杉木连栽对土壤氮含量和氮转化酶活性的影响

连栽严重影响了杉木人工林的可持续经营,为探讨连栽杉木林地土壤氮循环的障碍机理,以湖南会同森林生态系统野外观测站天然次生林、1代和2代杉木人工林为对象,分析了杉木连栽过程中土壤不同形态氮(铵态氮、硝态氮、微生物量氮、全氮)含量的变化特征,以及土壤氮素含量和土壤氮转化酶(土壤脲酶、蛋白酶、硝酸还原酶、亚硝酸还原酶、天冬酰胺酶、N-乙酰氨基葡萄糖核苷酶)活性之间的相关关系。结果表明:(1)随着连栽代数的增加,土壤中硝态氮含量显著增加(P<0.05),2代杉木人工林显著高于天然次生林,而其它土壤理化指标变化不显著;(2)土壤亚硝酸还原酶、蛋白酶及天冬酰胺酶活性随连栽代数增加而发生显著变化,亚硝酸还原酶活性表现为1代>2代>天然次生林,蛋白酶活性随着连栽代数增加而增加,天冬酰胺酶活性表现为天然次生林>2代>1代;(3)土壤亚硝酸还原酶活性与微生物量氮(MBN)呈极显著负相关,与土壤pH值呈显著正相关;蛋白酶活性与土壤含水率和硝态氮(NO3--N)含量呈显著正相关;天冬酰胺酶活性与土壤pH值呈显著正相关;硝酸还原酶活性与土壤全氮(TN)呈极显著正相关。

连栽杉木人工林参与土壤碳氮转化过程酶活性及其与土壤理化因子的相关性

选取福建三明不同连栽代数杉木人工林(一代、二代、三代)及格氏栲天然林为研究对象,运用冗余分析法研究不同林地土壤理化性质、养分含量与参与碳,氮转化过程酶活性之间的相互关系,以探究中亚热带连栽杉木人工林土壤酶的季节变化及其影响因素,为揭示杉木人工林养分循环特点和林地土壤质量评价提供依据。结果表明:连栽杉木人工林地土壤pH显著低于天然林,但一、二、三代杉木林间无显著差异。12月份土壤全碳、全氮含量在不同连栽代数杉木林中无显著差异,并且二代和三代林土壤全碳、全氮含量均显著高于天然林(P<0.05);6月份杉木三代林土壤全碳含量显著高于一代林(P<0.05),但与二代林和天然林无显著差异。12月份土壤铵态氮和硝态氮含量在一、二、三代杉木林间无显著差异。6月份杉木一代林土壤硝态氮含量显著高于二代林和天然林(P<0.05),但与三代林无显著差异。12月份天然林土壤脲酶活性显著高于连栽杉木人工林(P<0.05),而一、二、三代杉木林土壤脲酶活性无显著差异;杉木一代、二代林和天然林土壤天冬酰胺酶活性无显著差异,均显著高于三代林(P<0.05)。冗余分析表明,土壤含水量、NO-3⁃N含量和pH对酶活性的影响较大,它们与土壤天冬酰胺酶、β⁃葡萄糖苷酶(BG)、和蛋白酶(protease)呈显著正相关,但与土壤N⁃乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)呈显著负相关。本研究说明杉木林进入成熟林-过熟林阶段后,不同连栽代数林地许多土壤理化指标及酶活性均有不同程度恢复,而且它们受季节因素影响很大,建议今后加强土壤酶活性对环境变化响应的长期综合监测。

不同连栽代数杉木人工林土壤氮素季节变化特征

为了解连栽杉木人工林不同代际土壤氮的季节变化特征,以中亚热带不同连栽代数杉木人工林(一代、二代、三代)及格氏栲天然林为研究对象,测定不同形态氮(全氮、可溶性有机氮、铵态氮、硝态氮、微生物量氮)含量及其季节动态变化,探究连栽和季节变化对土壤氮素有效性的影响。结果表明:(1)杉木人工林土壤全氮和可溶性有机氮有明显的季节变化,其中全氮含量由大到小表现为6月、12月、3月、9月,可溶性有机氮含量由大到小表现为6月、9月、3月、12月。(2)杉木人工林土壤铵态氮含量随着栽植代数的增加而增加,而硝态氮则呈现出相反的趋势,且土壤硝态氮和铵态氮含量具有明显的季节变化特征,在3月时土壤铵态氮含量达到最大,而土壤硝态氮含量在6月达到最大。(3)不同连栽代数和采样季节及其交互作用均对土壤微生物量氮含量有显著影响。(4)杉木人工林土壤全氮、铵态氮和硝态氮之间均存在极显著的相关关系,土壤微生物量氮、可溶性有机氮和铵态氮之间也存在极显著相关关系(p<0.01);且土壤含水量与土壤微生物量氮、可溶性有机氮和铵态氮含量呈显著相关关系,表明土壤水分是影响该地区土壤氮含量变化的关键因子。尽管连栽对于土壤全氮和可溶性有机氮无显著影响,但是随着连栽代数的增加,杉木人工林土壤NH^(+)_(4)-N总体呈现出增加的趋势,而NO^(-)_(3)-N则呈现出下降的趋势,这可能反映了土壤系统在氮匮乏条件下采取了一种保氮策略,其微生物学机理还有待进一步探究。