中亞熱帶紫色土區(qū)不同森林類型土壤特性差異研究.pdf

1、紫色土是我國(guó)熱帶及亞熱帶地區(qū)分布的一種較為特殊的土壤類型，因其物理分化強(qiáng)，組成土壤的顆粒粗、土壤保水、持水性弱，導(dǎo)致林木生長(zhǎng)不良。長(zhǎng)期以來，由于紫色土森林植被破壞嚴(yán)重，導(dǎo)致紫色土區(qū)水土流失嚴(yán)重，紫色土區(qū)土壤改良及森林植被的恢復(fù)與重建成為目前林業(yè)工作者主要的研究熱點(diǎn)。本研究以紫色土區(qū)油茶人工林、馬尾松人工林不同林齡（幼齡林、中齡林、成熟林）、杉木人工林（中齡林、成熟林）及闊葉林等4種森林類型為研究對(duì)象，通過分析4種森林類型不同林齡林分的土

2、壤理化性質(zhì)、酶活性、微生物功能多樣性及微生物結(jié)構(gòu)多樣性等土壤特性的差異，并應(yīng)用數(shù)學(xué)模擬方法分析相關(guān)性，研究結(jié)果不僅可從機(jī)理上揭示土壤理化性質(zhì)、酶活性、微生物功能多樣性及微生物結(jié)構(gòu)多樣性等對(duì)森林類型的響應(yīng)機(jī)理，而且還可以為紫色土區(qū)土壤的改良及植被的恢復(fù)與重建奠定一定的理論基礎(chǔ)及技術(shù)支撐。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴不同土層深度差異而言，4種森林類型表層土的土壤非毛管孔隙度、毛管孔隙度、總孔隙度、最大持水量及自然含水量均高于深層土壤，

3、但土壤容重則與之相反。同一森林類型不同林齡間土壤物質(zhì)性質(zhì)差異而言，油茶人工林、馬尾松人工林土壤容重隨林齡增加均呈“V”字變化趨勢(shì)，土壤毛管孔隙度、總孔隙度變化及最大持水量總體表現(xiàn)為倒“V”字變化趨勢(shì)，自然含水量、非毛管孔隙度表現(xiàn)為下降趨勢(shì)。就同一林齡不同森林類型土壤物理性質(zhì)差異而言，在幼齡林階段，土壤容重表現(xiàn)為馬尾松人工林＞油茶人工林＞闊葉林，非毛管空隙度和毛管孔隙度表現(xiàn)為闊葉林＞油茶人工林＞馬尾松人工林；在中林齡及成熟林階段，非毛管孔

4、隙度表現(xiàn)為馬尾松最大，其次是杉木人工林、闊葉林、油茶人工林，最大持水量表現(xiàn)為闊葉林＞油茶人工林＞杉木人工林＞馬尾松人工林。⑵隨著土層的加深，4種森林類型土壤pH值和全鉀含量均上升，而有機(jī)質(zhì)、全碳、全氮、全磷、速效鉀、有效磷含量均呈下降趨勢(shì)。在同一森林類型條件下，隨著林齡的增長(zhǎng)，土壤速效鉀呈“V”變化趨勢(shì)，有機(jī)質(zhì)、全碳、全氮、全磷、速效鉀和有效磷則呈現(xiàn)倒“V”趨勢(shì)。在不同森林類型條件下，不同林齡土壤全鉀與速效鉀、有效磷含量均表現(xiàn)為闊葉林＞

5、油茶人工林＞馬尾松人工林＞杉木人工林；幼齡期土壤有機(jī)質(zhì)、全碳、全氮的大小均表現(xiàn)為油茶人工林＞闊葉林＞馬尾松人工林，而中齡林及成熟林則表現(xiàn)為油茶人工林＞馬尾松人工林＞杉木人工林＞闊葉林。⑶4種森林類型的土壤蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶和過氧化氫酶活均隨著土層深度的加大而呈降低趨勢(shì)。就同一林分類型差異而言，隨著林齡的增長(zhǎng)，油茶人工林和馬尾松人工林的蔗糖酶、脲酶和酸性磷酸酶呈倒“V”變化規(guī)律，杉木人工林呈下降趨勢(shì)；馬尾松人工林過氧化氫酶呈倒“V”

6、字趨勢(shì)，油茶人工林呈“V”字趨勢(shì)，杉木人工林則呈上升趨勢(shì)。就同一林齡而言，在幼齡林階段，蔗糖酶和過氧化氫酶表現(xiàn)為闊葉林＞油茶人工林＞馬尾松人工林,脲酶大小趨勢(shì)為油茶人工林＞闊葉林＞馬尾松人林；中齡林階段，脲酶活性表現(xiàn)為油茶人工林＞闊葉林＞馬尾松人工林＞杉木人工林,過氧化氫酶表現(xiàn)為馬尾松人工林＞闊葉林＞油茶人工林＞杉木人工林，酸性磷酸酶表現(xiàn)為油茶人工林＞馬尾松人工林＞杉木人工林＞闊葉林；成熟林階段，脲酶活性表現(xiàn)為馬尾松＞闊葉林＞油茶人工林

7、＞杉木人工林，過氧化氫酶的大小順序?yàn)樯寄救斯ち郑鹃熑~林＞油茶人工林＞馬尾松人工林，酸性磷酸酶表現(xiàn)為油茶人工林＞馬尾松人工林＞杉木人工林＞闊葉林。相關(guān)性分析結(jié)果表明，蔗糖酶、脲酶和酸性酸性磷酸酶與土壤全碳、全氮和有機(jī)質(zhì)相關(guān)性達(dá)顯著水平（P＜0.05），過氧化氫酶與速效鉀、有效磷間呈顯著相關(guān)（P＜0.05）。⑷4種森林類型土壤微生物總體活性AWCD值變化為“S”型，且隨著林齡增長(zhǎng)呈逐漸增加趨勢(shì)。在培養(yǎng)168h后，在幼林期，AWCD值、Sha

8、nnon-Wiener多樣性指數(shù)從高到低的順序?yàn)橛筒枞斯ち郑鹃熑~林＞馬尾松人工林；中齡林階段，AWCD值表現(xiàn)為油茶人工林＞馬尾松人工林＞闊葉林＞杉木人工林,Shannon-Wiener多樣性指數(shù)和McIntosh指數(shù)表現(xiàn)為油茶人工林＞馬尾松人工林＞杉木人工林＞闊葉林；成熟林階段，AWCD值、Shannon-Wiener多樣性指數(shù)和McIntosh指數(shù)均表現(xiàn)為油茶人工林＞馬尾松人工林＞杉木人工林＞闊葉林。⑸隨著林齡的增長(zhǎng)，油茶人工林多聚物

9、、碳水化合物、酚酸類、氨基酸類、胺類、羧酸類，馬尾松人工林的碳水化合物、氨基酸、羧酸類、胺類以及杉木人工林的多聚物、碳水化合物、氨基酸、羧酸類的變化趨勢(shì)呈上升趨勢(shì)。主成分分析顯示4種森林類型對(duì)多聚物、碳水化合物及氨基酸的利用效率最大。通過相關(guān)關(guān)系分析表明， Shannon-Winener指數(shù)與全碳、全氮、有機(jī)質(zhì)呈正相關(guān)顯著（P＜0.05），與有效磷呈極顯著的正相關(guān)性（P＜0.05）；在酶活性方面，脲酶與McIntosh指數(shù)直線呈正相關(guān)顯

10、著（P＜0.05）。⑹4種森林類型土壤真菌共鑒定出6種門類，分別是子囊菌門、擔(dān)子菌門、壺菌門、球囊菌門、接合菌門。其真菌門類群主要以子囊菌門（61.32％-91.20%）為主。4種森林類型土壤細(xì)菌共鑒定出47種門類，百分比均大于1%的有酸桿菌門、放線菌門、變形菌、綠彎菌門、浮霉菌門、疣微菌門、AD3。酸桿菌門(20.07%-29,28%)和變形菌門（29.49%-35.70%）在4種森林類型中占較大比例。相關(guān)性分析結(jié)果表明，細(xì)菌chao