杉木连栽对土壤细菌群落及其抑病能力的影响

连栽导致土壤退化是制约杉木初级生产力实现的重要障碍因素,而土壤对病原菌的抑制能力决定着植物能否有效抵御病原菌侵害,是人工林土壤地力状况的重要表现。以一代、二代、三代杉木人工林和天然次生林为对象,采用平板隔空、直接对峙的方法,分析了不同代际杉木林土壤细菌群落对尖孢镰刀菌和立枯丝核菌的抑制能力。进一步利用高通量测序技术,研究了杉木林土壤细菌群落影响土壤抑病能力的生态过程。结果表明:土壤磷元素随连栽呈显著积累趋势,而土壤pH和有机质(SOM)等含量随连栽代数的增加而下降,但这些下降指标在三代杉木林与天然林土壤间无显著差异。而杉木连栽导致土壤对病原菌的抑制能力逐代降低,天然林土壤较杉木人工林对病原菌具有显著的高抑制能力。同时杉木连栽显著改变了土壤细菌群落组成,而对群落整体α-多样性影响较小,说明土壤中一些关键类群对杉木连栽响应的敏感性高于整体细菌群落的变化。进一步利用随机森林模型预测与回归分析,揭示了杉木连栽引起的土壤一些关键细菌类群丰度的降低是土壤抑病能力下降的重要原因,这些类群主要受土壤pH、SOM、TP等土壤理化因子的调控。由此,杉木长期连栽会引起土壤微环境失衡,致使土壤抑制病原菌能力下降,从而增加病原菌危害杉木林健康,不利于人工林生产力的提升和可持续经营。

杉木与木荷凋落物分解对杉木人工林土壤碳氮含量和酶活性的影响

【目的】凋落物回归影响着杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林土壤碳氮循环,是杉木人工林可持续经营和土壤地力维持的重要过程。通过分析添加杉木与木荷(Schima superba)凋落物处理下土壤碳氮含量和酶活性的变化特征,为杉木人工林近自然化改造及林分管理提供依据。【方法】以30年生杉木人工林土壤为研究对象,分别添加杉木凋落物(S)、木荷凋落物(M)以及杉木与木荷凋落物混合物(SM),混合质量比例设置为m(杉木)∶m(木荷)=5∶1。通过60 d室内培养,测定不同处理土壤中铵态氮(NH^(+)_(4)-N)、硝态氮(NO^(-)_(3)-N)、土壤有机碳(SOC)、水溶性有机碳(WSOC)、酸溶性有机碳(HHOC)、碱溶性有机碳(AHOC)、难溶性有机碳(ROC)含量及酶活性[β-葡萄糖苷酶(GC),β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG),多酚氧化酶(PPO),亮氨酸氨基肽酶(LAP)]。基于单因素方差分析和冗余分析方法,研究不同处理下土壤碳氮含量与土壤酶活性的关系,探讨添加不同凋落物对杉木人工林土壤碳氮含量及酶活性的影响。【结果】(1)SM处理的土壤腐殖化程度高于添加单一凋落物的;在添加单一凋落物的处理中,M处理的土壤腐殖化程度较低,土壤中ROC含量占比较高。(2)处理至15和30 d时,S处理土壤的GC、NAG、PPO酶活性显著高于M处理土壤的;SM处理的可显著提高土壤GC和NAG活性。(3)相关分析表明,土壤中AHOC含量与GC活性呈极显著正相关;NAG活性与WSOC含量呈极显著正相关,与NH~+_(4)-N含量呈极显著负相关;而PPO活性与NO~-_(3)-N含量呈极显著负相关,与ROC、HHOC含量呈极显著正相关(P<0.01)。【结论】添加不同凋落物对杉木人工林土壤碳氮含量及酶活性产生显著影响。与添加木荷凋落物相比,添加杉木凋落物的土壤腐殖化程度较高,与碳氮循环相关的酶活性较高;与添加单一凋落物相比,添加杉木木荷凋落物混合物更有利于土壤腐殖化程度的提升,提高土壤碳氮转化酶活性,进而有利于杉木人工林土壤碳氮循环。