不同人工林生态系统林地土壤质量评价_黄宇

不同人工林生态系统林地土壤质量评价
*
黄 宇1,2
汪思龙
1**
冯宗炜2
高 洪1
王清奎1
胡亚林1 颜绍馗
1
(1中国科学院会同森林生态试验站,会同418307;2中国科学院生态环境研究中心,北京100085)
=摘要> 利用定位研究方法,综合比较了第2代连栽杉木纯林、杉木与阔叶树混交林以及阔叶纯林3种人工林生态系统对林地土壤质量的影响.结果表明,与连栽杉木纯林相比,在杉阔混交和阔叶树轮栽两种经营模式下,土壤养分含量增加,物理性状改善,土壤生物活性提高.利用土壤质量评价体系在对土壤功能评价的基础上,直观评价了3种经营模式的土壤质量状况.在研究区内,杉木与阔叶树混交以及阔叶树轮栽的水分有效性、养分有效性和根系适宜性以及最终的土壤质量指数均处于中等水平,而连栽杉木林的水分有效性、养分有效性和根系适宜性较差,土壤质量指数处于较低水平.总有机C 、阳离子交换量和微生物生物量C 与其它土壤理化性质和生物学性质之间明显相关,可将其作为研究区土壤质量的指示指标;土壤微生物生物量C 、N 、P 与土壤总有机C 、土壤全N 、土壤全P 含量之间也存在较好的相关性.关键词 杉木 混交林 土壤质量评价 土壤功能
文章编号 1001-9332(2004)12-2199-07 中图分类号 S71815 文献标识码 A
Soil quality assessment of forest stand in different plantation esosystems.HU A NG Yu 1,2,WAN G Silong 1,FEN G Zong wei 2,GAO I ong 1,WA NG Qingkui 1,HU Yalin 1,YA N Shaokui 1(1H uitong Exp er imental Station of Forest Ecology ,Chinese A cademy of Sciences ,H uitong 418307,China;2Dep ar tment of Sys tems Ecology ,Re -sear ch Center f or Eco -Environmental Sciences ,Chinese A cademy of Sciences,Beij ing 100085,China ).-Chin.J.A pp l.Ecol .,2004,15(12):2199~2205.After a clear -cutting of the first g eneration Cunninghamia lanceolata plantation in 1982,thr ee plantation ecosys -tems,pure Michelia macclur ei stand (PM S),pure Chinese -fir stand (P CS)and their mix ed st and,were estab -lished in spr ing 1983,and their effects on soil characterist ics w er e evaluated by measur ing some soil physical,chemical,microbiological and bio chemical parameters.A fter 20years .plantation,all test indices show ed differ -ences among different forest management models.Bot h PM S and M CM had a favorable effect on soil fertility maintenance.So il quality assessment show ed that some soil functions,e.g.,water availability,nutrient availabil-i
ty,root suitability and soil quality index were all in a moderate level under the mix ed and pure PM S stands,whereas in a relatively lower lev el under successive PCS stand.T he results also sho wed t hat t here ex i sted close co rrelations between soil to tal org anic C (T OC),cation exchange capacity (CEC),microbial biomass -C (C mic )and other soil physical,chemical and bio logical indices.T herefore,T O C,CEC and C mic could be used as the indica -tors in assessing so il quality in thi s study area.In addition,there were also positive cor relat ions between soil m-i crobial biomass -C and T OC,soil microbial biomass -N and total N,and so il micr obial biomass -P and total P in the pr esent study.
Key words Cunninghamia lanceolata ,M ix ed forest,Soil quality assessment,Soil function.
*中国科学院知识创新工程重要方向项目(KZCX3-SW -418)和中国科学院知识创新工程资助项目(KZCX2-406).**通讯联系人.
2004-03-09收稿,2004-07-11接受.
1 引 言
杉木(Cunninghamia lanceolata )是我国亚热带常绿阔叶林区特有的重要速生用材树种,分布在我国南方的16个省(区),面积超过7@106hm 2,约占整个人工林面积的24%,在我国森林蓄积量和木材生产中占有极其重要的地位[7,9].出于经济效益原因,杉木连栽现象非常严重.研究表明,杉木连栽导致水土流失加剧、生物多样性下降、地力衰退、病虫
害增加等[4,9,17,23,24]
.针对人工林地力衰退现状及其机理,林业生态学家和经营工作者提出了营造针阔混交林的解决途径,并进行了大量的研究工
作[10,11,13,22].我国关于杉阔混交模式的研究始于20世纪80年代初.经过20多年来的研究积累,取得了积极的成果,为杉木人工林持续经营奠定了理论基础.本研究在前人工作基础上,进一步探讨了不同经营模式对林地土壤质量的影响.采用Hussain 等[15]的土壤质量评价体系,将土壤功能划分为水分有效性(w ater availability,WA)、养分有效性(nutr-i ent availability,NA)和根系适宜性(root suitability,
应用生态学报 2004年12月 第15卷 第12期 CHI NESE JO U RNAL OF A PPL IED ECOL OGY ,Dec.2004,15(12)B 2199~2205
RS)三大类,在对土壤功能评价的基础上,直观定量地评价林地土壤质量,就不同经营模式对林地土壤的物理性质、化学性质和生物学性质的影响进行准确评价,以客观地了解经营模式对土壤的影响程度,
为杉木人工林的可持续利用提供直接依据,并为亚热带区域人工林生态系统土壤质量指标的选定和系统的质量评价提供参考.2 研究地区与研究方法
211 研究地区概况
本研究在中国科学院会同森林生态试验站进行.该站位于我国湖南省西部的会同县(109b 36c E,26b 51c N ),属于典型的亚热带湿润气候,年平均气温1615e ,1月平均气温415e ,7月平均气温2715e ,年降水量1200~1400mm,年蒸发量1100~1300mm,相对湿度在80%以上,林地土壤为山地红黄壤.
1982秋第1代人工杉木林皆伐后,1983年春设置了3种人工林生态系统:杉木纯林(PCS)、火力楠(M ichelia mac -clur ei )纯林(PM S)和杉木与火力楠的针阔混交林(M CM ).3种人工林树种种植密度均为2000株#hm -2
.针阔混交林的
杉木与阔叶树的比例为8B 2.在整个试验过程中,除调查与
取样外,未包括人为的干扰.212 土样采集与测定
2003年6月,分别在3种林型采用多点法取0~10cm 表层土壤,混合制样供室内分析.用于土壤生物学性状分析的土样同期采取,置于4e 的冰箱中备用.
全氮含量采用凯氏法;全磷含量采用氢氧化钠碱熔-钼锑抗比色法;全钾含量采用火焰光度法;有机质含量采用重铬酸钾法;水解N 含量测定采用扩散法;速效P 含量测定采用碳酸氢钠法;速效K 含量测定采用醋酸铵提取-火焰光度法;阳离子交换量(CEC)采用醋酸铵法;pH 值采用酸度计测定;土壤容重、孔隙度测定采用环刀法;土壤机械组成采用比重计法;水稳性团聚体采用湿筛法[2].土壤脲酶(U R)采用扩散法;土壤蛋白酶(PR)、酸性磷酸酶(AP )和脱氢酶(DH)采用比色法;土壤过氧化氢酶(CA )采用滴定法;土壤呼吸强度采用碱石灰吸收法[12].
土壤微生物量C (C mic )、N (N mic )采用氯仿熏蒸-K 2SO 4
提取测定[18].称取4份预培养土样(每份25g),其中2份直接用015mol #L -1K 2SO 4提取(300r #min -1振荡30min);另2份在真空干燥器内用氯仿熏蒸24h.熏蒸的土样除去氯仿后立即提取;再取提取液与10ml 2%六偏磷酸钠混合后用Phoenix -8000碳自动分析仪(T ekmar -Dohrmann 生产)分析提取有机碳.另取20ml 提取液,加CuSO 4和浓硫酸消化后采用流动注射仪分析提取N.以熏蒸土样与不熏蒸土样提取的有机C 、N 的差值分别乘以转换系数K C (2122)或K N (2122)计算土壤微生物量C 、N.
土壤微生物量P (P mic )采用熏蒸培养-NaHCO 3提取测
定[18].称取4份预培养土样(每份410g ),其中2份直接用015mol #L -1N aHCO 3(pH 815)提取;另外2份熏蒸提取.采用比色法测定提取液中的P,同时用外加无机P 的方法测定P 的提取回收率.以熏蒸土样与不熏蒸土样提取P 的差值并校正提取回收率后,乘以转换系数K P (215)计算土壤微生物量P.
代谢熵或呼吸熵(qCO 2)是土壤呼吸强度与微生物C 的比值,用mg CO 2-C #h -1#g -1微生物C 表示;微生物熵(C mic :C org )是微生物C 与总有机C 的比值.213 土壤质量评价
采用Hussain 等[15]的方法,参照赵其国等[29]对整个红壤地区不同利用方式下土壤状况的调查和张华等[28]的热带地区农场尺度土壤质量评价体系,结合亚热带区域红黄壤地区人工林生态系统下土壤性质的实际情况进行了修改(主要是土壤质量评价指标以及各指标的权重).本评价体系将土壤分为水分有效性(WA)、养分有效性(NA )和根系的适宜性(R S)三方面的功能.
土壤质量评价指标标准化的标准评分函数(St andard Scor ing Function,SSF )见图1;土壤质量评价体系中的土壤功能和指标权重以及土壤质量评价指标的阈值和各指标对应的标准评分方程分别见表1和表2.土壤各项功能指数以及最终的土壤质量指数(SQ I)计算为:
图1 土壤质量评价指标标准化的标准评分方程
Fig.1S tan dard scoring function (SSF )used for normalization of soil quality indicators.
表1 土壤质量评价体系中的土壤功能和指标权重
Table 1Weights of soil fu nctions and indicators in soil quality ass ess -ment 土壤功能Fun ction 功能权重W eight function 指 标Indicator 指标权重Indicator WA
0140
水稳性团聚体Aggregate s tabi li ty
0135容重Bulk density
0135总有机C Total organic C 0115粘粒含量Clay content 0115NA 0140
总有机C Total organic C 0125pH 0120C EC
0125有效P Available P 0110有效K Available K
0110微生物C 含量Microbi al biomas s C 0110RS 0120
土层厚度Soil thickness 0130容重Bulk density
0130粘粒含量Clay content 0120pH
0110总有机C Total organic C
0110
2200应 用 生 态 学 报 15卷
表2土壤质量评价指标的阈值和标准评分函数
Table2Thresh old limits and standard scoring function(SSF)for soil quality indicators
指标Indicator SSF L a B a U a B1a O a B2a土壤功能
Soil functi on
土层厚度Soil thickness(cm)12060100---RS
水稳性团聚体Aggregate stabili ty(%)1153070---WA
容重Bulk densi ty(g#m-3)3110115210---WA,RS
粘粒含量Clay content(%)210-50203040WA,RS
pH H
2
O2315-915513615717NA,RS
CEC(cmol#kg-1)1101525---NA
总有机C Total organic C(g#kg-1)151530---WA,NA,RS
有效P Available P(mg#kg-1)2510-1501530100NA
有效K Available K(mg#kg-1)230-52585175450NA
微生物C M icrobial biomass C(mg#kg-1)1100300500---NA
L:下限Low er limit;B:基准值Baseline level;U:上限Upper limit;B1:较低基准值Low er baseline level;O:最适值Opti mum level;B2:较高基准值U upper baseline level.
WA=0135@水稳性团聚体+0135@容重+0115@总有机C+0115@粘粒含量
NA=0125@总有机C+0120@pH+0125@CEC+0110 @有效P+0110@有效K+0110@微生物C含量
RS=0130@容重+0130@土层厚度+0120@粘粒含量+0110@pH+0110@总有机C
SQ I=0140M A+0140NA+0120RS
3结果与分析
311不同人工林生态系统对林地土壤物理性状的影响
土壤容重是土壤紧实度的敏感性指标,也是表征土壤质量的一个重要参数[1,25].由表3可见,杉木-火力楠混交林与火力楠纯林土壤容重比杉木纯林有不同程度的降低.这主要是由于土壤颗粒组成的不同而致.已有研究表明,土壤容重与土壤颗粒组成之间有着紧密的联系[14].土壤孔隙是土壤通气和水分渗透的一个重要指数,能影响土壤与大气之间水和气体的交换以及植物体对土壤中水分和养分的吸收[27,29].在本研究中,混交林和阔叶纯林总孔隙度和非毛管孔隙度均比杉木纯林高,但其间的差异未达到显著水平.随着林地土壤孔隙状况的改善,土壤贮水量和自然含水量都有所提高,林地小气候环境也厢应得到改善,对植物的生长以及土壤中微生物活性等都有极大的促进作用.与杉木纯林相比较, >0125mm水稳性团聚体在杉木-火力楠混交林与火力楠纯林下分别提高了11%和18%.随着土壤中砂砾含量增加以及粘粒含量的降低,混交林和阔叶纯林林地土壤质地得到改善.可以预测,林龄愈长,土壤质地的改善会愈明显.
表3土壤容重、孔隙度与土壤机械组成*
Table3Soil bulk density,porosity and soil particle s ize distribution
容重
Bulk density (g#cm-3)总孔隙度
Tota l
porosi ty
(%)
毛管孔隙度
Capil lary
poros ity
(%)
非毛管孔隙度
Non-capil lary
porosity
(%)
水稳性团聚体
>0125mm
w e t si eved
aggregate s tabi li ty
(%)
砂砾
Sand
(%)
粉粒
Si lt
(%)
粘粒
Clay
(%)
土层厚度
Soi l
thicknes
(cm)
PM S1113a56142a46186a9156a78143a38160a24171a36169a114a
M CM1118a55188a47169a8119ab73165ab34176a19112a46112a106a PCS1123a54167a47143a7124b66127b30140a21180a47180a97a
*同列不同字母表示5%显著水平Values in the same columns that do not contain the same letters are signifi cantly different at the5%level.下同T he same below.
312不同人工林生态系统对林地土壤化学性状的影响
土壤有机质是土壤质量的一个指示指标[5,6,8].在本研究中,总有机C含量是火力楠纯林>杉木-火力楠混交林>杉木纯林(表4),但其间没有显著差异.全N和全P含量在3种人工林生态系统下的表现同总有机C基本一致.混交林和阔叶林土壤pH 稍有上升,对酸雨的缓冲能力增强.混交林和阔叶林土壤CEC同杉木纯林相比,分别提高了23%和11%,表明林地土壤养分提高.混交林和阔叶林土壤总有机C和其它养分含量的提高主要是由于凋落物输入的量比杉木纯林大.在森林生态系统中,土壤有机质的积累主要受凋落物和细根的影响[19].对于混交林来讲,树种之间可能存在的相互作用是土壤养分提高的又一个因素.杉木凋落物纤维、半纤维含量较高矿物质以及其它元素含量相对较低,导致凋落物难以分解.这可能是引起连栽杉木林地土壤退化的一个主要原因[30].而混交林中凋落物多样性增
2201
12期黄宇等:不同人工林生态系统林地土壤质量评价
表4 土壤养分含量
Table 4Soil nutrient content
总有机C T otal organic C (g #kg -1)
全N Total N (g #kg -1)全P T otal P (g #kg -1)有效P Avai lable P (mg #kg -1)速效K Available K (mg #kg -1)pH H
2
O
CEC (cmol #kg -1)盐基饱和度Base saturation
(%)PM S 22133a 1197a 0126a 716a 11012a 4195a 11107a 27162a M CM 21180a 1194a 0124a 618a 9714a 5113a 12128a 30140a PCS
21149a
1185a
0121a
512b
7615b
4177a
9197a
24156a
加,加速了有机质的分解以及其它养分的矿化和积累[30].阔叶纯林能较好地保持土壤肥力,主要是凋落量大,释放的养分多,从而加快了整个系统的养分循环.
313 不同人工林生态系统对林地土壤生物学性状的影响
31311对林地土壤微生物量与呼吸强度的影响 土壤微生物是土壤有机质和养分循环和转化的动力,也是土壤养分的储存库,对土壤中养分的转化和供应起着极其重要的作用
[18]
.由表5可以看出,不同
人工林生态系统对土壤微生物量的影响极大.混交林和阔叶林土壤微生物生物量C 含量显著高于杉
木纯林(P <0101),可能是混交林和阔叶林两个系
统有机质输入大且矿质养分含量也高.由图2可以看出,土壤微生物生物量C 与土壤总有机C 含量呈密切的正相关(R 2
=017091,P <0101).这同有关研究结果基本一致
[18,26],表明土壤微生物生物量C
可作为林地土壤有机C 含量的一个指示指标.土壤微生物生物量N 、P 含量表现出与土壤微生物生物量C 同样的趋势:杉木纯林显著低于混交林和阔叶林(P <0101),而且土壤微生物生物量N 与土壤全N (R 2
=017772,P <0101)、微生物生物量P 与土壤全P (R 2=016153,P <0101)之间均存在着正相关性(图3).因土壤微生物量对外界影响反应更灵敏,所以通常可作为土壤质量的一个重要指示指标.
表5 土壤微生物量与呼吸强度
Table 5Microbial biomass and basal respiration
微生物量C M icrobial biomas s C (mg #kg -1DW)
微生物量N M icrobial biomass N (mg #kg -1DW)
微生物量P M icrobial biomass P (mg #kg -1DW)
呼吸强度Basal respiration
(mg CO 2-C #g -1
DW #d -1
)微生物熵M icrobial quotient (C mic :C org )代谢熵M etabolic quotient (qCO 2)PM S 645a 114a 22a 3714a 4144a 1157a M CM 584a 98a 17a 3416a 4112a 1160a PCS
430b
56b
12b
2813b 3108b 1178
a
图2 土壤总有机C 含量与微生物C 含量的相关性
Fig.2Relationship betw een s oil total organic C an d m icrobial biomass C.
土壤呼吸强度常被用作土壤微生物活性的一个重要指标[25].混交林和阔叶林土壤呼吸强度显著高于杉木纯林(P <0101),可能是由于混交林和阔叶林两个生态系统存在一个相对较大的、易分解的碳基库[26].微生物熵(C m i c :C o rg )是土壤有机质变化的一个指示指标,甚至将其识为土壤质量的一个参数.如果土壤正在退化,微生物C 库下降的速度将大于有机C 的下降,因而微生物熵随之降低[3,14].
本研究中,混交林和阔叶林C mic :C org 大于连栽杉木
林,表明杉木纯林土壤中易为生物降解的有机质含量相对较少.代谢熵(q CO 2)是表征土壤微生物生物活性的一个敏感指标,在一个较稳定和成熟的生
图3 土壤养分含量与微生物生物量的相关性
Fig.3Rel ationship betw een soi l nutrient content and microbial biomass.
2202
应 用 生 态 学 报 15卷
态系统内往往表现出一个较低的值.代谢熵在3种经营模式中以杉木纯林最高,混交林和阔叶林稍低.这可能与杉木纯林有机C 含量处于较低水平有关.31312对林地土壤酶活性的影响 土壤酶活性是维持土壤肥力的一个潜在性指标[20].脱氢酶活性能够较全面反映土壤微生物的氧化特性,是土壤微生物生物活性的一个指示指标[28]
;脲酶、蛋白酶(都是水解酶)直接参与土壤中含N 有机化合物的转化,其活性强度常用来表征土壤N 供应程度[25];酸性磷酸酶(水解酶)能加速土壤有机林的脱磷速度,从而提高磷的有效性[27]
;过氧化氢酶是细胞内的一种氧化还原酶,在微生物细胞体外仍能保持其活性,所以常作为土壤生物活性的一个评定指标[21].在3种人工林生态系统中,混交林和阔叶林5种酶活性都高于连栽杉木林(表6),其间的差异均达显著水平(P <0101或P <0105).这表明混交林和阔叶林土壤中C 、N 和P 营养物质循环强度比杉木纯林大,有机残体分解速度亦比杉木纯林的快.特别是混交林和阔叶林土壤酸性磷酸酶活性的提高,对缺P 红黄壤
树木和其它植物的生长非常有利.混交林和阔叶林土壤酶活性的增强可能与其土壤中相对较高的矿质养分含量紧密相关[8].
314 土壤TOC 、CEC 、C mic 与其它土壤理化性状和生物学性状间的相关关系
表7与表8表明,土壤中总有机C 、阳离子交换量和微生物生物量C 几乎与所有测定的土壤酶活性和理化性质之间都存在显著的相关性(P <0101或P <0105).这同众多研究结果基本一致[18,26].因此,可以把土壤总有机C 、阳离子交换量和微生物生物量C 作为亚热带红黄壤地区人工林地土壤质量的指示指标.另外,有研究表明,土壤总有机C 、阳离子交换量和微生物生物量C 与土壤颗粒组成紧密相关.但在本研究中,这种相关性表现不很明显.统计分析还表明,土壤微生物生物量N 、P 与许多土壤理化性状和生物学性状之间存在密切相关.因此,在土壤质量评价中,未将土壤微生物生物量N 、P 与其它土壤性质之间的相关性列出.但作者认为,在土壤质量评价体系中所选择的土壤指标非常有限,既然
表6 土壤酶活性
Table 6Enzyme activities of soils
脱氢酶Dehydrogenase (L g TPF #g -1DW soil #d -1)
脲 酶Urease (L mol NH 3#g -1DW soil #h -1)
蛋白酶Protease (L mol NH 3#g -1
DW soil #h -1)
过氧化氢酶Catalase (L mol KM nO 4#g -1
DW soil #h -1
)
酸性磷酸酶Acid phosphatase (L g P -nitrophenol #g -1
DW soil #h -1)
PM S 25713a 0182a 1172a 8219a 13817a M CM 28315a 0169a 1158a 9711a 11613a PCS
19410b
0155b
1114b
5414b
9416b
表7 土壤TO C 、CEC 、微生物C 与酶活性之间的相关关系
Table 7Correlation coefficients between T OC,CEC,C m ic and enzyme activities
TOC
CEC
C mic
DH
UR
PR
CA
AP
T OC 1CEC 01597**1
C mic 01709**01649**1
DH 01524**01604**01492**1
U R 01463**01566**01541**01501**
1
PR 01430*01602**01479*
*01398*01446**
1
CA 01354*01385*
01463**
01331*0122401355*1
AP 01411*01415*01385*01327*
01257
01367*
01348*
1
*P <0105;**P <0101下同Th e same below.
表8 土壤TO C 、CEC 与理化性质间的相关关系
Table 8Correlation coefficients between T OC,CEC,C m ic and physico -chemical properties
TOC
CEC
C mic
总孔隙度
Total porosity
全K Total K
全N Total N
全P Total P
容 重Bulk density
T OC 1
CEC 01597**1
C mic
01709**01649**1
总孔隙度T otal porosi ty 01485**
01503**
011121
全K Total K 01309*01341*01366*011161
全N Total N 01547**01493**01384*0123501337*1
全P Total P
01531**
01475**
01329*0108510117401396*1
容重Bulk densi ty
-01389*
-01364*
-01344*
-01486**
-01103
-01374*
-01351*
1
2203
12期 黄 宇等:不同人工林生态系统林地土壤质量评价
土壤的生物学性质对人类活动的影响和外界环境条件的改变反映更敏感,所以在土壤质量评价时,须重点地考虑土壤的生物学性质(包括土壤微生物生物量N 、P).这也是当今土壤质量评价体系普遍存在的一个缺陷.
315 土壤功能与土壤质量评价
由图4可见,土壤水分有效性、养分有效性和根系适宜性以及林地土壤质量大体上处于中等水平状态(各项指数均在015作用波动).从不同人工林生态系统的角度比较,土壤水分有效性、养分有效性和根系适宜性的评价值都是混交林和阔叶林大于连栽杉木纯林;其中混交林和阔叶林养分有效性的得分相等,此评价结果同林地土壤养分实际供应状况基本一致.这从土壤各养分的测定值得以反映.就最终的土壤质量指数来看,阔叶纯林(0162)>针阔混交林(0157)>杉木纯林(0140),表明针阔混交或阔叶树轮栽两种人工林生态系统能对林地土壤质量的维持产生积极的影响,而杉木连栽会导致土壤质量下降,不利于持续的土地生产力.在本研究中,阔叶树轮栽模式的林地土壤质量指数稍高于针阔混交模式,但并不能由此推断阔叶树轮栽模式对地力的维持效果一定比针阔混交模式好,因为本研究所选择的试验对象仅有20年的林龄,而不同林龄对土壤的影响差异较大.事实上,如果从土壤肥力、小气候环境、土地生产力以及经济效益几个方面综合考虑,针阔混交模式较阔叶树轮栽模式更为可取,也更容易推广
.
图4 3种人工林生态系统下林地土壤功能和质量指数
Fig.4Soil function and soil quality index under th ree management mod -el s.
Ñ1PM S;Ò1M CM ;Ó1PCS.
4 结 论
411 杉木与阔叶树混交以及阔叶树轮栽两种人工林生态系统能增加土壤养分含量,改善土壤物理性状,提高土壤生物活性,从而维持或提高林地土壤质量,达到杉木人工林生态系统可持续经营的目的.如
果从土壤肥力、小气候环境、土地生产力以及经济效益几个方面综合考虑,针阔混交模式较阔叶树轮栽模式更为可取,也更易推广.
412 土壤有机C 、阳离子交换量和微生物生物量C
与土壤其它理化性质和生物学性质之间有着较好的相关性,可作为研究区林地土壤质量的指示指标.413 土壤微生物生物量C 、N 和P 分别与土壤总有机C 、土壤全N 、土壤全P 之间存在着较好的相关性,所以土壤微生物生物量C 、N 和P 可指示此研究区土壤C 、N 、P 的供应状况.同时,其对人类活动以及外景环境条件的改变反映比土壤理化性质更敏感,所以在土壤质量评价体系中,可把土壤生物学性质(包括土壤酶活性)作为重要的参数来考虑.这在以后构建或完善土壤质量评价体系时应重点探讨.414 在土壤功能评价基础上,利用土壤质量评价体系直观地评价了土壤质量状况.在研究区内,杉木与阔叶树混交以及阔叶树轮栽两种人工林生态系统的水分有效性、养分有效性和根系适宜性3项土壤功能指标以及最终的土壤质量指数均处于中等水平,而连栽杉木林的水分有效性、养分有效性和根系适宜性较差,土壤质量指数处于较低水平.评价结果与实地观测基本一致.
致谢 承蒙中国科学院沈阳应用生态研究所陈楚莹研究员、中国科学院生态环境研究中心欧阳志云和王效科研究员指导.参考文献
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作者简介黄宇,男,1974年生,博士,主要从事区域开发、生态系统管理以及环境生态学研究,发表论文20多篇. E-mail:huangcosmos@
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12期黄宇等:不同人工林生态系统林地土壤质量评价。