不同類型樟子松人工林對(duì)土壤微生物量的影響

石亮

(遼寧章古臺(tái)科爾沁沙地系統(tǒng)國家生態(tài)定位觀測(cè)研究站，遼寧省沙地治理與利用研究所， 遼寧 阜新 123000)

土壤微生物是土壤物質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)中極其重要的組成部分，參與著土壤有機(jī)物的降解和礦化過程，并釋放無機(jī)物供植物吸收，能夠使土壤生態(tài)系統(tǒng)更加穩(wěn)定[1，2]。微生物對(duì)所處生境的變化十分敏感，其群落結(jié)構(gòu)能根據(jù)環(huán)境改變做出相應(yīng)變化。郭雄飛等[3]運(yùn)用4種宮脅法改造林地與傳統(tǒng)法改造林地進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)宮脅法2(開穴整地、不施基肥、追肥)土壤細(xì)菌、真菌、放線菌數(shù)量及微生物總量均表現(xiàn)最高，有利于改善土壤生物學(xué)特性；柏木(Cupreressusfunebris)低效林塊狀改造初期，整地只對(duì)0～5 cm土層微生物量碳的影響顯著，微生物量氮在0～5、5～20 cm土層均顯著增加[4]；張浩等[5]在對(duì)香港地區(qū)20年尾葉桉(Eucalyptusurophylla)和馬占相思(Acaciamangiumin)的研究中發(fā)現(xiàn)，夏季的土壤微生物量碳、氮含量均高于冬季，而尾葉桉和馬占相思在套種背景下微生物量表現(xiàn)則恰好相反。本文以樟子松人工林為研究對(duì)象，分析不同類型人工林土壤微生物量分布規(guī)律及各土層之間的差異性，探明林分改造對(duì)土壤生態(tài)學(xué)特性的影響及響應(yīng)機(jī)制，以期為科爾沁地區(qū)森林經(jīng)營提供理論依據(jù)。

1 研究地區(qū)與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于科爾沁沙地南緣的章古臺(tái)鎮(zhèn)(121°53′—22°22′ E，42°43′—42°51′ N)，屬亞濕潤干旱區(qū)，年降水量480～540 mm，多年平均蒸發(fā)量1 700 mm，年均氣溫5.7 ℃，無霜期150～160 d。該地區(qū)主要分布的喬木樹種有樟子松、云杉(Piceaasperata)等。常見草本植物有少花蒺藜草(Cenchruspauciflorus)、狗尾草(Setariaviridis)、披堿草(Elymusdahuricus)等。

1.2 樣品采集及測(cè)定

試驗(yàn)區(qū)位于遼寧省沙地治理與利用研究所。以林分改造后的樟子松+銀中楊混交林，樟子松+蒙古櫟混交林為研究對(duì)象，樟子松純林為對(duì)照(CK)。在坡度、坡位等立地條件條件相似林分內(nèi)設(shè)置3個(gè)樣方，每個(gè)樣方面積為50 m2，在樣方內(nèi)按照S形取土樣，深度分別為0～20、20～40、40～60 cm的地區(qū)進(jìn)行土樣采集。將取好的土樣放入保溫箱中保存，并盡快帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行處理。土壤微生物量采用氯仿熏蒸法進(jìn)行測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用Excel 2013和SPSS 20.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，用單因素方差分析樣地之間土壤微生物量的差異，運(yùn)用origin2018進(jìn)行畫圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同類型人工林土壤微生物量碳差異

從圖1可知，3個(gè)樣地表層的土壤微生物量碳最高，隨著土層深度的增加，土壤微生物量碳顯著降低(P<0.05)。0～20 cm土層深度微生物量碳表現(xiàn)為P2>P1>CK，且P1、P2顯著高于CK(P<0.05)；20～40 cm土層深度，P2樣地土壤微生物量碳顯著高于P1，P1顯著高于CK(P<0.05)；40～60 cm土層深度微生物量碳規(guī)律與表層相似，P1和P2樣地之間無顯著差異(P>0.05)。

2.2 不同類型人工林土壤微生物量氮差異

從圖2可知，CK樣地微生物量氮隨著土層深度的增加顯著降低(P<0.05)；P1和P2樣地0～20 cm土層深度微生物量氮顯著高于20～40 cm土層深度，雖然20～40 cm土層深度的微生物量氮高于40～60 cm，但兩個(gè)土層之間無顯著差異(P>0.05)。相同土層各樣地之間微生物量氮的表現(xiàn)與微生物量碳相似，最高值均出現(xiàn)在了P2樣地，分別為44.86、39.99和35.72 mgkg-1，且顯著高于CK(P<0.05)。

2.3 不同類型人工林土壤微生物量磷差異

從圖3可知，隨著土層深度的增加，CK樣地土壤微生物量磷逐漸降低，但各土層無顯著差異(P>0.05)；P1、P2樣地土壤微生物量磷變化相似，0～20cm與20～40cm土層深度無顯著差異(P>0.05)，但二者顯著高于40～60cm土層(P<0.05)。不同于微生物量碳、氮的變化規(guī)律，微生物量磷的最高值出現(xiàn)在了P1樣地，分別為22.19、21.04和19.53mgkg-1，且顯著高于CK(P<0.05)。

3 結(jié)論

本研究中，無論是樟子松純林還是混交林，隨著土層深度的增加，土壤微生物量碳、氮均出現(xiàn)不同程度的降低，這是由于地表上的凋落物和植物根系分解形成的有機(jī)質(zhì)首先進(jìn)入土壤表層被微生物分解利用，再由表層進(jìn)入更深層土壤[6]，土壤表層存貯的微量元素和養(yǎng)分更多，加之適宜的水熱條件，使得表層土壤微生物更為活躍。樟子松+銀中楊、樟子松+蒙古櫟混交林中土壤微生物量高于樟子松純林，進(jìn)一步驗(yàn)證了科爾沁地區(qū)林分改造應(yīng)以混交林為主的這一觀點(diǎn)。