不同海拔對(duì)戴云山黃山松林土壤速效養(yǎng)分和微生物生物量的影響*

李文周，趙盼盼，徐建國(guó)，賴雅芬，陳亞婷，林開淼，3

（1.福建戴云山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理局，福建 德化 362500 2.福建師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，福建 福州 350007 3.武夷學(xué)院旅游學(xué)院，福建 武夷山 354300）

黃山松（Pinus taiwanensis）為中國(guó)特有針葉樹種，是亞熱帶中山地區(qū)的主要建群種之一[1]，對(duì)中高海拔地區(qū)綠化、造林和生態(tài)恢復(fù)具有重要的作用，是研究亞熱帶地區(qū)中山植物對(duì)氣候變化響應(yīng)的熱點(diǎn)物種之一[2]。戴云山山脈保存有面積超過6000 hm2的原生性黃山松林群落，主要分布在海拔1000 ～1800 m[3]。隨著氣候變化、人為干擾和自然演替的進(jìn)行，黃山松群落具有逐步被闊葉林和毛竹林替代的趨勢(shì)[4]，因此，開展黃山松林生態(tài)系統(tǒng)定位研究具有重要科學(xué)意義。海拔梯度變化改變森林生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境因子以及植被密度，從而影響到土壤養(yǎng)分組成和數(shù)量變化[5]，進(jìn)而直接或間接影響微生物生物量、微生物群落結(jié)構(gòu)以及土壤酶活性[6～8]。土壤養(yǎng)分是影響植物個(gè)體和種群繁衍、群落動(dòng)態(tài)與物種共存乃至生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)鍵因素[9～10]。土壤養(yǎng)分、微生物分布規(guī)律隨環(huán)境條件的變化而改變，戴云山不同海拔梯度對(duì)森林土壤養(yǎng)分和微生物生物量的影響仍未知。因此，研究中亞熱帶地區(qū)戴云山黃山松林土壤速效養(yǎng)分和微生物生物量的隨海拔梯度變化規(guī)律，為戴云山黃山松群落應(yīng)對(duì)未來(lái)氣候變化影響提供保護(hù)和管理理論依據(jù)。

1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于福建省戴云山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)北緯25°38′～25°43′N，118°05′～118°05′東經(jīng)，該保護(hù)區(qū)地處福建中部，為中亞熱帶向南亞熱帶的過渡地帶。氣候類型為亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，具有冬冷夏熱，水熱同期，濕潤(rùn)多雨等特點(diǎn)。年平均氣溫20°C，年降水量達(dá)1700 ～2000 mm，年平均相對(duì)濕度80%[11]。不同海拔梯度的黃山松林的主要優(yōu)勢(shì)樹種均為黃山松，林內(nèi)其他喬木較少，林下植被相似，1450 m、1300 m 海拔林下灌木層灌木密度比1600 m 海拔多[12]，以腫節(jié)少穗竹（Oligostachyum oedogonatum）為主，草本層以里白（Hicriopteris glauca）為主，土壤均為花崗巖發(fā)育的黃壤。樣地基本情況詳見表1。

表1 不同海拔土壤樣地基本情況

2 試驗(yàn)方法

2017年12月，選取戴云山1300、1450、1600 m 三個(gè)海拔高度的黃山松林，分別設(shè)置20 m×20 m 的標(biāo)準(zhǔn)樣地，并于樣地內(nèi)布設(shè)5 個(gè)2 m×2 m 小樣方用于土壤取樣，去除表面凋落物，每個(gè)小樣方采用“S”型混合采樣方法設(shè)置5 個(gè)點(diǎn)混合取樣，按土壤的發(fā)生層劃分為淋溶層（A 層），取土深度約為10 cm；淀積層（B 層），取土深度約為10 ～25 cm。將采集的土壤樣品迅速帶回實(shí)驗(yàn)室保鮮。去除可見根系、石粒等及動(dòng)植物殘?bào)w后，將土壤過2 mm 篩。然后將土樣用四分法分為兩部分，用于土壤速效養(yǎng)分、含水率、土壤微生物生物量的測(cè)定方法[12～13]。

采用SPSS21.0 軟件分析不同海拔土壤各項(xiàng)指標(biāo)的差異性（用LSD 法進(jìn)行多重比較，α=0.05），用Origin 9.0軟件完成繪圖。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同海拔對(duì)土壤速效養(yǎng)分的影響

圖1 不同海拔對(duì)土壤速效養(yǎng)分的影響

從圖1可以看出，不同海拔對(duì)A 層和B 層速效養(yǎng)分影響一致的，即隨著海拔的升高，有效磷（AP）顯著增加（P＜0.05），可溶性有機(jī)氮（DON）、硝態(tài)氮（NO3--N）和銨態(tài)氮（NH4+-N）隨海拔梯度呈駝峰型，1450 m 海拔含量均高于1300 m 和 1600 m 海拔，其中 DON 和 NO3--N 達(dá)到顯著差異（P＜0.05）。隨著海拔的升高，在 A 層土壤中可溶性有機(jī)氮（DOC）在1450 m 海拔含量最高，但未達(dá)到顯著水平，而B 層土壤土壤中，1450 m 海拔顯著低于1300 m 和1600 m 海拔（P＜ 0.05）。

3.2 不同海拔對(duì)微生物生物量的影響

不同海拔高度微生物生物量見圖2。從圖2可以看出，在A 層土壤中，微生物生物量在1450 m 海拔含量均顯著高與1300 m 和1450 m 海拔（P＜0.05），在1300 m 海拔其含量最低。在B 層土壤中，海拔對(duì)微生物生物量的影響不一致，微生物生物量碳（MBC）在1450 m 海拔最高，而微生物生物量氮（MBN）隨海拔升高而顯著增加（P＜0.05），微生物生物量磷（MBP）隨海拔升高顯著下降（P＜0.05）。

圖2 不同海拔對(duì)微生物生物量的影響

4 討論與結(jié)論

土壤養(yǎng)分是森林生態(tài)系統(tǒng)中植物生長(zhǎng)發(fā)育所必需的養(yǎng)分來(lái)源。研究發(fā)現(xiàn)與碳氮相關(guān)的有效養(yǎng)分（如：DOC、DON、NO3--N 和NH4+- N）均隨海拔梯度呈駝峰型，DOC 和DON 作為土壤中可以被直接利用的養(yǎng)分，NO3--N 和NH4+- N 是土壤中的有效氮，它們?cè)?450 m 海拔含量均高于1300m 和1600m 海拔，這是因?yàn)樵摰貐^(qū)植被郁閉度高，凋落物偏多，被分解后有利于增加土壤有機(jī)質(zhì)，這種環(huán)境更適合微生物的生長(zhǎng)，因此加快了微生物分解過程，影響了養(yǎng)分循環(huán)，使得速效養(yǎng)分含量較多。但隨海拔升高，AP 顯著增加，本地區(qū)之前研究表明ACP 酶的活性隨海拔升高而增強(qiáng)[12]，可能使更多的有機(jī)磷礦化為無(wú)機(jī)磷，釋放到土壤中，因此AP 含量隨海拔升高顯著增加。

土壤微生物是生態(tài)系統(tǒng)中分解過程和養(yǎng)分循環(huán)的重要參與者，起著主要推動(dòng)作用[13]。土壤微生物生物量是土壤微生物發(fā)揮作用的重要基礎(chǔ)，由于其周轉(zhuǎn)快、靈敏度高，可以反映土壤肥力和土壤環(huán)境質(zhì)量的微小變化[14]。有研究表明 MBC、MBN 與 SOC 和 TN 含量間存在良好的正相關(guān)關(guān)系[15～16]。研究發(fā)現(xiàn) TC、TN 和 TP 在 1450 m 海拔地區(qū)含量最高[12]，同樣MBC、MBN、MBP 在1450m 海拔地區(qū)含量也最高，這意味著土壤有機(jī)質(zhì)含量可能是影響土壤微生物量的重要因素[17～18]，這與趙盼盼在同一區(qū)域的研究結(jié)果一致[12]。此外本研究還發(fā)現(xiàn)含水量在1300m 和1600m海拔較低，水分是影響土壤微生物量的重要生態(tài)因素，一般缺水情況下微生物的繁殖會(huì)受到抑制，因此這也可以解釋L 和H 海拔微生物生物量較低的原因?？偠灾煌０翁荻鹊耐寥鲤B(yǎng)分和微生物生物量具有一定的海拔梯度特征，受凋落物和溫度的影響使它們得含量隨海拔升高均呈駝峰型。同時(shí)應(yīng)進(jìn)一步剖析土壤酶活性的差異，進(jìn)一步分析微生物的功能性對(duì)土壤養(yǎng)分的影響，建立微生物群落結(jié)構(gòu)、微生物功能性和土壤養(yǎng)分三者的關(guān)系，為黃山松林土壤管理提供依據(jù)。