黃河三角洲不同退化程度人工刺槐林土壤酶活性_養(yǎng)分和微生物相關(guān)性研究

1、中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào) 2012年11月 第20卷 第11期Chinese Journal of Eco-Agriculture, Nov. 2012, 20(11: 14781483* 國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(30970499資助* 通訊作者: 馬風(fēng)云(1965, 男, 博士, 副教授, 主要從事生態(tài)、生物統(tǒng)計(jì)等課程的教學(xué)與科研工作。E-mail: sdmfy 白世紅(1964, 女, 碩士, 教授, 主要從事生態(tài)、生物統(tǒng)計(jì)等教學(xué)與科研工作。E-mail: bsh 收稿日期: 2012-05-31 接受日期: 2012-08-15DOI: 10.3724/SP.J.1011.2012.01478黃河

2、三角洲不同退化程度人工刺槐林土壤 酶活性、養(yǎng)分和微生物相關(guān)性研究*白世紅1,2 馬風(fēng)云1,2* 李樹生3 姚秀粉1,2(1. 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院 泰安 271018; 2. 農(nóng)業(yè)生態(tài)與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 泰安 271018;3. 三明學(xué)院數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)系 三明 365000摘 要 由人為及自然多種因素的影響造成很多地區(qū)人工林地出現(xiàn)衰退現(xiàn)象。本研究選擇黃河三角洲不同退化程度的刺槐人工林, 對(duì)林地土壤酶、養(yǎng)分和微生物及其相關(guān)性進(jìn)行了研究, 探討人工刺槐林退化的原因。結(jié)果表明: 隨著人工刺槐林退化程度加重, 土壤脲酶、多酚氧化酶和過氧化物酶活性下降; 過氧化氫酶活性則先上升, 重度退化林地下降。脲酶與

3、多酚氧化酶和過氧化物酶活性顯著相關(guān), 過氧化物酶與多酚氧化酶活性顯著相關(guān), 其他酶之間相關(guān)性不顯著。土壤養(yǎng)分與土壤酶的變化趨勢基本一致, 隨著林分退化程度加重, 有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、速效磷含量均呈下降趨勢; 土壤pH 、含鹽量隨著林分退化程度加重與土壤深度增加而上升, 與土壤酶活性的變化趨勢相反。土壤酶特別是脲酶活性與土壤養(yǎng)分顯著正相關(guān)性, 與土壤pH 和含鹽量呈顯著負(fù)相關(guān)。不同退化程度的人工刺槐林地土壤細(xì)菌數(shù)量最多; 真菌和放線菌與細(xì)菌變化趨勢各不相同, 隨著退化程度的增加, 細(xì)菌平均數(shù)量表現(xiàn)為未退化>輕度退化>中度退化>重度退化, 真菌數(shù)量為輕度退化>未退化>

4、;中度退化>重度退化, 放線菌數(shù)量為中度退化>輕度退化>未退化>重度退化。脲酶與細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)量顯著相關(guān), 細(xì)菌與除過氧化氫酶外的土壤酶活性顯著相關(guān), 其他酶活性與各類微生物數(shù)量相關(guān)性不顯著。 關(guān)鍵詞 黃河三角洲 刺槐人工林 退化 土壤酶 土壤養(yǎng)分 土壤微生物 相關(guān)性分析 中圖分類號(hào): S714.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A 文章編號(hào): 1671-3990(201211-1478-06Relational analysis of soil enzyme activities, nutrients and microbes inRobinia pseudoacacia pl

5、antations in the Yellow River Dalta withdifferent degradation degreesBAI Shi-Hong 1,2, MA Feng-Yun 1,2, LI Shu-Sheng 3, YAO Xiu-Fen 1,2(1. College of Forestry, Shandong Agricultural University, Taian 271018, China; 2. Key Laboratory for Agricultural Ecology and Environment, Taian 271018, China; 3. D

6、epartment of Mathematics and Computer Sciences, Sanming University, Sanming 365000, ChinaAbstract A great deal of degradation of plantations across the globe are caused by natural and artificial factors. The Yellow River Delta (YRD is one of Chinas three estuarine deltas where plenty protection fore

7、sts were established in the 1980s to improve local ecological environment. Among the forest plants is Robinia pseudoacacia , covering the largest area as main sand/windbreaker in this region. In recent years, however, much of the R. pseudoacacia plantation has dry-tops and some even wither to death

8、. This has caused significant loss to shelter forest construction and management of salinization in the region. In this paper, R. pseudoacacia plantations with different degradation degrees in the YRD were selected for relational analysis of soil enzymes, nutrients, microbes as a means of exploring

9、the causes of degradation of the plants. The results showed soil urease, polyphenol oxidase and peroxidase activities decreased with the aggravation of R. pseudoacacia plantations degradation. However, hydrogen peroxidase activity pre-sented first increasing and then decreasing tendency. Urease was

10、significantly positively correlated with polyphenol oxidase and peroxidase. Peroxidase was also significantly positively correlated with polyphenol oxidase, but not with the other enzymes. Soil nutrients such as organic matter, total nitrogen, available nitrogen and available phosphorus decreased wi

11、th increasing degradation degree of R. pseudoacacia plantations. The reverse was the case for soil pH and soil salts. Soil enzymes, especially urease, were significantly positively correlated with soil nutrients and negatively correlated with soil pH and soil salts. Bacteria count was highest in R.

12、pseudoacacia plantation soils with different degradation degrees. With increasing degradation degree of R. pseudoacacia plantation, average soil bacteria count was in the following order: no degradation > slight degradation > moderate degradation > severe degradation. The order for average

13、fungi count was as follows: slight degradation > no degradation > moderate degradation >土壤儀器網(wǎng)基層農(nóng)技服務(wù)第11期白世紅等: 黃河三角洲不同退化程度人工刺槐林土壤酶活性、養(yǎng)分和微生物相關(guān)性研究 1479 severe degradation. Then that for actinomycetes was: moderate degradation > slight degradation > no degradation > severe degradation.

14、Urease was highly positively correlated with bacteria and actinomycetes. Bacteria count was highly positively correlated with enzymes, except hydrogen peroxidase. The other enzymes showed no significant correlations with microbial count.Key words Yellow River Delta, Robinia pseudoacacia plantation,

15、Degradation, Soil enzyme, Soil nutrient, Soil microbe, Relational analysis(Received May 31, 2012; accepted Aug. 15, 2012森林是構(gòu)成陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體, 在維持地球生態(tài)系統(tǒng)平衡方面發(fā)揮著重要的作用。然而隨著人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展, 由人為及自然多種因素的影響很多地區(qū)森林出現(xiàn)衰退現(xiàn)象, 由此引發(fā)的各種環(huán)境危機(jī)已成為困擾各國經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要因子1。在大力發(fā)展森林植被以改善生態(tài)環(huán)境的過程中, 人工純林由于造林技術(shù)簡單, 經(jīng)營管理方便而被大量應(yīng)用于商業(yè)用材林和生態(tài)防護(hù)林的營林建設(shè)中

16、。但是, 隨著人工純林面積的不斷擴(kuò)大和人工純林生長發(fā)育過程的進(jìn)行, 人們注意到許多人工純林出現(xiàn)生長發(fā)育不良和土壤退化的現(xiàn)象。根據(jù)目前對(duì)人工純林的大量研究表明, 由于人工純林土壤性質(zhì)極化導(dǎo)致的土壤退化包括物理、化學(xué)和生物學(xué)性質(zhì)惡化3種類型2。有學(xué)者認(rèn)為人工純林中樹種生物生態(tài)學(xué)特性的單一性、對(duì)養(yǎng)分吸收利用的選擇性和對(duì)環(huán)境效應(yīng)的特殊性, 土壤性質(zhì)往往呈現(xiàn)偏離原平衡態(tài)并朝某個(gè)方向非平衡或極端化發(fā)展的趨勢是導(dǎo)致土壤退化的根本原因之一3。顏景紅4對(duì)人工林土壤退化的原因進(jìn)行了分析, 認(rèn)為群落結(jié)構(gòu)簡單、土壤肥力下降、林地清理措施、采伐利用方式等因素是造成人工林土壤退化的重要原因。黃河三角洲是我國三大河口三角洲

17、之一, 20世紀(jì)80年代營造了大量的防護(hù)林, 其中尤以刺槐防護(hù)林的面積較大。這些刺槐林已成為勝利油田和山東省東營市防風(fēng)固沙的重要屏障, 是改善該地區(qū)生態(tài)環(huán)境的重要生態(tài)工程。但近些年刺槐人工林出現(xiàn)了大面積枯梢, 甚至成片死亡的現(xiàn)象, 對(duì)黃河三角洲地區(qū)的防護(hù)林建設(shè)及鹽堿化的治理造成了很大損失和影響。引起刺槐林退化的原因是多方面的, 為了探討刺槐林退化的原因, 本研究選擇退化程度不同的刺槐林進(jìn)行調(diào)查, 以未退化的刺槐林作為對(duì)照, 通過對(duì)退化程度不同的刺槐林土壤對(duì)比分析, 探討了不同退化程度的刺槐林地土壤酶與土壤養(yǎng)分、土壤微生物之間的關(guān)系, 旨在了解黃河三角洲地區(qū)刺槐林退化過程中土壤的變化, 為刺槐林

18、管理提供依據(jù)。1研究區(qū)概況和研究方法1.1研究區(qū)概況研究區(qū)位于東營市河口區(qū)(N 36°5538°10, E118°07119°10, 系山東省北部黃河三角洲地區(qū), 屬暖溫帶半濕潤地區(qū), 大陸性季風(fēng)氣候, 年均氣溫12.5 ,無霜期206 d,10 積溫4 300 ;年降水量550600 mm, 多集中在夏季, 78月降水量約占全年降水量的50%, 且多暴雨, 易形成旱、澇災(zāi)害。土壤pH(7.58.5和含鹽量(16 g·kg1較高, 有機(jī)質(zhì)含量較低(<10 g·kg1。境內(nèi)黃河灘地有刺槐(Robinia pseudoacacia林

19、、檉柳(Tamarix chinensis林、旱柳(Salix matsudana林、白蠟(Fraxinus chinensis林等人工林。本試驗(yàn)選擇分布在河口區(qū)黃河灘地的人工刺槐林進(jìn)行調(diào)查。1.2研究方法首先對(duì)黃河三角洲地區(qū)的刺槐林種植面積較大的地區(qū)進(jìn)行踏查, 在此基礎(chǔ)上, 根據(jù)刺槐林外貌特征和枯梢狀況, 確定調(diào)查樣地。選定的調(diào)查樣地概況見表1。表1研究區(qū)不同退化程度的人工刺槐林基本情況Table 1 Basic status of artificial R. pseudoacacia plantations with different degrees of degradation in

20、the study area退化程度 Degradation degree 郁閉度 Canopy density 株行距 Spacing (m 枯梢高度Dried top height (m 林齡 Age 未退化No degradation 0.90 2×20 (基本不枯梢No dried top 22輕度 Slight 0.75 2×2 11.523中度 Moderate 0.60 2×2 1.5322重度 Severe 0.45 2×2 >3 21土樣采集: 在每種退化程度的人工刺槐林內(nèi)設(shè)置1塊標(biāo)準(zhǔn)地, 標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)隨機(jī)布設(shè)3個(gè)采樣點(diǎn), 每個(gè)采樣點(diǎn)

21、挖土壤剖面, 分020 cm、2040 cm、4060 cm 3層取混合土樣。一部分土樣風(fēng)干過篩, 用于土壤化學(xué)性質(zhì)與土壤酶活性的測定。一部分鮮土樣保鮮帶回實(shí)驗(yàn)室, 冷藏用于測試土壤微生物。土壤化學(xué)性質(zhì)的測定: 有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法, 全氮采用凱氏蒸餾法, 速效鉀采用醋酸銨浸提火焰光度法, 速效磷采用Olsen法(恒溫水浴振蕩浸提, 堿解氮采用堿解擴(kuò)散法, 土壤含鹽量用電導(dǎo)法, 土壤pH用電位法。土壤酶活性的測定: 脲酶活性采用比色法, 多酚氧化酶和過氧化氫酶活性采用高錳酸鉀滴定法, 過氧化物酶活性采用鄰苯三酚比色法5。土壤微生物數(shù)量的測定: 微生物數(shù)量采用稀釋平板法測定。細(xì)菌采用牛肉蛋白

22、胨培養(yǎng)基, 接種時(shí)1480中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào) 2012 第20卷采用105 g·mL 1和106 g·mL 1的土壤稀釋液; 真菌采用PDA 培養(yǎng)基, 接種時(shí)采用103 g·mL 1和104 g·mL 1的土壤稀釋液; 放線菌采用改良高氏一號(hào)培養(yǎng)基, 接種時(shí)采用104 g·mL 1和105 g·mL 1的土壤稀釋液。各微生物類群分析均采用表面接種法無菌超凈工作臺(tái)接種, 每處理設(shè)4個(gè)重復(fù)。接種后置28 溫箱內(nèi)培養(yǎng), 細(xì)菌、真菌和放線菌分別在1836 d 、35 d 及710 d 內(nèi)每天檢查統(tǒng)計(jì)微生物數(shù)量。采用Duncan 新復(fù)極差檢驗(yàn)進(jìn)行

23、不同處理間差異顯著性檢驗(yàn)。2 結(jié)果與分析2.1 不同退化程度刺槐林的土壤酶活性土壤酶在土壤物質(zhì)循環(huán)和能量轉(zhuǎn)化過程中起著重要作用, 土壤酶活性反映了土壤營養(yǎng)循環(huán)過程的速率, 也是土壤生產(chǎn)力和微生物活性潛力的指標(biāo)。不同退化程度的刺槐林土壤酶活性的測定結(jié)果見表2。從表2可以看出: 不同退化程度人工刺槐林土壤的脲酶、過氧化氫酶活性無顯著差異, 而多酚氧化酶、過氧化物酶活性差異顯著。隨著刺槐林退化程度加重, 脲酶活性逐漸降低, 表現(xiàn)為未退化林地>輕度退化林地>中度退化林地>重度退化林地。多酚氧化酶活性和脲酶活性表現(xiàn)出相同的變化趨勢。隨著退化程度的增加, 過氧化物酶活性也出現(xiàn)遞減的趨勢。

24、在退化程度不同的刺槐林分中, 過氧化氫酶活性表現(xiàn)為輕度退化>中度退化>未退化林>重度退化。4種酶活性中除過氧化氫酶外都隨著林分退化程度的加重活性降低, 但減低程度不同, 多酚氧化酶活性降低較為劇烈, 過氧化物酶活性降低較少。4種酶活性的垂直分布在不同退化程度刺槐林中呈相同趨勢, 即隨著土層深度增加活性降低。不同退化程度刺槐林土壤酶活性相關(guān)性分析(表3表明: 脲酶與多酚氧化酶呈極顯著正相關(guān)關(guān)系, 與過氧化物酶呈顯著相關(guān)關(guān)系, 說明土壤中氮素轉(zhuǎn)化與氧化還原過程是相互促進(jìn)的。多酚氧化酶與過表2 不同退化程度人工刺槐林的土壤酶活性Table 2 Soil enzymes activi

25、ties in artificial R. pseudoacacia plantations with different degrees of degradation退化程度 Degradation degree 土層 Soil layer (cm 脲酶 Ureasemg(NH 3+-N·g 1·d 1多酚氧化酶 Polyphenol oxidase mL(0.1mol KMnO 4·g 1過氧化氫酶 Hydrogen peroxidase mL(0.1mol KMnO 4·g 1過氧化物酶 Peroxidase mg(gallnut·g 1

26、0200.391.651.931.132040 0.27 1.58 1.96 0.92 4060 0.18 1.21 1.63 0.87 未退化 No degradation平均Average0.28±0.10a 1.48±0.24a 1.84±0.18a 0.97±0.14a0200.381.362.260.872040 0.25 1.13 2.05 0.80 4060 0.11 0.88 2.25 0.98 輕度 Slight平均Average0.25±0.14a 1.12±0.24b 2.20±0.12a 0.88&#

27、177;0.09a0200.231.002.150.892040 0.15 0.63 2.15 0.78 4060 0.10 0.37 1.64 0.58 中度 Moderate平均Average0.16±0.07a 0.67±0.32c 1.98±0.29a 0.75±0.16ab0200.190.661.960.662040 0.10 0.44 1.76 0.60 4060 0.08 0.210.940.62重度 Severe平均Average0.12±0.06a 0.44±0.23d 1.55±0.54a 0.63&#

28、177;0.03b不同小寫字母表示不同退化程度的平均值間差異顯著, 下同。Different small letters mean significant difference among averages of different degradation degrees. The same below.表3 不同退化程度刺槐林土壤不同酶活性間相關(guān)性Table 3 Correlation among soil enzymes activities of artificial R. pseudoacacia plantations with different degrees of degrad

29、ation多酚氧化酶 Polyphenal oxidase 過氧化氫酶 Catalase 過氧化物酶Peroidase脲酶 Urease 0.87* 0.49 0.68* 多酚氧化酶 Polyphenal oxidase 0.51 0.85*過氧化氫酶 Catalase0.52*和*表示極顯著(P <0.1和顯著(P <0.5相關(guān), 下同。* and * mean significant correlation at 0.01 and 0.05 levels, respectively. The same below.氧化氫酶相關(guān)性不顯著, 但與過氧化物酶相關(guān)關(guān)系極顯著, 說明這2

30、種酶相互促進(jìn)。過氧化氫酶與過氧化物酶相關(guān)性不顯著。2.2 不同退化程度刺槐林土壤養(yǎng)分、pH 和鹽分含量及與酶活性的相關(guān)性土壤有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀是土壤肥力的重要標(biāo)志, 土壤肥力的高低影響林木的生長發(fā)育, 而土壤第11期白世紅等: 黃河三角洲不同退化程度人工刺槐林土壤酶活性、養(yǎng)分和微生物相關(guān)性研究 1481中的酶類則參與土壤中復(fù)雜的生物化學(xué)反應(yīng)和物質(zhì)循環(huán), 從而影響著土壤肥力。不同退化程度刺槐林土壤化學(xué)性質(zhì)見表4。從表4可以看出: 不同退化程度人工刺槐林的土壤只有含鹽量差異顯著, 其余各種營養(yǎng)元素均無顯著差異。各種營養(yǎng)元素含量與土壤酶活性的變化趨勢基本一致, 隨著林分退化程度的加重, 有機(jī)質(zhì)、全氮

31、、堿解氮、速效磷含量均呈下降趨勢。從垂直變化上看, 隨土層深度增加, 土壤養(yǎng)分呈下降趨勢, 這與脲酶、多酚氧化酶和過氧化物酶在垂直分布上的變化一致。土壤pH 和含鹽量隨林分退化程度加重與土壤深度增加而上升, 與土壤酶的變化趨勢相反。不同退化程度的刺槐林土壤酶活性和土壤養(yǎng)分、pH 、鹽分的相關(guān)性分析結(jié)果見表5。從表5可以看出: 脲酶活性與有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、速效磷、速效鉀極顯著正相關(guān), 與pH 和含鹽量顯著負(fù)相關(guān); 多酚氧化酶活性與有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷極顯著正相關(guān), 與全氮、速效鉀顯著正相關(guān), 與含鹽量極顯著負(fù)相關(guān), 與pH 相關(guān)性不顯著, 且多酚氧化酶活性除與鹽分外, 與其他指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)

32、均小于脲酶; 過氧化氫酶活性與有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、速效磷、速效鉀、pH 和含鹽量相關(guān)性不顯著; 過氧化物酶活性與有機(jī)質(zhì)、堿解氮呈顯著正相關(guān), 與鹽分呈顯著負(fù)相關(guān), 與全氮、速效磷、速效鉀表4 不同退化程度人工刺槐林的土壤化學(xué)性質(zhì)Table 4 Soil chemical properties in R. pseudoacacia plantations with different degrees of degradation退化程度 Degradation degree 土層 Soil layer (cm有機(jī)質(zhì) Organic matter (g·kg 1全氮 Total N (

33、g·kg 1堿解氮 Available N (mg·kg 1速效磷 Available P (mg·kg 1速效鉀 Available K (mg·kg 1pH含鹽量 Salt content (g·kg 1020 14.70 0.93 63.68 9.94 142.63 7.55 0.87 2040 9.52 0.41 40.75 9.91 86.25 7.80 0.65 4060 6.83 0.39 28.16 9.69 60.19 7.89 0.97 未退化 No degrada-tion平均 Average10.35±4.00

34、a 0.58±0.31a 44.20±18.01a 9.85±0.14a96.36±42.14a 7.75±0.18a 0.83±0.16a 02012.680.6946.5410.70118.847.811.392040 6.13 0.59 35.38 9.39 82.50 7.63 0.93 4060 4.49 0.28 11.86 8.55 27.60 7.99 2.50 輕度Slight平均 Average7.77±4.33a 0.52±0.21a 31.26±17.70a 9.55±1

35、.08a76.31±45.93a 7.81±0.18a 1.61±0.81a 0209.410.6751.1510.55106.337.592.372040 4.24 0.45 18.33 8.51 60.15 7.91 2.03 4060 2.29 0.31 14.39 8.08 41.04 8.05 3.25 中度Moderate平均 Average5.31±3.68a 0.48±0.18a 27.96±20.18a 9.05±1.32a69.17±33.57a 7.85±0.24a 2.55

36、7;0.63ab 0207.900.7541.6310.66114.747.522.172040 3.56 0.27 20.48 8.08 52.12 8.03 2.23 4060 2.19 0.16 14.01 7.75 44.61 8.09 4.20 重度Severe平均 Average4.55±2.98a 0.39±0.31a25.37±14.45a 8.83±1.59a70.49±38.51a 7.88±0.31a 2.87±1.16b表5 不同退化程度刺槐林土壤酶活性與土壤養(yǎng)分含量、pH 及含鹽量之間的相關(guān)系數(shù)Ta

37、ble 5 Correlation coefficients between soil enzymes activities and soil nutrients contents, pH, salt content ofartificial R. pseudoacacia plantations with different degrees of degradation有機(jī)質(zhì)Organic matter 全氮 Total N 堿解氮Available N 速效磷 Available P 速效鉀 Available KpH 含鹽量 Salt content 脲酶 Urease0.96* 0.8

38、3* 0.89* 0.79* 0.87* 0.70* 0.76* 多酚氧化酶 Polyphenal oxidase0.88* 0.62* 0.76* 0.71* 0.64*0.580.90* 過氧化氫酶 Catalase 0.49 0.52 0.37 0.53 0.35 0.46 0.53 過氧化物酶 Peroidase0.72* 0.54 0.62* 0.53 0.48 0.480.69*和pH 相關(guān)性不顯著。上述結(jié)果表明, 土壤酶活性與養(yǎng)分相關(guān)性較高, 特別是脲酶。土壤養(yǎng)分的提高可以促進(jìn)酶活性, 而酶活性的提高反過來加快有機(jī)質(zhì)的分解, 從而提高了土壤酶活性。土壤酶活性和pH 及土壤鹽分含量

39、呈負(fù)相關(guān), 隨著刺槐林的退化, 土壤有機(jī)質(zhì)減少, pH 上升, 鹽分含量升高, 導(dǎo)致土壤酶活性下降。2.3 不同退化程度刺槐林土壤微生物數(shù)量及其與酶活性的相關(guān)性土壤微生物能分解動(dòng)植物殘?bào)w, 把儲(chǔ)藏在其中的有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為土壤養(yǎng)分, 因此土壤微生物在土壤一系列復(fù)雜生化反應(yīng)中起著重要作用, 對(duì)土壤養(yǎng)分有較大影響, 與土壤酶活性有較好的相關(guān)性6。不同退化程度刺槐林土壤微生物區(qū)系的測定結(jié)果見表6。1482 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào) 2012 第20卷從表6可以看出: 不同退化程度人工刺槐林的土壤微生物數(shù)量均無顯著差異。刺槐林地土壤中細(xì)菌數(shù)量最多, 其次是放線菌, 真菌數(shù)量最少。隨著退化程度的增加, 細(xì)菌平均數(shù)量

40、表現(xiàn)為未退化>輕度退化>中度退化>重度退化, 真菌數(shù)量為輕度退化>未退化>中度退化>重度退化, 放線菌數(shù)量為中度退化>輕度退化>未退化>重度退化。3種類型微生物垂直分布的趨勢均是隨土層深度增加數(shù)量減少。不同退化程度的刺槐林土壤酶和土壤微生物之間的相關(guān)性分析結(jié)果見表7。從表7可以看出: 脲酶活性與細(xì)菌數(shù)量極顯著正相關(guān), 與真菌數(shù)量、放線菌數(shù)量和微生物總量呈顯著正相關(guān); 多酚氧化酶活性與細(xì)菌數(shù)量和微生物總量呈顯著正相關(guān), 與真菌和放線菌數(shù)量相關(guān)不顯著; 過氧化氫酶活性與放線菌數(shù)量呈顯著正相關(guān), 但與細(xì)菌、真菌數(shù)量和微生物總量相關(guān)性不顯著; 過氧

41、化物酶活性與細(xì)菌數(shù)量和微生物總量呈顯著正相關(guān), 與真菌和放線菌數(shù)量相關(guān)不顯著。表6不同退化程度人工刺槐林的土壤微生物數(shù)量Table 6 Soil microbes amounts in artificial R. pseudoacacia plantations with different degrees of degradation退化程度Degradation degree 土層 Soil layer(cm細(xì)菌 Bacteria(×105 CFU·g1真菌 Fungi(×105 CFU·g1放線菌 Actinomycete(×105 CF

42、U·g1微生物總量 Total microbe(×105 CFU·g1 020 360.8 3.1 8.7 372.62040 112.6 0.5 3.2 118.1 4060 32.3 0.4 0.8 33.5未退化No degradation平均Average 168.6±171.3a 1.3±1.5a 4.2±4.1a 174.7±176.5a 020 108.3 8.5 10.9 127.62040 52.4 0.6 3.1 56.14060 6.6 0.2 0.4 7.2輕度 Slight平均Average 55.

43、8±50.9a 3.1±4.7a 4.8±5.5a 63.6±60.6a 020 22.3 0.9 14.7 37.82040 7.8 0.5 3.6 11.94060 1.8 0.3 0.4 2.5中度Moderate平均Average 10.6±10.5a 0.6±0.3a 6.2±7.5a 17.4±18.3a 020 40.2 0.8 5.5 46.52040 6.4 0.2 0.8 7.44060 0.3 0.0 0.1 0.4重度 Severe平均Average 15.6±21.5a 0.3&

44、#177;0.4a 2.1±2.9a 18.1±24.8a表7不同退化程度刺槐林土壤酶活性與土壤微生物之間的相關(guān)系數(shù)Table 7 Correlation coefficients between soil enzymes activities and soil microbes amounts of artificial R. pseudoacaciaplantations with different degrees of degradation細(xì)菌 Bacteria 真菌 Fungi 放線菌Actinomycete 微生物總量 Total microbe 脲酶 Ure

45、ase 0.80 0.74 0.71 0.83多酚氧化酶 Polyphenal oxidase 0.72* 0.47 0.47 0.74*過氧化氫酶 Catalase 0.18 0.38 0.52* 0.21 過氧化物酶 Peroidase 0.70* 0.32 0.44 0.71*3討論與結(jié)論土壤酶在土壤物質(zhì)循環(huán)和能量轉(zhuǎn)化過程中起著重要作用, 其活性反映了土壤營養(yǎng)循環(huán)過程的速率, 可作為土壤生物功能多樣性的指標(biāo)7, 能夠較早地反映土壤利用和生物變化8, 也是反映土壤生產(chǎn)力和微生物活性潛力的指標(biāo)9。本研究發(fā)現(xiàn)隨人工刺槐林退化程度的加重, 土壤養(yǎng)分和酶活性呈下降趨勢, 土壤酶和養(yǎng)分呈顯著相關(guān),

46、與前人的研究結(jié)果一致。因此如果對(duì)退化刺槐林土壤肥力進(jìn)行評(píng)價(jià), 選擇合適的土壤酶可以作為評(píng)價(jià)的指標(biāo)之一。大量研究表明, 人工純林除了有自肥效應(yīng)外, 還有自貧、自毒和自衰效應(yīng)2, 因此人工純林的退化可能與本身的自貧、自毒和和自衰效應(yīng)有關(guān)。本研究選擇林齡相近但退化程度不同的人工刺槐純林進(jìn)行對(duì)比分析, 發(fā)現(xiàn)該年齡段的人工刺槐林在該區(qū)域內(nèi)還有生長良好而沒有退化的林分, 表明自貧、自毒和自衰并不是造成該區(qū)域內(nèi)刺槐林衰退的主要原因。根據(jù)該地區(qū)所處的立地條件推斷, 刺槐林的衰退可能與土壤鹽分含量有關(guān)。不同退化程度的人工刺槐林地土壤酶活性與土壤pH及土壤鹽分呈顯著負(fù)相關(guān), 較高的土壤pH和鹽分限制了土壤生物化學(xué)

47、過程, 降低了土壤養(yǎng)分利用和酶活性, 從而引起土壤的退化, 進(jìn)而使刺槐林出現(xiàn)逐漸退化的現(xiàn)象, 土壤鹽分含量和pH越高, 刺槐林退化程度就越嚴(yán)重。土壤酶活性與土壤養(yǎng)分、微生物數(shù)量的關(guān)系比第 11 期 白世紅等: 黃河三角洲不同退化程度人工刺槐林土壤酶活性、養(yǎng)分和微生物相關(guān)性研究 1483 較復(fù)雜。很多研究都顯示土壤酶活性和有機(jī)質(zhì)含量 有很好的相關(guān)性 1012 2 劉增文, 段而軍, 付剛, 等. 一個(gè)新概念: 人工純林土壤性 質(zhì)的極化J. 土壤學(xué)報(bào), 2007, 44(6: 155162 3 劉增文, 段而軍, 付剛, 等. 秦嶺北山幾種典型人工純林土 壤性質(zhì)極化問題研究J. 土壤, 2008,

48、 2008, 40(6: 9971001 4 顏景紅. 人工林土壤退化原因及防治對(duì)策J. 農(nóng)業(yè)科技與 裝備, 2012, 211(1: 1719 5 關(guān)松蔭. 土壤酶及其研究法M. 北京: 農(nóng)業(yè)出版社, 1986 6 龍健, 黃昌勇, 滕應(yīng), 等. 重金屬污染礦區(qū)復(fù)墾土壤微生物 生物量及酶活性的研究J. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2004, 12 (3: 146148 7 Gallo M, Amonette R, Lauber C, et al. Microbial community structure and oxidative enzyme activity in nitrogen-amend

49、ed north temperate forest soilsJ. Microbial Ecology, 2004, 48: 218229 8 Dick R P. Soil enzyme activities as integrative indicators of soil healthM. Pankhurst C E, Doube B M, Gupta V V S R.(Eds. Biological Indicators of Soil Health. CAB International, USA, UK, 1997: 121156 9 邱莉萍, 劉軍, 王益權(quán). 土壤酶活性與土壤肥力的

50、關(guān)系研 究J. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2004, 10(3: 277280 10 Bending G D, Turner M K, Jones J E. Interactions between crop residue and soil organic matter quality and the functional diversity of soil microbial communitiesJ. Soil Biology & Biochemistry, 2002, 34: 10731082 11 Margarita S, Fernando G P, L illian F. Soil microbial