杉木人工林土壤理化性質(zhì)及酶活性的變化規(guī)律_圖文

1、收稿日期 2010206203;2010208216修回基金項目 國家林業(yè)局/9480引進(jìn)項目/人工林土壤質(zhì)量監(jiān)測指標(biāo)體系與地力維護(hù)先進(jìn)技術(shù)引進(jìn)0(200524217;國家林業(yè)公益性行業(yè)科研專項/人工林土壤質(zhì)量演變機(jī)制與持續(xù)利用0(200804040作者簡介 舒洪嵐(1962-,女,碩士,副教授,從事生態(tài)教學(xué)與科研工作。E 2mail:hlsh u18文章編號100123601(2010092058420081203杉木人工林土壤理化性質(zhì)及酶活性的變化規(guī)律舒洪嵐(江西財經(jīng)大學(xué),江西南昌330032摘 要為揭示杉木人工林土壤肥力變化規(guī)律,研究了江西省景德鎮(zhèn)市楓樹山林場不同連栽代數(shù)、不同林齡的杉木

2、人工林土壤理化性質(zhì)和酶活性的變化。結(jié)果表明:隨著林齡的增長,除土壤容重趨于增加外,土壤pH 、陽離子交換量、全氮、速效鉀及酸性磷酸酶、過氧化氫酶、尿酶和蛋白酶的活性均有所降低;隨著土壤深度增加,土壤pH 、陽離子交換量、氮磷鉀養(yǎng)分以及酶活性均呈下降趨勢。二代杉木林的土壤容重、pH 、陽離子交換量和速效磷的含量高于一代杉木林,但土壤全氮、速效鉀的含量和酶活性低于一代杉木林;土壤酸性磷酸酶、過氧化氫酶、脲酶、蛋白酶與土壤pH 、有機(jī)質(zhì)、全氮、速效鉀呈極顯著或顯著正相關(guān),土壤酸性磷酸酶、過氧化氫酶、脲酶與土壤速效磷呈極顯著正相關(guān)。關(guān)鍵詞杉木人工林;連栽;林齡;土壤肥力;理化性質(zhì);酶活性中圖分類號S1

3、58.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼ASoil Physicochemical Prope rty and EnzymaticA ctivity of Chinese Fir PlantationSH U H ong 2lan(J iangxi U niver sity of F ina nce and Economics,Nancha ng,J ia ngxi 330032,ChinaAbstract:The soil physicochemical proper ty and enzymatic activity of Chinese fir plantations with different conti

4、nuous planting generations and different forest age in Fengshushan forest farm of Jiangxi province wer e studied to reveal the change regulation of soil fertility of Chinese fir plantation.T he r esults showed that pH ,CEC,total N content,available K content and activity of acid phosphatase,catalase

5、,urease and protease decreased with the increase of for est age except for soil bulk density,the pH ,CEC,N,P and K nutrients and enzymatic activity decreased with the increase of soil depth.The soil bulk density,pH ,CEC and available P content of the second gener ation of Chinese fir plantation wer

6、e higher than that of the first,but the total N and available K content and enzymatic activity was lower than that of the first generation of Chinese fir plantation.T here were significant or very significant positive correlations between activity of soil acid phosphatase,catalase,ur ease and protea

7、se and pH ,organic matter content,total nitrogen content,available K content.T here were very significant positive correlations between activity of soil acid phosphatase,catalase and urease and available P content.Key w or ds:Chinese fir plantation;continuous planting;forest age;soil fertility;physi

8、cochemical property;enzymatic activity杉木是我國南方重要的用材樹種。近年來,由于高度的集約經(jīng)營、并伴隨著某些不合理的營林和栽培措施,如樹種單純、全墾整地、大面積皆伐、在同一林地上連續(xù)栽杉等,加上杉木自身生物學(xué)特性等原因,致使杉木人工林生產(chǎn)力下降和地力退化現(xiàn)象普遍存在123。如何維護(hù)和提高杉木林地土壤肥力,保持人工林持續(xù)速生、豐產(chǎn),已成為我國林業(yè)建設(shè),尤其是南方用材林區(qū)營林生產(chǎn)中急待解決的重要問題。筆者對江西省景德鎮(zhèn)楓樹山林場不同連栽代數(shù)、不同林齡的杉木人工林土壤酶活性、土壤理化性質(zhì)進(jìn)行研究,并分析杉木人工林的土壤酶活性與肥力指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系,以期揭示杉木人工

9、林連栽土壤肥力變化規(guī)律,為杉木人工林的土壤質(zhì)量評價提供參考依據(jù)。1材料與方法1.1試驗地概況試驗地為江西省景德鎮(zhèn)市楓樹山林場浮東分場,位于景德鎮(zhèn)市東北端(E 117b 33c 117b 33c ,N 29b 30c 29b 30c ,皖贛兩省四縣(安徽祁門、休寧、江西婺源、浮梁交界處,年均氣溫20e 左右,年均降雨量16501850mm,地勢高峻,峰巒起伏疊嶂,平均海拔400m 以上。土壤以紅壤、黃壤為主,土層厚度一般為4080cm,偏酸性。1.2樣地設(shè)置及土壤樣品采集選取立地條件相似、不同林齡(8年、11年、15年的杉木人工林和連栽第二代杉木林(6年設(shè)置樣地,每個樣地內(nèi)分別于土層010cm

10、、1020cm 、2040cm 處多點采集土壤混合樣品,3個重復(fù),裝貴州農(nóng)業(yè)科學(xué) 2010,38(9:8183 Guizhou Agricultur al Sciences入布袋中帶回室內(nèi)風(fēng)干處理,測定土壤理化性質(zhì)和酶活性,用環(huán)刀采集土壤物理性質(zhì)測定樣品。1.3測定項目及方法土壤容重:環(huán)刀法;pH :電位法;陽離子交換量(CEC:1mol/L 乙酸銨交換法;有機(jī)質(zhì):重鉻酸鉀氧化2外加熱法;全氮:半微量凱氏法;全磷:氫氧化鈉堿熔2鉬銻抗比色法;全鉀:氫氧化鈉堿熔2火焰光度法;速效磷:0.03mol/L 氟化氨20.025mol/L 鹽酸浸提鉬銻抗比色法;速效鉀:1mol/L 乙酸銨浸提2火焰光度

11、法;過氧化氫酶:高錳酸鉀滴定法,以1g 土壤的0.02mol/L KMnO 4毫升數(shù)表示;土壤脲酶:苯酚鈉比色法;土壤蛋白酶:茚三酮顯色比色法;土壤酸性磷酸酶:磷酸苯丙二鈉比色法。1.4數(shù)據(jù)處理采用SPSS 11.5軟件進(jìn)行統(tǒng)計檢驗。2結(jié)果與分析2.1土壤容重由圖1A 可以看出,在同一土壤層次中,一代杉木人工林隨著林齡的增加土壤容重呈增加趨勢,11年林齡比8年林齡土壤容重增加6.5%,15年林齡比11年林齡土壤容重增加8.45%。二代林與一代林相比,土壤容重較大。在不同土壤層次中,8年、11年、15年和二代林010cm 的土壤容重均小于1020cm,而1020cm 的土壤容重均小于2040cm

12、 。說明,營造杉木人工純林易使土壤容重增加,使土壤更加堅實,由于杉木的根系穿插能力較弱,其發(fā)育對土壤容重很敏感,因此,土壤容重增加對杉木根系生長不利4。2.2土壤化學(xué)性質(zhì)2.2.1pH 和陽離子交換量如圖1B 、圖1C 所示,同一土壤層次土壤pH 隨林齡增加而下降,同一林齡土壤pH 隨土壤層次的增加而下降。說明,長期杉木連栽會導(dǎo)致土壤pH 下降,而二代林土壤pH 大于一代林土壤pH 值;土壤陽離子交換量的變化趨勢與pH 相似。主要原因可能是杉木凋落物分解形成的酸性粗腐殖質(zhì)以及杉木根系分泌物等共同作用導(dǎo)致土壤pH 和陽離子交換量下降5,二代杉木林土壤pH 升高的原因可能與種植的時間較短有關(guān)。2.

13、2.2有機(jī)質(zhì)由圖2A 可以看出,從010cm 到1020cm 、2040cm 土壤有機(jī)質(zhì)呈下降趨勢,這可能是因為杉木凋落物富集在土壤表層,增加了表層土壤有機(jī)質(zhì)含量。2.2.3全氮、速效磷、速效鉀由圖2B 可知,土壤全氮含量隨著林齡的增加逐漸減少,8年、11年、15年杉木林土壤全氮含量均大于二代杉木林土壤全氮含量。表明,森林收獲降低了土壤全氮含量3。同一林齡的土壤全氮含量隨土壤層次的增加而逐漸降低。一代林中15年杉木林土壤全氮含量在2040cm 土層處最少,為1.00g/kg;二代杉木林在2040cm 土層全氮含量最少,為0.71g/kg 。從圖2C 可以看出,一代杉木林土壤速效磷含量隨土壤層次

14、的增加而逐漸降低,可能與杉木枯枝落葉聚集在土壤表層,促進(jìn)土壤速效磷的循環(huán)有關(guān);同一土壤層次不同林齡土壤速效磷含量差異不明顯,但在1020cm 和2040cm,二代杉木林的土 壤速效磷含量顯著高于一代杉木林。#82# 貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)2010,38卷圖3不同連栽代數(shù)及林齡的杉木人工林土壤速效鉀含量Fig.3The available K content of Chinese firplantation with different continuousplanting gener ation and forest age從圖3可以看出,土壤速效鉀隨著杉木人工林林齡的增加而下降;在1020cm和204

15、0cm,二代杉木林的土壤速效鉀含量顯著低于一代杉木林。說明,杉木人工林的連栽降低了土壤速效鉀的含量。2.3土壤酶活性從表1可以看出,土壤磷酸酶、過氧化氫酶、尿酶和蛋白酶的活性都隨著土壤深度的增加而減小, 010cm土壤酶活性最高,2040cm土壤酶活性最低。隨著杉木純林林齡的增加,土壤磷酸酶、過氧化氫酶、尿酶和蛋白酶的活性也在減少。8年杉木林土壤酶的活性最高,而15年杉木林土壤酶的活性最低。一代杉木林土壤磷酸酶、過氧化氫酶、尿酶和蛋白酶的活性高于二代杉木林,即杉木連栽后土壤酶的活性降低,這可能是引起土壤肥力衰退的重要原因7。表1不同連栽代數(shù)及林齡的杉木人工林土壤酶活性Table1The soi

16、l enzymatic activity of Chinese fir plantation with differ ent continuous plant ing gener ation and forest age土壤層次/cm Layer酸性磷酸酶/mg/(g#dAcid phos phatase8年11年15年二代林6年過氧化氫酶/m g/(g#hCatalase8年11年15年二代林6年脲酶/mg/(g#dU rease8年11年15年二代林6年蛋白酶/mg/(g#dProtease8年11年15年二代林6年010 1.02a0.99a0.77a0.59a 2.62a 2.12a

17、2.08a 2.33a0.27a0.28a0.16a0.12a 2.17a 1.82a 1.59a 1.90a 10200.90a0.78a0.64a0.42b 2.10b 1.37b 1.57b1.78b0.23b0.19b0.16a0.10ab 2.07a 1.60b 1.67a 1.61b 20400.54b0.47b0.37b0.34b 1.24c 1.03b 1.14c 1.03c0.25b a0.07c0.09b0.10b 2.14a 1.60b 1.35b 1.37c 注:同一列中字母不同表示同一林齡不同土層的土壤酶活性差異顯著(P<0.05。Note:Different

18、letters in th e sam e colum n in dicated th e significant level at5%.表2杉木人工林土壤酶活性與土壤主要養(yǎng)分的相關(guān)性T able2T he correlation between soil enzymatic act ivity and chemical pr operty in Chinese fir plantat ionpH有機(jī)質(zhì)Organic matter全氮T otal N速效磷Available P速效鉀Available K酸性磷酸酶0.639*0.859*0.831*0.853*0.638*過氧化氫酶0.448

19、*0.892*0.925*0.792*0.584*脲酶0.248*0.901*0.869*0.719*0.481*蛋白酶0.536*0.937*0.842*0.4580.619*注:*表示土壤酶活性與化學(xué)性質(zhì)在0.05水平顯著相關(guān);*表示土壤酶活性與化學(xué)性質(zhì)在0.01水平顯著相關(guān)。Note:*and*in the same column indicated the signif icant levels at1%and5%,r espectively.2.4土壤酶活性與主要養(yǎng)分的相關(guān)性分析對土壤酶與主要養(yǎng)分之間進(jìn)行相關(guān)分析(表2,結(jié)果表明,4種土壤酶活性與土壤主要養(yǎng)分含量均有極顯著或顯著的相關(guān)

20、性。土壤酸性磷酸酶與土壤主要養(yǎng)分間均達(dá)極顯著相關(guān)關(guān)系。因此,其活性的強弱對杉木人工林土壤中有機(jī)質(zhì)和磷素的供應(yīng)尤為重要。土壤過氧化氫酶與土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、速效磷和速效鉀呈極顯著正相關(guān),與土壤pH值呈顯著正相關(guān)。說明,土壤過氧化氫酶的活性也反映了土壤肥力水平的高低。土壤脲酶與土壤有機(jī)質(zhì)、全氮和速效磷均達(dá)到極顯著正相關(guān),與土壤pH值和速效鉀呈顯著正相關(guān)?？梢?脲酶活性可以反映杉木人工林地土壤中的氮素營養(yǎng)狀況。土壤蛋白酶能促進(jìn)土壤中植物殘體和微生物的蛋白質(zhì)水解成氨基酸,與脲酶一起參與土壤中的氮素轉(zhuǎn)化,對土壤中微生物和植物生長起著重要作用。從表2可以看出,土壤蛋白酶與土壤有機(jī)質(zhì)、全氮的相關(guān)性最顯著,其次

21、是速效鉀、pH。3結(jié)論與討論1隨著杉木林齡的增長,土壤容重呈增加趨勢。11年林齡比8年林齡土壤容重增加6.5%,15年林齡比11年林齡土壤容重增加8.45%。杉木連栽后,二代杉木林的土壤容重增加,土壤變得過于緊實,土壤物理性質(zhì)變差。2隨著杉木林齡的增長,土壤pH、陽離子交換量、全氮和速效鉀含量均有所降低,土壤有機(jī)質(zhì)和速效磷含量則變化不大。與一代杉木林相比,二代杉木林提高了土壤pH值、陽離子交換量和速效磷的含量,但降低了土壤全氮和速效鉀的含量。隨著土壤深度增加,土壤pH、陽離子交換量以及土壤養(yǎng)分都有下降的趨勢。(下轉(zhuǎn)第87頁#83#第9期舒洪嵐杉木人工林土壤理化性質(zhì)及酶活性的變化規(guī)律 TT X的

22、微生物,但沒有成功。這可能是因為在人工養(yǎng)殖過程中頻繁使用抗生素,河豚體內(nèi)的大多數(shù)微生物被殺死。本試驗從野生河豚魚卵巢中分離得到產(chǎn)TT X的細(xì)菌,從而進(jìn)一步證實了河豚魚的毒素是由生長在河豚魚體內(nèi)的微生物作用下產(chǎn)生的,不是河豚魚自身組織產(chǎn)生的。小鼠生物檢測法10212是日本官方檢測河豚毒素的生物學(xué)方法。它具有直觀、快速、癥狀典型易于判斷,價格低廉等優(yōu)點,是一種廣泛應(yīng)用于檢測河豚毒素的常規(guī)方法。本試驗采用小鼠生物檢測法從河豚魚卵巢分離篩選出1株產(chǎn)TT X較強的菌株,命名為CZ2312,用小鼠生物檢測法測定其產(chǎn)T TX的含量為468.13ng/mL。其最適生長pH值為7.0,最適生長溫度26e,在2%

23、的NaCl濃度下菌體生長速度快,生長最好。由于河豚毒素在鎮(zhèn)痛和戒毒方面獨特的生物學(xué)特性,因此,在世界范圍內(nèi)需求量不斷遞增。目前國內(nèi)外TT X生產(chǎn)的原材料大多數(shù)來源于野生河豚的內(nèi)臟組織,人工養(yǎng)殖的河豚內(nèi)臟組織TT X含量極低,僅為野生河豚魚TT X含量的1%。TT X是微生物在生長過程中產(chǎn)生的次生代謝產(chǎn)物,其含量低,即便在野生河豚體內(nèi)T TX的含量也很低。因此,從海洋中分離篩選產(chǎn)TT X的微生物,通過深入研究微生物發(fā)酵產(chǎn)TT X的各種條件,為TT X的生產(chǎn)提供一條更具潛力的途徑勢在必行,這對于保護(hù)河豚魚野生資源也具有重要意義。參考文獻(xiàn)1R agelis E P.TetrodotoxinJ.J.A

24、ssoc.Off.Chem,1982,65:3272331.2Kao CY.T etrodotoxin,saxitoxin and t heir significancein study of excitation phenomenaJ.P ha rmacol Rev,1966,18(2:99721049.3Narahashi T.Chemicals as tools in study of excitablemembranesJ.P hysiol Rev,1974,54(4:8132889. 4Daniel M,Schwaetz Z.Exper iment al st udy of tetr

25、 o2dotoxin:Along activating topical anestheticJ.Am JOphthalmol,1998,125(4:4812487.5Schwartz D M,Duncan KG,Duncan JL.Experimentaluse of tetr odotoxin for cor neal pain aft er excimer laserkeratectomyJ.Cornea,1998,17(2:1962199.6吳韶菊,梁紅星,宮慶禮,等.小鼠生物量定性檢測細(xì)菌發(fā)酵產(chǎn)生的河豚毒素J.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2007,35(2:3152316.7池珍,鄭鶯,毛寧.產(chǎn)河豚

26、毒素(TTX菌株ZY223的分離與鑒定J.微生物學(xué)通報,2010,37(2:2172221.8沈萍,范秀容,李廣武,等.微生物學(xué)實驗M.北京:高等教育出版社,1996,6(26235.9RE.布坎南,N E.吉布斯.伯杰細(xì)菌鑒定手冊M.北京:科學(xué)出版社,1989:388.10H wang D F,Jeng S S.Bioassay of tetr odotoxin usingICR mouse str ainJ.Jour na l of the Chinese Biochem2ical Society,1991(20:80286.11Deng2F uluHwang,Yung2HSiangTsai.T oxins in tox2ic Taiwanese crabsJ.F ood Reviews Inter national,1999,15(2:1452162.12張理,謝克勤,趙金山,等.用昆明小鼠定量測試河豚毒素的研究J.中國食品衛(wèi)生雜志,2004,6(16:4972500.(責(zé)任編輯:劉海(上接第83頁3同一土壤層次土壤有機(jī)質(zhì)含量差別不大,統(tǒng)計結(jié)果顯示,不同杉木林齡和連栽代數(shù)之間差異不顯著,這與其他研究8結(jié)果不同,其原因可能是與當(dāng)?shù)貧夂?、土壤類型有很大關(guān)系,具體原因需進(jìn)一步探討。4土壤酸性磷酸酶、過氧化氫酶、尿酶和蛋白酶的活性隨著土壤深度的增加而減