典范相关分析在桉树人工林地土壤酶活性与营养元素关系研究中的应用

运用典范相关分析（canonical correlation analysis)对桉树人工林地土壤酶活性和土壤营养元素含量关系的研究表明,土壤过氧化氢酶,脲酶和蛋白酶活性与土壤营养元素N,P,K含量关系最大,其中地氧化氢酶与桉树土壤K听转化,K的固定关系密切,对土壤中主要营养物质N素的转化具有重要作用,脲酶的活性同桉树土壤N,P的转化关系密切,蛋白酶促进土壤对植物氮源的供给,而转化酶与P的转化也有一定相关,Zn在一定程度上对转化酶有正效庆,即有促进作用。结合林地生物的生长特征等因子,“综合土壤酶因子”可作为土壤肥力评价的一个生物学指标。图2表4参16     

我国桉树人工林立地土壤问题研究概况

我国引种桉树。虽已100多年，但研究桉树人工林土壤问题，却只有50多年的历史。这方面的研究，包括桉树人工林土壤本底调查、土壤性质与林木生长的关系、桉树人工林土壤肥力衰退防治、桉树人工林土壤管理、桉树速生丰产的土壤肥力指标、桉树人工林生态系统土壤养分和水分循环等。文章对这方面研究的概况作了简要的综述。     

南亚热带典型乡土阔叶人工林与桉树人工林土壤微生物量氮及可溶性氮特征

土壤微生物量氮(Microbial biomass nitrogen,MBN)及可溶性氮可表征土壤氮素的动态变化规律与土壤肥力水平,其研究可为人工林建设中的树种选择以及人工林多重服务功能的评价提供科学参考.对我国南亚热带地区红椎(Castanopsis hystrix)、米老排(Mytilaria laosensis)、火力楠(Michelia macclurei)和山白兰(Paramichelia bailonii)等4种乡土阔叶人工林以及外来速生桉树(Eucalyptus)人工林不同土层(0-20 cm、20-40 cm和40-60 cm)土壤MBN与可溶性氮[游离氨基酸(Free amino acid,FAA)、硝态氮(NO_3~--N)和铵态氮(NH_4~+-N)]含量特征进行研究.结果表明,林分类型、土层深度及二者的交互作用对土壤NO-3-N含量无显著性影响(P0.05);4种乡土阔叶人工林在0-20 cm土层的土壤MBN含量高于桉树人工林;桉树人工林土壤FAA含量在各土层均呈现出高于乡土阔叶人工林的趋势,但桉树人工林土壤NH_4~+-N含量与乡土阔叶人工林之间无明显规律.Pearson相关分析表明土壤pH值和有机质含量是影响不同树种人工林土壤MBN、FAA和NH_4~+-N含量的2个主要因素.总体而言,4种乡土阔叶人工林土壤在有效性氮储备和供应方面并不一定优于桉树人工林.     

土壤酶活性对沙地樟子松人工林衰退的响应

采用时空互代法对辽宁省章古台地区10—60 a林龄的典型沙地樟子松人工林标准地土壤酶活性进行了测定,分析了土壤酶活性在时间(不同林龄)、空间(不同土层深度)的变化规律,及养分指标与土壤酶活性的关系,为分析樟子松人工林土壤退化问题及本研究区域土壤酶的后续研究提供参考.结果表明,该区域樟子松人工林土壤蔗糖酶和蛋白酶活性随林分年龄的增长而增高;土壤磷酸酶和过氧化氢酶活性先增高后降低趋势,在30 a林龄时分别达到最高值;土壤脲酶活性随林分年龄的增长呈先降低,30 a后保持稳定的趋势.5种土壤酶活性均随土层的加深而降低,且表层土壤酶活性显著高于20 cm以下土层土壤酶活性.随林龄和土层的递增,土壤酶指数与理化指标的变化趋势相似,说明土壤理化性状对土壤酶活性高低起重要作用.相关性分析表明,各土壤酶活性与养分因子间呈极显著相关,可用其表征林地土壤肥力状况.综上所述,可以从改善林地土壤理化性状入手,减缓樟子松人工林的提前衰退,而评价该区域林地土壤综合质量可采用测取土壤酶活性的方法.     

连续年龄序列桉树人工林土壤微量元素含量及其影响因素

对连续年龄序列(2 a、3 a、4 a、5 a、6 a)桉树人工林土壤三种微量元素(Fe、Mn、Zn)的含量及其影响因素进行了分析,探讨了土壤微量元素含量随林分年龄的变化规律.土壤养分之间的相关性分析表明,所有年龄阶段的桉树人工林中土壤Fe、Mn、Zn含量与土壤pH值之间呈极显著的正相关,说明土壤微量元素含量强烈受土壤酸度的影响.土壤三种微量元素含量与土壤全K、全ca、全Mg等大量养分元素含量之间均存在显著或极显著的正相关,而与土壤有机C、全N、全P的相关性不明显(0～20 cm表层土壤的Zn除外).总的来说,土壤微量元素含量随桉树人工林年龄的增加呈下降趋势,其中6 a生桉树人工林各土壤层(0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm)的Fe、Mn、Zn含量分别比2a生林分下降13.7%～21.8%、55.6%～57.2%和71.0%～73.2%.在当前桉树人工林种植方式下,随着林分年龄的增加,应增施有机、无机肥和Fe、Mn、Zn等微量元素肥料,以有效控制土壤地力衰退和实现桉树人工林可持续经营.     

喀斯特地区不同土地利用方式下土壤团聚体中养分和酶活性的研究——以花江为例

为探究土壤团聚体中土壤养分及酶活性的分布特征,以喀斯特地区不同土地利用方式下的灌木林地、皇竹草地、狼尾草地、花椒林地及荒草地土壤为研究对象,研究团聚体中各粒级土壤养分及酶活性的含量,分析了土壤养分与团聚体酶活性之间的相关关系.结果表明:5种不同土地利用方式下土壤养分含量在0.25 mm粒级均最高,脲酶及蔗糖酶活性表现为灌木林地皇竹草地狼尾草地花椒林地荒草地,碱性磷酸酶表现为花椒林地灌木林地皇竹草地狼尾草地荒草地;酶活性随着土壤粒级的减小逐渐增大.将团聚体的含量、养分及酶活性结合考虑,发现2—1 mm粒级团聚体中的养分含量和酶活性对土壤的贡献率最大,土壤团聚体脲酶、蔗糖酶及碱性磷酸酶均与土壤养分呈显著或极显著正相关.说明酶活性可作为土壤肥力的指标之一,且充分显示了土壤性质在不同土地利用方式下及不同粒级中的多样性.     

恢复措施对排土场土壤酶活性和微生物量的影响

以海州露天矿排土场为研究对象,选取工程复垦、人工种植林地(榆树、刺槐和紫穗槐)和天然草地3种恢复措施作为修复地,以荒裸地作为对照,研究恢复措施对土壤酶活性和土壤微生物量的影响,探讨生态恢复措施对排土场土壤质量的改善情况.结果表明,在同一土层中,修复地土壤脲酶、蛋白酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶的活性和土壤微生物量显著高于荒裸地(P0.05),人工林地和天然草地在提高上述4种土壤酶活性方面显著高于工程复垦地(P0.05),工程复垦能够显著提高土壤过氧化氢酶活性(P0.05),却不能显著提高土壤微生物量(P0.05).表层土壤中,微生物量C/N比值表现为人工林地和天然草地显著高于其他土壤(P0.05),深层土壤则为荒裸地最高.从垂直分布上看,土壤酶活性和土壤微生物量C、N随着土壤深度的增加而降低.相关分析表明,土壤酶活性和微生物量与土壤养分含量之间密切相关,说明土壤酶活性和微生物量可以作为评价排土场土壤质量的生物学指标.3种恢复措施对土壤质量的改善能力依次为人工林地天然草地工程复垦地,在林种的选择上为乔木灌木.     

不同萌芽代次桉树根际和非根际土壤养分的变化特征

萌芽更新是除植苗更新外桉树人工林再造林的最主要方式,且省时省力、成本低、短期内可取得较高的经济收益。探讨萌芽更新对桉树根际和非根际土壤养分的影响,可以为桉树人工林土壤健康和可持续经营提供理论依据和技术支持。采用时空代换的方法,以桉树新造林、一代萌芽更新林和二代萌芽更新林根际和非根际土壤为研究对象,探究不同萌芽代次桉树根际和非根际土壤的养分变化特征。结果表明,根际和非根际土壤pH随萌芽代次增加而下降,但不同萌芽代次间根际土壤pH差异不显著(P0.05),非根际土壤pH差异显著(P=0.015)。土壤有机质随着萌芽代次的增加呈现先下降后上升的趋势,新造林根际和非根际均显著高于一代萌芽林(P=0.001和P=0.026)。随着萌芽代次的增加,根际和非根际土壤中氮元素大体上呈增加的趋势,但不同代次间差异不显著(P0.05)。不同萌芽代次的根际和非根际土壤磷元素大体上呈先下降后上升的趋势,一代萌芽林根际和非根际土壤磷元素含量均最低,且与新造林之间差异显著(P=0.025,0.015和P=0.037,0.010)。不同萌芽代次之间钾元素含量的变化趋势与磷元素完全相反。不同萌芽代次桉树根际和非根际土壤养分的主成分分析结果表明,根际土壤前两个主成分的累积贡献率达到86.92%,在主成分1方向,萌芽代次对桉树人工林根际土壤养分的影响主要体现在有机质、磷和钾养分含量等指标;非根际土前两个主成分的累积贡献率达到72.77%,在主成分1方向,萌芽代次对桉树人工林非根际土壤养分的影响主要体现在磷和钾养分含量等指标。综上,土壤有机质和磷、钾元素在评价萌芽更新桉树人工林综合地力中占首要地位,提高多代萌芽更新桉树人工林土壤有机质和磷、钾养分含量对保持桉树人工林土壤健康和可持续经营具有积极的意义。     

珙桐林土壤有机质与酶活性的通径分析

为正确评价珙桐林土壤酶活性对土壤有机质的影响程度,运用通径分析的方法研究了绵竹白云山原始珙桐林土壤有机质与酶活性的关系.结果表明,脲酶活性对土壤有机质的直接通径系数和决定系数值均较大,成为5种土壤酶中影响土壤有机质的最主要因素,过氧化氢酶、酸性磷酸酶和蛋白酶对土壤有机质的显著相关性主要是通过脲酶活性的间接影响.因此,珙桐林土壤脲酶活性可以表征土壤有机质的含量状况,可作为评价土壤肥力的一个重要指标.图1表4参21     

武夷山天然针阔混交林与毛竹人工林土壤性质差异

为探究武夷山高海拔天然针阔混交林改造成毛竹人工林后土壤性质的变化规律及其原因,为今后制定天然林保护和人工林可持续经营方案提供参考,在福建省武夷山市星村镇桐木村选择相邻的天然针阔混交林和毛竹人工林(50年前由天然针阔混交林改造而来)为研究对象,采集两种林分的表层土壤(0—10 cm)和亚表层土壤(10—20 cm),分析了土壤碳氮磷钾等主要元素全量、土壤无机氮含量、微生物量碳和微生物量氮含量,以及脲酶和过氧化氢酶活性等指标。结果表明,天然针阔混交林改造成毛竹林后表层土壤和亚表层土壤的pH、电导率、有机碳、全氮、全磷和有效磷含量显著降低(P0.05),土壤全钾含量显著提高(P0.05);表层土壤微生物碳氮含量及亚表层土壤微生物碳含量显著提高(P0.05),而亚表层土壤的微生物氮含量则无明显变化(P0.05);表层土壤和亚表层土壤的铵态氮含量显著降低(P0.05),硝态氮含量虽然显著上升(P0.05),但硝态氮含量占无机氮总量的比例极小;表层土壤和亚表层土壤的脲酶活性分别降低7.4%和19.2%(P0.05),过氧化氢酶活性呈下降趋势,但下降幅度不显著(P0.05)。武夷山天然针阔混交林改造成毛竹人工林后,土壤酸化、土壤脲酶和过氧化氢酶活性降低、碳氮磷等元素含量减少,土壤肥力总体下降。     

杉木多代连栽后土壤肥力变化

通过选择邻近分布，母岩一致，树龄相近且为近成熟林等可比性较强的一代、二代、三代杉木林标准地，研究杂木林及不同栽杉代数杉木林土壤水分物理性质、土壤养分和腐殖质及土壤生化活性的差异，并采用主成分分析（PCA）法对不同林分类型土壤肥力进行排序。结果显示表层土壤（0～20cm）肥力以杂木林最高，其次为一代杉木林的，二代和三代杉木林的则最差；底层土壤(20～40cm)肥力以杂木林最高，一代、二代和三代杉木林的均较差。建议降低人为干扰频率和强度及改善林分群落结构来提高杉木人工林土壤肥力，从而实现杉木林的可持续经营。     

不同栽杉代数根际土壤肥力及生物学特性变化

通过对位于南平溪后安曹下和邓窠２９ａ龄１代、２代、３代实生杉木的根际养分、微生物、酶及生化活性的为期２ａ的研究,结果表明：随杉木连栽代数增加,根际微域土壤酸化趋势增强,有机质和全氮沉积量下降,速效性养分亏缺程度减弱,根际土壤中三大类微生物所占的比例发生一定的变化,真菌和放线菌所占比例增加,细菌所占比例减少,生理类群数量下降,除接触酶活性变化不大外,其它土壤酶和生化活性均有明显下降,体现了杉木多代连栽根际土壤的基本特征;亦是杉木连栽导致地力衰退重要原因之一     

厚荚相思和尾叶桉人工林土壤线虫群落研究

相思树和桉树等树种因其生长迅速、耐性好以及适合制作纸浆等特点,近年来在华南地区大面积种植,带来了巨大的经济利益,但是相思树和桉树如何影响林下土壤生物多样性和土壤肥力还不清楚,科学评价其林下土壤健康水平十分必要。土壤线虫的种类和数量十分丰富,在土壤食物网各营养级中占据重要位置,对土壤环境变化反应敏感,作为土壤健康的指示生物被广泛应用。本文以幼龄厚荚相思 Acacia crassicapa和尾叶桉 Eucalyptus urophylla人工林为研究对象,于干季和湿季分别对2个林分根区和非根区土壤线虫进行研究,探讨土壤线虫这种指示生物的数量、各营养类群比例和多样性的变化规律,以及它们和环境因子的关系。主要结果表明：（1）厚荚相思土壤线虫总数为每公斤干土6741条,显著高于尾叶桉线虫总数的28.3%。厚荚相思人工林土壤食细菌线虫的百分比相比尾叶桉人工林高6.3%,且差异显著。（2）土壤线虫的群落组成变化具有明显的季节波动,湿季土壤食细菌线虫比例上升,而植物寄生线虫的比例下降,多样性指数由干季的0.87减小到0.75,统计差异均达到了显著水平。（3）根区比非根区显著提高了线虫数量的89.1%,这是由根区积累更多的有机碳和总氮引起的。总之,厚荚相思人工林为土壤自由生活线虫提供了优良环境,且在幼龄期没有表现出土壤酸化,生态效应优于尾叶桉人工林,在华南地区人工林营林过程中可适当增加厚荚相思林分面积。     

不同森林恢复类型对土壤生物学特性的影响

比较研究了南方红壤侵蚀区4种主要森林恢复类型下土壤中有机质、微生物结构与功能以及酶活性.结果表明,不同的森林恢复类型导致了土壤生物学性状的明显差异.4种森林类型的土壤生物学性状均比长期干扰下CK的高.人工林土壤生物学性状相对比天然次生林土壤差.整合上述指标的土壤生物学肥力指数分别为:天然次生林(0.752)、油茶林(0.611)、杉木林(0.422)、湿地松林(0.439)、对照(0.124).在森林恢复初期,采用自然恢复有效地提高了土壤生物学肥力.导致天然次生林土壤生物学活性相对较高的主要因素是较高的凋落物产量和质量、较高的根系生物量、较丰富的植物种类组成、较优越的土壤生态条件和快速的植物生长.在反映土壤生物学活性的指标选择方面,培养基平均颜色变化率(AWCD)、培养基丰富度和培养基Shannon-Wiener多样性指数与反映土壤生物学活性的大部分指标具有较好的相关关系,是反映土壤生物学活性的较好指标.图3表6参68     

宁夏引黄灌区农田土壤酶活性及其空间变异

采集了同一地点不同土地利用方式,及不同地点不同典型土地利用类型下银川平原的灌淤土样品,在分析了土壤基本理化性质的基础上,用奈氏比色法、苯磷酸二钠比色法和高锰酸钾滴定法,分别测定了宁夏引黄灌区农田不同利用方式下土壤的磷酸酶、脲酶、过氧化氢酶的活性状况,并对土壤酶活性与土壤的基本理化性质的相关性进行了相关分析。结果表明,土地利用方式对三种酶活性有很大的影响。12年果园磷酸酶活性最高,常年旱田脲酶和过氧化氢酶活性最高,而盐化旱田及常年淹水的稻田,三种酶活性都很低。脲酶活性与土壤全氮之间显著正相关,全磷与三种酶活性都极显著相关,三种酶之间达到显著或极显著正相关关系。表明磷酸酶、脲酶和过氧化氢酶活性的大小可以敏感地表征宁夏引黄灌区土壤肥力和生产力的高低。     

采伐干扰前后巨桉人工林土壤动物群落比较

为了解采伐干扰对巨桉人工林土壤动物的影响,采用手捡法和干湿漏斗法对四川省洪雅县巨桉人工林采伐干扰前和干扰后土壤动物群落进行调查.结果显示:巨桉人工林采伐干扰前后共获大中小型土壤动物5 578头,分属4门10纲25目,采伐干扰后共减少1 290头,类群数减少了3个.采伐干扰前后中小型湿生、干生土壤动物剖面分布具有明显的表聚性,均与地温呈负相关,与土壤有机质含量和土壤含水量呈正相关.采伐干扰对各层中小型湿生、干生土壤动物个体数均有极显著影响(P<0.01),并导致Shannon-Wiener(H′)多样性指数和Pielou(J)均匀性指数增加,密度-类群指数(DG)减小,Simpson(C)优势度指数无显著变化,表明采伐干扰对巨桉人工林土壤动物群落结构有较大影响.     

东北过伐林区不同林分类型土壤肥力质量评价研究

保持和提高森林土壤肥力质量是实现森林健康的基础。研究不同林型下土壤肥力质量对森林可持续经营具有重要意义。以东北过伐林区金仓林场中的落叶松Lartx gmelinii人工纯林、云杉Picea asperatax紫椴Tilia amurensis天然混交林、紫椴×白桦Betula platyphylla天然混交林、五角槭Acer monox白桦×落叶松天然混交林、五角槭×白桦×紫椴天然混交林、白桦×落叶松天然混交林和五角械×紫椴×青杨Populus pseudo-simonii天然混交林为研究对象,分析和比较了不同林分下的土壤物理和化学性质,并采用主成分分析与聚类分析相结合的方法评价了其土壤肥力质量。结果表明：①林分类型对土壤理化性质影响显著;随土壤深度增加,土壤密度和土壤pH值增大,而土壤含水量、物理性粘粒含量和养分质量分数减少,但其在不同林分下的变化程度不同;②土壤因子之间关系密切,物理性粘粒含量与含水量、全氮、速效钾质量分数呈极显著正相关,而与土壤密度和pH值呈显著负相关;土壤养分质量分数之间具有不同程度的显著正相关关系;③采用主成分分析法对不同林分下0～60cm的土壤肥力质量进行了评价,土壤肥力质量表现为天然混交林高于落叶松人工纯林;采伐降低了土壤的肥力质量;在落叶松人工纯林中,随着林龄的增加,土壤的肥力质量下降。通过对土壤肥力质量综合指标值的聚类分析,将研究区土壤肥力质量分为优、良、中、差4个等级,肥力质量属于中等以上（优、良、中等）的林地所占研究样地的比例为66．7％,研究区森林土壤肥力质量属于中等水平。建议在经营过伐林时,注意调整林分结构和树种组成,控制采伐强度,同时进行长期定位观测和比较,以改善林分整体的肥力状况。本研究结果为该地区林业可持续经营提供直接依据,也为东北地区森林土壤肥力质量评价提供参考。     

不同母岩区马尾松人工林土壤酶活性及微生物学性质研究

红壤丘陵区马尾松人工林对土壤性质有重要影响。研究马尾松长期种植对该区主要母岩（花岗岩、第四纪红黏土和红砂岩）发育土壤酶活性及微生物学性质的影响。微生物性质结果显示,土壤微生物生物量碳氮在花岗岩区较高,但有机碳在第四纪红黏土区矿化相对强烈;0～20 cm土层,花岗岩区和红砂岩区土壤有机碳相对趋向累积,而20～40 cm土层,第四纪红黏土区土壤有机碳相对累积;花岗岩区林地土壤微生物群落相对稳定,且0～20 cm层土壤微生物群落真菌较多。转化酶活性和脲酶活性在花岗岩和第四纪红黏土区较高;酸性磷酸酶活性在第四纪红黏土区显著较高;各母岩区土壤多酚氧化酶活性无显著性差异;过氧化氢酶活性在花岗岩区显著较高;因此,在马尾松与土壤长期作用下,花岗岩区土壤微生物群落稳定性,生化强度较高,相对适宜马尾松林种植。     

油页岩废渣场植林修复过程中的土壤微生物生态

对广东茂名油页岩工业固体废物堆置场裸露灰渣地与植林1年和16年灰渣地试验区的理化性质、土壤微生物数量及其生化活性进行对比分析。结果表明：植林16年的试验区土壤可培养微生物总数比裸地对照提高了约20倍，脲酶、磷酸酶、蔗糖酶活性以及土壤呼吸速率都明显增强，土壤理化性质也有所改善；但植林1年的试验区与裸地对照相差不大，在营林改造中，大叶相思对土壤改良效果要比桉树好。表2参11。