广西杉木连栽幼林根际与非根际土壤特性研究
覃祚玉 邓小军 ??宋贤冲 王会利+余东威??何彦然 ??唐健 ????
摘要：采用配對样地法对广西连栽杉木幼林不同栽植代数（一代林G1、二代林G2）的根际土和非根际土进行了土壤特性的分析研究，为连栽杉木人工林经营与可持续发展提供理论依据。结果表明：土壤pH值、有机质、全N、全P、水解性N、有效P、速效K、交换性Ca2+、有效Fe、有效Mn含量均表现为G2>G1，根际土（R）>非根际土（S），而土壤全K含量则反之。杉木连栽对林地土壤养分状况、酶活性和微生物具有一定影响。土壤酶活性表现为G2>G1，根际土（R）>非根际土（S）。无论是在根际土还是非根际土，土壤微生物优势种均为细菌，微生物总数、细菌、放线菌、真菌数量表现为G1>G2；栽植代数增加，细菌所占微生物总数比例下降，而放线菌所占比例则有明显增加趋势。
关键词：杉木； 连栽； 养分状况； 微生物； 酶活性
中图分类号：S791.27文献标识码：A文章编号：1004-3020（2017）02-0010-05
Rhizosphere and Nonrhizosphere Soil Properties Analysis of
Cunninghamia lanceolata
Plantations Under Different Rotations of Continuously Planting in Guangxi
Qin Zuoyu（1，2，3）Deng Xiaojun（1，2，3）Song Xiancong（1，2，3）Wang Huili（1，2，3）Yu Dongwei（4）He Yanran（4）Tang Jiang（1，2，3）
（1.Guangxi Zhuang Autonomous Region Forestry Research Institute Key Laboratory of Central SouthNanning530002；
2.China Fastgrowing Timber Cultivation of Forestry Ministry of ChinaNanning530002；3.Guangxi Key Laboratory
of Superior Timber Trees Resource CultivationNanning530002；4.Department of Forestry
of Guangxi Zhuang Autonomous RegionNanning530028）
Abstract： In order to provide the theoretical basis for the successive Cunninghamia lanceolata plantation management and sustainable development，rhizosphere and nonrhizosphere soil properties between the first and the second generation Cunninghamia lanceolata plantation in Guangxi were studied though the pair method. Results showed that the pH value，the contents of soil organic matter， total nitrogen， total phosphorus， alkali solution nitrogen， available phosphorus， available potassium， exchange of calcium ion， available Fe and available Mn of the second generation Cunninghamia lanceolata plantation was higher than the frist one， thoes nutrient content of rhizosphere soil（R） was higher than nonrhizosphere soil（S）， but the content of soil total K has an opposite trend. Continuously planting has a certain influence on soil enzyme activity， soil nutrient content and microbial. The second generation in the soil enzyme activity was higher than the first one， rhizosphere soil enzyme activities values were higher than the nonrhizosphere soil. Whether the rhizosphere soil or nonrhizosphere soil， the dominant species of soil microbes was bacteria.The proportion of microbes， the proportion of bacteria， the proportion of actinomycetes and the proportion of fungi showed that the first generation of forest soil>the second generation of forest soil； The proportion of bacteria decreased with continuousplanting rotation decreasing，but the proportion of actinomycetes showed a increasing tend.
Key words：Cunninghamia lanceolata；the continuous cropping； soil nutrient content；microorganism； enzyme activity
人工林地（特别是速生丰产林）衰退现象现已成为全球性关注问题。中国主要造林树种北方的杨树Populus 、南方的桉树Eucalyptus 均存在地力衰退现象，其中胡兴宜等[1-3]、叶绍明等[4-6]分别对杨树、桉树连栽林下物种多样性、土壤养分及其生物循环特征等方面的研究结果显示：连栽使得这几方面均有不同程度的下降趋势。杉木Cunninghamia lanceolat是中国主要的用材树种之一（19°30′～34°03′N；101°30′～121°53′E） ，广泛分布于16 个省区，具有速生、丰产、材性好、生态价值高等优良特性[7]。根际土壤是植物—土壤—微生物及其环境相互作用的活动场所，同时也是养分、有益/有害物质及水分进入植株参与物质与能量循环的门户，直接影响着植株的生长发育[8]。目前杉木林地土壤特性研究主要集中在不同年龄、不同立地条件的土壤微生物、酶活性及养分变化上[9-12]，但连栽对杉木林地土壤特性的研究报道不多[13-16]。在广西，杉木林地特性研究主要集中在20世纪90年代至21世纪初，而且多数集中在中龄林和成熟林[17-18]，未见关于杉木连栽幼林根际土与非根际土这方面的报道。鉴于此，为探索杉木人工林在幼龄期的土壤特性变化规律，探讨杉木幼林土壤养分亏缺与富集状况以及土壤酶活性、微生物数量的连栽响应，以广西杉木产区相似立地条件下的1、2代3～6 a生杉木人工林为研究对象，进行了相关研究，以期揭示杉木连栽幼林根际与非根际土壤的养分富集情况、生物活性演变规律，科学指导广西杉木人工林的可持续经营。
1样地概况
2材料与方法
2.1土壤采样方法
各产区选择代表性强的地段设置标准地，按栽植代数序列（1、2代） 分别设置面积为20 m × 20 m样地，每个样地3个重复。在每一样地内按“S”形布设采样点（ 5个），用抖落法取0～20 cm土层根际土与非根际土土样。将各主产区不同代数根际土与非根际土土样各15 个，混合后装袋带回实验室。样品分成两份，一份放在4 ℃的冰箱中待做微生物的不同区系微生物数量分析，一份自然风干待做土壤酶活性、养分测定。用S表示非根际土壤，用R表示根际土壤。
2.2检测方法
土壤化学性质采用《中华人民共和国林业行业标准 LY/T 1999》[20]进行测定。土壤细菌、放线菌、真菌用采用稀释平板培养法测定[21]，土壤脲酶酶活性用苯酚钠—次氯酸钠比色法测定，土壤磷酸酶活性用磷酸苯二钠比色法测定，土壤蔗糖酶活性用3，5—二硝基水楊酸比色法测定。
2.3数据统计分析
采用SPSS17. 0软件进行数据统计分析。
3结果与分析
3.1连栽对杉木根系养分状况的影响
在林木生长过程中，根系一方面从土壤中摄取养分和水分，同时亦向土壤中溢泌质子、离子并释放大量的有机物质。由表2可知，1代林根际土壤除了pH值、全K、交换性阳离子含量低于非根际土壤外，其余养分含量均高于非根际土壤；杉木2代林根际土壤全K、水解性N和有效Cu含量低于非根际土壤，其余养分含量均高于非根际土壤。土壤根际土养分含量（除全K、水解性N和有效Cu含量外）随栽植代数增加，略有增加，增加幅度在168%～2450%。无论是根际土壤还是非根际土壤，林地的pH值、有机质、全N、全P、水解性N、有效P、速效K、交换性Ca2+、有效Fe和有效Mn含量均表现为G2>G1，这可能与前茬栽植树种有关，桉树与毛竹根系发达，难腐烂。头栽幼龄期桉树与毛竹根系腐烂未完全，而到栽植第二代完全腐烂后的根系使得幼林土壤酸性增强，有机质等营养养分有所增加。R/S值是根际土壤与非根际土壤的比值，常用于反应作物根际效应的大小。R/S值越高，根际效应越明显且为正效应。结果显示R/S值在0.76～2.56。
3.2连栽对杉木人工幼林土壤酶活性的影响
土壤酶参与土壤中一系列的生物化学反应，并在土壤肥力评价承担着重要角色，推动着土壤中多种物质的分解转化。表3结果表明：不同在栽培代数的杉木幼林土壤酶活性均表现为根际土R>非根际土S。土壤酶活性随栽植代数增加而降低。磷酸酶活性随栽植代数增加明显降低，在非根际和根际土壤中，2代林的土壤酸性磷酸酶活性较1代林分别提高3158 %和2885 %。土壤酸性磷酸酶的R/S值呈现G1（267）G2（229），表明随栽植代数增加，根际效应值明显降低。
3.3连栽对杉木人工林土壤微生物数量的影响
由表4可以看出，随着杉木人工林栽植代数的增加，幼龄林土壤微生物总数趋于减少。连栽杉木林地，以细菌数量最多，放线菌数量其次，真菌数量最少。在根系土中，G2土壤微生物总数及细菌、放线菌、真菌数分别较G1减少了5024 %、5625 %、3091 %和2317 %；非根际土中，G2土壤微生物总数及细菌、放线菌、真菌数分别较G1减少了4362%、4539%、2527%和1261 %。G1根际土壤细菌、放线菌和真菌分别占微生物总数的7570%、2366 %和035%，而G2根际土壤中细菌、放线菌和真菌分别占微生物总数的6655%、3284%、061%。不同代数杉木微生物数量的根际R/S 值均在12以上。随着栽植代数增加，无论是土壤根际土还是非根际土的细菌、放线菌、真菌数量均为G2<g1，但细菌占微生物总数量的比例下降，土壤真菌、放线菌数量所占比例越来越大（放线菌尤为明显），这与杉木连栽后根际土和全土、根际土的ph值下降有关，由于杉木凋落物及根系分泌物单向长期积累，根际的微环境越来越不利于细菌的繁殖和生长，而根际土壤放线菌占微生物比例有增加趋势。
摘要：采用配對样地法对广西连栽杉木幼林不同栽植代数（一代林G1、二代林G2）的根际土和非根际土进行了土壤特性的分析研究，为连栽杉木人工林经营与可持续发展提供理论依据。结果表明：土壤pH值、有机质、全N、全P、水解性N、有效P、速效K、交换性Ca2+、有效Fe、有效Mn含量均表现为G2>G1，根际土（R）>非根际土（S），而土壤全K含量则反之。杉木连栽对林地土壤养分状况、酶活性和微生物具有一定影响。土壤酶活性表现为G2>G1，根际土（R）>非根际土（S）。无论是在根际土还是非根际土，土壤微生物优势种均为细菌，微生物总数、细菌、放线菌、真菌数量表现为G1>G2；栽植代数增加，细菌所占微生物总数比例下降，而放线菌所占比例则有明显增加趋势。
关键词：杉木； 连栽； 养分状况； 微生物； 酶活性
中图分类号：S791.27文献标识码：A文章编号：1004-3020（2017）02-0010-05
Rhizosphere and Nonrhizosphere Soil Properties Analysis of
Cunninghamia lanceolata
Plantations Under Different Rotations of Continuously Planting in Guangxi
Qin Zuoyu（1，2，3）Deng Xiaojun（1，2，3）Song Xiancong（1，2，3）Wang Huili（1，2，3）Yu Dongwei（4）He Yanran（4）Tang Jiang（1，2，3）
（1.Guangxi Zhuang Autonomous Region Forestry Research Institute Key Laboratory of Central SouthNanning530002；
2.China Fastgrowing Timber Cultivation of Forestry Ministry of ChinaNanning530002；3.Guangxi Key Laboratory
of Superior Timber Trees Resource CultivationNanning530002；4.Department of Forestry
of Guangxi Zhuang Autonomous RegionNanning530028）
Abstract： In order to provide the theoretical basis for the successive Cunninghamia lanceolata plantation management and sustainable development，rhizosphere and nonrhizosphere soil properties between the first and the second generation Cunninghamia lanceolata plantation in Guangxi were studied though the pair method. Results showed that the pH value，the contents of soil organic matter， total nitrogen， total phosphorus， alkali solution nitrogen， available phosphorus， available potassium， exchange of calcium ion， available Fe and available Mn of the second generation Cunninghamia lanceolata plantation was higher than the frist one， thoes nutrient content of rhizosphere soil（R） was higher than nonrhizosphere soil（S）， but the content of soil total K has an opposite trend. Continuously planting has a certain influence on soil enzyme activity， soil nutrient content and microbial. The second generation in the soil enzyme activity was higher than the first one， rhizosphere soil enzyme activities values were higher than the nonrhizosphere soil. Whether the rhizosphere soil or nonrhizosphere soil， the dominant species of soil microbes was bacteria.The proportion of microbes， the proportion of bacteria， the proportion of actinomycetes and the proportion of fungi showed that the first generation of forest soil>the second generation of forest soil； The proportion of bacteria decreased with continuousplanting rotation decreasing，but the proportion of actinomycetes showed a increasing tend.
Key words：Cunninghamia lanceolata；the continuous cropping； soil nutrient content；microorganism； enzyme activity
人工林地（特别是速生丰产林）衰退现象现已成为全球性关注问题。中国主要造林树种北方的杨树Populus 、南方的桉树Eucalyptus 均存在地力衰退现象，其中胡兴宜等[1-3]、叶绍明等[4-6]分别对杨树、桉树连栽林下物种多样性、土壤养分及其生物循环特征等方面的研究结果显示：连栽使得这几方面均有不同程度的下降趋势。杉木Cunninghamia lanceolat是中国主要的用材树种之一（19°30′～34°03′N；101°30′～121°53′E） ，广泛分布于16 个省区，具有速生、丰产、材性好、生态价值高等优良特性[7]。根际土壤是植物—土壤—微生物及其环境相互作用的活动场所，同时也是养分、有益/有害物质及水分进入植株参与物质与能量循环的门户，直接影响着植株的生长发育[8]。目前杉木林地土壤特性研究主要集中在不同年龄、不同立地条件的土壤微生物、酶活性及养分变化上[9-12]，但连栽对杉木林地土壤特性的研究报道不多[13-16]。在广西，杉木林地特性研究主要集中在20世纪90年代至21世纪初，而且多数集中在中龄林和成熟林[17-18]，未见关于杉木连栽幼林根际土与非根际土这方面的报道。鉴于此，为探索杉木人工林在幼龄期的土壤特性变化规律，探讨杉木幼林土壤养分亏缺与富集状况以及土壤酶活性、微生物数量的连栽响应，以广西杉木产区相似立地条件下的1、2代3～6 a生杉木人工林为研究对象，进行了相关研究，以期揭示杉木连栽幼林根际与非根际土壤的养分富集情况、生物活性演变规律，科学指导广西杉木人工林的可持续经营。
1样地概况
2材料与方法
2.1土壤采样方法
各产区选择代表性强的地段设置标准地，按栽植代数序列（1、2代） 分别设置面积为20 m × 20 m样地，每个样地3个重复。在每一样地内按“S”形布设采样点（ 5个），用抖落法取0～20 cm土层根际土与非根际土土样。将各主产区不同代数根际土与非根际土土样各15 个，混合后装袋带回实验室。样品分成两份，一份放在4 ℃的冰箱中待做微生物的不同区系微生物数量分析，一份自然风干待做土壤酶活性、养分测定。用S表示非根际土壤，用R表示根际土壤。
2.2检测方法
土壤化学性质采用《中华人民共和国林业行业标准 LY/T 1999》[20]进行测定。土壤细菌、放线菌、真菌用采用稀释平板培养法测定[21]，土壤脲酶酶活性用苯酚钠—次氯酸钠比色法测定，土壤磷酸酶活性用磷酸苯二钠比色法测定，土壤蔗糖酶活性用3，5—二硝基水楊酸比色法测定。
2.3数据统计分析
采用SPSS17. 0软件进行数据统计分析。
3结果与分析
3.1连栽对杉木根系养分状况的影响
在林木生长过程中，根系一方面从土壤中摄取养分和水分，同时亦向土壤中溢泌质子、离子并释放大量的有机物质。由表2可知，1代林根际土壤除了pH值、全K、交换性阳离子含量低于非根际土壤外，其余养分含量均高于非根际土壤；杉木2代林根际土壤全K、水解性N和有效Cu含量低于非根际土壤，其余养分含量均高于非根际土壤。土壤根际土养分含量（除全K、水解性N和有效Cu含量外）随栽植代数增加，略有增加，增加幅度在168%～2450%。无论是根际土壤还是非根际土壤，林地的pH值、有机质、全N、全P、水解性N、有效P、速效K、交换性Ca2+、有效Fe和有效Mn含量均表现为G2>G1，这可能与前茬栽植树种有关，桉树与毛竹根系发达，难腐烂。头栽幼龄期桉树与毛竹根系腐烂未完全，而到栽植第二代完全腐烂后的根系使得幼林土壤酸性增强，有机质等营养养分有所增加。R/S值是根际土壤与非根际土壤的比值，常用于反应作物根际效应的大小。R/S值越高，根际效应越明显且为正效应。结果显示R/S值在0.76～2.56。
3.2连栽对杉木人工幼林土壤酶活性的影响
土壤酶参与土壤中一系列的生物化学反应，并在土壤肥力评价承担着重要角色，推动着土壤中多种物质的分解转化。表3结果表明：不同在栽培代数的杉木幼林土壤酶活性均表现为根际土R>非根际土S。土壤酶活性随栽植代数增加而降低。磷酸酶活性随栽植代数增加明显降低，在非根际和根际土壤中，2代林的土壤酸性磷酸酶活性较1代林分别提高3158 %和2885 %。土壤酸性磷酸酶的R/S值呈现G1（267）G2（229），表明随栽植代数增加，根际效应值明显降低。
3.3连栽对杉木人工林土壤微生物数量的影响
由表4可以看出，随着杉木人工林栽植代数的增加，幼龄林土壤微生物总数趋于减少。连栽杉木林地，以细菌数量最多，放线菌数量其次，真菌数量最少。在根系土中，G2土壤微生物总数及细菌、放线菌、真菌数分别较G1减少了5024 %、5625 %、3091 %和2317 %；非根际土中，G2土壤微生物总数及细菌、放线菌、真菌数分别较G1减少了4362%、4539%、2527%和1261 %。G1根际土壤细菌、放线菌和真菌分别占微生物总数的7570%、2366 %和035%，而G2根际土壤中细菌、放线菌和真菌分别占微生物总数的6655%、3284%、061%。不同代数杉木微生物数量的根际R/S 值均在12以上。随着栽植代数增加，无论是土壤根际土还是非根际土的细菌、放线菌、真菌数量均为G2<g1，但细菌占微生物总数量的比例下降，土壤真菌、放线菌数量所占比例越来越大（放线菌尤为明显），这与杉木连栽后根际土和全土、根际土的ph值下降有关，由于杉木凋落物及根系分泌物单向长期积累，根际的微环境越来越不利于细菌的繁殖和生长，而根际土壤放线菌占微生物比例有增加趋势。
