王鳳娟，秦紹龍，張鴻雁，劉 娜

(1.商洛學院, 陜西 商洛 726000; 2.商洛市氣象局,陜西 商洛 726000)

油松作為中國特有的樹種，其種植區(qū)域主要集中在西北、西南、東北以及中原等地，在陜西省商洛市洛南縣分布十分廣泛，對當?shù)貭I林產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有著重要影響[1]。因此，本研究選取了分布于洛南縣境內(nèi)的油松純林、油松-刺槐混交林和油松-栓皮櫟混交林三種森林類型為研究對象，對其土壤酶活性和微生物數(shù)量特征進行了分析研究，以期為實驗區(qū)的營林生產(chǎn)提供理論依據(jù)和科學參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

樣地概況(表1所示)：位于陜西省商洛市洛南縣古城林場油松良種基地，選擇有代表性、生長正常的油松純林、油松-刺槐混交林和油松-栓皮櫟混交林三個相鄰的林區(qū)，每個林區(qū)選擇100 m×100 m的實驗樣地。

表1 樣地概況

供試材料：商洛市洛南縣古城林場油松純林、油松+刺槐混交林和油松+栓皮櫟混交林三種森林類型的林區(qū)土壤為試驗材料。

1.2 試驗設計

土樣的采集：分別對0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm三處土層采用五點采樣法采樣，取樣2～5 kg，裝入無菌自封袋中，貼上標簽[2]。

土壤樣品預處理：將采取的土壤樣品放在陰涼通風處進行風干處理，處理后挑出其中的砂礫、雜質(zhì)與植物根系等，并用四分法取土，研磨后過100目篩，于4℃冰箱中保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3 測定項目

土壤酶活性的測定[3]：①土壤蔗糖酶活性的測定，3,5-二硝基水楊酸比色法。②土壤脲酶活性的測定，苯酚鈉-次氯酸鈉比色法。③土壤酸性磷酸酶活性的測定，磷酸苯二鈉測定法。④土壤多酚氧化酶活性的測定，鄰苯三酚比色法。⑤土壤過氧化氫酶活性的測定，高錳酸鉀滴定法。

土壤微生物數(shù)量的測定：細菌、真菌和放線菌均采用稀釋平板涂抹法[4]。細菌用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基，放線菌用改良高氏1號培養(yǎng)基，真菌用馬丁氏培養(yǎng)基，每個處理3次重復。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 三種森林類型土壤酶活性的變化

表2 三種森林類型土壤酶的活性

2.1.1 三種森林類型土壤蔗糖酶活性的變化 圖1可以看出，0～10 cm的土層蔗糖酶活性分別為(油松純林、油松-刺槐混交林和油松-栓皮櫟混交林)542.55 mg·g-1、680.67 mg·g-1和676.36 mg·g-1；土壤深度為10～20 cm的油松純林、油松-刺槐混交林和油松-栓皮櫟混交林的蔗糖酶活性分別為496.35 mg·g-1、598.20 mg·g-1和528.25 mg·g-1；土壤深度為20～30 cm的油松純林、油松-刺槐混交林和油松-栓皮櫟混交林的蔗糖酶活性分別為243.62 mg·g-1、279.27 mg·g-1和266.40 mg·g-1；在三個不同深度的土壤中，油松-刺槐混交林的蔗糖酶活性遠高于油松純林且三種森林類型土壤蔗糖酶的活性都以0～10 cm土層中最高，分別為542.55 mg·g-1、680.67 mg·g-1和676.36 mg·g-1；總體變化趨勢為油松-刺槐混交林>油松-栓皮櫟混交林>油松純林。

圖1 三種森林類型土壤蔗糖酶活性

2.1.2 三種森林類型土壤脲酶活性的變化 由圖2可知，土壤深度為0～10 cm的油松純林、油松-刺槐混交林和油松-栓皮櫟混交林脲酶活性分別為33.32 mg·g-1、37.62 mg·g-1和35.98 mg·g-1；土壤深度為10～20 cm的油松純林、油松-刺槐混交林和油松-栓皮櫟混交林脲酶活性分別為30.56 mg·g-1、34.36 mg·g-1和33.26 mg·g-1；土壤深度為20～30 cm的油松純林、油松-刺槐混交林和油松-栓皮櫟混交林脲酶活性分別為22.98 mg·g-1、28.65 mg·g-1和25.12 mg·g-1；在三個不同深度的土壤中，三種森林類型土壤的脲酶活性都以0～10 cm土層的最高，分別為35.98 mg·g-1、37.62 mg·g-1和33.32 mg·g-1；且在三個不同深度的土壤中脲酶活性相差不大，說明土壤深度對土壤脲酶活性影響不顯著；油松-刺槐混交林土壤脲酶的活性始終高于油松純林和油松-栓皮櫟混交林，說明混交林對于提高脲酶活性方面要高于純林；總的變化趨勢為油松-刺槐混交林>油松-栓皮櫟混交林>油松純林。

圖2 三種森林類型土壤脲酶的活性

2.1.3 三種森林類型土壤酸性磷酸酶的活性變化 由圖3可知，土壤深度為0～10 cm的油松純林、油松-刺槐混交林和油松-栓皮櫟混交林的酸性磷酸酶活性分別為451.37 mg·g-1、678.78 mg·g-1和651.10 mg·g-1；土壤深度為10～20 cm的油松純林、油松-刺槐混交林和油松-栓皮櫟混交林的酸性磷酸酶活性分別為236.59 mg·g-1、596.70 mg·g-1和563.68 mg·g-1；土壤深度為20～30 cm的油松純林、油松-刺槐混交林和油松-栓皮櫟混交林的酸性磷酸酶活性分別為156.62 mg·g-1、283.45 mg·g-1和275.32 mg·g-1；在三個不同深度的土壤中，三種森林類型土壤的酸性磷酸酶活性都以0～10 cm土層的最高，分別為451.37 mg·g-1、678.78 mg·g-1和656.10 mg·g-1，呈現(xiàn)油松-刺槐混交林>油松-栓皮櫟混交林>油松純林的趨勢；油松-刺槐混交林和油松-栓皮櫟混交林的酸性磷酸酶活性均顯著高于油松純林，但油松-刺槐混交林與油松-栓皮櫟混交林間差異不顯著；總的變化趨勢為油松-刺槐混交林>油松-栓皮櫟混交林>油松純林。

圖3 三種森林類型土壤酸性磷酸酶的活性

2.1.4 三種森林類型土壤多酚氧化酶的活性變化 由圖4可知，土壤深度為0～10 cm的油松純林、油松-刺槐混交林和油松-栓皮櫟混交林的多酚氧化酶活性分別為123.13 mg·g-1、141.96 mg·g-1和131.94 mg·g-1；土壤深度為10～20 cm的油松純林、油松-刺槐混交林和油松-栓皮櫟混交林的多酚氧化酶活性分別為76.15 mg·g-1、112.01 mg·g-1和92.67 mg·g-1；土壤深度為20～30 cm的油松純林、油松-刺槐混交林和油松-栓皮櫟混交林的多酚氧化酶活性分別為53.24 mg·g-1、91.66 mg·g-1和71.95 mg·g-1；在三個不同深度的土壤中，三種森林類型土壤的多酚氧化酶活性都以0～10 cm土層的活性最高，分別為123.13 mg·g-1、141.96 mg·g-1和131.94 mg·g-1，并呈現(xiàn)油松-刺槐混交林>油松-栓皮櫟混交林>油松純林的趨勢；在三種森林類型土壤中多酚氧化酶酶活性都隨土壤深度增加而減??；總的變化趨勢為油松-刺槐混交林>油松-栓皮櫟>油松純林。

圖4 三種森林類型土壤多酚氧化酶的活性

2.1.5 三種森林類型土壤過氧化氫酶的活性變化 由圖5可知，土壤深度為0～10 cm的油松純林、油松-刺槐混交林和油松-栓皮櫟混交林的過氧化氫酶活性分別為7.35 mL·g-1、12.56 mL·g-1和11.34 mL·g-1；土壤深度為10～20 cm的油松純林、油松-刺槐混交林和油松-栓皮櫟混交林的過氧化氫酶活性分別為7.12 mL·g-1、12.10 mL·g-1和11.30 mL·g-1；土壤深度為20～30 cm的油松純林、油松-刺槐混交林和油松-栓皮櫟混交林的過氧化氫酶活性分別為5.62 mL·g-1、10.00 mL·g-1和9.80 mL·g-1；油松-刺槐混交林和油松-栓皮櫟混交林過氧化氫酶活性始終高于同一深度的油松純林，說明混交林對于提高過氧化氫酶活性方面要高于純林；土壤深度0～20 cm的土壤過氧化氫酶活性變化趨勢表現(xiàn)為油松-刺槐混交林>油松-栓皮櫟>油松純林，而土壤深度為20～30 cm的土壤過氧化氫酶活性變化趨勢表現(xiàn)為油松-栓皮櫟混交林>油松-刺槐混交林>油松純林。

圖5 三種森林類型土壤過氧化氫酶的活性

2.2 三種森林類型土壤微生物數(shù)量變化

2.2.1 三種森林類型土壤中微生物總數(shù)量的變化 如表3所示，在三種采樣地中，土壤深度為10～20 cm的油松-刺槐混交林(82.98×107cfu·mL-1)的微生物總量為最高，約為同等深度油松純林(48.10×107cfu·mL-1)的1.73倍；油松-栓皮櫟混交林的微生物總數(shù)量次之，且土壤深度為10～20 cm的油松-栓皮櫟混交林(79.94×107cfu·mL-1)的微生物總數(shù)量約為同等深度油松純林(48.10×107cfu·mL-1)的1.66倍；土壤深度為0～10 cm的油松純林(44.00×107cfu·mL-1)的微生物總數(shù)量最低。三種森林類型的土壤微生物數(shù)量變化總趨勢為油松-刺槐混交林>油松-栓皮櫟混交林>油松純林。

表3 三種森林類型土壤微生物數(shù)量

2.2.2 三種森林類型土壤細菌數(shù)量變化 如圖6所示，土壤深度為0～10 cm的油松純林、油松-刺槐混交林和油松-栓皮櫟混交林的細菌數(shù)量分別為42.55×107cfu·mL-1、80.65×107cfu·mL-1和76.26×107cfu·mL-1；土壤深度為10～20 cm的油松純林、油松-刺槐混交林和油松-栓皮櫟混交林的細菌數(shù)量分別為46.50×107cfu·mL-1、81.20×107cfu·mL-1和78.25×107cfu·mL-1；土壤深度為20～30 cm的油松純林、油松-刺槐混交林和油松-栓皮櫟混交林的細菌數(shù)量分別為43.62×107cfu·mL-1、79.20×107cfu·mL-1和76.20×107cfu·mL-1，三種森林類型土壤中細菌數(shù)量變化總體表現(xiàn)為油松-刺槐混交林最高，油松-栓皮櫟混交林次之，油松純林最少；細菌的數(shù)量在微生物總數(shù)中占有最大比重；土壤深度為10～20 cm的油松-刺槐混交林(81.20×107cfu·mL-1)的細菌數(shù)為最高，約為同等深度油松純林的(46.50×107cfu·mL-1)1.75倍，占該采樣地微生物總數(shù)量的97.85%；土壤深度為10～20 cm的油松-栓皮櫟混交林(78.25×107cfu·mL-1)的細菌數(shù)量占該采樣地微生物總數(shù)量的97.89%，比同等深度油松純林的(46.50×107cfu·mL-1)多了1.22%；土壤深度為0～10 cm的油松純林(42.55×107cfu·mL-1)的細菌數(shù)量最低，占該采樣地微生物總數(shù)的96.70%。

圖6 三種森林類型土壤細菌的數(shù)量

2.2.3 三種森林類型土壤放線菌數(shù)量變化 如圖7所示，土壤深度為0～10 cm的油松純林、油松-刺槐混交林和油松-栓皮櫟混交林的放線菌數(shù)量分別為13.75×106cfu·mL-1、15.78×106cfu·mL-1和15.10×106cfu·mL-1；土壤深度為10～20 cm的油松純林、油松-刺槐混交林和油松-栓皮櫟混交林的放線菌數(shù)量分別為15.00×106cfu·mL-1、16.70×106cfu·mL-1和15.80×106cfu·mL-1；土壤深度為20～30 cm的油松純林、油松-刺槐混交林和油松-栓皮櫟混交林的放線菌數(shù)量分別為13.62×106cfu·mL-1、15.45×106cfu·mL-1和15.20×106cfu·mL-1。不同深度的三種森林類型土壤中放線菌數(shù)量的變化趨勢和細菌一致，均表現(xiàn)為油松-刺槐混交林最高，油松-栓皮櫟混交林次之，油松純林最少。土壤深度為10～20 cm的油松-刺槐混交林(16.70×106cfu·mL-1)的放線菌數(shù)量最高，約為同等深度油松純林的(15.00×106cfu·mL-1)1.11倍，占該采樣地微生物總數(shù)量的3.12%；土壤深度為10～20 cm的油松-栓皮櫟混交林(15.8×106cfu·mL-1)的放線菌數(shù)量，占該采樣地微生物總數(shù)量的1.97%，比同等深度油松純林(15.00×106cfu·mL-1)的放線菌數(shù)量多了1.22%；土壤深度為20～30 cm的油松純林(13.62×106cfu·mL-1)的放線菌數(shù)量最低，占該采樣地微生物總數(shù)的3.02%。

圖7 三種森林類型土壤放線菌的數(shù)量

2.2.4 三種森林類型土壤真菌數(shù)量變化 從圖8所示，土壤深度為0～10 cm的油松純林、油松-刺槐混交林和油松-栓皮櫟混交林的真菌數(shù)量分別為7.35×105cfu·mL-1、10.20×105cfu·mL-1和8.90×105cfu·mL-1；土壤深度為10～20 cm的油松純林、油松-刺槐混交林和油松-栓皮櫟混交林的真菌數(shù)量分別為9.60×105cfu·mL-1、11.50×105cfu·mL-1和11.30×105cfu·mL-1；土壤深度為20～30 cm的油松純林、油松-刺槐混交林和油松-栓皮櫟混交林的真菌數(shù)量分別為8.05×105cfu·mL-1、11.36×105cfu·mL-1和9.80×105cfu·mL-1，不同森林類型土壤中真菌的數(shù)量變化趨勢同細菌與放線菌相比有明顯差異，表現(xiàn)為油松-刺槐混交林的真菌數(shù)量最多，明顯多于油松純林和油松-刺槐混交林的真菌數(shù)量。三種采樣地土壤中真菌數(shù)量變化趨勢總體表現(xiàn)為土壤深度為10～20 cm的油松-刺槐混交林(11.50×105cfu·mL-1)最多，占微生物總量的0.14%；不同深度的油松-栓皮櫟混交林次之，均占該采樣地的微生物總數(shù)的0.14%；土壤深度為0～10 cm的油松純林(7.35×105cfu·mL-1)最少，占該采樣地微生物總數(shù)的0.17%。

圖8 三種森林類型土壤真菌的數(shù)量

3 討論

3.1 三種森林類型對土壤酶活性的影響

土壤中各種酶活性能夠反應出植物體的一系列生理生化過程，并且土壤酶在土壤的生態(tài)系統(tǒng)中起著非常重要的作用[5]。在筆者研究中土壤深度對油松純林、油松-刺槐混交林和油松-栓皮櫟混交林土壤中的酶活性有顯著影響，蔗糖酶、酸性磷酸酶、多酚氧化酶和過氧化氫酶活性都隨土壤深度增加而減小，這與張金屯等[6]對黑土的土壤酶活性的研究結(jié)論一致，說明酶活性隨土壤深度的增加而降低，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是土壤通氣狀況隨著土壤深度的增加而變得越來越差，微生物的數(shù)量及種類也會呈遞減狀態(tài)，所以土壤酶隨土壤深度的增加而逐級降低。在筆者研究中，油松純林、油松-刺槐混交林和油松-栓皮櫟混交林的酸性磷酸酶活性都以0～10 cm的土層的活性最高，而油松-刺槐混交林和油松-栓皮櫟混交林的酸性磷酸酶活性與油松純林差異顯著，這與李巖等[7]的研究結(jié)果一致。筆者研究中，油松純林、油松-刺槐混交林和油松-栓皮櫟混交林的脲酶活性都以0～10 cm土層的活性最高，這與柴旭光等[8]對土壤脲酶活性變化趨勢一致，說明淺層土壤中脲酶活性較高。本研究中，油松-刺槐混交林和油松-栓皮櫟混交林土壤過氧化氫酶均顯著高于油松純林，但油松-刺槐混交林與油松-栓皮櫟混交林間差異不顯著，這與陳立明等[9]對云冷杉林土壤過氧化氫酶活性的研究結(jié)論不一致，其原因可能為研究對象不同、其生長環(huán)境差異較大、選取土壤深度不同等諸多原因?qū)е峦寥乐羞^氧化氫酶活性的變化規(guī)律影響較大。研究發(fā)現(xiàn)在三種森林類型土壤中多酚氧化酶活性都隨土壤深度增加而減小，這與陳立明等[9]對云冷杉林土壤多酚氧化酶活性的研究結(jié)論一致，土壤多酚氧化酶的降低，對促進土壤酚類物質(zhì)向醌類物質(zhì)轉(zhuǎn)化起到一定不利作用，將會增加酚類物質(zhì)累積，進而讓土壤毒素增加。還有學者研究發(fā)現(xiàn)混交會造成土壤有害物質(zhì)過氧化氫的增加以及對于氮素的不合理利用從而導致土壤的肥力及熟化程度降低，最終影響作物的質(zhì)量以及產(chǎn)量[10]。劉捷豹等[11]研究表明土壤酶是主要限制森林土壤的物質(zhì)循環(huán)因素，環(huán)境變化將引起水分、土壤pH、營養(yǎng)成分變化，這些變化對土壤酶的穩(wěn)定性和活性起反作用。在未來研究中，應注重加強酶的基本性質(zhì)對環(huán)境的變化響應的研究,更加注重土壤深度、林分類型導致的差異，大范圍內(nèi)強化多種因素之間的作用，且進行綜合、長期觀測。

3.2 三種森林類型對土壤微生物數(shù)量的影響

土壤微生物類群在土壤的生態(tài)系統(tǒng)中有著非常重要的作用，其數(shù)量特征可以顯示出土壤肥力的高低[12]。筆者研究發(fā)現(xiàn)，三種森林類型土壤中的微生物數(shù)量總的變化趨勢為油松-刺槐混交林>油松-栓皮櫟混交林>油松純林，且細菌、真菌和放線菌的數(shù)量變化特征和微生物總數(shù)特征變化趨勢是一致的，這與李巖等[7]探討了兩種林分類型對林下土壤微生物數(shù)量變化趨勢的研究結(jié)論一致，說明混交林相對純林在微生物的細菌、放線菌、真菌都有顯著提高，對土壤質(zhì)量的改善起到了促進作用。研究發(fā)現(xiàn)，油松純林、油松-刺槐混交林和油松-栓皮櫟混交林土壤微生物數(shù)量關系均表現(xiàn)為細菌>放線菌>真菌，這與彭曉邦[13]對商洛核桃-桔梗復合生態(tài)系統(tǒng)土壤微生物數(shù)量變化趨勢的研究結(jié)論一致，說明放線菌、真菌對水分、養(yǎng)分的競爭能力比細菌弱，從而表現(xiàn)為不同根際土壤放線菌、真菌的數(shù)量均比細菌低。筆者研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著土壤深度的增加細菌、放線菌和真菌數(shù)量均減少，而孫秀山等[14]研究發(fā)現(xiàn)，隨著花生田連作年限的增加細菌和放線菌的數(shù)量呈現(xiàn)增加的趨勢，而真菌則表現(xiàn)為減少的趨勢，這與筆者研究結(jié)果不同，其原因可能為研究對象不同、作物的生長環(huán)境差異較大、取材土壤深度等諸多原因?qū)е逻B作年限對土壤微生物影響的變化規(guī)律差異較大。肖育貴等[15]研究表明植物種類的組成不同,枯落物質(zhì)及其數(shù)量不同，提供給土壤的微生物生長營養(yǎng)物質(zhì)不同，導致微生物組成和種類也會不同，繼而引起土壤的酶活性存在質(zhì)和量差異，所以三種森林類型土壤酶活性和微生物數(shù)量特征還有待進一步的研究。

4 結(jié)論

在三種森林類型土壤中，蔗糖酶、酸性磷酸酶、酸性磷酸酶、多酚氧化酶和過氧化氫酶活性都以0～10 cm的土層的活性最高；在不同深度(0～30 cm)土壤中，除過氧化氫酶外，酶活性的變化趨勢均表現(xiàn)為油松-刺槐混交林>油松-栓皮櫟混交林>油松純林。微生物的三大類群組成比例為細菌居于多數(shù)，放線菌次之，真菌數(shù)量最少。三種森林類型的土壤微生物數(shù)量變化趨勢總體表現(xiàn)為油松-刺槐混交林>油松-栓皮櫟混交林>油松純林。油松-刺槐混交林能夠增加土壤微生物數(shù)量，有效提高土壤酶活性。