湖南会同第2代杉木林地土壤酶活性与土壤肥力

摘要

杉木是一种生长在亚热带地区的速生乡土树种,在我国亚热带地区分布面积最广,因其材质优良而成为我国南方的主要用材林树种,在我国国民经济中发挥着重要作用。本论文采用野外定点采样和室内分析结合的方法,比较分析不同年龄、不同季节和不同立地条件下杉木林地、不同经营方式的杉木林采伐迹地土壤养分水平、酶活性及其与土壤养分之间的相关性,并以土壤酶活性、土壤养分含量作为评价指标,运用土壤质量综合指数和土壤退化指数评价方法,对第2代杉木人工林地土壤综合肥力状况和退化程度进行评价。主要的研究结果如下:
　　 20年生杉木林地土壤有机质、全氮、水解氮、全磷、速效磷、腐殖质碳含量均低于12年生杉木林地,且速效磷、腐殖质碳含量差异达到极显著水平(p＜0.05),但有机质、全氮、全磷、水解氮的差异不显著。不同立地条件杉木林地土壤有机质、水解氮含量变化趋势表现为:山脚＞山顶＞山腰,全氮、腐殖质碳含量却表现为:山脚＞山腰＞山顶,全磷、速效磷含量表现为:山腰＞山脚＞山顶。不同经营方式下杉木林采伐后的采伐迹地土壤养分的含量不同,自然更新林地有机质、全氮、水解氮、全磷、速效磷和腐殖质碳含量均高于20年生的杉木林地。杉木林地土壤有机质含量的季节变化规律表现为:冬季＞春季＞秋季＞夏季,全氮含量表现为:夏季＞冬季＞春季＞秋季,水解氮含量表现为:夏季＞春季＞冬季＞秋季,全磷含量为:秋季＞夏季＞冬季＞春季,速效磷含量为:夏季＞春季＞秋季＞冬季,腐殖质碳含量为:秋季＞夏季＞春季＞冬季。0～30cm土层的养分含量子数均高于30～60cm土层,且差异均达到极显著水平。土壤各项养分含量之间存在密切相关关系。土壤有机质含量和全氮、全磷含量极显著相关,与水解氮、速效磷、腐殖质碳含量显著相关。全氮含量与水解氮含量则为极显著相关,与速效磷、腐殖质碳含量显著相关,而与全磷含量之间相关性不显著。全磷含量除了与土壤有机质含量有关外,还与腐殖质碳含量存在显著的相关性,速效磷含量与腐殖质碳含量极显著相关。
　　 20年生杉木林地过氧化氢、脲酶、磷酸酶和转化酶活性低于12年生杉木林地土壤,且过氧化氢酶活性差异达到显著水平。不同立地条件下林地土壤过氧化氢酶、脲酶、磷酸和转化酶活性无论是0～30cm还是30～60cm土层,变化趋势表现均为:山洼＞山腰＞山脊＞山顶,而不同立地条件之间磷酸酶活性的差异不显著。自然更新林地土壤过氧化氢酶、脲酶、磷酸酶、转化酶活性均明显高于第2代20年生杉木人工纯林地。杉木林地4种土壤酶活性的季节变化规律均表现出:春、夏季高,秋、冬季较低。杉木人工林土壤中,0～30cm土层的4种酶活性均高于30～60cm土层的酶活性,且差异均达到极显著水平。过氧化氢酶活性与脲酶、磷酸酶活性极显著相关,与转化酶活性显著相关,土壤脲酶活性与磷酸酶、转化酶活性极显著相关,磷酸酶活性与转化酶活性极显著相关。表明土壤酶活性的作用不是孤立的,而是相互影响,共同协调参与调控土壤物质的代谢和转化。过氧化氢酶活性与土壤有机质、全氮、水解氮、速效磷含量极显著相关,与腐殖质碳含量显著相关；脲酶活性与土壤有机质、全氮,水解氮、速效磷、腐殖质碳含量极显著相关；磷酸酶活性与土壤有机质、全氮、水解氮、速效磷含量极显著相关；转化酶活性与土壤有机质、全氮、水解氮和速效磷含量极显著相关。
　　 与自然更新林地相比,第2代杉木林地土壤质量指数有所下降,且随着第2代杉木人工林林龄的增大,杉木林地土壤质量指数下降。在不同季节,3种林地土壤质量指数从高到低的排序均为:夏季＞春季＞秋季＞冬季,表明夏季林地土壤质量指数最高,而冬季最低。3种不同林地的不同立地条件下土壤质量指数的变化趋势为:山顶＜山腰＜山脚,与土壤酶活性以及养分含量在不同立地条件下的变化趋势基本一致。与自然更新林地相比,第2代12年生杉木林地土壤退化指数为-3.26％,20年生杉木林地土壤退化指数为-12.36％,较12年生杉木林地下降。表明第1代杉木林采伐后进行整地营造第2代杉木林后,土壤质量有所下降,且随着杉木林发育年龄的增长而下降幅度增大。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1 问题的提出及研究意义

1.1.1 土壤酶研究的意义

1.1.2 土壤肥力研究的意义

1.1.3 杉木人工林面临的生态问题

1.2 林地土壤酶活性与土壤肥力的研究现状及进展

1.2.1 土壤酶活性和土壤肥力的研究方法

1.2.2 人为活动对土壤酶活性的影响

1.2.3 林地土壤酶活性的季节动态

1.2.4 土壤酶之间的相关性研究

1.2.5 林地土壤酶活性与土壤肥力相关性研究

1.2.6 杉木林地土壤酶活性的研究现状

1.2.7 杉木林地力退化及改进措施

2 试验地的概况和研究方法

2.1 试验地概况

2.2 研究方法

2.2.1 样品采集

2.2.2 分析方法

2.2.3 土壤质量综合评价方法

3 结果与分析

3.1 第2代杉木人工林土壤养分特征

3.1.1 不同年龄杉木人工林土壤养分含量

3.1.2 杉木林不同立地条件土壤养分含量

3.1.3 不同经营方式杉木林采伐迹地土壤养分含量

3.1.4 杉木林地土壤养分含量季节动态变化

3.1.5 土壤养分含量垂直分布

3.1.6 杉木林地土壤养分之间的相关性

3.1.7 小结与讨论

3.2 第2代杉木人工林土壤酶活性特征

3.2.1 不同年龄杉木人工林土壤酶活性

3.2.2 杉木林地不同立地条件下土壤酶活性

3.2.3 不同经营方式的杉木林采伐迹地土壤酶活性

3.2.4 林地土壤酶活性的季节动态

3.2.5 土壤酶活性垂直分布

3.2.6 杉木林地土壤酶活性之间的相关性

3.2.7 土壤酶活性与土壤养分含量之间的相关性

3.2.8 小结与讨论

3.3 杉木林土壤肥力综合评价

3.3.1 各个观测指标在土壤质量体系中的权重分析

3.3.2 土壤质量综合评价结果

3.3.3 杉木林地土壤退化指数

3.3.4 小结与讨论

4 结论

4.1 杉木人工林地土壤养分含量及其相关性

4.2 杉木人工林地土壤酶活性

4.3 杉木林地土壤酶活性之间及其与养分含量之间的相关性

4.4 杉木林地土壤质量指数和退化指数

5 创新点

6 研究展望

参考文献

附录

致谢