论文部分内容阅读
中国亚热带地区是中国重要的农林业生产基地,维系着流域的生态安全。由于长期的人类生产和经营活动,地带性森林植被常绿阔叶林多已转变为次生林和人工林,为揭示该地区森林土壤肥力形成和演变机制,本研究以湘中丘陵区由不同演替阶段树种组成的4种森林类型:杉木人工林(CL)、马尾松+石栎针阔叶混交林(PM)、南酸枣落叶阔叶林(CA)、青冈+石栎常绿阔叶林(LG)为对象,比较研究同一气候区,相邻样地不同森林类型土壤酶活性、养分含量的差异及其季节动态变化特征,探讨该地区森林土壤酶活性的特殊性和亚热带次生林恢复对土壤酶活性及养分的影响机制,为亚热带森林可持续经营提供科学依据。研究结果如下:研究区4种森林土壤酶活性均表现出0-15 cm 土层高于15-30 cm 土层,不同森林同一种酶活性随着土壤深度增加递减的幅度基本一致,但不同酶活性递减幅度不同,蔗糖酶活性递减幅度最大。不同树种组成的森林对不同土壤酶活性影响不一。研究区森林土壤酶活性具有明显的季节变化。CL、PM 土壤脲酶活性表现为:秋季>冬季>夏季>春季,而CA、LG则表现为:夏季>秋季>冬季≈春季,蔗糖酶活性表现为:夏季>秋季≈冬季>春季,酸性磷酸酶活性为:夏季>春季≈秋季>冬季,过氧化氢酶活性为:秋季>春季>夏季>冬季。森林类型对土壤酶综合指数(SEI)影响显著,LG最高,其次是CA、PM,CL最低。同一森林两个土层SEI的季节变化节律基本一致,夏季最高,其次是秋、冬季,春季最低。SEI与单一种酶活性的垂直分布一致。SEI与森林树种多样性呈极显著正相关,与林分密度不存在显著相关性。4种酶活性两两之间均呈极显著正相关。研究区森林土壤有机质、全N含量较高,水解N、速效K含量较低,全P、全K、有效P含量极低。3种次生林有机质含量高于CL;各土层全N平均含量从高至低依次为:CA>LG>PM>CL;全P平均含量为:CA最高,LG最低;全K平均含量为:PM、CA较高于CL、LG;水解N平均含量为:CA最高,PM最低;3种次生林有效P、速效K平均含量显著高于CL。4种森林土壤水解N、有效P、速效K含量具有明显的季节变化,且同一森林两个土层的变化趋势基本一致,但不同森林水解N、有效P的季节变化节律不同,两个土层速效K含量的季节变化趋势基本一致,表明由不同树种组成的森林对土壤水解N、有效P的季节变化有一定影响,但对速效K含量的影响不明显。4种森林土壤养分库综合指数处于2.52～3.67之间,以CA最高,其次是LG,CL最低。森林土壤养分综合指数与森林树种多样性呈极显著正相关,与林分密度不存在显著相关性。土壤pH值与土壤蔗糖酶活性、酸性磷酸酶呈极显著相关,与脲酶、过氧化氢酶活性不存在显著相关性,表明土壤蔗糖酶、酸性磷酸酶活性明显受到土壤酸碱性的影响。土壤酶活性与土壤全N、水解N、全P、有效P含量均呈极显著的正相关性,土壤脲酶、蔗糖酶活性与土壤全K含量呈极显著负相关性,而酸性磷酸酶与全K含量呈极显著正相关,表明土壤酶活性对土壤养分含量影响显著,土壤酶活性可以指示土壤质量的演变特征。不同森林土壤全N含量与土壤全P、水解N、有效P含量,全P含量与水解N含量多表现协同耦合作用,土壤全N含量增加促进土壤N有效性,有利于土壤P积累;土壤P、K含量表现为颉抗作用,水解N含量对有效P、速效K含量的影响以及有效P含量对速效K含量的影响基本一致,表现为协同耦合作用。湘中丘陵区次生林(LG、AC、PM)土壤肥力(土壤酶活性、养分含量)高于人工林(CL),而LG、AC又高于PM,土壤酶活性与土壤养分含量密切相关,能指示该地区森林土壤肥力及其演变特征。