摘 要：" 磷（P）是維持亞熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的關(guān)鍵因子。杉木主要分布于我國亞熱帶地區(qū)，杉木林的土壤酸化，P利用效率低，研究杉木林轉(zhuǎn)化后對土壤P的影響、對生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和森林可持續(xù)經(jīng)營具有重要意義。該研究以南亞熱帶杉木林采伐跡地上重新種植的杉木林、紅錐林、米老排林和紅錐/米老排混交林為研究對象，采集根際土和非根際土，重點探究南亞熱帶杉木人工林改造成闊葉林后土壤P組分及轉(zhuǎn)化的影響。結(jié)果表明：（1）改造后的紅錐林、米老排林和紅錐/米老排混交林的根際和非根際土壤的微生物生物量P含量及酸性磷酸酶活性均顯著高于杉木林，紅錐林和紅錐/米老排混交林的土壤全P比杉木林和米老排林更容易轉(zhuǎn)化為速效P。（2）紅錐林和紅錐/米老排混交林的根際和非根際土壤中氯化鈣提取P的含量均顯著高于杉木林和米老排林，米老排林和紅錐/米老排混交林根際和非根際土壤中酶提取P、鹽酸提取P和檸檬酸提取P的含量顯著高于杉木林和紅錐林。（3）RDA結(jié)果顯示，調(diào)控根際和非根際土壤P組分的關(guān)鍵因子分別是土壤含水量和微生物生物量碳。綜上認(rèn)為，將杉木林改造成闊葉林有利于森林土壤P的儲存和供應(yīng)，該研究結(jié)果為提高南亞熱帶人工林土壤P有效性的樹種選擇和經(jīng)營管理策略等提供了重要科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞： 杉木林， 闊葉樹種， 根際土壤， 磷組分， 南亞熱帶

中圖分類號：" Q948.12

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：" A

文章編號：" 1000-3142（2024）08-1553-12

Effects of conversion of Chinese fir forest to broad-leaved forests on phosphorus components and transformation in rhizosphere and non-rhizosphere soils

XIANG Mingzhu1， LI Jiajun1， HUANG Haimei1， LI Changhang1， XIAO Na3，YOU Yeming1，2， ZHAO Lijun1 ， HUANG Xueman1，2*

（ 1. Guangxi Colleges and Universities Key Laboratory for Cultivation and Utilization of Subtropical Forest Plantation， Guangxi Key Laboratory of Forest Ecology and Conservation， College of Forestry， Guangxi University， Nanning 530004， China; 2. Guangxi Youyiguan Forest Ecosystem National Observation and Research Station， Youyiguan Forest Ecosystem Observation and Research Station of Guangxi， Pingxiang 532600，Guangxi， China; 3. Guangxi Hechi Eco-Environmental Monitoring Centre， Hechi 547000， Guangxi， China ）

Abstract：" Phosphorus （P） is one of the essential elements for plant growth and is a key factor in maintaining the productivity of subtropical forest ecosystems. Chinese fir （Cunninghamia lanceolata） is mainly distributed in subtropical areas of China， and its soil acidification and phosphorus utilization efficiency are low. It is of great significance to study the effects of Chinese fir plantation transformation on soil P for the stability of ecosystem and sustainable forest management. In this study， the rhizosphere" and non-rhizosphere soils were collected from the replanted Chinese fir plantation， Castanopsis hystrix plantation， Mytilaria laosensis plantation and the mixed plantation of Castanopsis hystrix and Mytilaria laosensis on the cutting-blank of Chinese fir plantation in South Asia， and the effects of soil P component and transformation on the transformation of Chinese fir plantation into broad-leaved forest were studied. The results were as follows： （1） The content of microbial biomass phosphorus and the activity of acid phosphatase in rhizosphere and non-rhizosphere soil of the modified Castanopsis hystrix plantation， Mytilaria laosensis plantation and the mixed plantation of Castanopsis hystrix and Mytilaria laosensis were significantly higher than those of Chinese fir plantation. The contents soil total phosphorus of Castanopsis hystrix plantation and the mixed plantation of C. hystrix and Mytilaria laosensis were more easily converted to quick available phosphorus than those of Chinese fir plantation and M. laosensis plantation. （2） The contents of calcium chloride extraction phosphorus in rhizosphere and non-rhizosphere soils of Castanopsis hystrix plantation and the mixed plantation of C. hystrix and Mytilaria laosensis were significantly higher than those of Chinese fir plantation and M. laosensis plantation， and the contents of enzyme extraction phosphorus， hydrochloric acid extraction phosphorus and citric acid extraction phosphorus in rhizosphere and non-rhizosphere soils of M. laosensis plantation and Castanopsis hystrix/Mytilaria laosensis mixed plantation were significantly higher than those of Chinese fir plantation and Castanopsis hystrix plantation. （3） RDA results showed that soil water content and microbial biomass carbon were the key factors regulating P components in rhizosphere and non-rhizosphere soils， respectively. In summary， the transformation of Chinese fir plantation into broad-leaved forest is conducive to the storage and supply of forest soil P， and this study provides an important scientific reference for tree species selection and management strategies to improve soil P availability in south subtropical plantations.

Key words： Cunninghamia lanceolata （Chinese fir） plantation，broad-leaved species，rhizosphere soil，phosphorus component， south subtropics

磷（phosphorus，P）是植物生長發(fā)育不可缺少的營養(yǎng)元素，以不同形態(tài)參與植物的生理活動，在植物與土壤之間不斷循環(huán)（舒志萬等，2022；Hu et al.， 2023）。土壤中的P因受黏粒等成分的吸附和固定作用而難以被植物利用，有效磷（available phosphorus，AP）通常占土壤全磷（total phosphorus，TP）的1%不到，成為限制植物生長的主要因素之一（Fink et al.， 2016；畢慶芳，2020；譚許脈，2022）。不同樹種之間對P的吸收和利用存在著差異，通過合理的人工林改造，可以緩解土壤P限制，提高植物對P的利用效率（Troitio et al.， 2008）。因此，探索人工林改造對土壤P的影響，以及如何改善土壤養(yǎng)分和保護(hù)森林資源尤為重要。

森林土壤中各P組分主要受到生物和非生物因素的影響，其含量變化影響著P的有效性（沈開勤等，2023）。土壤微生物和植物根系分泌的酸性磷酸酶（acid phosphatase，ACP）能夠促進(jìn)有機(jī)P礦化，是控制森林生態(tài)系統(tǒng)中P有效性的重要因素（Liang et al.， 2020；Keller et al.， 2023）；林分改造可以通過改變土壤的理化性質(zhì)和微生物活性，影響土壤中P的固定和釋放（You et al.， 2020）。近年來，人工林改造已成為解決我國人工林樹種單一、生物多樣性降低和土壤養(yǎng)分枯竭等問題的重要營林措施，但關(guān)于人工林改造的研究主要集中在林齡和林下植被等方面（明安剛等，2015；譚許脈，2022）。在亞熱帶地區(qū)，人工林的改造對土壤P形態(tài)及其有效性的影響仍缺乏認(rèn)識，林分改造驅(qū)動土壤P變化的主要機(jī)制尚不清楚。因此，研究林分改造后土壤理化性質(zhì)和微生物活性的變化，分析P組分的變化和轉(zhuǎn)化過程，可以深入了解林分改造驅(qū)動土壤P變化的主要機(jī)制，對提高土壤中P的生物有效性具有重要意義。

根際是指根系周圍受根系活動顯著影響的土壤區(qū)域，是土壤與植物物質(zhì)和能量循環(huán)的重要場所（Kuzyakov amp; Razavi， 2019; Xia et al.， 2022）。根際土壤為植物和微生物提供必需的礦物質(zhì)和水分，而微生物與植物根系的活動及代謝又影響著根際土壤（Peng et al.， 2017）。人工林改造后，根際和非根際土壤受到植物種類、凋落物和根系分泌物的影響，而不同植物的土壤pH值、養(yǎng)分含量和酶活性不同（李麗娟等，2020）。其中，根際土壤養(yǎng)分含量通常大于非根際土壤，根際由于源源不斷的根系分泌物輸入、死亡根細(xì)胞脫落和裂解，導(dǎo)致根際土壤養(yǎng)分含量大于非根際土壤，因此根際土壤微生物活性和非根際土壤存在差異（馬志良等，2019）。

杉木（Cunninghamia lanceolata）因其木材用途廣、產(chǎn)量高而在我國亞熱帶地區(qū)被廣泛種植。然而，大部分杉木人工林以純林方式種植，導(dǎo)致土壤養(yǎng)分枯竭、生物多樣性喪失和森林生產(chǎn)力下降等，嚴(yán)重影響生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性（Ding et al.， 2022）。營造闊葉林是改善土壤性質(zhì)、延緩地力衰退的有效途徑之一（林同龍，2000；林建椿，2007；譚許脈等，2022）。與針葉樹相比，闊葉樹種具有根系系統(tǒng)更復(fù)雜、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能更穩(wěn)定的優(yōu)勢（Gharu amp; Tarafdar， 2016）。具體而言，闊葉林和針葉林之間主要因凋落物、根系及其分泌物化學(xué)成分的不同而導(dǎo)致土壤微生物群落組成有很大的差異（蔡錳柯，2021）。例如，紅錐（Castanopsis hystrix）和米老排（Mytilaria laosensis）的細(xì)根生物量、凋落物的數(shù)量和質(zhì)量均比杉木高，并且土壤微生物活性更高，既有利于P轉(zhuǎn)化又能提高生物有效P的輸入（You et al.， 2020），是南亞熱帶的優(yōu)良速生用材樹種，已逐漸成為最常用的闊葉造林樹種（明安剛等，2015）。然而，杉木人工林改造成闊葉林后將對土壤P組分及其轉(zhuǎn)化產(chǎn)生影響，其主要的驅(qū)動因素我們?nèi)灾跎伲@將極大地限制我們科學(xué)制定人工林可持續(xù)經(jīng)營的管理策略。因此，本研究擬通過探究南亞熱帶杉木人工林改造成闊葉林（紅錐林、米老排林、紅錐/米老排混交林）后其根際和非根際土壤P組分、MBP和ACP活性等的變化規(guī)律，并確定影響土壤P組分的最主要因子，為有效提高南亞熱帶人工林土壤P有效性的樹種選擇和經(jīng)營管理策略等提供重要的科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于廣西壯族自治區(qū)憑祥市中國林業(yè)科學(xué)研究院熱帶林業(yè)實驗中心伏波實驗場內(nèi)（106°39′0″—106°59′30″ E、21°57′47″—22°19′27″N），屬于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫暖、熱量豐富、降水豐沛、干濕分明，年均溫度約為21 ℃，年均降雨量約為1 400 mm，降雨主要集中在每年的4—9月。低山丘陵為該區(qū)域的主要地貌類型，其土壤類型主要為花崗巖在高溫、干濕交替條件下風(fēng)化形成的酸性紅壤。研究區(qū)內(nèi)人工針葉林以馬尾松（Pinus massoniana）和杉木為主，闊葉樹種主要有紅錐、米老排、火力楠（Michelia macclurei）、格木（Erythrophleum fordii）、桉樹（Eucalyptus urophylla）等，種植模式以純林和混交林為主。

1.2 研究方法

1.2.1 樣地設(shè)置 選取位置臨近以及具有相似地形、土壤質(zhì)地、林齡和經(jīng)營歷史的31年生杉木純林和3種闊葉林（紅錐林、米老排林、紅錐/米老排混交林）作為研究對象，每種林分類型分別隨機(jī)構(gòu)建4塊20 m × 20 m的獨(dú)立樣方，同種林分的獨(dú)立樣方之間間隔至少100 m。所選的4種林分均于1991年種植，造林地為杉木采伐跡地，初始種植密度為每公頃2 500株，造林初期進(jìn)行過2次間伐，之后均不再進(jìn)行人工干擾。在每個樣方離地高度0.5 m處隨機(jī)布設(shè)6個1 m × 1 m孔徑為1 mm的尼龍網(wǎng)收集框，用于監(jiān)測其凋落物的年產(chǎn)量。樣地基本情況如表1所示。

1.2.2 樣品采集 2022年8月進(jìn)行土壤采集，考慮到紅錐與米老排混交林樹木具有隨機(jī)分布的特點，本研究采用系統(tǒng)樣點布設(shè)法來確定土壤采樣點，將每個樣地（20 m × 20 m）分為16個5 m × 5 m的正方形網(wǎng)格，網(wǎng)格交點為采樣點（9個）。根際土壤和非根際土壤的采集主要參照Cui等（2019）的方法，去除采樣點表面的凋落物和雜質(zhì)后采集0～10 cm土層的土壤，將松散結(jié)合在根系上的土壤抖掉，將還附著在植物根系上的土壤作為根際土壤樣品，抖落的土壤作為非根際土壤樣品。將采集后的土壤樣品密封低溫保存且迅速帶回實驗室，每個土壤樣品過孔徑為2 mm的篩，去除石塊、根系以及土壤動植物，一部分土壤自然風(fēng)干，研磨后用于土壤理化性質(zhì)分析，另一部分置于-20 ℃冰箱中保存，用于土壤P組分、酶活性及微生物生物量的測定。

1.2.3 樣品分析 土壤基本理化性質(zhì)的測定主要參照《土壤農(nóng)化分析》所描述的方法（鮑士旦，2000）。土壤含水量（water content of soil，SWC）采用烘干法測定；pH值采用pH計測定（土∶水 = 1∶2.5，m/V）；土壤有機(jī)碳（soil organic carbon，SOC）采用重鉻酸鉀-外加熱法測定；土壤全氮（total nitrogen，TN）經(jīng)H2SO4-混合加速劑消解提取后用連續(xù)流動分析儀（SEAL Auto Analyzer-3）測定；土壤銨態(tài)氮（NH4+-N）和硝態(tài)氮（NO3--N）的含量用2 mol·L-1KCl溶液浸提后，使用連續(xù)流動分析儀測定；土壤TP用H2SO4-HClO7消解提取，AP用雙酸（HCl-H2SO4）浸提，均采用鉬藍(lán)比色法測定。

土壤微生物生物量碳（microbial biomass carbon，MBC）、微生物生物量氮（microbial biomass nitrogen，MBN）、微生物生物量磷（microbial biomass phosphorus，MBP）采用氯仿熏蒸萃取法測定，其中MBC和MBN用0.5 mol·L-1 K2SO4溶液浸提，在TOC分析儀（Multi N/C 3100，德國）上測定。MBP用0.5 mol·L-1 NaHCO3浸提后，采用鉬藍(lán)比色法測定。

采用葉小敏等（2024）方法測定的土壤C、N、P水解酶種類、功能及底物信息詳如表2所示。

土壤P組分測定采用Deluca等（2015）基于生物有效性的P組分測定方法（BBP法）：平行稱取混勻的鮮土樣0.5 g于4個15 mL離心管中，在4個離心管中分別加入10 mL 0.01 mol·L-1CaCl2溶液、10 mL 0.01 mol·L-1檸檬酸溶液、10 mL 0.02 EU·mL-1酶混合提取液、10 mL 1 mol·L-1鹽酸溶液，封口后于振蕩機(jī)中振蕩3 h（180 r·min-1，25 ℃）。振蕩后充分搖勻，將槍頭伸到離心管2/3深度的位置處吸取1 mL混合液于1.5 mL離心管中，離心1 min（10 000 r·min-1，25 ℃），采用孔雀石綠法測定上清液的P濃度。

1.2.4 數(shù)據(jù)分析 土壤P活化系數(shù)（phosphorus activation coefficient，PAC）計算公式（李萌等， 2022）如下：

PAC=APTP×1000×100%。

式中： AP為速效磷（mg·kg-1）； TP為全磷（g·kg-1）。

運(yùn)用SPSS 26.0軟件對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析（one-way ANOVA），分別比較不同林分根際和非根際土壤理化性質(zhì)、微生物生物量、酶活性和P組分的差異性，采用最小顯著差異法（least significant difference，LSD）進(jìn)行檢驗，顯著性水平設(shè)置為P＜0.05。用Canoco 5軟件，以不同林分的土壤P組分為響應(yīng)變量，土壤理化性質(zhì)為解釋變量進(jìn)行冗余分析（redundancy analysis，RDA）。采用Origin Pro 2023軟件進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 根際和非根際土壤理化特征

由表3可知，在根際和非根際土壤中，改造后紅錐林的SOC、TN、NH4+-N、NO3--N、AP、C/P、N/P、SWC含量均顯著高于杉木林（Plt;0.05）；米老排林的SOC、TN、NH4+-N、NO3--N、TP、N/P、SWC含量均顯著高于杉木林（Plt;0.05）；紅錐/米老排混交林的SOC、TN、NH4+-N、NO3--N、TP、AP、SWC含量均顯著高于杉木林（Plt;0.05）。

2.2 根際和非根際土壤磷組分和活化系數(shù)特征

由圖1可知，杉木林改造成闊葉林后，根際和非根際土壤中各P組分含量表現(xiàn)為鹽酸提取磷（HCl-P）gt; 檸檬酸提取磷（Citrate-P）gt; 酶提取磷（Enzyme-P）gt; 氯化鈣提取磷（CaCl2-P），并且根際土壤各P組分含量比非根際土壤高。在根際土壤中，與杉木純林相比，紅錐林和紅錐/米老排混交林的CaCl2-P含量分別增加了33.9%和21.6%（Plt;0.05）；米老排林和紅錐/米老排混交林的Enzyme-P含量分別增加了20.6%和9.9%（Plt;0.05）；米老排林和紅錐/米老排混交林的HCl-P含量分別增加了22.2%和12.0%（Plt;0.05）；米老排林和紅錐/米老排混交林的Citrate-P含量分別增加了20.2%和12.0%（Plt;0.05）（圖1：A）。在非根際土壤中，與杉木純林相比，紅錐林和紅錐/米老排混交林的CaCl2-P含量分別增加了42.6%和28.9%（Plt;0.05）；Enzyme-P含量分別增加了8.5%和4.8%（Plt;0.05）；HCl-P含量分別增加了13.1%和7.0%（Plt;0.05）；Citrate-P含量分別顯著增加了18.8%和10.2%（Plt;0.05）（圖1：B）。

由圖2可知，杉木林改造成闊葉林后，在根際土壤中，紅錐林和紅錐/米老排混交林的PAC比杉木純林分別顯著提高了62.2%和60.3%（Plt;0.05）；紅錐林和紅錐/米老排混交林的PAC比米老排林分別顯著提高了78.0%和75.9%（Plt;0.05）（圖2：A）。在非根際土壤中，紅錐林和紅錐/米老排混交林的PAC比杉木林分別顯著提高了109.3%和111.2%（Plt;0.05），紅錐林和紅錐/米老排混交林的PAC比米老排林分別顯著提高了124.6%和126.7%（Plt;0.05）（圖2：B）。不同土壤類型中，杉木林和米老排林的PAC均無顯著差異（Pgt;0.05）。

2.3 根際和非根際土壤微生物生物量和酶活性特征[BT）]

杉木林改造成闊葉林后，在根際和非根際土壤中，紅錐林、米老排林及紅錐/米老排混交林的MBC、MBN、MBP含量均顯著高于杉木林，并且根際土壤比非根際土壤含量高（圖3）。在根際土壤中，與杉木林相比，紅錐林的MBC、MBN和MBP分別顯著增加了75.5%、62.4%和94.4%（Plt;0.05），米老排林的MBC、MBN和MBP分別顯著增加了144.1%、112.2%和153.0%（Plt;0.05），紅錐/米老排混交林的MBC、MBN和MBP分別顯著增加了98.4%、87.5%和77.8%（Plt;0.05）（圖3：A）。在非根際土壤中，與杉木林相比，紅錐林的MBC、MBN和MBP分別顯著增加了124.6%、106.2%和117.0%（Plt;0.05），米老排林的MBC、MBN和MBP分別顯著增加了266.1%、175.4%和186.40%（Plt;0.05），紅錐/米老排混交林的MBC、MBN和MBP分別顯著增加了181.5%、133.5%和78.7%（Plt;0.05）（圖3：B）。

由圖4可知，闊葉林的5種酶活性（BG、CB、NAG、LAP、ACP）均顯著高于杉木林，不同林分的根際土壤酶活性均高于非根際土壤。紅錐林和紅錐/米老排混交林的根際和非根際土壤BG酶活性均顯著大于杉木林和米老排林（Plt;0.05）。紅錐林、米老排林和紅錐/米老排混交林的根際和非根際土壤CB、NAG、LAP和ACP酶活性均顯著大于杉木林（Plt;0.05）。

2.4 影響根際和非根際土壤磷組分的主要生物和非生物因素

由RDA分析結(jié)果可知，在根際土壤中，第一主軸和第二主軸分別解釋了土壤P組分變化的96.22%和0.34%，其中第一主軸將杉木林和紅錐林、米老排林及紅錐/米老排混交林明顯分開（圖5：A）。在非根際土壤中，第一主軸和第二主軸分別解釋了P組分變化的92.31%和3.75%，其中第一主軸將杉木林和紅錐林、米老排林及紅錐/米老排混交林明顯分開（圖5：B）。SWC（F=115，P=0.002）是驅(qū)動根際土壤P組分變異的最關(guān)鍵因子，而MBC（F=45.8，P=0.002）是驅(qū)動非根際土壤中P組分變異的最關(guān)鍵因子。

3 討論

3.1 杉木林改造成闊葉林對根際和非根際土壤磷組分的影響

本研究中，將杉木林改造成闊葉林后，無論在根際土壤還是非根際土壤中各P組分含量均有不同程度的提高，并且不同林分根際土壤中各P組分含量均比非根際土壤高，這可能是由于根系對P具有較強(qiáng)的吸收和富集能力，根際范圍內(nèi)微生物活性較高，有利于P的礦化，從而提高P含量，因此導(dǎo)致根際土壤中各P組分含量高于非根際土壤。各P組分含量表現(xiàn)出HCl-Pgt;Citrate-Pgt;Enzyme-P gt; CaCl2-P，這與楊豆（2022）的研究結(jié)果一致。CaCl2-P相較其他P組分含量較低，可能是作為直接被根際截留或擴(kuò)散的P，能直接被植物所吸收利用的原因。在根際和非根際土壤中，紅錐林和紅錐/米老排混交林的CaCl2-P含量顯著高于杉木林；Enzyme-P作為一種土壤有機(jī)磷（organic phosphorus，Po）組分，易被酸性磷酸酶和植酸酶水解呈HPO42-和H2PO4-，其含量在米老排林和紅錐/米老排混交林中顯著高于杉木林和紅錐林；HCl-P和Citrate-P作為穩(wěn)定態(tài)的無機(jī)磷（inorganic phosphorus，Pi），是土壤中的潛在P庫，米老排林和紅錐/米老排混交林中的含量顯著高于杉木林。這表明杉木林改造成闊葉林后，有利于增加易溶性P的含量、提高土壤P的有效性，也有利于Pi的大量積累、提高土壤P的供應(yīng)潛力。這可能是：（1）闊葉樹種及其混交林下凋落物量增多，P素通過植物殘體分解歸還土壤，使土壤各P組分增加（Tian et al.， 2019）；（2）長期積累的凋落物可以減少因地表裸露而造成的土壤P流失（賈淑嫻等，2019）；（3）不同樹種的根際生物化學(xué)過程不同，植物根系和微生物分泌有機(jī)酸和酶的能力也不同，導(dǎo)致不同林分P組分的含量產(chǎn)生差異。

土壤中不同形態(tài)P始終處于動態(tài)平衡過程中且相互影響和制約，其含量變化影響著土壤P的有效性（沈開勤等，2023）。本研究中，改造后的闊葉林根際和非根際土壤TP、AP和MBP含量增加，一方面，可能是闊葉林凋落物量增多，使歸還到土壤中的養(yǎng)分增加、土壤TP含量也增加，并且闊葉林土壤含水量較高，有利于微生物生長且提高微生物活性，使MBP含量增加，從而影響土壤中不同形態(tài)P素的積累；另一方面，可能是由于杉木林改造成闊葉林后土壤各P組分含量增加，從而提高TP和AP含量，并且闊葉林中SOC含量較高，土壤P的礦化作用增強(qiáng)，有利于提高土壤P有效性。王濤等（2020）研究發(fā)現(xiàn)，在杉木采伐跡地上營造闊葉林可以提高土壤P的有效性。

3.2 杉木林改造成闊葉林對根際和非根際土壤磷轉(zhuǎn)化的影響[BT）]

土壤P轉(zhuǎn)化的實質(zhì)是不同P素形態(tài)之間的相互轉(zhuǎn)化（張梅，2022），并受植被類型、土壤理化性質(zhì)、微生物以及水分等因素的影響（方晰等，2018；黃翊蘭等，2019）。土壤酸性磷酸酶（ACP）在P轉(zhuǎn)化過程中起重要的作用，其活性的高低直接反映土壤P的轉(zhuǎn)化效率（鄭棉海等，2015）。本研究中，紅錐林、米老排林和紅錐/米老排混交林的土壤ACP值均顯著高于杉木林，其中根際土壤ACP值均比非根際土壤高，說明將杉木林改造成闊葉林有利于P素轉(zhuǎn)化，提高P有效性，根際土壤效果比非根際土壤顯著。闊葉林凋落物的數(shù)量和分解速率均比針葉林高，可為微生物的生長和繁殖提供大量的營養(yǎng)物質(zhì)，這在一定程度上促進(jìn)了ACP的合成（賀紅月等，2018）。

本研究發(fā)現(xiàn)，杉木林改造成闊葉樹種后，根際和非根際土壤中微生物生物量（MBC、MBN、MBP）和酶（BG、CB、NAG、LAP、ACP）的活性均高于杉木人工林，主要是闊葉林土壤中SOC和TN的含量較高，可為微生物提供充足的C源和N源，刺激微生物活動、提高土壤酶活性，促進(jìn)不同形態(tài)P之間的轉(zhuǎn)化。郭源（2022）在研究不同樹種細(xì)根形狀特征時發(fā)現(xiàn)，由于杉木生長的土壤往往比較貧瘠，并且只能向更廣更深的地方吸取養(yǎng)分，因此與闊葉樹相比杉木的細(xì)根分枝一般更少、直徑更粗、對土壤養(yǎng)分的利用率更低。這進(jìn)一步表明杉木林改造成闊葉林后，可以提高土壤中微生物生物量及其活性，并改變土壤P的轉(zhuǎn)化速率和養(yǎng)分競爭強(qiáng)度，進(jìn)而影響有效P的含量。

本研究中，SWC是影響根際土壤P組分變化的關(guān)鍵環(huán)境因子，MBC是影響非根際土壤中P組分變化的關(guān)鍵環(huán)境因子。前人研究發(fā)現(xiàn)，土壤P素在含水量提高的情況下礦化速率更快（秦勝金等，2007；蔡觀等，2017），并且磷酸根離子由非根際土壤向根際土壤擴(kuò)散的量增加（李法云和高子勤，1999）。本研究中，闊葉林的土壤含水量、微生物生物量及各P組分含量均顯著大于杉木人工林，可能是不同林分地表凋落物的質(zhì)量和數(shù)量不同，從而導(dǎo)致其微生物多樣性和土壤含水量也不同。相對于杉木林而言，闊葉林的土壤含水量較高，從而提高土壤微生物活性，有利于微生物和根系產(chǎn)生大量分泌物，如ACP、低分子有機(jī)酸和H+等（秦勝金等，2006；田娟等，2008）。土壤中的Citrate-P含量增加可能是有機(jī)酸通過配位交換作用，與磷酸根（HPO42-和H2PO4-）競爭土壤顆粒表面的陰離子吸附位點，促進(jìn)吸附于黏粒上或弱束縛于無機(jī)沉淀物中的無機(jī)活性P的釋放，從而增加穩(wěn)定性Pi組分的含量；而H+能活化難溶性礦物質(zhì)P，使HCl-P含量增加，從而增加中等穩(wěn)定性Pi組分含量（蔣炳伸等，2020）；ACP可以提高土壤無機(jī)活性P和有機(jī)活性P的礦化率，使Enzyme-P含量提高，從而增加Po組分的含量（胡怡凡等，2021）。

4 結(jié)論

杉木林改造成闊葉林后，根際和非根際土壤P組分發(fā)生顯著變化，闊葉林的AP、TP和MBP含量及與P轉(zhuǎn)化相關(guān)的ACP含量均顯著高于杉木林，SWC是驅(qū)動根際土壤P組分變化的關(guān)鍵環(huán)境因子，MBC是調(diào)控非根際土壤中P組分變化的關(guān)鍵環(huán)境因子。這表明杉木人工純林轉(zhuǎn)化成闊葉林后（尤其是闊葉樹種混交林）土壤理化性質(zhì)得到明顯改善，可以促進(jìn)微生物活動、提高ACP酶活性，促進(jìn)Po組分礦化和Pi組分的溶解和釋放，有利于土壤P的儲存和轉(zhuǎn)化，從而增加植物養(yǎng)分的供應(yīng)，并間接影響亞熱帶的森林生產(chǎn)力，有利于人工林生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。

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（責(zé)任編輯 蔣巧媛 王登惠）

基金項目：" 國家自然科學(xué)基金（32171755，31960240）； 廣西自然科學(xué)基金（2019GXNSFAA185023）； 崇左憑祥友誼關(guān)森林生態(tài)系統(tǒng)廣西野外科學(xué)觀測研究站科研能力建設(shè)項目（桂科 2203513003）。

第一作者： 向明珠（1998—），碩士研究生，主要從事人工林土壤養(yǎng)分循環(huán)研究，（E-mail）xmz18777635294@163.com。

通信作者：" 黃雪蔓，博士，副教授，研究方向為人工林土壤養(yǎng)分循環(huán)及其調(diào)控，（E-mail）huangxm168168@163.com。