杉木人工林土壤微生物活性与土壤有机碳特征

土壤微生物参与陆地生态系统物质循环和能量流动，在土壤生态过程中起着重要作用。在森林生态系统管理过程中，森林树种组成的变化能影响土壤微生物数量和活性，这种影响的一个主要途径是通过森林凋落物的改变。我国南方杉木人工林取代地带性天然次生阔叶林后，林地土壤质量退化，随着杉木人工纯林的连栽，土壤质量进一步退化。树种单一化可能是引起土壤质量退化的一个重要原因，然而目前对其机理的认识十分有限。因此，本文比较研究了不同杉木人工林分布区（南带、中心产区、北带）杉木人工林和天然次生阔叶林土壤有机碳等土壤化学性状、土壤微生物数量以及土壤微生物活性特征。并且对位于中心产区的杉木人工林和天然次生常绿阔叶林土壤速效N、P、K养分及土壤酶活性的动态特征进行了研究，样地设在中国科学院会同森林生态实验站实验林场。同时，通过田间模拟试验，深入研究了不同杉阔叶凋落物（50％杉木＋5O％恺木、50％杉木＋500k枫香、330＆杉木＋33％恺木＋33％枫香）以及单一杉木叶凋落物对土壤化学性状、土壤微生物生物量碳（MBC）、土壤微生物活性等指标的影响。研究结果表明：（1）广西柳州、湖南会同、河南信阳三个地区杉木人工林与天然次生阔叶林相比，林地表层土壤总有机碳量下降分别达58.24％、36.55％、31.51％，土壤全N、全P含量亦有不同程度下降，林地表层土壤C／N、C／P比也呈降低趋势；三个地区的杉木人工林与天然次生林相比，土壤细菌数量分别降低了59.03％、88.25％、76.85％，真菌数量分别下降72.17％、43.15％、28.33％；杉木人工林土壤脉酶、蔗糖酶、脱氢酶、过氧化氢酶、土壤呼吸强度均低于天然次生林土壤，而土壤多酚氧化酶活性反而增加。（2）各季节天然次生阔叶林土壤氨态氮、硝态氮、有效P、有效K含量均高于杉木人工林；杉木人工林土壤酶活性具有明显季节动态特征，而天然次生阔叶林土壤酶活性季节性变化较小，但是天然次生阔叶林土壤酶活性普遍高于杉木人工林土壤酶活性。（3）凋落物模拟试验结果表明混合凋落物能在一定程度上改善土壤微生物生物量碳、代谢嫡（成0a）、微生物嫡（Cmic／C01＾9）、土壤脉酶、蔗糖酶、脱氢酶、多酚氧化酶活性等土壤质量的微生物学指标，尤其是杉木恺木这一组混合凋落物对土壤质量的改善似乎更有效。2004年4月份取样分析结果，SQF、SQ、SF处理土壤微生物生物量碳是咫处理土壤微生物生物量碳的1.64倍、1.64倍、1.28倍，10月份取样分析结果，SQF、SQ、SF处理土壤微生物生物量碳是PS处理的1.25倍、1.37倍、1.46倍；土壤代谢熵（qCO2）值在不同处理间表现出明显的差异（P＜0.05），两次取样比较结果均是PS处理qCO2值最高，其次为SF、SQF，最小为SQ；然而，不同处理凋落物对土壤总有机碳（TOC）等土壤化学性状影响差异不大。杉木人工林取代天然次生阔叶林后，由于森林生态系统生物多样性减少，林地凋落物质量变差，这可能是导致杉木人工林土壤质量退化的一个重要原因。增加人工林生态系统植物多样性，通过营造混交林（然而需要考虑混交树种的选择），改善林地凋落物质量，这一林地经营管理模式能在一定程度上减缓森林土壤质量退化。