松材线虫危害后马尾松林的土壤养分变化特点

《松材线虫危害后马尾松林的土壤养分变化特点》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

安徽农业大学硕士学位论文松材线虫危害后马尾松林的土壤养分变化特点姓名：王蕾蕾申请学位级别：硕士专业：园林植物与观赏园艺指导教师：徐小牛201205 摘要松材线虫是一种主要以松墨天牛等昆虫为传播媒介的外来入侵生物。松材线虫病是世界上最具危险性的森林病害之一，可造成松树大量迅速死亡、原有生态系统急剧退化。合肥市大蜀山森林公园自1999年首次发现松材线虫病危害以来，危害而积不断扩大，特别是2005年以来，松材线虫病已造成数十亩马尾松林严重受害，大量马尾松植株枯死。松材线虫入侵后对马尾松林演替过程中林分结构变化所引起一系列土壤理化性质的改变尤其显著，这种变化会引起林地微生物种类和数量的改变。本研究选择蜀山森林公园不同受害程度的马尾松林为研究对象，对其土壤化学性质、碳氮转化特点和速效磷进行了系统研究，以期为受损林分的生态恢复提供理论依据和可行措施。研究结果显示，不同林分的表层O．10cm土壤，轻度受损林的pH(H20)平均值为4．73、pH(KCl)的平均值为3．77，电导率(EC)的均值为143．15uS·cm-1，全氮的均值为1．71g·k91，全钾的均值为13．57g．kg～，全钙的均值为0．65g‘kg～，全镁的均值为5．10g-kg～，全磷的均值为117．39mg·kg～；重度受损林的pH(H20)平均值为5．03、pH(KCl)的平均值为3．96，电导率(EC)的均值为133．65¨S·cm_。，全氮的均值为1．95g·kg～，全钾的均位为11．67g·kg～，全钙的均值为0．46g·kg～，全镁的均值为4．43g‘kg～，全磷的均值为103．57mg·kg～。不同林分各养分之问差异不显著(p>0．05)。表层0．10cm土壤中，轻度受损林铵态氮含量最高在5月份(7．25mg-kg。1)，最低在1月份(2．57mg·kg。1)；重度受损林铵态氮含量最高在7月份(6．73mg‘埏。1)，最低在1月份(2．74mg·埏。1)。10．20cm土层巾，轻度受损林铵态氮含量最高在11月份(6．24mg·kg。1)，最低在1月份(1．55mg·kg‘)：重度受损林铵态氮含量最高在11月份(5．67mg·kg。1)，最低在1月份(1．40mg。kg。)。表层0．10cm土壤中，轻度受损林硝态氮含量最高在5月份(16．97mg·kg。)，最低在9月份(5．76mg·kgJ)；重度受损林硝态氮含量最高在3月份(17．59mg·kg。1)，最低在7月份(6．37mg·虹一)。10。20cm土层中，轻度受损林硝态氮含量最高在3月份(8．41mg·蚝。1)，最低在7月份(3．99mg·kg。1)；重度受损林硝态氮含量最高在5月份(10．oomg·kg。1)，最低在7月份(3．65mg‘kg一)。表层0—10cm土壤中，轻度受损林可溶性有机碳(DOC)含量最高在5月份(179．74mg·kgJ)，最低在1月份(100．48mg·kg。1)；重度受损林可溶性有机碳(DOC)含量最高在9月份(138．51mg·kg一)，最低在3月份(88．63mg‘kg一)。lO一20cm二L层11r1， 轻度受损林可溶性有机碳(DOC)含量最高在5月份(130．81mg‘kg‘1)，最低在1月份(86．84mg·埏’1)；重度受损林可溶性有机碳(DOC)含量最高在5月份(107．65mg‘kg。)，最低在1月份(74．18mg’kg以)。现场培养结果显示，轻度受损林0．10cm土壤的氨化速率、硝化速率和矿化速率最高值分另0为37．40Ug·kg。1·d。1(1-2月)、627．59肛g·kg～·d。1(7-8月)、541．20“g·kg一·d‘1(7—8月)，最低值分另U为-104．17斗g·kg～·dJ(11-12月)、71．85pg·kg～·d-1(11—12月)、．32．32岭·kg～·d-1(11．12月)，10．20cm土层的氨化速率、硝化速率和矿化速率最高值分另U为43．66pg·kg～·d‘1(1．2月)、271．20}唱·kg～·d’1(7—8月)、205．64pg·k蛋1·d。1(7．8月)，最低值分另0为．94．87斗g·kg～·d‘1(11—12月)、33．09肛g·kg～·dd(11-12月)、．61．78¨g·kg～·d。1(11．12月)。重度受损林0．10cm土壤的氨化速率、硝化速率和矿化速率最高值分别为．9．33斗g·kg～·d’1(9—10月)、714．15“g·k百1·d’1(7-8月)、650．10pg·kg～·d‘1(7—8月)，最低值分另|J为．97．16肛g·kg～·d。1(11．12月)、76．57肛g·kg一·dd(11-12月)、一20．59pg·kg～·d。1(11—12月)，10．20cm土层的氨化速率、硝化速率和矿化速率最高值分别为4．69“g·kg～·d一1(1．2月)、262．81“g·kg。1·d。1(7-8月)、196．37pg·kg～·d。1(7—8月)，最低值分另0为一82．96pg·kg～·d。1(11—12月)、一30．35pg·kg～·d‘1(5—6月)、一58．17pg·kg～·d一(11．12月)。表层0．10cm土壤中，轻度受损林DOC转化速率最高值为357．7l岭·kgJ·d。(3—4月)、最低值为．889．73斗g·kg‘1·d-1(11．12月)，10．20cm土层的DOC转化速率最高值为336．76岭·kg～·d’1(3．4月)、最低值为-685．08腭·kg～·d。(1-2月)。表层0-10cm土壤rfl，重度受损林DOC转化速率最高值为267．50pg·埏～·d-1(3．4月)、最低值为．914．47腭·kg～·d。1(11．12月)，10．20cm土层的转化速率最高值185．57岭·kg～·d-l(7-8月)、最低值为一591．58¨g·kg～·d叫(1—2月)。不同受损程度林分土壤现场培养中，氮素矿化速率发生明显变化，特别硝化速率更为显著(p<0．01)。可见松材线虫病危害导致了马尾松林土壤氮素转化性质显著变化，增加了土壤氮素淋失的危险性。表层0—10cm土壤中，轻度受损林土壤微生物量碳含量最高在5月份(428．65mg·kgJ)，最低在3月份(166．58mg·kg。1)；重度受损林土壤微生物量碳含量最高在5月份(433．09mg‘蚝。)，最低在3月份(170．38Ing‘kg一)。10一20cm土层中，轻度受损林土壤微生物量碳含量最高在5月份(368．01mg·kg一)，最低在3月份(170．33mg·kg一)；重度受损林土壤微生物量碳含量最高在9月份(323．57mg‘kg。1)，最低在1月份(126．34mg·kg‘1)。表层0—10cm土壤中，轻度受损林土壤微生物量氮含量最高在5月份(65．35mg．kg一)，最低在9月份(39．09mg·kg。)；重度受损林土壤微生物量氮含量最高在5 月份(88．72mg·kg。)，最低在9月份(34．91mg·kg’1)。10．20cm土层中，轻度受损林土壤微生物量氮含量最高在5月份(76．95mg·kg。1)，最低在9月份(27．04mg·kg‘1)；重度受损林土壤微生物量氮含量最高在5月份(65．98mg·埏’1)，最低在9月份(8．73mg‘kg叫)。不同林分土壤微生物量碳氮差异显著(p<0．01)。表层0．10cm土壤中，轻度受损林土壤速效磷含量最高在5月份(1．13mg·kg一)，最低在9月份(0．22mg·kg。)；重度受损林土壤速效磷含量最高在1月份(1．20mg·kg。1)，最低在9月份(0．21mg·kg。1)。1O．20cm土层中，轻度受损林土壤速效磷含量最高在1月份(0．55mg·kg‘1)，最低在9月份(0．15mg·kg。)；重度受损林土壤速效磷含量最高在1月份(O．64mg。kgJ)，最低在9月份(0．13mg·kg。)。不同林分土壤速效磷差异不显著(p>O．05)。关键词：松材线虫病，马尾松林，氮矿化作用，有机碳，土壤养分，自然干扰 AbstractB“璀印加彪，2c办螂砂卸办fZ鲫isoneoftheharm向lplant沁pectionandqu2Lrantillepests，whichisvectoredmainlybyabeetle(?仫-D聆De办口聍2乩，d，钯r，z口，“s)．0nceapilletreeisinfectedbyB“附印船尾托幽搬砂正叩办fZ淞，“willdieintwotot11reemonths．Thepillewiltdiseasedoesadestructiveharmtoecosystem．HefeiShushanForestParkhasfirstlyfoundthepinewiltdiseasein1999．Thedamageareahasbeenconst狮tlyenla唱ed．DozellsofmuofmassonpillestaJldshavebeencausedseriouslydamagedwiththepinewiltdiseasesince2005．Alargenumberof111assonpinetreeshaVewithered．Inmassionpineforest，thechangesiIltheforeststmcturewiUcauseaseriesofchangesinsoilpropertiesespeciallynotableaRerB“坶印办e彪，2c办螂拶Z印办f，淞inVasioned，aJldthischangewillcausegreatchangeofforestcompositionandIIlicro—organisms．Inthisstudy，somesoilchemicalproperties，thech甜acteristicsofcarbonandnitrogentransfomationandaVailablephosphorusoftheMassonpinestandswiththedi恐rentdamagebypinewiltdiseaseinShushanForestParkwerestudiedinordertoproVidetherierbasisanduse血lmeasuresfortherestorationofthedarnagedpiIlest龇1ds．ThepropertiesofthesoilsweregreatlychangedaRerthedisturbanceofthepinewiltdisease．InO一10cmsoili11theslightlydamagedstands，themeanpH(H20)、Vas4．73，andpH(KCl)was3．77．ThemeanECwas143．15US‘cm’1，meantotalnitrogen1．71g‘kg～，meantotalpotassium13．57g‘kg叫，meantotalcalcium0．65g‘kg～，Ⅱleantotalmagnesium5．10g‘kg～andmeantotalphosphorus117．39mg‘kg～．In0—10cmsoilinseriouslydamagedstands，themeanpH(H20)was5．03，andpH(KCl)3．96．ThemeanECwas133．65US·cnl-1，meantotaln“rogen1．95g·kg～，meantotalpotassium11．67g‘kg～，meantotalcalciumwasO．46g‘kg～，meantotalmagnesium4．43g‘kg．1甜1dmeantotalphosphorus103．57mg‘kg-。．However，n0s迢ni6cantdif!f’erencesinsoilnutrierntoccurredbetweenthesamplingstands．In0—10cmsoil，theconcentrati011sofextractableNH4+intheslightlydamagedstandswerethehighestmMay(7．25mg‘kg_)andthelowestinJanuary(2．57mg‘kg叫)．TheconcentrationsofextractableNH4+intheseriouslydaⅡmgedstandswerethehighestinJuly(6．73mg‘kg叫)andthe10westinJanuary(2．74mg‘kg“)．In1O．20cmsoiLtheconcentrationsofextractableNH4+i11November、verethelV highestintheslightly(6．24mg‘kg以)andseriouslydanlagedstands(5．67mg‘kg叫)．ThesoilinJanuarylladthelowestconcemrationsofextractableNH4+洫slightlydamaged(1．55mg‘kg“)andseriouslydamagedstands(1．40Ing‘kg叫)．In0-10cmsoil，theconcentrationSofe妞ractableN03。mtheslightlydamagedstandswerethehi曲estinMay(16．97mg‘kg．1)andthelowestinSeptember(5．76mg‘kg叫)．TheconcentrationsofextractableN03’i11theseriouslydamagedstandsweretheinMarch(17．59mg’kg叫)adldthelo、vestinJuly(6．37mg‘kg叫)．InlO一20cmsoil，theconcemrationsofe)(tractableN03。mtheslightlydanlagedstandsweretheinMarch(8．41mg’kg叫)andthelowestinJuly(3．99mg‘kg叫)．TheconcentrationsofextractableN03。iIltheseriouslyd锄agedstalldswerethemMay(10．oomg‘埏。1)andthelowesti11July(3．65Ing。kg叫)．In0—1Ocmsoil，theconcentratiollsofextractableDOCintheslightlydamagedstandsweretheh适hesti11May(179．74Ing‘kg叫)andthe10、ⅣestinJanuary(100．48mg‘kg“)．TheconcentrationsofextractableDOCmtheseriouslydamagedstalldsweretheinSeptenlber(138．51mg‘kg“)andthelo、vestinMarch(88．63mg’埏叫)．In10—20cmsoil，theconcentrationsofextractableDOCintheslightlydamagedstandsweretheinMay(130．81Ing‘kg叫)andthelo、ⅣestinJanuary(86．84mg‘kg叫)．TheconcentrationsofextractableDOCiIltheseriouslyd锄agedst2uldsweretheinMay(107．65mg‘kg叫)andthelowestinJanuary(74．18rng‘kg_)．Basedontheinsitui11cubationexperiIllent，thehi曲est籼ualnetratesofammonification，nitrificationandNmmeralizationwere，respectively，37．40肛g·kg-。·d。1(矗omJanuarytoFebruary2012)，627．59斗g·kg～·d-1(J、llytoA’ugust2011)and541．20斗g·kg～·d-I(JulytoAugust2011)for0-10cmmtheslightlydamagedstaJlds．Thelowestwere，respectivelyj．104．17肛g·kg～·d。1(NovenlbertoDecember20l1)，71．85肛g·kg～·d。1(NovembertoDecember2011)，一32．32陷·kg～·d“(NovembertoDecember2011)．Andforl0—20cmsoil，theh追hestaI】nualnetratesofammonificatioIl’nitrmcationandNmineralization、Ⅳere，respectiVely，43．66肛g-kg～·d-1(JanuarytoFebruary2012)，271．20灶g·kg～·d。1(JulytoAugust2011)，205．64肛g·kg～·d。(JulytoAugust2011)．The10wes‘were，respectiVelyj-94．87}据·kg～·d叫(NoVembertoDecember2011)，33．09肛g·kg～·d叫(NoveHlbertoDecember2011)，-61．78“g·kg～·d110町oVenlbertoDecenlber2011)．TheaImualnetratesof砌moIli6cation，nitrificationa11dNmineralizationwere，respectively，-9．33“g·kg一·d‘1(SeptembertoOctober2011)、714．15“g·k蛋‘·d。1(JulytoAugust2011)、650．10“g-kg～·d_1(JulytoAugust2011)for0—10cmintheseriouslydamagedstands．The10westwere，respectiVelyj-97．16pg·kg～·d叫(NoVembertoDecemberV 2011)、76．57肛g·kg～·d-1(NovenlbertoDecember1)、．20．59pg·kg～·d。1(NovembertoDecember2011)．Andfor1O-20cmsoil，thehigllestaIlllualnetratesofammoniflcation，nitrificationandNmilleralization、Vere，respectively，4．69pg·kg～·d-1(JanuarytoFebruary2012)、262．81肛g·kg～·d。1(JulytoAugust2011)、196．37斗g·kg一·d。1(JulytoAugust2011)．Thelo、Vestwere，respectiVelyj一82．96Ug·kg～·d．10qoVembertoDecember1)、-30．35肛g·kg～·d‘1(MaytoJune2011)、-58．17肛g·kg～·d。1(NovembertoDecember2011)．TheannualnetrateofDOCwashighest(357．71肛g·k百1·d“)盘omMarchtoAprilfor0-10cmiIltheslightlydamagedstandsandthelo、vest仔omNoVembertoDecember(-889．73pg·kg叫·d叫)．Andin10—20cmsoils，thehighestrateofDOCwas336．76¨g·kg～·d。1(MarchtoApril2011)andthelo、vest、vas．685．08pg·k91·d。1(JanuarytoFebruary2012)．Intheseriouslydamagedstands，thehighestaI】nualnetrateofDOC、Vas267．50肛g·kg～·d‘1(MarchtoApril2011)for0—10cmandthelo、vest．914．47pg·kg一·d1(NoVeHlbertoDecenlber2011)；a11dfor10-20cIIl，theh适hestrateofDOCwas185．57pg·kg～·d_(JhlytoAugust2011)intheslightlydamagedstandsandthelowest一591．58pg·kg～·d叫(JanuarytoFebruary2012)．Results丘omtheinsituincubationexperimentshowedthatNtransformationVariedsignificantlyforthedif诧rentdamagedstarlds．ThisdenlonstratedthatthedisturbancebypinewiltdiseaseresultedinasignificantchangesinsoilNmineralizationwithgreatlymcreasei11nitrificationrate(p<0．01)，whichsuggestsahighpotentialforNleachiIlginthedamagedstands．TheaJlnualmeanconcentrationofsoilmicrobialbiomassc2urbon(SMBC)inthe0一l0cmsoilwasthehighestmMayintheslightlydamagedstallds(428．65mg’kg“)a11dthelowestinMarch(166．58mg‘kgd)．TheconcentrationsofSMBCintheseriouslydamagedstaJldswerehighestinMay(433．09mg‘kg叫)，lowestiIlMarch(170．38n唱‘kg“)．TheannualmeanconcentrationofSMBC油the10—20cmsoilwashi曲estinMayintheslightlydamagedstallds(368．01mg‘kg。)andlowest证MaLrch(170．33mg‘kg“)．Intheseriouslydamagedstands，thehighestSMBCoccurredinSeptember(323．57mg‘k91)，andthelowestinJanuary(126．34mg‘kg“)．Theannualmeanconcentrationofsoilmicrobialbiomassnitrogen(SMBN)mtheO一10cmsoilwashighestinMayfortheslightlydamagedstandssoil(65．35mg‘kg。)andlowestinSepteHlber(39．09mg‘kg．1)，whileintheseriouslydamagedstandsthehighestinMay(88．72mg‘kg．1)aJldthelowestinS印tember(34．91mg‘埏“)．TheannuaImeanconcentrationofSMBNinthe10—20cmwashighestinMayofthesl逸htIydamagedstands(76．95mg‘kg叫)andlo、VestinSeptenlber(27．04mg‘kg_上)，whileintheseriouslyVT daIIlagedstandstheh适hestinMay(65．98mg‘kg-1)andlowestmseptember(8．73mg‘kg。1)．Thereexistedas远nificantdi位：rencei11SMBCandSMBNamongstthesamplingstands(p<0．01)．Thea玎nllalmeanconcemrationofaVailablephosphomsmthe0-10cmsoilwashi曲esti11MayfortheslightlydamagedstaJlds(1．13mg‘埏。1)andthe10westiIlSeptenlber(O．22mg·kg。1)，while南rtheseriouslydamagedstandsthehighestmJaIluary(1．20mg。kg叫)aJldthelowestinSeptember(0．21mg‘kg一)．The蛐ualmeanconcentrationofaVailablephosphomsinthe10．20cmsoil、ⅣasthehighestinJaImaryfortheslightlydamagedstallds(0．55mg·kg‘1)andthelowestinSeptember(O．15mg。kg叫)，wh订eiIltheseriouslydamagedstandswerehighestinJanuary(o．64mg。kg-1)andlowestiIlseptember(o．13mg‘kg．J)．However，nos逸nincantdifferences洫availablephosphomsoccurredbetWeenthesamplingstands．Keywords：Pinewiltdisease，massonpine，Nmmeralization，o略aniccarbon，soil肌triemt，naturaldisturbanceVlT 课题来源本研究课题受到下列基金项目支持：㈣㈣圳咖㈣㈣舢洲ⅧmlY2150059国家自然科学基金项目(No．31070558和30771719)。 插图和附表清单表3．1调查林分基本情况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9Table3．1Basicsituationofthedi虢rentstandsonShushanP2urk表4．1不同林分的土壤理化性质⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11Table4．1Somephysicalandchemicalpropertiesofthesurfacesoilsunderthedi旋rentstarldsonShushanPark表4．2不同林分下土壤的理化性质相关分析表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯13Table4．2CorrelationsofsomephysicalandchemicalpropeniesofthesurfacesoilsunderthediflferentstandsonShushanPark表4．3不同受损程度各林分土壤铵态氮、硝态氮和无机氮的年平均转化速率⋯⋯⋯211’able4．3MeanamlualsoilnitrogentransformtionofNH4+、N03。andinorgaJlicNatthedi虢rentlydamagedstalldsonShushanPaurkdu血gthestudyperiod图4．1试验采样当天温度图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯13Fig．4．1TemperatureofthesamplmgsitesduringtheexperimentaldayonShushanP甜k图4．2试验期问不同林分土壤含水率动态变化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯14F嘻4．2Dyna“csofsoilmoistureofthesamplingsitesdu血gtheexperiIIlentalperiodinthedi仃erentstandsonShushanPark图4．3不同林分土壤铵态氮含量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯15Fig．4．3ExtractableNH4+．Nconcentrationsmthem血eralsoilatthedif．ferentsamplingsitesonShushanParkduringthestudyperiod图4—4不同受损程度各林分土壤铵态氮季节动态图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯15Fig．4．4SeasomldvnamicsofextractableNH4+．Nconcentrations证themilleralsoilintheMassonpinestandsw“hthedi日’erentda嫩gebypinewiltdiseaseonShushanPark图4．5不同林分土壤净氨化速率⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯16Fig．4—57remporalpattemsofnetammoni6cationrateatthediHhentsamplingsitesonShushanParkduringthestudyperiod图4．6不同林分土壤硝态氮含量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯17X F嘻4—6E)(tractableN03‘-NconcentrationSiIlthemilleralsoilatthedi航rentsampl啦sitesonShushanParkduringthestudyperiod图4．7不同受损程度各林分土壤硝态氮季节动态图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯17Fig．4-7SeasomldymmicsofextractableN03。-Nconcentrationsinthemilleralsoil洒theMassonpinestauldswiththediⅡ宅rentdamagebypinewiltdiseaseonShushanPark图4．8不同林分土壤净硝化速率⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯18Fig．4—8Temporalpatterllsofnet血rificationrateatthedifferentsamplingsitesonShusllanParkdur吨thestudyperiod图4．9不同受损程度各林分土壤铵态氮与硝态氮比值季节动态图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯19Fig．4．9SeaSonaldynamicsofe)(tractableNH4+．NandN03。一NconcentrationsratiointhemineralsoilmtheMassonpillestandswiththedi雠rentdamagebypinewihdiseaseonShushanPark图4．10不同林分土壤净矿化速率·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··20F嘻4-10TemporalpatternSofnet商neralizationrateatthedi航rentsamplillgsitesonShushanParkduringthestudyperiod图4．1l室内培养前后土壤铵态氮、硝态氮含量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯22Fig．4-11ChangeofextractableNH4+-NandN03。一Nconcentrationsinthemineralsoildurillgthelaborato巧incubationexperiIllent图4．12室内培养前后土壤无机氮含量及矿化速率⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯23Fig．4—12ChangeofirlorganicNconcentrationsaJldnetmineralizationrateintheIIlineralsoilduringthe1aborato叫mcubationexper油ent图4．13不同林分微生物量碳含量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯24Fig．4—13Concentrationsofsoilmicrobialbiomasscarbon(SMBC)atthedi丘．erentsarnplingsitesonShushanParkduringthestudyperiod．图4．14不同受损程度各林分土壤微生物量碳季节动态图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯25Fig．4-14SeaSonaldynamicsofconcemrationsofsoilmicrobialbiomasscarbon(SMBC)inthemineralsoilintheMassonpmestandswiththedi脏rentdamagebypinewiltdiseaseonShushanParkduringthestudyperiod图4．15不同林分微生物量氮含量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯26Fig．4-15Concentrationsofsoilmicrobialbiomassnitrogen(SMBN)atthediff色remsamplingsitesonShushanParkduringthestudyperiod．X1 图4．16不同受损程度各林分土壤微生物量氮季节动态图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯26Fig．4-16Seasonaldyn龇Ilicsofconcentrationsofsoilmicrobialbiomass11itrogen(SMBN)mthemiIleralsoiliIltheMassonpillestandsw“hthedi疵rentdamagebypillewiltdiseaseonShushanParkduringthestudyperiod图4．17不同受损程度各林分土壤微生物量碳氮比季节动态图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯27Fig．4．】7Seasonaldynamicsofconcentrationsofsoilmicrobialbiomasscarbon(SMBC)andsoilmicrobialbiomassnitrogen(SMBN)ratioi11themilleralsoili11theMassonpillestandswiththedi旋rentd锄agebypillewiltdiseaseonShushanParkduringthestudyperiod图4．18不同林分可溶性有机碳DOc含量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯28F嘻4—18ConcentrationsofDOCatthedi虢rentsamplmgsitesonShushanParkdur吨thestudypenod．图4—19不同受损程度各林分土壤可溶性有机碳DOC季节动态图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯29Fig．4-19SeasonaldynamicsofconcentrationsofDOCinthemineralsoili11theMassonpinestandswiththedif．feremd锄agebypmewiltdiseaseonShushanPaurkdur抽gthestudyperiod图4．20不同林分土壤DOC转化速率⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯29Fig．4．20Temporalp甜emsofnetDOCtransfo珊ationrateatdi脏rentsamplingsitesonShushanParkduringthestudyperiod图4．21不同林分速效磷含量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯31Fig．4—21Concentrationsofavailablephosphomsatthedi恐rentsamplingsitesonShushanParkduringthestudyperiod图4．22不同受损程度各林分土壤速效磷季节动态图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯31F培4—22SeasonaldynamicsofconcentrationsofaVailablephosphomsinthemineralsoilintheMassonpinestandsw“hthedifrerentdanllagebypinewiltdiseaseonShushanParkduringthestudyperiod图4—23刁i同林分土壤磷的矿化速率⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯32F嘻4—23Temporalpattemsofnetphosphorusmineralizationrateatthedi毹rentsamplingsitesonShushanParkduringthestudyperiod图5．1轻度受损林、重度受损林的矿化速率与微生物量氮的关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯35Fig．5—1TherelationshipbetweennetmiIleralizationrateandsoilmicrobialbiomassXIT nitrogen(SMBN)i11theslightlyandseriouslyd锄agedMassonpiIlest龇ldsbypiIlewiltdiSeaseonShushanPark图5-2轻度受损林、重度受损林的土壤无机氮与微生物量氮的关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯36Fig．5-2TherelatiollshipbetweeninorganicNandsoilmicrobialbiomassnitrogen(SMBN)洫theslightlyandseriouslydamagedMassonp洫estandsbypillewiltdiseaseonShushanPark图5-3轻度受损林、重度受损林的铵态氮与微生物量碳氮比的关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯37Fig．5—3TherelationshipbetweenextractableNH4+．Nandtheratioofsoilmicrobialbiomasscarbon(SMBC)aIldsoilrnjcrobialbiomassnitrogen(SMBN)inthesli曲tlyandseriouslydamagedMaSsonpinestaJldsbypillewiltdiseaseonShushanp2ufk图5．4轻度受损林、重度受损林的硝态氮与微生物量碳氮比的关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯37Fig．5—4TherelationShipbetweenextractableN03。一Nandtheratioofsoilmicrobialbiomassc2urbon(SMBC)andsoilmicrobialbiomasstheslightlyandseriouslydamagedMassonpillestandsbypinewiltdiseaseonShushanPark图5．5轻度受损林、重度受损林的微生物量氮与DOC的关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯38F嘻5—5TherelationShipbetweensoilmicrobialbiomassnitrogen(SMBN)andDOCintheslightlyandseriouslydamagedMassonpinestaJldsbypmewiltdiseaseonShushanPark图5．6轻度受损林、重度受损林的微生物量碳与DOC的关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯38Fig．5—6Therelationshipbetweensoilmicrobialbiomasscarbon(SMBC)andDOCilltheslightlyandseriouslydamagedMassonpillestaIldsbypinewiltdiseaseonShushanPark图5．7轻度受损林、重度受损林的速效磷与矿化速率的关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯39Fig．5—7TherelationshipbetweenavailablephosphorusandnetmiIleralizationratea协theslightlyandseriouslydamagedMassonpinestandsbypinewiltdiseaseonShushanPark图5—8轻度受损林、重度受损林的速效磷与pH的关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯40Fig．5—8TherelationshipbetweenaVa订ablephosphorusandpHintheslightlyandseriouslydamagedMassonpinestandsbypinewiltdiseaseonShushanParkXTTI 百分号平方公顷厘米毫升克每千克克每克毫克每千克每天铵态氮酸碱度微生物量碳主要符号表℃llUllcm2Iml．L。1mg·kg’1¨S·cm．1“g·kg～·d。1N03。-NDOCSMRN。摄氏度毫米平方厘米摩尔每升毫克每千克微西门子每厘米微克每千克每天硝态氮可溶性有机碳微生物量氮二三舞鼍{阻一 1文献综述松材线虫(B“，．阳p比彪”c办w掣zD肋f，“s)是可引起严重森林病害的外来物种，可能导致森林生态系统的急剧退化。松材线虫的入侵导致近些年来许多马尾松(尸砌“sm口嚣D门f口，2d)的大而积死亡，而且松材线虫病潜伏期长，发病快，使人们很难发现并给予及时的防治；松材线虫病可导致植株整株枯死，这与其他病虫害所引起的单株生长量减少有着显著的区别。松材线虫侵袭后对马尾松林演替过程中植被结构变化所引起的土壤养分变化尤其显著，为了探讨这种影响，本研究从土壤氮素转化、微生物量碳氮、可溶性有机碳以及速效磷等方面来阐述大蜀山森林公园马尾松林病害后的土壤养分变化特征，以期为受损林分的生态恢复提供有效措施。1．1松材线虫病害的危害及研究进展松材线虫原产北美¨，2J，它是一种具有毁灭性和破坏性的松林有害生物。我国自1982年发现首例松材线虫病以来，该病已成为我国最具毁灭性的入侵性森林灾害之一【3J。有研究表明，松材线虫病危害可导致林木生长衰退、枯死，继而引发林分结构及林内生态环境产生一系列变化，并可能导致森林生物地球化学循环的改变【3J。1．1．1松材线虫病的发生及危害性松材线虫是国际上公认的重要检疫性有害生物。主要以外来入侵生物松墨天牛(M_D阳DP办口m螂口玩r胛以f螂)等昆虫为传播媒介。蒸腾作用下降，树脂分泌减少【41，接着部分针叶失去光泽成灰绿色，并逐渐变黄，树脂停止分泌，最后整个树冠针叶变成红褐色，植株死亡是松材线虫病(Pinewiltdisease或称Pine、Ⅳoodnenlatode)的主要表现。危害寄主包括黑松(P砌扰s砌蝴6P呼f)、赤松(尸加“s沈玎s∥％s口)和马尾松在内的数十种松属植物，也危害少数非松属针叶树【5J。该病是世界上最具危险|生的森林病害之一，能使感病植株迅速枯死，且传播蔓延极快，一旦发病将造成极为严重的损失。门前，美国、加拿大、墨西哥、葡萄牙、韩国、口本及中国等多个国家都有分布，其巾¨本、韩国、中国受害最为严重【6，。7|，已有40多个国家将其列为检疫对象【8'9】。1．1．2松材线虫病的研究进展由于松材线虫病致病机理尚未清楚，致使该病的防治和控制工作进展缓慢【1吼⋯。李兰英等112J研究表明，抗性差异在不同松树和同一松树不同种源问表现很大。在美国松材线虫可寄生27种松属树种，但可导致死亡的仅为少数几种外来种，乡土树种均有较强抗病性。H本与之相反，乡土松种则是高度感病的【13l，而大多数外来松种有抗 病性。我国的研究表明也证实不同松种和同一松种不同种源对松材线虫病的抗性存在显著差异【12】。感病树种包括口本黑松、赤松等10种；中等抗病树种包括马尾松、黄山松(P砌“s砌fⅥ坦玎P咒s括)等13种；抗病树种包括火炬松(尸f”螂砌Ps口)等3种‘14，151。1．2松材线虫病害对马尾松林的影晌及研究进展马尾松林受松材线虫入侵后，表现出受害林木生长衰弱、萎蔫以至死亡。林木生长衰弱影响到马尾松林的立地土壤养分及林木生长量，林木的死亡及为了防止松材线虫病害的传播蔓延而实施伐除病死木的措施对马尾松林生态系统的结构和功能产生了明显的影响。马尾松林及功能受松材线虫病害的主要影响有【】6J：(1)森林面积和覆盖率下降；(2)林木生长衰弱或死亡；(3)森林蓄积下降；(4)郁闭度、单位面积蓄积量和森林生长率下降；(5)提供林产品能力损失；(6)林木、群落和生态系统受影响；(7)同碳制氧能力下降；(8)涵养水源能力下降；(9)防风保土能力下降；(10)净化空气能力下降；(11)调节小气候能力下降；(12)森林景观质量下降；(13)疗养保健功能下降。1．2．1松材线虫病害对马尾松林分的影响松材线虫病害对马尾松林分的影响主要表现在对林木、群落和生态系统的影响，森林而积和覆盖率下降，森林蓄积下降，单位而积蓄积量、郁闭度和森林生长率的下降【17‘191。松材线虫病害对马尾松林分的影响主要体现在对受害木以及周边木的影响上。受害木是指受病害侵染的树木，受侵染后往往生长衰弱甚至死亡。受害木周边的健康活立木称为周边木【20|。在不对受害木采取任何措施的情况下，受害木以倒木或枯立木的形式存在于森林中，由于枯立木占据着生态位，周边木的高生长几乎不受影响，但由于减少了对营养的竞争，直径生长会有所加速。如果使受害木让出生态位，如对受害木进行及时采伐，则周边木的高生长和直径生长均会有所加快，且有利于林下灌木和草本的生长，周边木也可能由于病原的入侵而变成受害木。李兰英等【2l】研究表明，松材线虫病害影响着马尾松林生态系统的结构和功能，感病林分抗病力下降，生长衰弱，会导致次期性病虫害的发生和蔓延，从而加剧了马尾松林群落的不稳定。松材线虫病发生后，在短期内造成林木大量枯死，对林分结构和土壤养分产生相应的影响，使马尾松林生态系统功能下降。而经历较长的时问之后，由于系统的自组织功能和马尾松林群落内部矛盾的发展或在人类行为的干扰下，马尾松林生态系统可能产生进展演替或逆行演替。处于巾国十大森林病害之首的松材线虫病导致疫区马尾松林在自然力的作用下发生演替拉⋯。其进展演替有：松林内木荷(＆办im以s印e，．施)，苦槠(国s砌玎印s括sc彪rDp办y，肠)等阔州一树竞争激烈，竹类也逐渐侵入，马尾松种群易与生态位宽的树种或竹类形成混交林，松林向针阔混交林或竹 阔混交林方向进展演替；受害木资源位已多被阔叶树或灌木占据，马尾松幼苗幼树难以恢复，成为群落中的衰退树种，马尾松林向阔叶林方向进展演替。如果马尾松纯林或以马尾松林为主体的混交林受松材线虫病害的强烈影响，且松林所处的自然条件比较恶劣，则松林有可能发生逆行演替，退化为灌木林地或灌草地，甚至退化为裸地。在松材线虫病害重点发生区，部分林地已因松材线虫病害连续危害退化为荒山。在演替过程中，进展演替与逆行演替，自然演替与人为干涉，多次反复交错，因而使演替的系列、阶段和速度都产生较多的变化，使演替显得较为复杂。松材线虫病害发生后，树木生长率明显下降，长势衰弱。在病情严重时甚至大量树木死亡，为了减缓或消除松材线虫病害的扩散蔓延，普遍采取了人为干扰——伐除受害木甚至实施全面皆伐，从而使局部地区森林面积、森林覆盖率和森林蓄积量下降。即使不实施全面皆伐，也会使局部森林的郁闭度下降，单位而积蓄积量下降(22|。如浙江省舟山市的4万hm2松林自1992年松材线虫入侵以来至2002年问已经荡然无存，造成林分郁闭度平均下降0．2，森林群落严重退化，立地土壤养分及林分质量严重下降，给舟山的自然景观和生态环境造成长期的、很难恢复的破坏。1。2．2松材线虫病害对马尾松林土壤养分的影响松材线虫的入侵对我国原有的马尾松林生态系统造成相当大的影响，亦因此对立地土壤养分状况也造成了相应的影响，然而对不同类型的马尾松林生态系统影响大小又有所不同。通过对松材线虫危害后的马尾松纯林和马尾松阔叶混交林森林生态系统进行了研究，吴蓉等【23J认为立地条件好和物种多样性高的生态系统仍能维持一定的功能，而．h在较短的时间内便可恢复到原先的水平；而立地条件差、树种单一的群落则表现为原有的松林生态的平衡遭到破坏。1．2．2．1松材线虫入侵对马尾松纯林生态系统及立地土壤养分的影响由于马尾松纯林树种单一，常大而积集中连片，生物多样性较低，生态系统不稳定，所以松材线虫的入侵导致易感病的马尾松纯林发生成片松树染病枯死的现状，原有的松林生态的平衡遭到破坏，砍伐后只剩下稀疏的灌丛和杂草，松林水土流失严重，植物种类单一，昆虫种类也大部分以蛀干害虫为主，天敌昆虫十分稀少。原有的松林生态系统又退化、回到杂草灌丛生态系统。随后的几年因不同的松林、不同的环境条件和不同的基础而向不同的方向演替【2引。如果原有马尾松林的土壤比较肥沃，H降水量较大，则林下植物种类一般相对较多。随着上层木——松树的死亡，林下原有的灌木、被压木以及一些阳性树种的种苗，可以获得吏多的阳光、空问和养分，从而仍能较好地生长，群落仍能以相对较快的速度向项极群落的方向演替。继而能够使土壤保持良好的肥力和水土，同时立地土壤养分也能够保持充足的供给，为植被的生长提供更有利的条件，有利于植被的林下更新。 但如果松林土壤较瘠薄，林下植被种类稀少，而且降水量较少，上层木枯死后，地表接近裸露，水土流失严重，大部分的树种不耐瘠薄，并不能侵入并定殖，所以只有一些杂草和少数耐瘠薄的灌木及原来松树落下的种子仍能生长，但由于作为造林先锋树种松树的幼苗受松材线虫危害也先后枯死，那么整个群落随即逆行演替为次生迹地，植被仅为杂草和灌丛，如此可能导致土壤贫瘠，水土大量流失，立地土壤养分匮乏，不能为植被的生长提供有利的条件，更进一步影响到林下植被的更新，从而需经过一段较长时间才能慢慢向顶极群落演替【2引。1．2．2．2松材线虫入侵对马尾松阔叶混交林生态系统及立地土壤养分的影响由于具有较大生物多样性，马尾松阔叶混交林生态系统较为稳定，具有较强的抵抗外界环境干扰的能力。松材线虫侵入危害后，感病松树也先后枯死，但由于松树死亡后，仍具有部分的阔叶树种保留，仍然能保持一定的郁闭度，水土流失少，为原有的林下植被的更新创造了条件，同时也为周围植物的侵入和定殖创造条件【24'25|。由于松树死亡后被压木和亚乔木的养分和空问竞争减弱，能获得更多的阳光、空问和养分，长势比原先稍好，生态系统仍能维持一定的功能，而且在较短的时问内便可恢复到原先的水平【23】。因此马尾松阔叶混交林受松材线虫危害后，可以伐除所有的松树，整个群落仍能较好地发挥功能，在较短的时期便可恢复。最大限度地保护系统的生物多样性，提高森林生态系统自身调控能力，多营造松阔混交林，可以防止松材线虫及其他有害生物对森林生态系统的破坏。同时更好的保持土壤水分和养分，为林下植被更新提供有利条件。1。2．3松材线虫病害对马尾松林生态环境的影响松材线虫病害对马尾松林生态环境功能的影响主要体现在固碳制氧、调节小气候和净化空气能力下降三个方而【26|。全球变暖可能导致严重的环境恶化。大气中二氧化碳(C02)浓度的增加和潜在的全球变暖自20世纪80年代以来，成为全球关注的焦点。因此，减排和碳汇成了重要的问题。森林作为碳汇的重要载体，能促进空气中的碳氧平衡拉7|。马尾松林生长率因松材线虫病害而降低，同碳制氧功能随之下降。因此松材线虫病害导致了马尾松林固碳制氧能力的下降。在具有相同的大气候和局部气候范围内，由于地形、土壤和植被等下垫而的构造和特性的差异，引起水热收支的不同，形成的近地层特殊气候被称为小气候B8I。松材线虫病害发生后，马尾松林郁闭度下降，使林内的光照强度、风向和风速等发生变化，从而使马尾松林对小气候的调节作用明显下降。松材线虫病害对马尾松林净化空气能力的影响主要体现在林木死亡后马尾松林数量减少和质量下降，从而在减少有毒气体和滞尘杀菌等方而的能力下降。4 2研究目的与意义随着经济发展、人口增加和环境变化对土地资源的压力口益增大，导致土地退化和污染十分严重。生物入侵及病虫害引起的土壤养分变化对植被群落的演替生长和生态环境的影响也需要人们特别关注起来。目前，土壤质量是全球生物圈可持续发展的重要因素之一，亦是生态环境、土壤管理和土地利用的可持续评估、判断准则【29|。土壤作为森林生态系统中生命活动的主要场所是森林生态系统中的一个重要组成部分，也是森林生态系统营养元素转化的重要枢纽。土壤的养分状况影响着林木生长，使森林生态系统表现出不同的生产力水平。土壤养分是指植物生长发育依靠土壤提供的营养元素。N、P、K3大矿质元素在所有的土壤元素中对植物体内起着重要的不可替代的生理作用【3刚。植物对N、P、K需求量较大，且土壤中3大元素受到诸多因素如植被类型、成土母质以及土壤性质等的影响。森林植被是影响土壤理化性质的重要因素。土壤养分与植物的正常生长、人类健康和生态环境密切相关，是土壤质量变化最基本的表征和核心研究内容，其状况是植被、土壤及其环境相互作用的结果【3l，32J。土壤养分质量分数对林木生长起关键作用，是森林生产力发挥的重要基础。因此，土壤养分是制约森林植被恢复与重建的主要因素‘331。随着人类活动对自然界影响的LJ益加剧，生物入侵已经成为当前对森林、农田、草原等生态系统的最严重的威胁之一，并已作为全球变化的一个重要成分而倍受关注p引。日前国内外的学者研究了外来种入侵对自然生态系统的影响，如群落空间结构的变化，群落种类组成的改变，外来种入侵对土壤养分循环改变，对本土植物生存的威胁，继而使物种多样性丧失等等。白松材线虫病发病以来，国内外采用了各项措施，如用化学药剂防治天牛和用树干注射和生物防治来治理此病。虽然取得了一些成就，但到日前为止，该病并没有得到有效控制，并儿还有继续蔓延的趋势【2引。如此下去，对整个森林生态系统及植被生长状况都会造成难以f+计的影响。医I此，从土壤养分动态方而研究松材线虫入侵后立地土壤养分n勺变化，通过实验研究阐述松材线虫病害对土壤养分的影响作用，可为松材线虫病危害后植被恢复提供依据。就日前通过查看文献及初步调查研究发现，关于松材线虫入侵对马尾松林土壤养分状况的影响，受害后的马尾松林土壤养分与马尾松n勺抗病性及林下植被的更新有密切关系。马尾松阂≥Ul有适应性强、繁殖容易、生长迅速及用途，。泛等特点，成为我国南 方主要用材树种之一，其广泛分布于长江流域以南诸省，是重要的用材树种。近些年来，由于松材线虫的入侵导致许多马尾松大面积的死亡，而且松材线虫病潜伏期长，发病快，使人们很难发现，给予及时的防治。松材线虫病的危害是整株枯死，这与其他病虫害所引起的单株生长量减少有显著的区别。因此，在马尾松受病害后突然大而积死亡，对病死木采伐后，林下更新缓慢，特别是马尾松纯林，导致地表接近裸露，水土流失严重，土壤贫瘠，养分匮乏，不能及时提供林下更新植物生长所需的土壤养分，有可能导致植被演替成次生迹地，植被仅为杂草和灌丛，需经很长一段时问才能慢慢向项极群落演替。国内外对松材线虫病的研究主要集中在松材线虫与拟松材线虫的种类鉴定，松材线虫的生活史、寄主，媒介昆虫，传播途径，致病机理，防治措施等方而。同时对松材线虫入侵对松林生态系统造成的影响以及松林由于松材线虫侵染而全部死亡后，自然植被的恢复过程等作了一定研究。但关于松材线虫入侵后受害不同的松林群落土壤养分变化的研究目前仍属空白。有鉴于此，本研究选择大蜀山森林公园不同受害程度的马尾松林为研究对象，从土壤养分动态入手，系统研究受害林地土壤氮素矿化特征、土壤微生物量碳氮、可溶性有机碳及速效磷的动态变化，探讨不同受害程度的马尾松林土壤养分状况的变化特点，可为受损林分的生态恢复提供有效措施，具有重要理论意义和实践价值。6 3研究方法3．1试验地概况本研究是在合肥近郊的蜀山森林公园内进行的。地处中纬度地带(31。51，N，117。14’E)，属亚热带北缘，是季风气候最为明显的区域之一。四季分明，年平均气温15．7℃，极端高温41．2℃，极端低温．20．6℃。多年平均降水量969．5mm、蒸发量1538mm，降水季节分配不均，多集中在5．8．月问：年平均相对湿度75％。蜀山森林公园位于合肥西缘，最高海拔284m，而积约530hm2，几乎全部为人工林，成片森林面积437耐，马尾松林是蜀山森林公园的主要森林类型，约占总面积的70％；这些马尾松林系20世纪50年代营造，近20年来没有人为经营，林下已有一定比例的阔叶树种侵入，发育较好，有较多的灌木生长，主要种类有：枫香(上面扰励m6口r加r垅Dsa玎口)、榆树(明聊螂，．甜6r口)、朴树(＆胁s胞n伽2咖口)、构树(B阳“舳。船Pf砌p印yr咖，口)、漆树(7缸icD沈，2咖D甩vPr船纪∥锄甜珑)、盐肤木(R办“sc乃砌P门s括)、黄檀(D口胁P馏砌办印P以门口)等。白1999年首次发现松材线虫病危害以来，危害而积不断扩大，特别是2005年以来，松材线虫病已造成数十亩马尾松林严重受害，大量马尾松植株枯死。至2008年，林内枯死树木已基本清理。土壤是辉长岩风化母质上发育起来的黄棕壤，土层较厚，质地粘重，呈弱酸性。3．2技术路线本硼f究采取野外定位监测与室内模拟试验相结合的研究方法，对松材线虫病干扰后，马尾松林土壤特性变化特别是土壤氮素转化特点进行了系统研究，以阐述松材线虫病干扰的影响机制。其研究技术路线如图3．1。3。3研究方法3．3．1林分调查与样本采集根据松材线虫病危害状况及其立地条件的一致性，于2010年选择重度受损和轻度受损马尾松作为研究对象，设箕而积为20m×20m的固定样地4个。在样地内进行每木检尺，实测胸径芝3．0cm的所有立木的树高、胸径，记录树种及≥∈长势。各调查林分的基本情况见表3—1。白2010年11月，在调查样地内机械随机布设土壤取样点5个，每个取样点分两层， 即按0．10cm和10．20cm采集土样，置于冷藏箱中保存，带回实验室，用于土壤化学性质分析和室内培养实验。I松材线虫入侵对马尾松林土壤养分状况的影响[堕选取具有代表样地而积20m×20m按照S型机械布置5性的试验样地点采集土壤样品1r现场培养上、rI数土—JJ物理指标壤-P室内培养样——卅⋯⋯’。据样◆品—斗——’养整分几分I理Ⅱ口|J化学指标I变米———，样品处理析1⋯⋯”。l与化分集评析价土针对相关性数据分析，提出丰几应的防治对策Jr为松材线虫病危害后森林植被恢复、维持立地长期生产力提供科学依据图3．1试验研究技术路线图8 自2011年3月至2012年3月，各林地采取O．10cm和10．20cm的土壤样品，进行土壤现场培养测定氮素矿化速率。3．3．2样品处理将采集的土壤样品过5mm筛，以弃去木质化的枝条及细根等有机物，分取一部分土样用于测定土壤理化性质的部分指标。另一部分所采集的土样晾摊于瓷盘内，置室内通风处自然风干，弃去土壤中的侵入体和新生体，用硬木质器具碾细，过100日筛，装入具内塞的瓶内，供理化分析测定其他指标。表3—1调查林分基本情况1’able3-1Basicsituationofthedi髓rentstandsonShushanPark土壤微生物量碳、氮的测定：取上述新鲜土样各30g，分别置于100mL样品瓶中，并加入氯仿5mL，密封并放于20℃培养箱中，5d后取出，打开密封并放于通风橱中通风3h，然后每瓶样品加入50InL0．5mol·L-l的K2s04溶液浸提、过滤，取滤液待测。土壤氮素矿化室内培养实验：经预处理的土壤样品封存，4℃冷藏3d后取出，一部分用于测定最大持水量；另取30g土壤置于100mL塑料瓶rfl，在培养前，加入一定量的蒸馏水，使土壤含水率达到最大持水率的60％，在25℃的恒温培养箱中培养40d。在培养过程中，为了防止失水，每星期加水一次，使土壤含水率始终保持在最大持水率的60％。用封口膜封口，薄膜上用针刺2～3个小孔，维持培养土壤保持恒定湿度，并处于通气状态。培养40d后测定氮素矿化量，箨处理4次重复。取培养前后的土样，用2mol·L。1的KCl溶液浸捉，充分混合、震荡1h后，过滤，其滤液用于分析NH4+一N和N03一一N含量。土壤氮素矿化野外培养实验：各个采样点用于氮素矿化原位培养的：t壤样。诮分层取出，过5mm筛，以弃去木质化的枝条及细根等，然后分别将各层土壤充分混合后，分别取若干份100克左右的土样装入透气刁≮透水的自封聚乙烯塑料袋巾，埋入所取土 壤的土层中进行野外现场培养，各4个重复。另取一部分上述土进行对比试验，现场培养2个月后，取出并放于便携式冷藏箱中带回实验室，4℃冰箱中冷藏3d待测，测定的指标包括NH4+．N、N03‘．N、可溶性有机碳、可溶性全氮以及微生物量碳、氮。同时，重复上述步骤进行下次试验，试验的周期为一年。土壤速效磷的测定：用盐酸．氟化铵法过滤浸提。3．3．3化学分析铵态氮及硝态氮使用流动注射分析仪(FIAStar5000，FOSS)测定。可溶性有机碳、氮，微生物碳、氮使用TOC分析仪(MultiC／N3100，Jena)测定。全氮用凯氏定氮法(KDY．9800)测定，全磷用钼锑抗比色法、速效磷用盐酸．氟化铵法(FIAStar5000，FOSS)进行测定，原子吸收光度法(FSA-990)测定K、Ca、Mg等养分元素含量。用电导仪和pH计测定土壤溶液电导率和pH值。土壤pH(H20)和pH(KCl)分别按照蒸馏水、土壤样品质量比为2．5：1和1．0mol·L’1KCl溶液与土壤样品质量比2．5：1的比例混合，摇匀静置30min后用pH计测定；土壤电导率是按照蒸馏水与土壤样品5：l混合摇匀静置1h后用电导仪测定。3．3．4数据处理3．3．4．1土壤氮素矿化速率的计算：净氨化速率=(土壤培养后NH4+一N．土壤初始NH4+．N)／培养天数净硝化速率=(土壤培养后N03--N．土壤初始N03．-N)／培养天数净矿化速率=[(土壤培养后NH4+．N+N03。-N)．(土壤初始NH4+．N+N03‘一N)]／培养天数3。3．4．2土壤可溶性有机碳(DOC)转化速率的计算：土壤DoC转化速率=(土壤培养后的DOC一土壤初始DOC)／培养天数3．3．4．3土壤磷的矿化速率的计算：土壤磷矿化速率=(土壤培养后速效P．土壤培养前速效P)／培养天数3．3．5数据分析采用Excel、SPSS等软件对数据进行计算和处理，不同林分问差异采用单因素方差分析检验(one—way狃ova)，变量问相关关系采用多元分析中的相关分析进行分析，显著性差异水平为p=0．05。10 4结果与分析4．1不同马尾松林分的土壤理化特性土壤是植物生存的重要环境因子，也是森林生态系统研究的重要组成部分。一方面，森林土壤可为森林植被的存在和发展提供必要的物质基础；另一方面，森林植被的出现及其演替反过来也将影响其土壤的形成和发育【35J。松材线虫》芮害后的马尾松林地的土壤养分状况对马尾松的生长和周围环境的影响是很大的，因此，对不同受害程度的马尾松林分土壤理化性质进行分析研究是必要的。表4—1不同林分的土壤理化性质Table4-1SomephySicalandchemicalpropertiesofsur仡cesoilsunderthedi脆rentstandsonShushanPal‘k注：n=5。I司一列『fl丰¨同土层平均伉后字母丰H同代表在005水平上差异不“著，不同字母代表差异娃著，括号内的数字足标准差。pH直接影响土壤中元素的存存状态、转化、迁移和有效性，同时影响土壤巾微生物的数量、组成和活性№371，是土壤主要的理化性质之一。一般认为氮在pH介于6—8时有效性较高，因为在pH小于6时，圃氮菌活动降低，而大于8时，硝化作用受到抑制；磷在pH介于6．5—7．5时有效性较高，在pH小于6．5时，易形成磷酸铁、 磷酸铝，有效性降低，在pH高于7．5时，则易形成磷酸二氢钙；酸性土壤的淋溶作用强烈，钾、钙、镁等元素容易流失，导致这些元素缺乏。在pH高于8．5时，土壤钙、镁离子被取代形成碳酸盐沉淀，因此钙、镁的有效性在pH6．8时最好。由表4．1得知，所测各土壤pH(H20)的范围是4．61．5．43，均值为5．02，属于酸性土壤，均是下层土高于上层土，其中土壤pH(H20)大于5．02的林分土层，分别是P1、P2、P3(0．10cm)，P3(10．20cm)；土壤pH(H20)小于5．02的林分土层，分别是P4(0．10cm)，P1、P2、P4(10．20cm)。显见，重度受损林pH(H20)大于轻度受损林pH(H20)。pH(KCl)在一定程度上反映了土壤的潜在酸度大小，即被土壤胶体吸附的活性A13+、Fe3+、Mn2+、H+数量。pH(KCl)越低，土壤中活性致酸离子数越多，与磷酸结合机率越大，易形成难溶态的磷酸盐，从而减少了植物可吸收的有效磷含量。研究结果显示，各林分pH(KCl)的范围是3．65．4．25，均值为3．93，而且其反映的规律与pH(H20)基本一致。土壤电导率(EC)包含了土壤养分与理化特性的丰富信息。土壤电导率能不同程度地反映土壤中的水分、盐分、有机质含量、土壤孔隙率和质地结构等参数的大小【3¨01。研究结果显示，各林分土壤EC的范围是103．70．165．70¨S·cm-1，均值为131．81pS·cm-1。其中，O．10cm土层中，轻度受损林分的EC高于重度受损林分的EC，且相同土层各林分问差异不显著(p>0．05)。表4—1中，各林分同层土的养分之问差异基本不显著(砂O．05)。土壤全氮含量变化范围为0．67g·kg。1(P2的10．20cm土层)．2．40g·kg。1(P4的0．10cm土层)，并且轻度受损和重度受损林分的全氮含量规律不一致，这可能与林下更新程度的不同有关。全钾含量变化范围为9．40g-k91(P4的10．20cm土层)．16．52g·kg卅(P1的lO-20cm土层)，且轻度受损林分全钾含量基本高于重度受损林分。全钙含量变化范围为O．34g·kg。1(P2的0—10cm土层)．O．65g·kg’1(P1的0—10cm土层)，其反映规律与全钾是一致的，也是轻度受损林分全钙含量基本高于重度受损林分。全镁含量变化范围为4．17g·kg‘1(P4的0—10cm土层)-7．78g·kg。1(P2的10—20cm土层)，全磷含量变化范围为66．50mg·kg一(P2的10—20cm土层)．146．80mg·kg。1(P4的10．20cm土层)。其中，全钾、全钙、全镁、全磷的反映规律是一致的，基本都是轻度受损林分全钙含量高于重度受损林分。Ffl表4．2巾栩关分析显示，pH(H20)和pH(Kcl)具有极显著正相关关系(p0．05)。30 3月5月7月9月11月1月培养时问口P1圈P2因P3囝P4口Pl3月5月7月9月11月1月培养时问P2P3P4图4—21不同林分速效磷含量F嘻4—2lConcentrationsofavailab】ephosphoruSatthedi丘色rentsamplingsitesonShushanParkduringthestudyperiod5月7月9月11月1月培养时间O．1Ocm轻度受损林O．10cm重度受损林】0．20cm轻度受损林10-20cm重度受损林图4—22不同受损程度各林分土壤速效磷季节动态图Fig．4-22Seasonald”amjcsofconcentrationsofaVaIlablephosphorusinthemineralsoiljntheMassonpinestands、v．ththedi任-erentdamagebypinewiJtdiseaseonShushanParkduringthestudyperiod图4．22可以看出，0—10cm和10．20cm不同受损程度的林分土壤速效磷含量最低值均出现在9月，最高值则是出现在1月，整个含量变化呈现出的是先上升后下降再上升的趋势。其巾，0．10cm土层的轻度受损林和重度受损林在3、7、9月的含量基本相同的，在5月时，轻度受损林的土壤速效磷含量显著高于重度受损林的含量(p<0．01)，而存1、11月，轻度受损林的土壤速效磷含量却显著低于重度受损林的含量(p<0．01)。在10—20cm土层巾，7、9月的轻度受损林速效磷含量和重度受损林的含量基本相同，在5月时，轻度受损林的速效磷含量显著高于重度受损林的含量(p<0．01)，而存1、3、11月，轻度受损林的土壤速效磷含量却显著低于重度受损林的含量(p<0．01)。2O8642O，0O0^吐≤比gv捌舡蓬蔽到吕u。N．0_【4O6284O2●，O0O^羔瓷目I)摄如攀较斓吕。。一-o2O8642O，，0O^莹／暑gv=寓：如蓬获删 4．5．2土壤磷的矿化速率从图4．23可以看出，在0．10cm土层中，四种不同受损程度的林分土壤磷的矿化速率最高的是重度受损林P2的34．14n培·kg一·d．1，最低值则是轻度受损林P1，为．25．05mg·kg～·d～；在10．20cm土层中，土壤磷的矿化速率最高的也是重度受损林P2的16．88mg·kg～·d-l，最低值同样是轻度受损林P1，为-12．07mg·kg～·d～，而且土壤磷的矿化速率有部分是负值。培养时间一⋯m3．黜4．一．』l函．良睬舟．1·。·髓臻寰髟溯．r．琢一r一蝉一3．4月5．6月7．8月9．10月】1．12月1．2月培养时间图4—23不同林分土壤磷的矿化速率Fig．4—23T色mporalpatternsofnetphosphomsmineralizationrateatthedi髓rentsampl．ngsitesonShushanParkduringthestudyperiod0O0O0O0O5432●0之o^口宙≤∞骞一褥浏基每鉴暑。。I-o∞加mom加^p／蛰瓷吕v斛剖甚长蓬g。0N-0一 5结论与讨论松材线虫病的侵染会导致马尾松林分结构发生改变，并影响马尾松林的群落功能【31。大量的研究结果表明，林分结构的改变会导致林地土壤养分发生变化‘64柳】，其中以土壤氮素矿化速率、微生物量碳氮含量、可溶性有机碳含量及速效磷的变化比较显—t^一者o5．1土壤理化特性松材线虫危害后的大蜀山马尾松林土壤呈酸性，可能是由于黄棕壤的成土母质与水热条件相互作用的结果，而且受害后的林木大量枯死，地上凋落物覆盖在地表上，其分解产物也可能使土壤呈酸性。崔晓阳等研究表明【3刨，亚热带湿润铁铝土，如砖红壤、赤红壤、红壤、黄棕壤及黄壤等是我国的酸性土壤，pH(H20)值也最低(pH(H20)值为4．5．5．5)。调查林分中，重度受损林的pH(H20)大于轻度受损林的，这可能是受损程度不同的林分，土壤硝化作用强度不同所导致的。试验结果表明，轻度受损林的电导率大于重度受损林的，这可能是由于轻度受损林的林下更新慢，林下养分循环利用就比较慢，从而导致了电导率相对高一些。重度受损林的全氮含量是大于轻度受损林含量的，很有可能是重度受损林在受害后凋落物急剧增加，而植物吸收利用降低所致。不同受损程度林分的土壤养分元素含量差异比较大，特别是钙、磷的差异更加明显。其中，重度受损林钙的含量低于轻度受损林的，这可能是被丰富的林下更新物种吸收利用和淋失所致。5．2土壤氮素矿化特征本实验通过对彳、=同受损程度马尾松林土壤氮素矿化特征研究发现，在野外氮素矿化的培养中，轻度受损林分平均净矿化速率和硝化速率分别为144．93肛g·kg一·d-1和181．78“g·kg～·d_l，重度受损林分平均净矿化速率和硝化速率分别为150．90肛g·kg～·d_1和186．60pg·kg～·d-1，分别是zhang【68J所测定的合肥市绿地土壤平均净矿化速率和硝化速率的4倍和3倍左右，而．H重度受损林的各速率大于轻度受损林。由此可以推断，遭受松材线虫病危害所引起的马尾松林分结构的改变，对林内土壤的氮素转化速率产生了重大影响，特别是重度受损林分尤为明显。在室内培养实验中，同样得出了类似的规律。本研究表明，受损林分土壤氮素矿化速率的增加主要是硝化作用的显著增强所导致，并+H．重度受损林分土壤的硝化作用比轻度受损林分更为显著(表5一1)，这 可能是因为重度受损的马尾松受松材线虫病危害，大量林木枯死，林内环境变化强烈，有机质分解加快，导致土壤硝化作用加强。研究表明【691，土壤的无机氮库存在着季节性变化，Binkley【69。¨认为，土壤无机氮库的季节最大值通常为最小值的5倍或者更高，本试验得出的结果与Binkley的研究是一致的，无论是铵态氮、硝态氮还是总无机氮的季节变化均符合这一规律。由此同样说明了松材线虫危害后的马尾松林的林内环境发生改变，同时加快了氮素的转化，而且季节差异性显著(矽<0．01)。Puri【172】研究表明，虽然土壤温湿度是影响土壤氮素矿化的最重要的原因，但温度的影响要高于湿度，二者有明显的正交互作用。这与本实验的研究结果是一致的，土壤的矿化速率和硝化速率最大值是在温度最高的7．8月，而不是在含水率最高的9．10月。试验结果显示，无论是轻度受损还是重度受损的林分其净氨化速率几乎都为负值，除了培养期问5．6月，重度受损林在10．20cm土层中净硝化速率为负值外，其他净硝化速率皆为正值。这说明受损林分土壤在全年的大部分时问会产生剩余的没被微生物或土壤动物同持的硝态氮，而铵态氮则全被固持，没有剩余，甚至土壤自身所含有的部分铵态氮也被部分固持，由此可以看出，硝化作用是马尾松林病害受损后氮素矿化的主要形式。与本研究结果类似，P0uyat㈣和zhu【741用室内培养以及现场培养法对比了城市土壤净矿化速率和硝化速率，发现城市土壤的硝化速率显著高于自然土壤。他们认为造成这种差异的原因可能是由于土壤微生物的活动影响和林内微环境的不同所致。本试验中，重度受损林和轻度受损林由于干扰后林分结构显著变化，导致的土壤微生物活动和林内微环境有区别，致使重度受损林和轻度受损林的硝化速率有显著差异(p<0．01)。土壤氮素矿化的室内培养法是给予土壤比实际环境中更适宜的温度和湿度而进行的研究土壤氮素转化的实验。本研究的室内培养法的结果所反映的铵态氮、硝态氮的变化趋势同野外现场培养是一致的，硝化作用也是其氮素矿化的主要形式。因此，可以利用室内培养法测定土壤氮素矿化势来替代现场培养法，来快速测定在干扰条件下土壤氮素转化的变化。r|]于森林土壤氮素中的硝态氮更容易被淋溶或反硝化损失，而且净硝化作用可能导致氮素在硝化作用过程中以NxO的形式损失或者在氮素运输过程中以N03‘一N形式流失到地下水巾，从而容易造成土壤氮素的缺失并且造成环境的污染【7孓77J。因此，松材线虫病害对马尾松林|￡I勺危害乃至整个是生态系统的影响是不容忽视的。34 5．3土壤微生物量碳氮土壤微生物是生态系统的重要组成部分，参与土壤碳、氮等元素的循环过程和土壤矿物质的矿化过程，对有机物质的分解转化起主导作用【78，79J。土壤微生物量对土壤条件变化非常敏感，因而土壤微生物量的多少及其变化能够作为分析土壤质量状况的重要依据瞵o'引J。土壤微生物量碳氮含量以表层(0．10cm)最高，随着土层的加深，呈下降趋势，这表明了土壤表层微生物活动强烈。在不同培养阶段各层土壤微生物量碳氮的变化趋势是很明显的，但重度受损林和轻度受损林的微生物量碳氮含量差异性却不是很明显，这可能是因为不同培养阶段土壤温湿度及通气状况和养分状况等不定因素导致的，因此，不同土层的土壤微生物量碳氮的含量存在很多不稳定性。令瓷≤∞iV苷矧寒k微生物量氮(mg／l(g)令玉≤凹iu得到S奄i◆＼l2040弓叼8一口◆微生物量氮(mg／l(g)图5—1轻度受损林(左图)、重度受损林(右图)的矿化速率与微生物量氮的关系Fig．5-1TherelationshipbetWeennetmineralizaijonrateandso“microbialbiomaSsnitrogen(SMBN)intthes1．曲tlyandseri叫slyd枷agedMaSsonpinestandsbypincwiltdiseaseonShushanPark土壤微生物量氮属土壤可矿化氮，在土壤氮素矿化方而占有重要地位。其矿化率较高，在土壤中很快发生矿化作用而放出有效态氮，是土壤有效态氮重要的源【2引，土壤易矿化氮主要来自土壤微生物体对氮的释放【82|。0lfs【83J指出，八要刁i是微生物大量集中的地方，微生物生物量氮库的大小可以用来预测氮素矿化速率。而本研究结果却表明，野外培养期问，轻度受损林与重度受损林的土壤微生物量氮与无机氮总量有显著相关性(图5—2)，但与土壤矿化速率却没有显著相关性(图5一1)，这可能是由于在培养过程中土壤还受到其他巧i定性因素，比如土壤温湿度和不同受损程度的土壤养分状况的影响，导致培养后的无机氮存在一定的差异。O0O0西加¨m，巧mO0O∞如柏如加m 仓_面昌V涮抽腻一套麒2035506580微生物量氮(mg／l(曲≤如gV卿缸腻姿隈020406080100微生物量氮(mg／】(g)图5—2轻度受损林(左图)、重度受损林(右图)的土壤无机氮与微生物量氮的关系Fig．5-2TherelationshipbeMeeninorganjcNandsoilmicrobialbiomassnitrogen(SMBN)intheslI曲tlyandseriousJydalnagedMassonpinestandsbypinewjltdise2LseonShushanPark土壤微生物量氮占土壤全氮的比例不同研究者的结果有别。通过对26个农业土壤的研究Anderson【84】等发现，土壤微生物量氮占土壤全氮的比例在0．5％．15．3％，平均约5％；Azam[85】等发现，微生物体氮占土壤全氮的比例为2．6％．14．8％，平均约6．4％。周建斌【86】等发现，黄土高原区土壤微生物体氮量为土壤全氮的0．20％．5．65％，平均3．36％。本实验研究结果表明，微生物量氮占全氮的比例波动在2．60％．4．08％之问，其平均值为3．34％。由此可见，国内结果低于国外的报道，这可能与供试土壤肥力普遍较低有关。本研究结果显示，土壤土壤微生物量C／N值在1．11．14．51范围内。金发会峭，J等研究表明，土壤C／N越大，说明有机物质越不易被矿化，矿化速率越低，供氮能力越弱；而微生物量C／N较低，表明微生物量氮是植物有效氮的重要储备库和源。图5—3、5—4表示的是不同林分土壤微生物量碳氮比与土壤铵态氮、硝态氮含量之问的关系。研究结果表明，微生物量碳氮比与铵态氮、硝态氮之问呈下降趋势，而月．微生物量碳氮比与硝态氮之问的下降趋势更明显，说明铵态氮、硝态氮含量越高，微生物量碳氮比越低，这可能是因为土壤固持的铵态氮、硝态氮比较多。由于野外培养试验巾的结果显示，氨化速率是负值，硝化速率是正值，结合这一点可以推测，土壤中有机质含量很少，释放出的铵态氮比较少，铵态氮被全部吸收，甚至微生物再帮助转化释放硝态氮，而土壤中的硝态氮含量明显是饱和状态的，所以土壤微生物活动主要是以参与硝化作用为主。36 24681012O3691215微生物C小微生物C／N图5—3轻度受损林(左图)、重度受损林(右图)的铵态氮与微生物量碳氮比的关系F嘻5-3Therelationshipbe附ecnextractableNH4+-Nandther捌oofsoilmicrobialbiomaSscarbon(SMBC)andsoilmicrobialbiomassnitrogen(sMBN)jnthesli曲tlyandseriouslydalnagedMassonpinestandsbypinewiltdiseaLse0nShushanPark420堂16∞占12卿缸8腻始46810120微生物C，N816243240微生物C／N图5—4轻度受损林(左图)、重度受损林(右图)的硝态氮与微生物量碳氮比的关系F嘻5_4TherelationshipbetweenextractabJeN03‘-Nandtheratioofso．1micmbialbiomaSscarbon(sMBc)andsoilmjcrobialbiomaSsnitrogen(SMBN)inthesli曲tlyandserlouslydamagedMassonpinestandsbypinewiltdiseaseonShushanPark5．4土壤可溶性有机碳DOC土壤可溶性有机碳受植物和微生物影响强烈、具有一定溶解性、在土壤中移动比较快，不稳定、易氧化、易分解、易矿化。其形态、空问位黄对植物、微生物来说是活性比较高n勺那一部分土壤碳素峭引。它还可以促进矿物的风化，为微生物的生长提供能量[89]，对土壤中营养元素的迁移起重要作用，因而是养分移动的载体岗子‘90，9¨。DOC也是环境污染物移动的载体I划子，DOC作为移动性碳库，其移动的过程通过对37765432●O一蛩瓷昌v蝌妊觚怕誊8765432●^昱瓷g一辊如砥怕黛85963一堂／暑Iuu=雪!_啦酶始军 土壤碳库的调节作用而成为地球表层系统碳循环的重要途径。对大气中的C02浓度间接地起调节作用‘921。80100120140160180200DOc含量(m非g)6080100120140DOC含量(mg／l(g)图5—5轻度受损林(左图)、重度受损林(右图)的微生物量氮与DOC的关系F培5-5Therelations“pbenveensoi】microbialbiomassnitrogen(SMBN)andDOCatthes1．曲tIyandseriousJydamagedMaSsonpinestandsbypinewiltdiseaseonShushanPark0．10cm80500b0_孕400乜鼎300蓉蚓雾200划窖荟10013018023060DOC含量(m∥埏)80100120140D0c含量(mg／蚝)图5—6轻度受损林(左图)、重度受损林(右图)的微生物量碳与DOC的关系F疃5—6Therelatjonshipbe似eensoilmicrobialbiomasscarbon(SMBC)andDOCatthesljghtlyandseriouslyd锄agedMassonpinestandsbypinewiItdiseaseonShushanPark本砀f究结果显示，土壤DOC含量随土层深度增加而不断减小，这主要由于随着土层深度的增加，土壤微生物数量逐渐降低，可供微生物利用的有机质减少，大多相关研究也得出类似的结果【93。96】。在本研究中，DOC含量在春季和夏季最高，冬季最低，这可能是因为土壤DOC含量随凋落物、降雨、温度和微生物等随季节变化而变化。这一研究与Kawahigashi【97j等发现，几种不同土地利用方式下的DOC含量夏季和春季较高，冬季较低的研究结果是一致的。研究结果显示(图5．5、5。6)，无论是轻度受损林还是重度受损林，DOC与土壤38∞舳∞加o^∞≤∞旨v删如酶谰S删拳舳加∞如柏如加^受瓷gv卿姐酶卿霉鞘§0O0O0如∞如加m^比≤龇gv卿如签=酉霉删长 微生物量氮之问相关性不显著(p>0．05)，Gundersen等【98J研究指出土壤DOC通量与立地的N水平无关，而与凋落物的数量有关。轻度受损林的DOC与土壤微生物量碳之间相关性不显著(p>0．05)，但重度受损林的DOC与土壤微生物量碳之间相关性显著(p<0．05)，这可能是因为重度受损林下林分结构变化显著，植被更新快并且植物多样性丰富，凋落物及有机质的分解较快，使得土壤微生物的活动更加活跃，使可溶性有机碳DOC为微生物提供了更丰富的碳源。5．5土壤速效磷土壤磷素的供应水平与土壤全磷含量和速效磷的丰缺有密切关系，而土壤速效磷是土壤中直接能被植物吸收利用的那部分土壤磷，因此速效磷含量的高低决定了土壤供磷能力。本实验结果显示(图5．7、5．8)，重度受损林的速效磷与磷矿化速率相关性不显著(p>0．05)，但轻度受损林的速效磷与磷矿化速率相关性显著(p<0．05)，并且与pH相关性也是显著的(p<0．05)。这个结果与闻志彬[99】等研究得出的土壤磷处于中高含量水平时，速效磷被交换和溶解的量随pH值的增大而下降的规律是一致的。10口堂5∞口一0鐾。要-5萱罄．10臻刊0cm●y=．16．：；5x+9．65一谜≯i，p