華北落葉松人工林林緣土壤酶活性研究

鄭素珊 張榮風(fēng) 高琛

（河北農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，河北保定 071000）お

摘要 ［目的］研究不同密度及林緣不同距離下華北落葉松林分邊緣土壤酶活性。［方法］對(duì)河北圍場(chǎng)縣八英莊林場(chǎng)6種密度華北落葉松人工林進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)地抽樣調(diào)查，分析不同密度及林分邊緣不同距離的土壤酶活性。［結(jié)果］不同密度華北落葉松人工林林緣處土壤蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶、過(guò)氧化氫酶活性均存在顯著差異；從距林分邊緣0~30 m處，土壤中蔗糖酶活性表現(xiàn)出明顯的降低趨勢(shì)，其他土壤活性酶與距林分邊緣距離不存在顯著性差異。［結(jié)論］林緣土壤中蔗糖酶活性最能反映華北落葉松人工林林緣效應(yīng)，該研究可為華北落葉松林的合理經(jīng)營(yíng)提供參考。

關(guān)鍵詞 華北落葉松；林緣土壤；酶活性

中圖分類號(hào) SB714文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 0517-6611（2014）19-06269-03

Research on Soil Enzyme Activities of 獿arix principis瞨upprechtii Forest Edge

ZHENG Su瞫han et al

(College of Forestry,Agricultural University of Hebei, Baoding,Hebei071000)

Abstract［Objective］ The soil enzyme activities under 獿arix principic瞨upprechtii forest of different density and distance from the forest edge were studied. ［Method］猅he soil enzyme activities under 獿arix principic瞨upprechtii forest of different density and different distance from the stand edge were studied with the method of standard sample survey. ［Result］猅he soil invertase, urease, acid phosphatase, catalase in different densities at the edge of forest were significantly different. The soil invertase has showed obvious decreasing trend in 0-30 m forest edge. ［Conclusion］猅he most obvious factor can reflect the edge effect was the invertase activity. This research can provide reference for reasonable management of 獿arix principic瞨upprechtii forest.

Key words獿arix principic瞨upprechtii; Forest edge soil; Enzyme activities

作者簡(jiǎn)介 鄭素珊（1987- ），女，河北石家莊人，碩士研究生，研究方向：森林培育。

收稿日期 20140428

華北落葉松（獿arix principic瞨upprechtii）是北方地區(qū)重要的森林生態(tài)樹(shù)種，主要分布在我國(guó)河北、山西、陜西、內(nèi)蒙古、山東等?。▍^(qū)），其中在河北省北部山地分布最為廣泛。該樹(shù)種是我國(guó)蓄積量較大的樹(shù)種，其樹(shù)形優(yōu)美，是用于景觀生態(tài)的主要樹(shù)種之一，多用于較高海拔和緯度地區(qū)的景觀配置。冀北山地分布廣泛的華北落葉松是緩解北方沙塵天氣對(duì)京、津地區(qū)侵襲的重要天然屏障。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)華北落葉松的研究多集中在林木器官生物分配、生物量變化規(guī)律、群落結(jié)構(gòu)和林下枯落物土壤水文效應(yīng)等方面，而對(duì)不同密度下華北落葉松林分邊緣土壤酶活性等方面的研究還較少［1］。因

此，筆者通過(guò)分析冀北山地6種不同密度華北落葉松人工林

林緣不同距離土壤蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶、過(guò)氧化氫酶活性變化規(guī)律，為冀北山地華北落葉松林合理經(jīng)營(yíng)提供參考。

1 研究?jī)?nèi)容及方法

1.1 標(biāo)準(zhǔn)地設(shè)置

采用典型標(biāo)準(zhǔn)地法進(jìn)行抽樣調(diào)查。在河北圍場(chǎng)縣木蘭林管局管轄下的八英莊林場(chǎng)選擇密度分別為630、920、1 180、1 500、1 850、2 150株/hm2的30年生華北落葉松人工純林，設(shè)置30 m×30 m的標(biāo)準(zhǔn)地，分別記錄不同密度下標(biāo)準(zhǔn)地的坡度、坡向、坡位、海拔等環(huán)境和生態(tài)因子，其次對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣地內(nèi)胸徑超過(guò)5 cm的華北落葉松人工林進(jìn)行每木檢尺，統(tǒng)計(jì)出標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)林分的平均樹(shù)高、胸徑、冠幅、枝下高等（表1）。

表1 不同密度林分標(biāo)準(zhǔn)地基本特征

密度∥株/hm2 海拔∥m 坡度∥（°） 坡向 平均樹(shù)高∥m 平均胸徑∥cm 平均枝下高∥m 平均冠幅∥m

630 1 700 12 北偏西15° 12.85 18.88 7.12 3.18

920 1 660 14 北偏西40° 11.54 18.23 5.20 3.21

1 180 1 721 17 北偏西20° 10.24 17.67 7.91 2.84

1 500 1 730 11 北偏西30° 10.29 14.31 3.37 2.59

1 850 1 680 16 北偏西15° 10.41 12.35 3.29 1.68

2 150 1 730 7 北偏西45° 10.11 11.28 6.79 1.30

1.2 不同密度林分邊緣距離及樣點(diǎn)設(shè)置

采用樣帶法［2］分別在6種不同密度下華北落葉松人工林內(nèi)做調(diào)查。已有研究表明，不同程度的植被邊緣效應(yīng)主要發(fā)生在距林緣30 m的范圍以內(nèi)［3-4］。選取與華北落葉松人工林邊緣垂直的30 m×1 m的連續(xù)樣帶作為調(diào)查對(duì)象，樣帶范圍以林緣華北落葉松林分消失為界，走向?yàn)闁|西走向（林緣-林內(nèi)）。

1.3 土壤酶活性測(cè)定

土壤酶活性主要是根據(jù)酶促基質(zhì)轉(zhuǎn)化生成物數(shù)量或基質(zhì)剩余量來(lái)表示，單位時(shí)間（如1 min、1 h）或一定時(shí)間（如24 h）內(nèi)，單位重量土壤樣品（如1、10、100 g）在一定溫度（如30、37 ℃）下酶促反應(yīng)產(chǎn)物的數(shù)量（如μg、mg）［5］，測(cè)定方法如下。

1.3.1蔗糖酶活性的測(cè)定。以磷酸緩沖液和甲苯為培養(yǎng)液（pH=5.5），將蔗糖水解后的生成物與3，5捕硝基水楊酸混合后生成的化合物在培養(yǎng)液里培養(yǎng)24 h，再在水浴鍋內(nèi)加熱，以3，5捕硝基水楊酸溶液作顯色劑，在分光光度計(jì)上508 nm處進(jìn)行比色，結(jié)果以mg葡萄糖/g（37 ℃，24 h）表示。

1.3.2脲酶活性的測(cè)定。將脲酶酶促產(chǎn)物氨與苯酚-次氯酸鈉作用生成的有色化合物經(jīng)過(guò)裝有檸檬酸鹽緩沖液和甲苯作培養(yǎng)液（pH=6.7）的37 ℃恒溫箱中培養(yǎng)24 h，利用苯酚-次氯酸鈉為顯色劑進(jìn)行比色。結(jié)果以mg NH4睳/g（37 ℃，24 h）表示。

1.3.3酸性磷酸酶活性。采用磷酸苯二鈉比色法測(cè)定。根據(jù)酶促作用生成的有機(jī)基團(tuán)量計(jì)算磷酸酶活性。將pH=5.0的乙酸鹽緩沖液配制成磷酸苯二鈉作培養(yǎng)液，在37 ℃恒溫箱中培養(yǎng)24 h，用氯代二溴對(duì)苯醌亞胺顯色，結(jié)果以mg phend/g（37 ℃，24 h）表示。

1.3.4過(guò)氧化氫酶活性。采用高錳酸鉀滴定法測(cè)定。用0.1 mol/L高錳酸鉀滴定剩余的過(guò)氧化氫測(cè)定酶活性，結(jié)果以ml 0.1 mol/L KMnO4/g表示［6-7］。

2 數(shù)據(jù)處理

采用Excel和Spss17.0統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。

3 結(jié)果與分析

表2顯示了6種密度下林緣土壤中蔗糖酶、脲酶等4種土壤酶活性。密度相同的林分，4種土壤酶活性并未隨林緣距離的大小而顯示出相同的變化規(guī)律；密度不同的林分，林分邊緣不同距離的土壤酶活性變化亦不同。同一種土壤酶（如蔗糖酶、脲酶等）活性并未隨密度和林緣距離的大小變化而顯示出一定的規(guī)律性變化趨勢(shì)。

3.1 不同密度下林緣土壤中蔗糖酶活性對(duì)華北落葉松林地6種不同密度及距林分邊緣不同距離分別作單個(gè)變量S睳睰多重檢驗(yàn)，并對(duì)林緣處土壤酶活性作雙因素方差分析。通過(guò)組間效應(yīng)可得，不同密度下林分邊緣處土壤蔗糖酶活性差異性顯著（獸=3.473，顯著水平為0.016<0.05）；而土壤蔗糖酶活性與距林緣不同距離的差異性為極顯著水平（獸=5.294，顯著水平為0.002<0.01）。通過(guò)對(duì)不同密度華北落葉松林的多重檢驗(yàn)得出，密度在630、1 180、1 850和2 150株/hm2的華北落葉松林分邊緣土壤蔗糖酶活性均值分別是36.912 3、37.302 4、37.465 4和37.350 3 mg葡萄糖/(g·d)，對(duì)它們的均值比較的概率玃值為0.681，明顯大于0.05，由此可得，該4種密度下華北落葉松人工林林緣土壤蔗糖酶活性之間沒(méi)有明顯差異；密度在920株/hm2和1 500株/hm2的華北落葉松林分邊緣土壤蔗糖酶活性均值分別是38.411 5和38.510 8 mg葡萄糖/（g·d），這一均值與密度為1 180┲/hm2、1 850株/hm2和2 150株/hm2的華北落葉松林分邊緣土壤蔗糖酶活性均值進(jìn)行對(duì)比的概率玃為0.218，明顯大于0.05。由此可知，該5種密度下華北落葉松林土壤蔗糖酶活性之間沒(méi)有明顯差異。通過(guò)多重檢驗(yàn)距林緣不同距離可以得出，距林緣25 m和30 m處土壤蔗糖酶活性均值為36.197 1和36.753 4 mg葡萄糖/（g·d），對(duì)其均值進(jìn)行比較的概率玃為0.305，明顯大于0.05，由此可知，林緣距離為25 m和30 m處土壤蔗糖酶

活性之間沒(méi)有明顯差異；距林緣5 m、10 m和20 m處土壤蔗

糖酶活性均值為38.055 8、38.139 6

表2 不同密度林分林緣土壤酶活性

密度ぶ/hm2 距林緣ぞ嗬氌m 蔗糖酶mg葡萄糖/ぃ╣·d) 脲酶∥mgNH4睳/ぃ╣·d） 酸性磷酸酶mg phend/ぃ╣·d） 過(guò)氧化氫酶ml 0.1 mol/LKMnO4/（g·d）

630 0 37.853 5 0.587 4 1.264 6 4.266 3

5 36.486 0 0.594 6 1.285 3 4.474 3

10 38.225 3 0.619 6 1.356 4 4.422 4

15 37.472 3 0.574 3 1.274 6 4.386 5

20 36.886 5 0.513 5 1.175 8 4.368 6

25 35.966 4 0.435 4 0.953 2 4.405 6

30 35.496 0 0.328 6 0.768 2 4.435 5

920 0 38.380 8 0.595 2 1.848 1 3.329 1

5 38.722 5 0.602 5 0.954 2 3.549 7

10 38.471 0 0.643 3 0.751 3 3.447 1

15 38.643 0 0.603 2 0.721 6 3.339 4

20 38.395 0 0.582 5 0.978 5 3.407 5

25 38.166 3 0.560 3 1.266 6 3.467 3

30 38.101 3 0.533 0 1.592 4 3.526 6

1 180 0 39.122 4 0.625 1 0.738 5 3.862 6

5 38.896 7 0.535 2 1.125 0 4.693 7

10 38.400 1 0.622 6 1.353 1 5.687 2

15 38.729 0 0.595 3 1.366 3 4.078 1

20 36.584 3 0.513 7 1.257 2 4.377 5

25 35.156 3 0.424 6 1.113 4 4.956 5

30 34.227 7 0.339 4 0.991 8 5.264 8

1 500 0 38.554 9 0.594 8 1.047 0 3.775 4

5 38.191 6 0.385 1 1.743 8 4.586 0

10 38.741 9 0.060 9 2.125 3 3.351 3

15 38.673 1 0.046 4 1.721 9 3.436 8

20 38.557 8 0.375 3 1.736 8 4.275 3

25 38.486 4 0.495 3 1.715 7 4.745 6

30 38.370 0 0.528 9 1.704 6 5.236 6

1 850 0 37.863 5 0.593 4 1.434 7 4.473 2

5 37.388 5 0.557 3 1.448 0 4.644 5

10 37.063 4 0.513 6 1.460 7 4.873 4

15 38.012 3 0.563 7 1.430 8 4.602 4

20 37.646 5 0.484 3 1.418 6 4.764 3

25 37.366 7 0.436 5 1.405 5 4.963 5

30 36.916 9 0.362 7 1.394 0 5.256 3

2 150 0 38.806 4 0.050 8 0.936 5 4.456 0

5 38.649 5 0.072 3 1.119 6 3.946 4

10 37.935 8 0.059 1 1.199 3 4.001 1

15 38.916 0 0.080 7 1.083 3 4.447 5

20 37.695 3 0.124 8 0.945 4 4.374 6

25 35.378 3 0.140 5 0.903 5 4.296 4

30 34.070 8 0.153 4 0.869 7 4.237 1

和37.627 6 mg葡萄糖/(g·d），與距林緣20 m

處土壤蔗糖酶活性均值進(jìn)行比較的概率玃為0.065，稍大于0.05，由此可得，林緣距離在該4處的土壤蔗糖酶活性之間沒(méi)有明顯差異性；而林緣距離為0 m和15 m處土壤蔗糖酶活性均值為38.430 2和38.407 6 mg葡萄糖/（g·d），這一均值與距林緣5 m、10 m和20 m處土壤蔗糖酶活性均值進(jìn)行比較的概率為0.567，明顯大于0.05，由此可得，林緣距離在該5處的土壤蔗糖酶活性之間沒(méi)有明顯差異性。綜合分析可知，隨距林緣距離的增加，土壤中蔗糖酶活性有明顯的降低趨勢(shì)。

3.2 不同密度下林緣土壤中脲酶活性對(duì)6種密度下林緣土壤脲酶活性進(jìn)行分析可知，不同密度華北落葉松林分邊緣土壤脲酶活性明顯存在顯著差異，其中獸=16.358，顯著水平為0.000<0.01。通過(guò)對(duì)不同密度華北落葉松人工林的多重檢驗(yàn)得出，密度為2 150株/hm2的華北落葉松人工林林緣土壤中脲酶活性均值均大于其他密度下的脲酶活性，且這一均值明顯與其他密度下土壤脲酶活性存在差異；密度在630、1 180、1 500和1 850株/hm2的華北落葉松林分土壤脲酶活性均值分別是0.521 9、0.522 3、0.355 3和0.501 6 mg NH4睳/(g·d)，對(duì)它們的均值比較的概率玃值為0.058，稍大于0.05，由此可得，該4種密度下華北落葉松人工林林緣土壤脲酶活性之間沒(méi)有明顯差異；而密度為920株/hm2的華北落葉松林分邊緣土壤中脲酶活性均值為0.588 6 mg NH4睳/(g·d)，這一均值與密度在1 850、630和1 180┲/hm2下土壤脲酶活性比較的概率玃為0.535，明顯大于0.05，由此可得，該4種密度下華北落葉松人工林林緣土壤脲酶活性之間亦沒(méi)有明顯差異。

3.3 不同密度下林緣土壤中酸性磷酸酶活性

對(duì)各密度下林緣土壤酸性磷酸酶活性進(jìn)行分析可知，不同密度華北落葉松林分邊緣土壤酸性磷酸酶活性存在極顯著差異，其中獸=5.721，顯著水平為0.001<0.01；而距林緣不同距離土壤酸性磷酸酶活性差異性不顯著（獸=0.251，顯著性水平為0.962>0.05）。通過(guò)對(duì)不同密度華北落葉松林的多重檢驗(yàn)得出，密度為630、920、1 180、1 850和2 150株/hm2的華北落葉松林分邊緣土壤酸性磷酸酶活性均值分別是1.154 0、1.159 0、1.135 0、1.427 5和1.008 2 mg plend/（g·d），對(duì)它們的均值比較的概率玃值為0.057，稍大于0.05，由此可得，該5種密度下華北落葉松林土壤酸性磷酸酶之間沒(méi)有明顯差異；而密度為1 500株/hm2的華北落葉松林分土壤中酸性磷酸酶活性均值為1.685 0 mg plend/（g·d）（均大于其他密度下的酸性磷酸酶活性），這一均值與密度在1 850株/hm2林分土壤酸性磷酸酶活性比較的概率玃為0.093，明顯大于0.05。由此可得，該2種密度下華北落葉松林土壤酸性磷酸酶活性之間亦沒(méi)有明顯差異。

3.4 不同密度下林緣土壤中過(guò)氧化氫酶活性

分析可知，不同密度華北落葉松林分邊緣土壤過(guò)氧化氫酶活性存在顯著差異，其中獸=10.938，顯著水平為0.000<0.01。而土壤過(guò)氧化氫酶與距林緣不同距離的差異性不顯著（獸=1.989，顯著水平為0.096>0.05）。通過(guò)對(duì)不同密度華北落葉松林的多重檢驗(yàn)得出，密度為920株/hm2的華北落葉松林分土壤過(guò)氧化氫酶活性均值為3.438 1 ml 0.1 mol/L ㎏MnO4/（g·d）（均小于其他密度下的過(guò)氧化氫酶活性），這一均值明顯與其他密度下存在差異；而密度為630、1 180、1 500、1 850和2 150株/hm2的華北落葉松林分土壤過(guò)氧化氫酶活性均值分別是4.394 2、4.702 9、4.201 0、4.796 8和4.251 3 ml 0.1 mol/L ㎏MnO4/（g·d），對(duì)其均值比較的概率玃值為0.055，稍大于0.05，由此可得，該5種密度下華北落葉松林土壤過(guò)氧化氫酶活性之間沒(méi)有明顯差異。

4 結(jié)論

（1）試驗(yàn)樣地中，不同密度華北落葉松林緣處土壤蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶、過(guò)氧化氫酶活性均存在顯著差異。

（2）除蔗糖酶活性外，其他土壤活性酶與距林分邊緣不同距離之間均不存在顯著性差異。

（3）林緣土壤中蔗糖酶活性最能反映華北落葉松人工林林緣效應(yīng)，即從距林分邊緣0 m處到30 m處，土壤中蔗糖酶活性表現(xiàn)出明顯的降低趨勢(shì)。

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