于浦云，胡海燕*，矯興杰，李東芹，孫太元，鄭愛華，馬 寧,杜振宇

（1.煙臺市牟平區(qū)森林資源監(jiān)測保護(hù)服務(wù)中心，山東 煙臺264100；2.煙臺市牟平山省級自然保護(hù)區(qū)管理服務(wù)中心，山東煙臺2641004；3.煙臺市林業(yè)科學(xué)研究所，山東煙臺264013；4.山東省林業(yè)科學(xué)研究院，山東濟南250014）

赤松（Pinus densiflora）耐干旱瘠薄能力較強，是溫帶和暖溫帶地區(qū)針葉林的主要建群樹種，在我國主要分布在山東半島、遼東半島和吉林省的東部[1-3]。赤松是山東省的鄉(xiāng)土樹種，主要分布在膠東丘陵區(qū)和部分魯中山地，在荒山造林中發(fā)揮了重要作用，對提高生物多樣性、增強森林生態(tài)服務(wù)功能、改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境具有十分重要的意義[4]。多年以來，林業(yè)科研工作者對赤松人工林開展了了廣泛而深入的研究，在林分生長、樹木生理生態(tài)、病蟲害防治等多方面取得較大進(jìn)展[1-7]，但是在土壤方面的研究報道較少。

土壤是林木維系生長和發(fā)揮生態(tài)服務(wù)功能的基礎(chǔ)。土壤質(zhì)量評價主要包含物理、化學(xué)和生物學(xué)特性共3 類指標(biāo)。生物學(xué)性狀是森林土壤質(zhì)量的重要組成部分，主要包括微生物數(shù)量和生物量、酶類型和活性、土壤動物種群等，可以表征土壤結(jié)構(gòu)的發(fā)展、養(yǎng)分儲量以及生物活動，能敏感反映土壤質(zhì)量的變化和有機質(zhì)積累過程[8]。對典型人工林開展土壤生物學(xué)特性研究，對于評價林地土壤質(zhì)量、診斷土壤功能失調(diào)、了解土壤有機質(zhì)循環(huán)具有十分重要的意義。本文在課題組前期研究基礎(chǔ)上，對膠東丘陵區(qū)典型赤松人工林開展了土壤生物學(xué)特性研究，初步探討了林地土壤主要酶活性和微生物數(shù)量的變異特征，旨在了解該區(qū)赤松林地土壤生物學(xué)特性，為干旱瘠薄地區(qū)林地土壤質(zhì)量提升和人工林可持續(xù)經(jīng)營提供參考依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

膠東丘陵區(qū)位于山東省東部，屬暖溫帶濕潤半濕潤季風(fēng)性氣候，年均氣溫11.3℃，全年無霜期約207 d；四季分明，氣候特征明顯，春秋季節(jié)氣候干燥，60%降雨集中于夏季，年平均降水量740 mm[9]。區(qū)域土壤類型主要為棕壤，植被類型以常綠針葉林和落葉闊葉林為主，樹種主要有赤松、黑松、油松、麻櫟、刺槐、楸樹等。

2 材料與方法

2.1 樣地設(shè)置

在研究區(qū)內(nèi)的煙臺市轄區(qū)選取12 塊有代表性的不同林齡、不同密度赤松人工林地作為研究對象，每塊樣地面積均為10 m×10 m，其中1-3 號樣地位于牟平區(qū)神童村林場，4-6 號樣地位于牟平區(qū)風(fēng)云林場，7-9 號樣地位于萊山區(qū)曲村林場，10-12 號樣地位于昆崳山林場。林地的土壤類型為棕壤，林下植被主要有胡枝子、臭椿、麻櫟、商陸、山苜楂、地榆等。各塊樣地基本概況見表1。

表1 供試赤松人工林樣地概況

2.2 土壤采樣方法

土壤取樣時間為2018年9月。在每塊樣地采用蛇形隨機選4 個點，用土鉆采集0-20 cm 土層的土壤樣品，去除其中的碎石、動植物殘體和其它雜質(zhì)，均勻混合后用四分法取1000 g 左右土樣帶回實驗室備用。

2.3 土壤生物學(xué)指標(biāo)選擇和測定

從代表性、系統(tǒng)性以及易于獲取等多方面考慮，選擇土壤生物學(xué)指標(biāo)7 個，分別為細(xì)菌數(shù)量、放線菌數(shù)量、真菌數(shù)量、脲酶活性、蔗糖酶活性、過氧化氫酶活性和蛋白酶活性。土壤酶活性測定方法及各緩沖液的配置方法參照關(guān)松蔭等編著的《土壤酶及其研究法》[10]。土壤細(xì)菌數(shù)量測定采用稀釋平板涂布法[11]。

2.4 數(shù)據(jù)分析

利用Excel 2016 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與圖表制作，采用Statistica 12.0 軟件進(jìn)行相關(guān)分析與多重比較。

3 結(jié)果與分析

3.1 赤松人工林的土壤生物學(xué)特性

供試赤松人工林的土壤生物學(xué)指標(biāo)測定結(jié)果列于表2。由表中數(shù)據(jù)可以看出，不同赤松人工林的土壤微生物數(shù)量和酶活性均存在較大差異。變異系數(shù)可以用于表征指標(biāo)敏感性，變異系數(shù)越大表明該指標(biāo)對差異性也越敏感，低于10%為弱變異，高于100%為強變異，處于二者之間（10%～100%）的為中等變異[12]。由表3可以看出，各樣地土壤微生物數(shù)量大小均依次為：細(xì)菌＞放線菌＞真菌；土壤細(xì)菌、放線菌、真菌和脲酶活性在供試人工林中處于強變異水平，而其它指標(biāo)均屬于中等變異，這說明膠東丘陵區(qū)赤松林地土壤的生物學(xué)特性整體上不太穩(wěn)定，在不同林地間變異性較大。

表2 供試赤松人工林的土壤生物學(xué)特性

表3 土壤生物學(xué)指標(biāo)的描述性分析結(jié)果

3.2 不同林齡赤松林的土壤生物學(xué)特性

位于牟平區(qū)的1-6 號樣地的赤松林齡為16年，位于萊山區(qū)的7-9 號林齡為22～23年，而位于昆崳山林場的赤松林齡為65年。由表4可以看出，林齡65年的林地土壤細(xì)菌、放線菌和真菌數(shù)量均顯著高于其它樣地，而林齡16年和22～23年赤松林地的微生物數(shù)量之間的差異沒有達(dá)到顯著水平。

表4 不同林齡赤松人工林土壤生物學(xué)指標(biāo)

不同于土壤微生物數(shù)量，不同土壤酶活性在3個林齡組赤松之間表現(xiàn)出的變化規(guī)律也不盡相同。65年林齡赤松林地的脲酶活性和蛋白酶活性均顯著高于其它兩個林齡組，變化規(guī)律與土壤微生物數(shù)量相似。22～23年林齡的赤松林地土壤蔗糖酶活性要顯著高于16年和65年林齡組；對于過氧化氫酶活性，16年和22～23年林齡組之間雖未有明顯差異，但二者均顯著高于65年林齡組。

綜合以上結(jié)果，赤松林木生長時間對林地土壤生物學(xué)特性產(chǎn)生了顯著影響作用。林齡越大，土壤生物學(xué)特性整體上也要越好。但土壤過氧化氫酶活性隨林齡增加卻表現(xiàn)出降低趨勢，具體原因尚需進(jìn)一步研究。

3.3 土壤生物學(xué)指標(biāo)間的相關(guān)性分析

由表5可以看出，赤松林地土壤細(xì)菌、放線菌、真菌、脲酶中任意兩者之間存在極顯著正相關(guān)，而它們均與過氧化氫酶也存在顯著負(fù)相關(guān)。細(xì)菌、真菌、脲酶均與蛋白酶之間存在極顯著正相關(guān)，脲酶與蛋白酶之間也呈顯著正相關(guān)，而蛋白酶與過氧化氫酶存在顯著負(fù)相關(guān)。所有指標(biāo)中，只有蔗糖酶與其它生物學(xué)指標(biāo)間均未表現(xiàn)出顯著相關(guān)性。

表5 土壤生物學(xué)指標(biāo)間的相關(guān)性分析

4 結(jié)論

采用描述性統(tǒng)計、多重比較和相關(guān)分析，對膠東丘陵區(qū)不同林齡的赤松林地土壤生物學(xué)指標(biāo)進(jìn)行了初步研究，結(jié)果表明：

（1）土壤細(xì)菌、放線菌、真菌數(shù)量和脲酶活性在供試人工林中處于強變異水平，而其它指標(biāo)均屬于中等變異。赤松林地土壤的生物學(xué)特性整體上不太穩(wěn)定，在不同林地間變異性較大。

（2）不同林齡赤松人工林的土壤微生物數(shù)量和酶活性均存在較大差異。赤松林木生長時間會對林地土壤生物學(xué)特性產(chǎn)生顯著影響。林齡越大，土壤生物學(xué)特性整體上也要越好。但土壤過氧化氫酶活性隨林齡增加卻表現(xiàn)出降低趨勢。

（3）赤松林地土壤細(xì)菌、放線菌、真菌、脲酶中任意兩者之間存在極顯著正相關(guān)，而它們均與過氧化氫酶存在顯著負(fù)相關(guān)。細(xì)菌、真菌、脲酶均與蛋白酶之間存在極顯著正相關(guān)，而蛋白酶與過氧化氫酶存在顯著負(fù)相關(guān)。除土壤蔗糖酶之外，其它生物學(xué)指標(biāo)與土壤肥力之間均表現(xiàn)出顯著相關(guān)性。