采伐干扰对巨桉人工林土壤微生物、土壤酶活性与土壤养分的影响

近年来，生态学界越来越关注“受干扰”生态系统的研究，干扰对森林生态系统主要生态过程的影响以及森林生态系统对干扰的响应等问题，已成为森林生态研究领域的国际前沿与热点。桉树（Eucalyptus grandis）作为世界三大造林树种在我国南方很多地区广泛栽植，其经济价值和社会价值已经得到广泛的认同。目前，四川多数巨桉人工林栽培区已进入第一代林的采伐利用阶段，本文以四川洪雅桉树原料林为研究对象，通过对采伐后一年内巨桉人工林地土壤微生物数量、土壤酶活性及养分含量的分析研究，探讨采伐干扰引起巨桉林地土壤质量的变化，以及这种变化对二代巨桉人工林天然更新的影响，结果表明： 1．本实验区实施的采伐作业主要以获取巨桉林木树干为主，采伐时保留树桩用于二代巨桉林的萌芽更新，伐桩高度为5 cm左右，采伐后的林地还留有原本的灌木和草本植物。采伐后一年，二代次生林萌条生长平均高4．58 m，平均地径3．66 cm，生长状况良好，与未采伐巨桉林分比较，林木被砍伐以后，林内光照明显增加，林内湿度明显下降，表层（0-20 cm）土壤年平均温度升高1．3℃，表层土壤年平均含水量增加2．95％。 2．样地土壤微生物数量主要集中在0-20 cm土层，各类群数量垂直分布规律一致，即上层大于下层，并逐层递减。各样地土壤微生物类群均有：好气性细菌数量最多，放线菌数量次之，真菌数量最少，其中好气性细菌数量分别占整个微生物总数的百分比是94％以上，处于绝对优势地位。各样地、各微生物类群具有不同的季节动态变化规律，好气性细菌在秋季数量最多，冬季数量最少；放线菌数量在春季最多，冬季最少；真菌数量则以夏季最多，冬季最少。采伐样地的微生物总数、好气性细菌、放线菌和真菌均多于未采伐样地，1、2号样地全年平均微生物数量比对照样地多29．20％和14．83％，说明采伐干扰使土壤微生物数量增加。另外，1号样地土壤微生物总数、好气性细菌和真菌数量多于2号样地，而放线菌数量是1号少于2号。 3．蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶的酶活性值都有：1号样地各种酶活性值最大，2号样地次之，对照样地酶活性值最小。其中，与对照样地比较，1号样地蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶的全年平均酶活性值分别提高30．05％、13．90％、32．13％和17．73％；2号样地分别提高21．60％、4．48％、3．85％和3．28％，说明采伐后林地水热条件的改变、地面植被物的增加等提高了林地土壤酶活性。1号样地土壤酶活性值大于2号样地，分别高6．95％、9．01％、27．23％、13．99％、3．85％，说明采伐时保留采伐剩余物能提高土壤酶活性，更有助于保持林地土壤肥力，对林地二代萌生巨桉林的繁殖和生长有利。土壤中的蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶的最大酶活性值均出现在7月份，采伐林地与未采伐林地具有相同的季节变化规律，说明本实验区的采伐干扰作业并未对该林地土壤酶活性的季节动态产生明显影响。与土壤微生物数量的垂直分布规律一致，各样地土壤酶活性随着土壤深度的增加而降低。 4．样地土壤pH值范围在3．73～4．59之间，为强酸性土壤（pH<5），1号、2号和对照样地土壤pH值分别为4．32、3．93、3．89，采伐林地的土壤pH略大于未采伐样地，说明采伐后林地土壤酸性有所减弱。林地土壤有机质含量提高，尤其以表层土壤增加最大，1、2号样地分别比对照样地提高61．8％和37．8％，均达到显著差异水平。林地土壤全氮、全磷、全钾含量也均提高，1号样地较对照样地分别高12．49％、18．48％、3．86％，其中全氮和全磷指标差异达极显著水平。表层土壤水解氮、速效磷和速效钾分别比对照林地提高31．06％、15．79％、54．57％，速效P和速效K的含量达到显著和极显著差异水平。说明采伐干扰使林地土壤养分含量提高，对可以采伐的巨桉人工林而言，及时、合理采伐干扰对改善林地土壤质量和二代林的生长都具有积极的作用。 5．采伐巨桉人工林地土壤微生物数量、土壤酶活性与土壤养分的相关关系表明：采伐林地土壤微生物与土壤养分之间存在明显的相关性，相关系数较大，且都呈正相关，除全K与细菌、放线菌、真菌和微生物总数的相关程度较小外，土壤养分其余各项指标均与土壤微生物数量呈显著或者极显著的正相关，说明采伐后巨桉人工林地的土壤微生物数量在很大程度上与土壤养分含量之间相互影响。采伐巨桉人工林地土壤酶活性与土壤养分存在一定相关关系，土壤全N、水解N、速效K与土壤蔗糖酶、脲酶和磷酸酶显著或者极显著相关，土壤有机质与磷酸酶极显著相关。土壤磷酸酶与土壤养分各项指标的相关系数大，相关程度强，土壤过氧化氢酶土壤养分各项指标的相关系数小，均不显著。 6．土壤微生物与土壤酶活性常常作为衡量土壤肥力高低的标准，本实验通过多元回归统计分析，探讨了采伐林地所研究的土壤微生物数量、土壤酶活性评价土壤肥力的模型和意义。结果表明：Y1=2.670+0.025 X1-3.793X2 + 3.801X3-2.044X4+0.020X5 R2=0.955 Y2=102.456-3.436X1+61.324X2+230.729X3+22.193X4+2.658X5 R2=0.971Y3=337.900+6.020X1-61.408X2+81.419X3+16.186X4+0.0334X5 R2=0.510 Y4=2970.017+7.875X1+5259.581X2-1327.945X3+89.566X4-1.521X5 R2=0.656 Y5=58.054+1.028X1-279.432X2+13.037X3-4.034X4+0.793X5 R2=0.955 Y6=0.951+0.017X1-2.482X2+0.980X3-0.525X4+0.006X5 R2 =0.939 Y7=23.163+0.020X1-9.797X2+10. 078X3-2. 301X4+0.132X5 R2=0.837其中：Y1代表有机质，Y2代表全氮，Y3代表全磷，Y4代表全钾，Y5代表水解氮，Y6代表速效磷，Y7代表速效钾；X1代表蔗糖酶，X2代表脲酶，X3代表磷酸酶，X4代表过氧化氢酶，X5代表微生物总数。 从以上回归模型可以看出，部分模型拟合的优度较高。在该采伐林地内，土壤微生物总数、土壤蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶的变化会对土壤有机质、全氮、水解氮、速效磷和速效钾产生显著和极显著的影响，说明土壤微生物总数、土壤蔗糖酶、脲酶和磷酸酶和过氧化氢酶能较好地反应林地土壤有机质、全氮、水解氮、速效磷和速效钾的状况。