不同类型樟子松人工林对土壤微生物量的影响

石亮

(辽宁章古台科尔沁沙地系统国家生态定位观测研究站，辽宁省沙地治理与利用研究所， 辽宁 阜新 123000)

土壤微生物是土壤物质循环系统中极其重要的组成部分，参与着土壤有机物的降解和矿化过程，并释放无机物供植物吸收，能够使土壤生态系统更加稳定[1，2]。微生物对所处生境的变化十分敏感，其群落结构能根据环境改变做出相应变化。郭雄飞等[3]运用4种宫胁法改造林地与传统法改造林地进行对比分析，发现宫胁法2(开穴整地、不施基肥、追肥)土壤细菌、真菌、放线菌数量及微生物总量均表现最高，有利于改善土壤生物学特性；柏木(Cupreressusfunebris)低效林块状改造初期，整地只对0～5 cm土层微生物量碳的影响显著，微生物量氮在0～5、5～20 cm土层均显著增加[4]；张浩等[5]在对香港地区20年尾叶桉(Eucalyptusurophylla)和马占相思(Acaciamangiumin)的研究中发现，夏季的土壤微生物量碳、氮含量均高于冬季，而尾叶桉和马占相思在套种背景下微生物量表现则恰好相反。本文以樟子松人工林为研究对象，分析不同类型人工林土壤微生物量分布规律及各土层之间的差异性，探明林分改造对土壤生态学特性的影响及响应机制，以期为科尔沁地区森林经营提供理论依据。

1 研究地区与研究方法

1.1 研究区概况

研究区位于科尔沁沙地南缘的章古台镇(121°53′—22°22′ E，42°43′—42°51′ N)，属亚湿润干旱区，年降水量480～540 mm，多年平均蒸发量1 700 mm，年均气温5.7 ℃，无霜期150～160 d。该地区主要分布的乔木树种有樟子松、云杉(Piceaasperata)等。常见草本植物有少花蒺藜草(Cenchruspauciflorus)、狗尾草(Setariaviridis)、披碱草(Elymusdahuricus)等。

1.2 样品采集及测定

试验区位于辽宁省沙地治理与利用研究所。以林分改造后的樟子松+银中杨混交林，樟子松+蒙古栎混交林为研究对象，樟子松纯林为对照(CK)。在坡度、坡位等立地条件条件相似林分内设置3个样方，每个样方面积为50 m2，在样方内按照S形取土样，深度分别为0～20、20～40、40～60 cm的地区进行土样采集。将取好的土样放入保温箱中保存，并尽快带回实验室进行处理。土壤微生物量采用氯仿熏蒸法进行测定。

1.3 数据处理

运用Excel 2013和SPSS 20.0软件对数据进行统计分析，用单因素方差分析样地之间土壤微生物量的差异，运用origin2018进行画图。

2 结果与分析

2.1 不同类型人工林土壤微生物量碳差异

从图1可知，3个样地表层的土壤微生物量碳最高，随着土层深度的增加，土壤微生物量碳显著降低(P<0.05)。0～20 cm土层深度微生物量碳表现为P2>P1>CK，且P1、P2显著高于CK(P<0.05)；20～40 cm土层深度，P2样地土壤微生物量碳显著高于P1，P1显著高于CK(P<0.05)；40～60 cm土层深度微生物量碳规律与表层相似，P1和P2样地之间无显著差异(P>0.05)。

2.2 不同类型人工林土壤微生物量氮差异

从图2可知，CK样地微生物量氮随着土层深度的增加显著降低(P<0.05)；P1和P2样地0～20 cm土层深度微生物量氮显著高于20～40 cm土层深度，虽然20～40 cm土层深度的微生物量氮高于40～60 cm，但两个土层之间无显著差异(P>0.05)。相同土层各样地之间微生物量氮的表现与微生物量碳相似，最高值均出现在了P2样地，分别为44.86、39.99和35.72 mgkg-1，且显著高于CK(P<0.05)。

2.3 不同类型人工林土壤微生物量磷差异

从图3可知，随着土层深度的增加，CK样地土壤微生物量磷逐渐降低，但各土层无显著差异(P>0.05)；P1、P2样地土壤微生物量磷变化相似，0～20cm与20～40cm土层深度无显著差异(P>0.05)，但二者显著高于40～60cm土层(P<0.05)。不同于微生物量碳、氮的变化规律，微生物量磷的最高值出现在了P1样地，分别为22.19、21.04和19.53mgkg-1，且显著高于CK(P<0.05)。

3 结论

本研究中，无论是樟子松纯林还是混交林，随着土层深度的增加，土壤微生物量碳、氮均出现不同程度的降低，这是由于地表上的凋落物和植物根系分解形成的有机质首先进入土壤表层被微生物分解利用，再由表层进入更深层土壤[6]，土壤表层存贮的微量元素和养分更多，加之适宜的水热条件，使得表层土壤微生物更为活跃。樟子松+银中杨、樟子松+蒙古栎混交林中土壤微生物量高于樟子松纯林，进一步验证了科尔沁地区林分改造应以混交林为主的这一观点。