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摘 要人工林土壤退化是20世纪以来人们关注的生态环境问题之一。作为一种速生树种,桉树人工林可能会引起林地土壤退化。本研究以昆明、思茅澜沧拉祜族自治县、牟定县的4种桉树人工林为主要研究对象,比较了桉树林与思茅松林、元江栲林不同群落下的土壤微生物呼吸的差异,探讨和评价桉树人工林是否会导致土壤退化。
关键词桉树人工林;土壤微生物呼吸;化感;土壤退化
中图分类号S7文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)082-0001-02
1土壤微生物呼吸
土壤呼吸,指未扰动土壤中产生CO2的所有代谢过程(Lundeg et al.,1927),包括3个生物学过程(土壤微生物呼吸、土壤动物呼吸和根呼吸)和一个化学氧化过程(Singh et al.,1977)。土壤呼吸是表征土壤质量和肥力的重要生物学指标,在生态演替过程中,植被的变化通过吸收养分和归还有机物等,以影响土壤的物理、化学和生物学性状,土壤呼吸亦随之变化,指示着生态系统演替的过程与方向。
2影响土壤呼吸的因素
土壤呼吸过程既是一个非生物学氧化过程,又是一个复杂的生物学过程。它不仅受到气温、土壤温度、湿度、pH值和风速等环境条件的影响,还受到植被、土壤动物、土壤生物学属性等生物因素以及人为因素,如土地利用、环境污染等因素的影响(刘绍辉,1998),并且各种因子相互作用共同影响着陆地生态系统的土壤呼吸。
土壤呼吸过程以土壤微生物和植物根系呼吸为主,它们都是依赖于温度和湿度的生物学过程,在一定范围内表现为随温度和水分增加而增加的趋势,在极端的温度和水分条件下,则受到抑制(Oomes et al.,1997)。研究表明,土壤含水量和10cm地温是最主要的因素,可以解释土壤呼吸变异的97%(Keith et al. ,1997)。一般而言,土壤温度是影响陆地生态系统土壤呼吸作用的最主要因素,二者之间关系具有较明显的规律性(Raich et al. ,1992;Smith,2003)。众多研究表明(Singh et al.,1997;Luo et al.,2007;陈佐忠等,1989;崔骁勇,2001),土壤呼吸速率随着温度的上升而呈指数函数上升,即温度越高,土壤呼吸越高。土壤含水量对陆地生态系统土壤呼吸速率的影响较为复杂,往往同时取决于温度的配置状况。因此要准确测定陆地生态系统的土壤呼吸,必须综合考虑整个过程(Luo et al.,2007)。
3土壤呼吸的测量方法
土壤呼吸的测量主要采用:碱液吸收法、碱石灰(soda-lime)吸收法、气流法(air current method)。本研究着重比较不同树种下土壤呼吸的差异,要求一次测量多个样品。因此,碱石灰(soda-lime)吸收法是最适合的方法。
碱石灰(soda-lime)吸收法(Lee & Jose,2003;易志刚,2003)是在碱液吸收法的基础上发展起来的,因为碱液吸收法滴定较为繁琐,而碱石灰吸收法只需测量吸收CO2前后其重量的变化,操作较为简单,适合于野外测量,是20世纪60年代以来测量土壤呼吸普遍采用的方法(Edwards,1982)。该方法在实验中应注意以下几个问题:1)碱石灰的用量,一般为30~60g;2)碱石灰的吸收面积,不得低于测量面积的5%;3)测量面积;4)碱石灰的吸收效率,当CO2的吸收量达到碱石灰初始重量的7%时,应重新更换碱石灰(Edwards,1982;Raich et al.,1990;Toland et al.,1994)。
土壤中不同组分呼吸量的测量方法主要有以下几种:组分法、根去除法、同位素法。本研究采用根去除法进行土壤微生物呼吸量的测定。
根去除法,首先原位测量土壤总呼吸速率,然后分土层将样方中根去掉,将无根土按土层放回原处,用隔离物将无根土壤与周围环境隔开,可阻止新根进入,又不阻碍土壤水分和气体的交换。当土壤理化条件相对稳定后,测量得到的呼吸速率即土壤微生物、土壤动物呼吸速率,它与土壤总呼吸速率之差,即得到根呼吸速率(易志刚,2003)。
4研究目标
本研究以昆明、思茅澜沧拉祜族自治县、牟定的蓝桉、巨尾桉、尾叶桉、史密斯桉4种桉树为主要研究对象,与思茅松林、云南松林、天然元江栲林比较林下的土壤微生物呼吸情况,通过对桉树土壤微生物呼吸的研究,探讨和评价桉树人工林是否会导致土壤退化及提出可持续发展对策。研究结果对政府制定桉树人工林的发展规划提供科学依据。
5研究方法
5.1野外调查
昆明筇竹寺,海拔高度2280~2350m,北纬25°3′,东经101°28′。年平均温度14.7℃,降水量1011.8mm,降水量的各月分配不均,5~10月为雨季,降雨量占全年的85%,11~4月为干季,属于干湿季分明的半湿润气候。植被类型为半湿润常绿阔叶林。
云南省牟定县,北纬25°24′,东经101°28′,海拔1950~2015m,为长江上游水土流失重点治理小流域,面积1.8km2。年降雨量800~1300mm,有明显的干湿季,降雨主要集中在5~10月,其降雨量占全年降雨量的80%。年平均气温10.4~14.7℃,属亚热带半湿润季风气候。土壤为紫色土。地带性植被为半湿润常绿阔叶林,由于人类活动干扰,典型地带性植被只有零星残存,代之的是灌草丛、云南松(Pinus yunnanensis)林、云南松针阔混交林、次生性半湿润常绿阔叶林和史密斯桉(Eucalyptus smith)林(王震洪等,2006)。
2009年10月,在思茅澜沧县至东朗乡和竹塘乡沿途分别选取桉林人工林、阔叶林及思茅松林。2009年11月,在昆明筇竹寺及楚雄牟定县飒马场选取桉林及阔叶林作为实验地。实验地要求桉林、阔叶林及思茅松林在同一坡面,以便提供一个尽可能一致的环境条件。
5.2林下土壤微生物呼吸量的测定
本试验于2009年10月3日开始,在思茅澜沧县至东朗乡,富本山庄对面巨尾桉人工林样地,样地选取林地东坡。坡度15度相似生境的巨尾桉(Eucalyptusgrandis×E.urophyll)林、灌木阔叶林(红木荷(Schima wallichii)、西南桦(Betula alnoides)、麻栎(Quercus acutissima))、思茅松(Pinus kesiya)林。此时为当地雨季,采用根移除法及碱石灰法测林下土壤微生物呼吸:挖选取林下面积为0.5m×0.5m,深度为30cm的土坑,重复10个,将根移除后,把土壤返回原处,用一定面积相应高度的圆柱塑料桶扣在选定的样圆上,圆桶内放置金属铝盒,内盛40克碱石灰(碱石灰之前在105℃烘箱中烘干至恒重)。圆桶边缘压入土壤2cm,放置24h后,将铝盒取出,用烘箱(105℃)烘干至恒重,称重。所得碱石灰重量×1.69(Grogan,1998),以计算损失的水分。所得值与对照样的差值即为单位面积下该样地土壤微生物呼吸24h所释放的
CO2(gCO2m-2d-1)。
2009年10月,在思茅澜沧县至竹塘乡沿途样地,选取栽种多年的尾叶桉树林与思茅松林样地测土壤微生物呼吸。两样地位于山体北坡,坡度20度。实验步骤同上。
昆明筇竹寺附近有很好的天然元江栲(Castanopsis orthacantha)林,及栽种20年以上的蓝桉(Eucalyptus globulus)林。2009年9月在这样地调查选取相似生境下生长的蓝桉林、元江栲林及云南松针叶林,分别测量林下的土壤微生物呼吸。样地位于昆明筇竹寺东南坡,坡度15度。试验方法同上。
2009年11月,在楚雄牟定飒马场选取相似生境下生长的史密斯桉(Eucalyptus smithii)林、灌木阔叶林及云南松针叶林,分别测量林下的土壤微生物呼吸。样地位于楚雄牟定飒马场西坡。试验方法同上。
2010年4月,此时为当地旱季,在相同样地重复上述实验。比较雨季与旱季土壤呼吸的变化。
6结果与分析
6.1桉树林土壤微生物呼吸研究
土壤呼吸是表征土壤质量和肥力的重要生物学指标,它反映了土壤生物活性和土壤物质代谢的强度。本研究测定了桉树林与其他林种下土壤微生物呼吸量。
6.2各群落土壤微生物呼吸量比较研究
1)2年生人工巨尾桉林与阔叶林、思茅松林土壤微生物呼吸量比较研究。由图1可看出,人工巨尾桉林下土壤微生物呼吸量低于与之相邻的思茅松林,经显著性分析检验,二者差异显著(F=39.704,P=0.001)。其次,所选思茅松林为栽种20年以上,林下植物种类较丰富,土壤微生物活性高。而人工巨尾桉林栽种不满三年,受人为因数的影响以及巨尾桉树木生长迅速,对土壤有机质消耗较快,导致林下土壤微生物活性较低,土壤微生物呼吸量较少。与人工巨尾桉林紧紧相邻的阔叶灌木林,其土壤微生物呼吸量与人工巨尾桉林下土壤微生物呼吸量相近(F=7.598,P=0.029),其主要原因可能是由于,所选样地位于公路两旁,周围是农田,受人为干扰较大。
图1巨尾桉林与灌木林、思茅松林土壤微生物呼吸量比较
图中不同小写字母表示相同时间不同桉树种呼吸速率间的差异显著性(P<0.05)
2)栽种多年的桉树林与思茅松林土壤微生物呼吸量比较研究。由图2可看出,栽种20多年的尾叶桉林下土壤微生物呼吸量高于与之相邻的思茅松林,经显著性分析检验,二者差异显著(F=79.693,P=0.000)。主要原因可能是,栽种20多年的尾叶桉林下植物种类丰富:红木荷(Schima wallichii)、西番莲(Passiflower caerulea)、花叶假杜鹃(Barleria lupulina)、思茅松(Pinus kesiya)等,土壤微生物活性高。说明,虽然尾叶桉林分泌的化感物质对土壤微生物有抑制作用(刘小香,2004),但随着时间的推移,土壤微生物能逐渐适应并恢复原有活性。
图2尾叶桉林与思茅松林土壤微生物呼吸量比较
图中不同小写字母表示相同时间不同桉树种呼吸速率间的差异显著性(P<0.05)
3)蓝桉林与天然阔叶林土壤微生物呼吸量比较研究。由图3可看出,栽种多年的本土树种元江栲林下土壤微生物呼吸量高于与之相邻的蓝桉林,经显著性分析检验,二者差异显著(F=227.373,P=0.000)。主要原因可能是,蓝桉分泌的化感物质对土壤中的微生物生长及其呼出CO2量具有较强的抑制作用(刘小香,2004)。此外,蓝桉桉树木生长迅速,对土壤有机质消耗较快,导致林下土壤微生物活性较低,土壤微生物呼吸量较少。而本土树种元江栲生长较慢,林下植物种类丰富,土壤微生物活性高。
图3蓝桉林与元江栲林土壤微生物呼吸量比较
图中不同小写字母表示相同时间不同桉树种呼吸速率间的差异显著性(P<0.05)
4)思密斯桉林与云南松林、阔叶林土壤微生物呼吸量比较研究。史密斯桉的枝叶,枯落物,根系分泌物及林下表土的水溶物中,都含有能够抑制其它植物、动物和微生物生长的物质,其林下基本没有植物。由图4可看出,思密斯桉林下土壤微生物呼吸量明显低于与其相邻的云南松林(F=598.732,P=0.001)、阔叶林土壤微生物呼吸量,经显著性分析检验,差异显著(F=159.324,P=0.000)。主要原因可能是,试验地牟定地区全年降水量很少,而思密斯桉生长需要从土壤中吸取大量的水分和有机质,此外,史密斯桉凋落物很少,叶片具有较强的化感物质。
图4思密斯桉林与云南松林、阔叶林土壤微生物呼吸量比较
图中不同小写字母表示相同时间不同桉树种呼吸速率间的差异显著性(P<0.05)
5)雨季与旱季土壤微生物呼吸的变化。
图5东朗乡巨尾桉与阔叶林雨季与旱季土壤呼吸变化
图中不同小写字母表示相同时间不同桉树种呼吸速率间的差异显著性(P<0.05)
由图5可看出,雨季时巨尾桉与其相邻阔叶灌木林下土壤微生物呼吸量相近,经显著性分析检验,差异不显著(F=5.432,P=0.320)。而旱季时,巨尾桉土壤微生物呼吸量低于与其相邻阔叶灌木林下土壤微生物呼吸量,经显著性分析检验,差异显著(F=36.569,P=0.001)。主要原因可能是,雨季时,雨水的淋溶作用,会降低桉树枯落物中桉油和单宁成分,土壤微生物呼吸受桉树化感作用影响较小,使其更有利于微生物的分解(刘月廉,2006)。
由图6可看出,在雨季和旱季,栽植20多年的尾叶桉林下土壤微生物呼吸量均高于与之相邻的思茅松林,经显著性分析检验,差异显著。雨季(F=79.632,P=0.456)、旱季(F=23.659,P=0.002)。主要原因可能是,栽种20多年的尾叶桉林下土壤微生物能逐渐适应其生境,林下植物种类丰富,土壤微生物呼吸量高。而思茅松林下其凋落物难以腐烂分解,土壤微生物呼吸受到影响。
图6竹塘乡尾叶桉林与思茅松林雨季与旱季土壤呼吸变化
图中不同小写字母表示相同时间不同桉树种呼吸速率间的差异显著性(P<0.05)
由图7可看出,在雨季和旱季,本土树种元江栲林下土壤微生物呼吸量均高于与之相邻的蓝桉林,经显著性分析检验,差异显著。雨季(F=279.632,P=0.000)、旱季(F=53.659,P=0.001)。主要原因可能是,蓝桉分泌的化感物质对土壤中的微生物生长及其呼出CO2量具有较强的抑制作用(刘小香,2004)。此外,蓝桉桉树木生长迅速,对土壤有机质和水分消耗较快,导致林下土壤微生物活性较低,土壤微生物呼吸量较小。而本土树种元江栲生长较慢,林下植物种类丰富,土壤微生物活性高。
图7昆明筇竹寺蓝桉林与元江栲林雨季与旱季土壤呼吸变化
图中不同小写字母表示相同时间不同桉树间呼吸速率的差异显著性(P<0.05)
综上所述,旱季时,人工巨尾桉林、蓝桉林、史密斯桉林下土壤微生物呼吸量均低于与之相邻的阔叶林、思茅松林以及元江栲林。各种桉林土壤微生物呼吸量范围为:2.93~17.73g(CO2)d-1m-2。其中,史密斯桉林下土壤微生物呼吸量最低,尾叶桉林下土壤微生物呼吸量最高。与桉林相对比的思茅松林、云南松林、元江栲林下土壤微生物呼吸量范围为:14.04~27.435g(CO2)d-1m-2。元江栲林下土壤微生物呼吸量最高。而雨季时,人工巨尾桉林、蓝桉林、尾叶桉林下土壤微生物呼吸量均上升很多,范围为:23.51~31.94g(CO2)d-1m-2,尾叶桉林下土壤微生物呼吸量最高。思茅松林、云南松林、元江栲林土壤微生物呼吸量范围为:21.719~49.707g(CO2)d-1m-2,元江栲林下土壤微生物呼吸量最高。桉林土壤微生物呼吸量上升幅度大于思茅松林、云南松林、灌木阔叶林。
参考文献
[1]马祥庆,黄宝龙.人工林地力衰退研究综述[J].南京林业大学学报,1997,2:77-82.
[2]盛明智.2004.桉树的栽培与桉叶的药用价值开发.中华医学丛刊,44:100-101.
作者简介
张磊(1981—),男,汉族,云南省个旧市人,云南新兴职业学院讲师,研究方向:生物化学、无机化学、有机化学、药用植物学。
关键词桉树人工林;土壤微生物呼吸;化感;土壤退化
中图分类号S7文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)082-0001-02
1土壤微生物呼吸
土壤呼吸,指未扰动土壤中产生CO2的所有代谢过程(Lundeg et al.,1927),包括3个生物学过程(土壤微生物呼吸、土壤动物呼吸和根呼吸)和一个化学氧化过程(Singh et al.,1977)。土壤呼吸是表征土壤质量和肥力的重要生物学指标,在生态演替过程中,植被的变化通过吸收养分和归还有机物等,以影响土壤的物理、化学和生物学性状,土壤呼吸亦随之变化,指示着生态系统演替的过程与方向。
2影响土壤呼吸的因素
土壤呼吸过程既是一个非生物学氧化过程,又是一个复杂的生物学过程。它不仅受到气温、土壤温度、湿度、pH值和风速等环境条件的影响,还受到植被、土壤动物、土壤生物学属性等生物因素以及人为因素,如土地利用、环境污染等因素的影响(刘绍辉,1998),并且各种因子相互作用共同影响着陆地生态系统的土壤呼吸。
土壤呼吸过程以土壤微生物和植物根系呼吸为主,它们都是依赖于温度和湿度的生物学过程,在一定范围内表现为随温度和水分增加而增加的趋势,在极端的温度和水分条件下,则受到抑制(Oomes et al.,1997)。研究表明,土壤含水量和10cm地温是最主要的因素,可以解释土壤呼吸变异的97%(Keith et al. ,1997)。一般而言,土壤温度是影响陆地生态系统土壤呼吸作用的最主要因素,二者之间关系具有较明显的规律性(Raich et al. ,1992;Smith,2003)。众多研究表明(Singh et al.,1997;Luo et al.,2007;陈佐忠等,1989;崔骁勇,2001),土壤呼吸速率随着温度的上升而呈指数函数上升,即温度越高,土壤呼吸越高。土壤含水量对陆地生态系统土壤呼吸速率的影响较为复杂,往往同时取决于温度的配置状况。因此要准确测定陆地生态系统的土壤呼吸,必须综合考虑整个过程(Luo et al.,2007)。
3土壤呼吸的测量方法
土壤呼吸的测量主要采用:碱液吸收法、碱石灰(soda-lime)吸收法、气流法(air current method)。本研究着重比较不同树种下土壤呼吸的差异,要求一次测量多个样品。因此,碱石灰(soda-lime)吸收法是最适合的方法。
碱石灰(soda-lime)吸收法(Lee & Jose,2003;易志刚,2003)是在碱液吸收法的基础上发展起来的,因为碱液吸收法滴定较为繁琐,而碱石灰吸收法只需测量吸收CO2前后其重量的变化,操作较为简单,适合于野外测量,是20世纪60年代以来测量土壤呼吸普遍采用的方法(Edwards,1982)。该方法在实验中应注意以下几个问题:1)碱石灰的用量,一般为30~60g;2)碱石灰的吸收面积,不得低于测量面积的5%;3)测量面积;4)碱石灰的吸收效率,当CO2的吸收量达到碱石灰初始重量的7%时,应重新更换碱石灰(Edwards,1982;Raich et al.,1990;Toland et al.,1994)。
土壤中不同组分呼吸量的测量方法主要有以下几种:组分法、根去除法、同位素法。本研究采用根去除法进行土壤微生物呼吸量的测定。
根去除法,首先原位测量土壤总呼吸速率,然后分土层将样方中根去掉,将无根土按土层放回原处,用隔离物将无根土壤与周围环境隔开,可阻止新根进入,又不阻碍土壤水分和气体的交换。当土壤理化条件相对稳定后,测量得到的呼吸速率即土壤微生物、土壤动物呼吸速率,它与土壤总呼吸速率之差,即得到根呼吸速率(易志刚,2003)。
4研究目标
本研究以昆明、思茅澜沧拉祜族自治县、牟定的蓝桉、巨尾桉、尾叶桉、史密斯桉4种桉树为主要研究对象,与思茅松林、云南松林、天然元江栲林比较林下的土壤微生物呼吸情况,通过对桉树土壤微生物呼吸的研究,探讨和评价桉树人工林是否会导致土壤退化及提出可持续发展对策。研究结果对政府制定桉树人工林的发展规划提供科学依据。
5研究方法
5.1野外调查
昆明筇竹寺,海拔高度2280~2350m,北纬25°3′,东经101°28′。年平均温度14.7℃,降水量1011.8mm,降水量的各月分配不均,5~10月为雨季,降雨量占全年的85%,11~4月为干季,属于干湿季分明的半湿润气候。植被类型为半湿润常绿阔叶林。
云南省牟定县,北纬25°24′,东经101°28′,海拔1950~2015m,为长江上游水土流失重点治理小流域,面积1.8km2。年降雨量800~1300mm,有明显的干湿季,降雨主要集中在5~10月,其降雨量占全年降雨量的80%。年平均气温10.4~14.7℃,属亚热带半湿润季风气候。土壤为紫色土。地带性植被为半湿润常绿阔叶林,由于人类活动干扰,典型地带性植被只有零星残存,代之的是灌草丛、云南松(Pinus yunnanensis)林、云南松针阔混交林、次生性半湿润常绿阔叶林和史密斯桉(Eucalyptus smith)林(王震洪等,2006)。
2009年10月,在思茅澜沧县至东朗乡和竹塘乡沿途分别选取桉林人工林、阔叶林及思茅松林。2009年11月,在昆明筇竹寺及楚雄牟定县飒马场选取桉林及阔叶林作为实验地。实验地要求桉林、阔叶林及思茅松林在同一坡面,以便提供一个尽可能一致的环境条件。
5.2林下土壤微生物呼吸量的测定
本试验于2009年10月3日开始,在思茅澜沧县至东朗乡,富本山庄对面巨尾桉人工林样地,样地选取林地东坡。坡度15度相似生境的巨尾桉(Eucalyptusgrandis×E.urophyll)林、灌木阔叶林(红木荷(Schima wallichii)、西南桦(Betula alnoides)、麻栎(Quercus acutissima))、思茅松(Pinus kesiya)林。此时为当地雨季,采用根移除法及碱石灰法测林下土壤微生物呼吸:挖选取林下面积为0.5m×0.5m,深度为30cm的土坑,重复10个,将根移除后,把土壤返回原处,用一定面积相应高度的圆柱塑料桶扣在选定的样圆上,圆桶内放置金属铝盒,内盛40克碱石灰(碱石灰之前在105℃烘箱中烘干至恒重)。圆桶边缘压入土壤2cm,放置24h后,将铝盒取出,用烘箱(105℃)烘干至恒重,称重。所得碱石灰重量×1.69(Grogan,1998),以计算损失的水分。所得值与对照样的差值即为单位面积下该样地土壤微生物呼吸24h所释放的
CO2(gCO2m-2d-1)。
2009年10月,在思茅澜沧县至竹塘乡沿途样地,选取栽种多年的尾叶桉树林与思茅松林样地测土壤微生物呼吸。两样地位于山体北坡,坡度20度。实验步骤同上。
昆明筇竹寺附近有很好的天然元江栲(Castanopsis orthacantha)林,及栽种20年以上的蓝桉(Eucalyptus globulus)林。2009年9月在这样地调查选取相似生境下生长的蓝桉林、元江栲林及云南松针叶林,分别测量林下的土壤微生物呼吸。样地位于昆明筇竹寺东南坡,坡度15度。试验方法同上。
2009年11月,在楚雄牟定飒马场选取相似生境下生长的史密斯桉(Eucalyptus smithii)林、灌木阔叶林及云南松针叶林,分别测量林下的土壤微生物呼吸。样地位于楚雄牟定飒马场西坡。试验方法同上。
2010年4月,此时为当地旱季,在相同样地重复上述实验。比较雨季与旱季土壤呼吸的变化。
6结果与分析
6.1桉树林土壤微生物呼吸研究
土壤呼吸是表征土壤质量和肥力的重要生物学指标,它反映了土壤生物活性和土壤物质代谢的强度。本研究测定了桉树林与其他林种下土壤微生物呼吸量。
6.2各群落土壤微生物呼吸量比较研究
1)2年生人工巨尾桉林与阔叶林、思茅松林土壤微生物呼吸量比较研究。由图1可看出,人工巨尾桉林下土壤微生物呼吸量低于与之相邻的思茅松林,经显著性分析检验,二者差异显著(F=39.704,P=0.001)。其次,所选思茅松林为栽种20年以上,林下植物种类较丰富,土壤微生物活性高。而人工巨尾桉林栽种不满三年,受人为因数的影响以及巨尾桉树木生长迅速,对土壤有机质消耗较快,导致林下土壤微生物活性较低,土壤微生物呼吸量较少。与人工巨尾桉林紧紧相邻的阔叶灌木林,其土壤微生物呼吸量与人工巨尾桉林下土壤微生物呼吸量相近(F=7.598,P=0.029),其主要原因可能是由于,所选样地位于公路两旁,周围是农田,受人为干扰较大。
图1巨尾桉林与灌木林、思茅松林土壤微生物呼吸量比较
图中不同小写字母表示相同时间不同桉树种呼吸速率间的差异显著性(P<0.05)
2)栽种多年的桉树林与思茅松林土壤微生物呼吸量比较研究。由图2可看出,栽种20多年的尾叶桉林下土壤微生物呼吸量高于与之相邻的思茅松林,经显著性分析检验,二者差异显著(F=79.693,P=0.000)。主要原因可能是,栽种20多年的尾叶桉林下植物种类丰富:红木荷(Schima wallichii)、西番莲(Passiflower caerulea)、花叶假杜鹃(Barleria lupulina)、思茅松(Pinus kesiya)等,土壤微生物活性高。说明,虽然尾叶桉林分泌的化感物质对土壤微生物有抑制作用(刘小香,2004),但随着时间的推移,土壤微生物能逐渐适应并恢复原有活性。
图2尾叶桉林与思茅松林土壤微生物呼吸量比较
图中不同小写字母表示相同时间不同桉树种呼吸速率间的差异显著性(P<0.05)
3)蓝桉林与天然阔叶林土壤微生物呼吸量比较研究。由图3可看出,栽种多年的本土树种元江栲林下土壤微生物呼吸量高于与之相邻的蓝桉林,经显著性分析检验,二者差异显著(F=227.373,P=0.000)。主要原因可能是,蓝桉分泌的化感物质对土壤中的微生物生长及其呼出CO2量具有较强的抑制作用(刘小香,2004)。此外,蓝桉桉树木生长迅速,对土壤有机质消耗较快,导致林下土壤微生物活性较低,土壤微生物呼吸量较少。而本土树种元江栲生长较慢,林下植物种类丰富,土壤微生物活性高。
图3蓝桉林与元江栲林土壤微生物呼吸量比较
图中不同小写字母表示相同时间不同桉树种呼吸速率间的差异显著性(P<0.05)
4)思密斯桉林与云南松林、阔叶林土壤微生物呼吸量比较研究。史密斯桉的枝叶,枯落物,根系分泌物及林下表土的水溶物中,都含有能够抑制其它植物、动物和微生物生长的物质,其林下基本没有植物。由图4可看出,思密斯桉林下土壤微生物呼吸量明显低于与其相邻的云南松林(F=598.732,P=0.001)、阔叶林土壤微生物呼吸量,经显著性分析检验,差异显著(F=159.324,P=0.000)。主要原因可能是,试验地牟定地区全年降水量很少,而思密斯桉生长需要从土壤中吸取大量的水分和有机质,此外,史密斯桉凋落物很少,叶片具有较强的化感物质。
图4思密斯桉林与云南松林、阔叶林土壤微生物呼吸量比较
图中不同小写字母表示相同时间不同桉树种呼吸速率间的差异显著性(P<0.05)
5)雨季与旱季土壤微生物呼吸的变化。
图5东朗乡巨尾桉与阔叶林雨季与旱季土壤呼吸变化
图中不同小写字母表示相同时间不同桉树种呼吸速率间的差异显著性(P<0.05)
由图5可看出,雨季时巨尾桉与其相邻阔叶灌木林下土壤微生物呼吸量相近,经显著性分析检验,差异不显著(F=5.432,P=0.320)。而旱季时,巨尾桉土壤微生物呼吸量低于与其相邻阔叶灌木林下土壤微生物呼吸量,经显著性分析检验,差异显著(F=36.569,P=0.001)。主要原因可能是,雨季时,雨水的淋溶作用,会降低桉树枯落物中桉油和单宁成分,土壤微生物呼吸受桉树化感作用影响较小,使其更有利于微生物的分解(刘月廉,2006)。
由图6可看出,在雨季和旱季,栽植20多年的尾叶桉林下土壤微生物呼吸量均高于与之相邻的思茅松林,经显著性分析检验,差异显著。雨季(F=79.632,P=0.456)、旱季(F=23.659,P=0.002)。主要原因可能是,栽种20多年的尾叶桉林下土壤微生物能逐渐适应其生境,林下植物种类丰富,土壤微生物呼吸量高。而思茅松林下其凋落物难以腐烂分解,土壤微生物呼吸受到影响。
图6竹塘乡尾叶桉林与思茅松林雨季与旱季土壤呼吸变化
图中不同小写字母表示相同时间不同桉树种呼吸速率间的差异显著性(P<0.05)
由图7可看出,在雨季和旱季,本土树种元江栲林下土壤微生物呼吸量均高于与之相邻的蓝桉林,经显著性分析检验,差异显著。雨季(F=279.632,P=0.000)、旱季(F=53.659,P=0.001)。主要原因可能是,蓝桉分泌的化感物质对土壤中的微生物生长及其呼出CO2量具有较强的抑制作用(刘小香,2004)。此外,蓝桉桉树木生长迅速,对土壤有机质和水分消耗较快,导致林下土壤微生物活性较低,土壤微生物呼吸量较小。而本土树种元江栲生长较慢,林下植物种类丰富,土壤微生物活性高。
图7昆明筇竹寺蓝桉林与元江栲林雨季与旱季土壤呼吸变化
图中不同小写字母表示相同时间不同桉树间呼吸速率的差异显著性(P<0.05)
综上所述,旱季时,人工巨尾桉林、蓝桉林、史密斯桉林下土壤微生物呼吸量均低于与之相邻的阔叶林、思茅松林以及元江栲林。各种桉林土壤微生物呼吸量范围为:2.93~17.73g(CO2)d-1m-2。其中,史密斯桉林下土壤微生物呼吸量最低,尾叶桉林下土壤微生物呼吸量最高。与桉林相对比的思茅松林、云南松林、元江栲林下土壤微生物呼吸量范围为:14.04~27.435g(CO2)d-1m-2。元江栲林下土壤微生物呼吸量最高。而雨季时,人工巨尾桉林、蓝桉林、尾叶桉林下土壤微生物呼吸量均上升很多,范围为:23.51~31.94g(CO2)d-1m-2,尾叶桉林下土壤微生物呼吸量最高。思茅松林、云南松林、元江栲林土壤微生物呼吸量范围为:21.719~49.707g(CO2)d-1m-2,元江栲林下土壤微生物呼吸量最高。桉林土壤微生物呼吸量上升幅度大于思茅松林、云南松林、灌木阔叶林。
参考文献
[1]马祥庆,黄宝龙.人工林地力衰退研究综述[J].南京林业大学学报,1997,2:77-82.
[2]盛明智.2004.桉树的栽培与桉叶的药用价值开发.中华医学丛刊,44:100-101.
作者简介
张磊(1981—),男,汉族,云南省个旧市人,云南新兴职业学院讲师,研究方向:生物化学、无机化学、有机化学、药用植物学。