施肥和凋落物添加對(duì)杉木人工林土壤養(yǎng)分和土壤微生物特性的影響

靳云鐸，白彥鋒，沈楊陽(yáng)，厲月橋，劉儒，姜春前，張卓文，王永健

1.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝林學(xué)學(xué)院/湖北省林業(yè)信息工程技術(shù)研究中心，武漢 430070；2.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院林業(yè)研究所，北京100091；3.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院亞熱帶林業(yè)實(shí)驗(yàn)中心，分宜 336600

杉木(Cunninghamialanceolata(Lamb.)Hook.)是我國(guó)南方特有速生用材樹(shù)種，具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，在我國(guó)的林業(yè)中占據(jù)重要地位[1-2]。由于杉木生長(zhǎng)需要從土壤中吸收大量的養(yǎng)分，而其凋落物較少且分解較慢，致使杉木林地生物地球化學(xué)循環(huán)功能降低，養(yǎng)分平衡遭到破壞，加之不合理的營(yíng)林措施加劇了林地生產(chǎn)力的下降。目前，杉木人工林立地質(zhì)量下降的問(wèn)題已經(jīng)嚴(yán)重地影響林地生產(chǎn)力，這個(gè)問(wèn)題日益得到相關(guān)學(xué)者的重視，并開(kāi)展了大量研究[3]。

凋落物分解是森林生態(tài)系統(tǒng)中養(yǎng)分歸還的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過(guò)微生物的分解逐步把自身養(yǎng)分歸還土壤，因此，凋落物分解對(duì)森林土壤肥力有重要影響[4-5]。在微生物作用下，凋落物分解出礦物質(zhì)養(yǎng)分元素返還土壤。這是影響森林土壤有機(jī)質(zhì)的形成、土壤氮循環(huán)和碳循環(huán)等的關(guān)鍵過(guò)程之一，是森林生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)過(guò)程中至關(guān)重要的一環(huán)[6]。土壤微生物生物量代表了土壤中參與養(yǎng)分循環(huán)和有機(jī)質(zhì)的分解轉(zhuǎn)化的微生物數(shù)量，是監(jiān)測(cè)森林立地質(zhì)量變化的一個(gè)重要指標(biāo)，所以研究土壤養(yǎng)分的變化必須要分析凋落物和微生物在其中所起的作用[7]。

土壤有機(jī)碳(SOC)數(shù)量大小是土壤生產(chǎn)力的關(guān)鍵，SOC可以良好地指示土壤健康狀況和質(zhì)量好壞，對(duì)土壤理化性質(zhì)有重要影響，在全球碳循環(huán)中也起著重要作用[8-9]。施肥和凋落物添加會(huì)改變土壤養(yǎng)分含量和微生物活性[10]，對(duì)土壤有機(jī)碳的含量產(chǎn)生影響[11]。土壤氮磷養(yǎng)分的有效性是調(diào)節(jié)植物凋落物分解速率和生態(tài)系統(tǒng)碳平衡的一個(gè)主要因素[12]。森林土壤碳氮磷含量之間有密切的聯(lián)系，土壤C∶N與C∶P是有機(jī)質(zhì)或其他成分中的碳素與氮素以及碳素與磷素總質(zhì)量的比值，是土壤有機(jī)質(zhì)組成和質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，土壤C∶N、C∶P和N∶P可以指示土壤有機(jī)質(zhì)分解與土壤養(yǎng)分供給情況。因此，分析土壤C∶N與C∶P的平衡關(guān)系對(duì)于探究生態(tài)系統(tǒng)碳匯潛力，認(rèn)識(shí)森林生態(tài)系統(tǒng)的元素響應(yīng)機(jī)制具有重要意義[13]。

添加外源礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素可以補(bǔ)充土壤礦物質(zhì)養(yǎng)分，改善土壤條件，提高森林生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力[14]。添加外源礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素還能改變土壤的碳氮磷彼此之間的比例，并對(duì)凋落物的分解產(chǎn)生一定的影響[15]。因此，本研究通過(guò)杉木林施肥與凋落物添加處理，探討不同施肥以及不同凋落物添加處理對(duì)杉木林土壤養(yǎng)分和微生物生物量特征的影響，對(duì)改善杉木人工林土壤質(zhì)量、解決地力衰退問(wèn)題具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)域位于江西省新余市分宜縣山下實(shí)驗(yàn)林場(chǎng)(27°33′～27°45′N，114°30′～114°51′E)，為贛中南丘陵山地杉木人工林典型分布區(qū)。氣候類型屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，氣候濕潤(rùn)，干濕季節(jié)明顯，氣候溫和，降水豐沛。年平均氣溫16～18 ℃，年平均降水量1 400～1 600 mm，降雨主要集中在每年3-7月。光照充足，年日照時(shí)間為1 400～1 700 h。無(wú)霜期較長(zhǎng)，全年無(wú)霜期約270 d。主要地貌類型是低山丘陵，地勢(shì)南北部較高，中部較低平。土壤類型以紅壤和黃壤為主。分宜縣地帶性植被為亞熱帶常綠闊葉林與針葉林。主要樹(shù)種有杉木和馬尾松，兼有木荷(Schimasuperba)、閩楠(Phoebebournei)、樟樹(shù)(Cinnamomumcamphora)、紅豆杉(Taxuschinensis)、柏木(Cupressusfunebris)等。林下灌木以杜莖山(Maesajaponica)、枇杷葉紫株(CallicarpakochianaMakino)等為主，草本以雙蓋蕨(Diplaziumdonianum)為主。

1.2 樣地設(shè)置

在對(duì)該區(qū)域林分實(shí)地調(diào)查分析后，于2018年4月進(jìn)行樣地設(shè)置。在立地相似有代表性且土壤條件一致的5年生杉木純林內(nèi)設(shè)置樣地，面積20 m×20 m，共12塊樣地。每塊樣地周圍留有間距大于10 m的緩沖區(qū)。并記錄下樣地所在位置的地名、林班號(hào)、小班號(hào)、海拔、坡度、坡向等。測(cè)定樣地土壤基本理化性質(zhì)結(jié)果分別為：容重1.31 g/cm3、pH 4.45、有機(jī)碳23.81 g/kg、全氮(total nitrogen，TN)0.89 g/kg、全磷(total phosphorus，TP)0.39 g/kg、堿解氮(alkaline nitrogen，AN)143.5 mg/kg、速效磷(available phosphorus，AP)9.32 mg/kg。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1)施肥設(shè)計(jì)。在樣地內(nèi)進(jìn)行4種施肥處理設(shè)計(jì)：不施肥對(duì)照、氮肥(每年200 kg /hm2)、磷肥(每年50 kg /hm2)和氮肥(每年200 kg /hm2)+磷肥(每年50 kg /hm2),編號(hào)分別為CK1、N、P和 NP。氮肥為尿素，磷肥為磷酸二氫鈉。于2018年10月進(jìn)行杉木林地內(nèi)人工撒播施肥，每種施肥處理3塊樣地。

2)凋落物添加設(shè)計(jì)。閩楠(P.bournei)和木荷(S.superba)為該區(qū)域頂極植物群落建群樹(shù)種，引入閩楠、木荷和杉木(C.lanceolata)凋落物進(jìn)行凋落物添加試驗(yàn)。試驗(yàn)用凋落物為未分解狀態(tài)，包括葉、小枝等各個(gè)部分，收集的凋落物自然風(fēng)干后備用。本研究所有的凋落葉樣品均采集于山下實(shí)驗(yàn)林場(chǎng)實(shí)驗(yàn)林內(nèi)。于2018年8-10月，收集本研究需要的3個(gè)樹(shù)種的凋落物，每個(gè)樹(shù)種采集的凋落物至少來(lái)自8棵樹(shù)，僅收集新鮮的自然凋落物，且無(wú)昆蟲(chóng)取食、病菌侵染等痕跡，自然風(fēng)干至質(zhì)量穩(wěn)定后備用。閩楠、木荷和杉木凋落物物理與化學(xué)性狀見(jiàn)表1。

8種凋落物添加類型：對(duì)照(不添加凋落物)、添加杉木凋落物、添加木荷凋落物、添加閩楠凋落物、等量添加杉木+木荷凋落物、等量添加杉木+閩楠凋落物、等量添加木荷+閩楠凋落物、等量添加杉木+木荷+閩楠凋落物，編號(hào)分別為：CK2、Cl、Ss、Pb、Cl+Ss、Cl+Pb、Ss+Pb、Cl+Ss+Pb。

表1 不同樹(shù)種凋落物的理化性狀 Table 1 Physical and chemical characteristics of litters of different tree species

將自然風(fēng)干凋落物裝入分解網(wǎng)袋，每袋裝入10 g，單種樹(shù)種凋落物處理裝入10 g，2種樹(shù)種混合凋落物，各裝入5.00 g，3種樹(shù)種混合凋落物則各裝入3.33 g，利用訂書(shū)機(jī)封口。每種處理類型重復(fù)4次，12個(gè)樣地內(nèi)共計(jì)放置分解袋384個(gè)。凋落物分解網(wǎng)袋尺寸為20 cm×20 cm，下層孔徑為0.5 mm，上層孔徑為2.0 mm。

2018年10月，在每個(gè)樣地中采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)方法設(shè)置凋落物添加樣方，為防止凋落物網(wǎng)袋被雨水沖刷或森林動(dòng)物等其他因素使網(wǎng)袋移位或丟失，除去樣地表面原有凋落物后，在每個(gè)凋落物網(wǎng)袋的四周使用鋼釘將其固定在樣方中，并保證網(wǎng)袋底部緊貼表層土壤。

1.4 土壤樣品采集

1)土壤樣品采集。分別于2019年1月和2019年7月取凋落物網(wǎng)袋下面0～10 cm層土壤樣品。各樣方內(nèi)隨機(jī)取5個(gè)點(diǎn)的土樣，將同一樣方內(nèi)相同處理的土樣混合后裝袋。利用冰盒將裝袋土壤樣本帶回實(shí)驗(yàn)室。

2)土壤樣品處理與測(cè)定。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，將土壤樣本篩去碎石與植物殘?bào)w后分為2份，1份常溫下保存，用于測(cè)量土壤基本理化性質(zhì)，另1份置于-20 ℃保存，用于測(cè)量土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)及微生物生物量磷(MBP)。

參考文獻(xiàn)[16-21]方法進(jìn)行以下指標(biāo)的測(cè)定。土壤含水率(soil water content,SWC)采用烘干法測(cè)定；土壤有機(jī)碳(soil organic carbon，SOC)含量采用重鉻酸鉀容量法測(cè)定；土壤全氮 (total nitrogen，TN)含量采用凱氏定氮儀法測(cè)定；土壤堿解氮(alkaline nitrogen，AN)采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定；土壤全磷(total phosphorus，TP)含量采用鉬銻抗比色法測(cè)定；土壤速效磷(alkaline phosphorus，AP)含量采用氫氧化鈉-草酸鈉提取法測(cè)定；土壤微生物生物量碳(microbial biomass of carbon,MBC)和土壤微生物生物量氮(microbial biomass of nitrogen，MBN)含量采用氯仿熏蒸浸提法測(cè)定，使用氯仿熏蒸會(huì)殺死微生物，分別以熏蒸和不熏蒸所浸提出的有機(jī)碳和全氮之差分別除以0.38和0.45(氯仿熏蒸浸提法的微生物生物量碳、氮轉(zhuǎn)換系數(shù))得到微生物生物量碳與微生物生物量氮；土壤微生物生物量磷(microbial biomass of phosphorus,MBP)含量采用氯仿熏蒸-鉬銻抗比色法測(cè)定，原理與測(cè)定微生物生物量碳與微生物生物量氮類似，轉(zhuǎn)換系數(shù)為0.4。

1.5 數(shù)據(jù)處理

通過(guò)SPSS20.0中一般線性模型對(duì)不同施肥處理和不同凋落物處理的土壤養(yǎng)分與微生物生物量指標(biāo)進(jìn)行差異性檢驗(yàn)；用R軟件psych包的Pearson 分析土壤養(yǎng)分、微生物生物量與及土壤化學(xué)計(jì)量特征的相關(guān)性。差異性檢驗(yàn)結(jié)果用Origin Pro軟件繪圖，相關(guān)性系數(shù)圖用R軟件corrplot包繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 施肥和凋落物添加對(duì)土壤養(yǎng)分的影響

由表2、表3可見(jiàn)，施用氮磷混合肥顯著增加了土壤中的全氮與堿解氮的含量(P<0.05)。與對(duì)照處理相比，施用氮磷混合肥土壤全氮含量增加了14.7%，土壤堿解氮含量增加了10.7%(P<0.05)；施用氮肥后，土壤堿解氮含量顯著增加了5%(P<0.05)；施用磷肥后，土壤堿解氮含量顯著降低了15.3%(P<0.05)。施用氮磷混合肥增加了土壤中堿解氮的含量，且堿解氮的增加量比添加單一元素氮肥多5.7%(P<0.05)，這說(shuō)明磷肥的加入對(duì)土壤中堿解氮的釋放有促進(jìn)作用。施用磷肥和施用氮磷混合肥后，土壤全磷和速效磷含量相較于對(duì)照組顯著提高34.6%和44.0%(P<0.05)，速效磷含量分別提高34.8%和36.7%(P<0.05)。與對(duì)照組相比，施用單一氮肥和單一磷肥對(duì)土壤有機(jī)碳含量影響不顯著，而施用氮磷混合肥則使土壤有機(jī)碳含量增加16.8%(P<0.05)，表明磷肥的施入使氮肥對(duì)有機(jī)碳含量的提高作用達(dá)到顯著性水平。

相較于對(duì)照組而言，添加杉木凋落物、添加閩楠凋落物及添加杉木+閩楠凋落物的杉木林土壤全氮含量分別增加3.2%、10.6%及12.4%(P<0.05)(表2，表3)。

表2 施肥和凋落物添加對(duì)土壤養(yǎng)分影響的雙因素方差分析 Table 2 Two-way ANOVA of the effects of fertilization and litter addition on soil nutrients

表3 不同施肥和凋落物添加處理下的杉木人工林土壤特性 Table 3 Soil characteristics of Chinese fir plantation under different fertilization and litter addition treatments

添加閩楠凋落物、杉木+閩楠凋落物及杉木+閩楠+木荷凋落物顯著提高土壤堿解氮達(dá)16.5%、18.4%和16.8%(P<0.05)(表3)。盡管添加杉木凋落物與添加木荷+閩楠凋落物后土壤堿解氮的含量分別增加了2.8%和10.1%，但是添加木荷凋落物與添加木荷+杉木凋落物后卻降低了土壤中堿解氮的含量(P<0.05)。試驗(yàn)表明，木荷凋落物的加入對(duì)土壤堿解氮含量有抑制作用。與僅添加閩楠凋落物相比，添加杉木+閩楠凋落物處理后土壤堿解氮含量增加9.5%(P>0.05)。

與對(duì)照組相比，添加閩楠凋落物與添加木荷+閩楠凋落物、杉木+閩楠凋落物及杉木+木荷+閩楠凋落物對(duì)土壤速效磷的含量分別顯著增加16.2%、19.0%、26.6%及32.1%(P<0.05)(表2、表3)。3種混合凋落物添加與單一杉木凋落物添加相比，土壤速效磷含量均顯著提高了40.4%以上(P<0.05)。

與對(duì)照組相比，添加木荷凋落物、閩楠凋落物與杉木+閩楠混合凋落物時(shí)土壤有機(jī)碳含量顯著增加了31.3%、34.6%和33.4%(P<0.05)(表2，表3)。

施肥與凋落物添加的交互作用對(duì)土壤中的堿解氮、全氮、速效磷、全磷、有機(jī)碳含量無(wú)顯著影響(表2)。

2.2 施肥和凋落物添加對(duì)土壤微生物特性的影響

與對(duì)照組相比，施用磷肥和氮磷混合肥后杉木林土壤微生物生物量氮與微生物生物量磷含量分別增加27.0%與22.8%，及19.5%和22.7%(P<0.05)(表4)。相較于對(duì)照組，施用氮肥后杉木林土壤中微生物生物量碳的含量降低了3.3%(P<0.05)，而對(duì)微生物生物量氮和微生物生物量磷無(wú)顯著影響。施用磷肥和氮磷混合肥后，微生物生物量磷的含量分別提升了23.6%和29.3%(P<0.05)。

表4 施肥和凋落物添加對(duì)土壤微生物特性影響的雙因素方差分析 Table 4 Two-way ANOVA of the effects of fertilization and litter addition on soil microbial characteristics

添加杉木+閩楠凋落物后，各項(xiàng)土壤微生物生物量含量均為最高(P<0.01)。與對(duì)照組相比，添加閩楠凋落物后土壤微生物生物量碳、微生物生物量氮與微生物生物量磷含量分別提高52.8%、13.6%、28.3%(P<0.05)，添加杉木+木荷+閩楠三樹(shù)種混合凋落物后分別提高了51.2%、18.7%及24.5%(P<0.05)，添加杉木+閩楠混合凋落物后分別提高55.2%、22.8%及29.6%(P<0.05)(表4)。而添加杉木凋落物對(duì)土壤微生物特性無(wú)顯著影響。

施肥與凋落物添加交互作用對(duì)土壤微生物生物量碳、氮和磷具有顯著影響，表現(xiàn)為施用氮磷混合肥與添加杉木+木荷+閩楠混合凋落物(Cl+Ss+Pb)顯著高于其他施肥與凋落物添加組合。與對(duì)照處理(CK2)相比，在施用氮肥的樣地中添加木荷凋落物(Ss)、閩楠凋落物(Pb)、杉木+木荷混合凋落物(Cl+Ss)、杉木+閩楠混合凋落物(Cl+Pb)、木荷+閩楠凋落物(Ss+Pb)對(duì)土壤微生物生物量碳含量表現(xiàn)出抑制效果，降低了土壤微生物碳含量。就微生物生物量磷而言，施加氮肥與添加閩楠以及4種混合凋落物降低了土壤微生物磷的含量(表4，圖1)。

圖1 施肥與凋落物添加交互作用與土壤微生物特性Fig.1 Soil microbial characteristics under fertilization and litter addition

2.3 施肥和凋落物添加對(duì)土壤化學(xué)計(jì)量特征的影響

從表5可以看出，與對(duì)照組相比，施用磷肥與氮磷肥混合后分別使杉木林土壤C∶N分別增加30.7%和37.2%，C∶P分別減少19.5%和16.6%，N∶P分別減少38.3%和39.0%；施用氮肥后雖然使杉木林土壤N∶P減少了19%(P<0.05)，但對(duì)土壤C∶N和C∶P沒(méi)有顯著影響。與施用氮肥相比，施用氮磷混合肥顯著提高了土壤C∶N，磷肥的加入使得土壤C∶N有了顯著的提升(圖2)。

由表5可見(jiàn)，凋落物添加對(duì)土壤化學(xué)計(jì)量特征的顯著影響均沒(méi)有達(dá)到顯著性水平。

施肥與凋落物添加交互作用對(duì)土壤N∶P具有顯著影響，表現(xiàn)為施用氮磷混合肥與添加閩楠、杉木+木荷+閩楠混合凋落物顯著低于其他施肥與凋落物添加組合。在對(duì)照處理的樣地中添加杉木凋落物的土壤N∶P高于添加木荷凋落物與添加杉木+木荷混合凋落物處理，而在施肥的樣地中添加杉木凋落物土壤N∶P低于木荷凋落物與添加杉木+木荷混合凋落物處理(表5，圖3)。

圖2 不同施肥處理下土壤化學(xué)計(jì)量特征Fig.2 Soil stoichiometry under different fertilization

表5 施肥和凋落物添加對(duì)土壤化學(xué)計(jì)量特征影響的顯著性分析 Table 5 The significance analysis of the effects of fertilization and litter on soil stoichiometric characteristics

圖3 不同凋落物添加下土壤化學(xué)計(jì)量特征Fig.3 Soil stoichiometric characteristics under different litter addition

2.4 杉木林土壤養(yǎng)分與土壤化學(xué)計(jì)量特征的關(guān)系

由圖4可知，杉木林土壤AN與TN呈正相關(guān)；土壤AP與TP、MBP呈正相關(guān)，與N∶P呈負(fù)相關(guān)。土壤TP與C∶P、N∶P呈負(fù)相關(guān)。土壤MBC與MBP、MBC∶MBN呈正相關(guān)。土壤MBN與MBP呈正相關(guān)。土壤MBC∶MBN與MBC∶MBP呈正相關(guān)，與MBN∶MBP呈負(fù)相關(guān)。土壤MBC∶MBP與C∶N呈負(fù)相關(guān)。土壤SOC與C∶N呈正相關(guān)。土壤C∶P與N∶P呈正相關(guān)。

圖4 土壤養(yǎng)分與土壤化學(xué)計(jì)量特征的相關(guān)性Fig.4 Pearson correlation analysis of soil nutrientand soil stoichiometric properties

3 討 論

在全球氮沉降加劇和南方土壤普遍缺磷的背景下，研究外源性氮磷輸入對(duì)杉木人工林土壤特性的影響，以及在杉木林生長(zhǎng)過(guò)程中凋落物的作用，對(duì)尋找杉木人工純林地力衰退的解決方法與實(shí)施措施確定具有重要意義。本研究結(jié)果顯示，當(dāng)杉木土壤施用外源性磷后，土壤的堿解氮含量顯著降低。施磷肥對(duì)于土壤碳氮元素含量的這種負(fù)面影響曾被Poeplau等[22]觀測(cè)到。當(dāng)林地施用磷肥后，森林的初級(jí)凈生產(chǎn)力增加，但同時(shí)也使得土壤氮顯得更為缺乏，并導(dǎo)致了微生物進(jìn)行更強(qiáng)的氮礦化作用。

施用化肥對(duì)土壤微生物量影響的研究結(jié)果不盡相同[23-24]，這可能與土地利用方式、施肥方式或年限有關(guān)。林地施用氮肥后顯著降低了土壤微生物生物量碳含量。這可能是在南方土壤普遍缺磷背景下，林地施用尿素后使土壤酸化與板結(jié)[25]，土壤通氣性降低，改變了土壤物理性狀，抑制了土壤微生物的生命活動(dòng)，從而顯著降低了土壤微生物生物量碳含量[26]。林地施用氮磷混合肥料能顯著提高土壤微生物生物量氮和微生物生物量磷的含量。這可能是由于適量施用氮肥與磷肥能夠增加植物光合作用產(chǎn)物積累，增加其向地下部分配量，增加根系生物量和根系分泌物，使得供給土壤微生物同化和利用的氮源與磷源充足[27]。

森林凋落物的分解對(duì)于土壤營(yíng)養(yǎng)產(chǎn)生重要的影響。就土壤氮元素而言，林地添加閩楠凋落物或木荷凋落物帶來(lái)了相反的作用，林地添加杉木+閩楠混合凋落物后土壤氮磷含量表現(xiàn)出顯著提升，而林地添加杉木+木荷混合凋落物后土壤氮磷含量則表現(xiàn)出降低的現(xiàn)象，這與林開(kāi)敏等[28-29]研究結(jié)果一致。林開(kāi)敏等[28-29]研究認(rèn)為就木荷+杉木混合凋落物分解狀況來(lái)說(shuō)，分解前期表現(xiàn)出木荷凋落物對(duì)土壤氮磷含量有微弱的促進(jìn)作用，而后表現(xiàn)出抑制作用，且木荷的比例越高，抑制作用越顯著。這可能是因?yàn)槟竞傻娜~片相對(duì)較厚且是革質(zhì)葉(表1)，葉表的蠟質(zhì)層和角質(zhì)層也更厚，限制了菌絲的侵入，且木荷凋落物淋溶液較其他2種凋落物淋溶液呈現(xiàn)出更強(qiáng)的酸性，進(jìn)而影響到凋落物的分解；而閩楠+杉木混合凋落物會(huì)對(duì)混合凋落物分解起到促進(jìn)作用，并且隨著閩楠葉添加增多其促進(jìn)作用越明顯。

杉木林地添加單一杉木凋落物后，雖然能顯著增加土壤中堿解氮的含量，并對(duì)全氮含量表現(xiàn)出一定的促進(jìn)作用[30]，但顯著降低了土壤中全磷的含量，并且對(duì)土壤微生物生物量含量起到了消極作用。在退化的杉木純林中，林下植被較差，凋落物較少，添加外源凋落物能促進(jìn)養(yǎng)分的歸還，從而對(duì)土壤中的氮含量提升起到了促進(jìn)作用。當(dāng)林地添加單一木荷凋落物、單一閩楠凋落物以及混合凋落物時(shí)，凋落物對(duì)杉木林土壤微生物生物總量、微生物生物量碳、微生物生物量氮及微生物生物量磷含量均有明顯的提升作用。這可能時(shí)因?yàn)榧尤氲拈熑~樹(shù)種凋落物比葉面積較大，在單位質(zhì)量凋落物上能承載更多的微生物。當(dāng)添加的混合凋落物覆蓋在土壤表層后，土壤微生物量增加，土壤微生物活性改善，從而改善土壤化學(xué)性狀。多樹(shù)種混合凋落物比單一樹(shù)種凋落物含有類型更豐富多樣的碳源和其他養(yǎng)分物質(zhì)，更利于微生物繁殖及其多樣性的增加。

土壤C∶N不僅是衡量土壤碳、氮營(yíng)養(yǎng)平衡狀況的指標(biāo)[14]，還會(huì)影響土壤中有機(jī)碳和氮的循環(huán)。土壤C∶N可表示土壤有機(jī)質(zhì)的礦化速率，其比值越低則土壤礦化速率越快。在本研究中，林地施用磷肥和施用氮磷混合肥后土壤C∶N增大，土壤微生物礦化作用速度降低，可供杉木吸收利用的C與N元素隨之減少，說(shuō)明施用磷肥和施用氮磷混合肥增加了土壤中的C與N儲(chǔ)量，降低了N的有效性，增強(qiáng)了土壤固氮潛力。相關(guān)分析表明，杉木林地土壤C∶N與有機(jī)碳的相關(guān)性大于與全氮的相關(guān)性，說(shuō)明土壤的C∶N主要受土壤有機(jī)碳的影響。

土壤中磷元素的有效性是通過(guò)有機(jī)質(zhì)的分解速率確定的，較低的土壤C∶P是土壤磷元素有效性高的一個(gè)標(biāo)志[14]。施用磷肥和施用氮磷混合肥后土壤C∶P下降，施肥提高了土壤的有效磷含量，說(shuō)明施用磷肥和施用氮磷混合肥可以有效地改善杉木林土壤缺磷素狀況。此外，C∶P與全磷的相關(guān)性大于與有機(jī)碳的相關(guān)性，說(shuō)明土壤C∶P主要受土壤全磷的影響。

土壤N∶P是作為土壤養(yǎng)分限制、土壤碳氮磷飽和度的診斷和有效預(yù)測(cè)的重要指標(biāo)。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)土壤N∶P較低時(shí)，說(shuō)明其生態(tài)系統(tǒng)主要受氮限制，而較高的N∶P則主要受磷限制。在本研究中，林地施肥后土壤N∶P明顯下降。對(duì)照組土壤的N∶P低于全國(guó)土壤N∶P(5∶1)，這可能是凋落物的C∶N 通常高于土壤微生物，微生物在進(jìn)行分解活動(dòng)必須從外部環(huán)境中獲取足夠的磷源以滿足自身代謝的需要，對(duì)磷素有較高的需求，當(dāng)土壤中磷素的含量較高時(shí)，微生物群落生長(zhǎng)代謝更快，分解活動(dòng)也就更快，會(huì)從土壤中攝取更多的氮素，從而導(dǎo)致土壤N∶P下降。此外，相關(guān)分析表明，土壤N∶P與土壤磷元素的相關(guān)性要比與氮元素的相關(guān)性大，說(shuō)明土壤N∶P主要受土壤磷元素的影響。

總體來(lái)講，施用氮磷混合肥后顯著增加了杉木林土壤堿解氮、速效磷、土壤微生物生物量氮、微生物生物量磷含量；添加杉木+閩楠和添加杉木+木荷+閩楠凋落物顯著提高了杉木林土壤堿解氮、速效磷含量以及土壤微生物生物量碳、微生物生物量氮、微生物生物量磷含量。且該混合施肥與混合凋落物處理的交互效應(yīng)更顯著提高了土壤養(yǎng)分和土壤微生物生物量。因此，在杉木林生產(chǎn)中，應(yīng)該充分利用多樹(shù)種混合凋落物分解后所產(chǎn)生的正向效應(yīng)，提倡營(yíng)造杉×闊混交林以及對(duì)現(xiàn)有杉木純林進(jìn)行近自然化改造以改變其凋落物的組成、質(zhì)量和數(shù)量，并配合施用氮磷復(fù)合肥料來(lái)改善杉木林土壤養(yǎng)分狀況，這對(duì)于維護(hù)杉木人工林生態(tài)系統(tǒng)的養(yǎng)分循環(huán)和促進(jìn)地力恢復(fù)具有重要的意義。