论文部分内容阅读
磷（P）是植物生长发育必需的营养元素。植物主要从土壤中吸取磷,但土壤中95%-99%的磷以植物难以吸收的聚合物形式存在,植物常处于缺磷胁迫状态。亚热带酸性红壤丘陵区,土壤全磷（TP）含量偏低,仅为200-300 mg/kg,加上土壤pH小于6,富含有铁、铝氧化物,对磷吸附固定强烈,有效磷含量极低,对森林生态系统生产力和重要生态过程的限制性更为明显,成为了该地区森林恢复和经营面临的首要问题。土壤磷酸酶活性可以反映土壤磷供应水平,是土壤磷循环的重要组成;土壤磷组分构成决定了其可被植物直接吸收利用的程度。中国亚热带地区分布着大面积的常绿阔叶林,也是中国重要的木材生产基地和森林土壤资源。但由于该地区人口密集,人地矛盾尖锐,常绿阔叶林长期受到人类严重干扰,出现了包括人工林、次生林在内的多种森林类型。然而至今有关亚热带地区不同森林类型土壤磷酸酶活性以及磷分级组分构成的研究仍鲜有报道。因此,本文以湘中丘陵区5种典型森林类型:杉木人工林（CFP）、马尾松人工林（PMP）、马尾松针阔混交林（PLF）、南酸枣落叶阔叶林（CAF）和柯-青冈常绿阔叶林（LGF）为研究对象,设置固定标准样地,采集土壤样品,研究土壤磷酸酶活性以及土壤磷分级组分构成及其影响因子,阐释森林类型对土壤磷有效性转化的影响机制,为亚热带森林生态系统可持续经营与管理提供科学依据。主要研究结果如下:（1）CAF、LGF 土壤物理性质、养分含量优于PLF、CFP,而PMP最差。5种森林pH范围在3.51-4.27之间,呈典型的酸性红壤。参照全国第二次土壤普查养分标准,土壤TP、全钾（TK）、有效磷（AP）与速效钾（AK）含量属于低或极低水平。不同森林类型土壤容重、机械组成、pH、土壤有机碳（SOC）、TN、TP、TK和AK均差异显著（P<0.05）。土壤物理性质（除容重）、养分含量以及磷各分级组分含量均随土壤深度加深而下降。（2）不同森林类型对土壤微生物生物量、细根生物量、凋落物层现存量以及凋落物层TP含量影响显著。5种森林土壤微生物生物量碳（MBC）、微生物生物量氮（MBN）、微生物生物量磷（MBP）范围分别为367.70-1176.70、58.66-170.03 和 2.45-21.12 mg/kg。不同森林类型土壤 MBC、MBN、MBP 均差异显著（P<0.05）,PMP 土壤MBC、MBN、MBP均最低。细根生物量为1097.07-2759.90 kg/ha,不同森林类型细根生物量差异显著（P<0.05）,LGF的15-30 cm 土层细根生物量显著高于其余4种森林（P<0.05）。5种森林凋落物层总现存量和凋落物层TP含量范围分别为1136.76-1823.64 g/m2、0.18-0.42 g/kg。不同森林类型凋落物层现存量和TP含量均差异显著（P<0.05）,PMP、PLF已分解层现存量和现存量百分含量均高于CFP、CAF,与LGF相似,CFP已分解层凋落物TP含量显著低于其他4种森林（P<0.05）。（3）土壤磷酸酶活性受森林类型影响显著,且为多种影响因子共同调控。5种森林土壤酸性磷酸酶（SACP）活性均显著高于土壤碱性磷酸酶（SAIP）（P<0.05）。5 种森林 SACP、SAIP 活性范围分别为 1.32-4.54 和 0.26-0.38 mg/g 12h。不同森林类型SACP活性差异显著（P<0.05）,CFP的SACP、SAIP活性均最低。影响SACP活性的主要因子是土壤粉粒百分含量、细根生物量与凋落物层TP含量;凋落物层TP含量是SAIP活性的主要调控因子。（4）CAF、LGF 土壤磷活性较高,PMP 土壤磷活性最低,CFP 土壤磷多为次级活性磷和中等活性磷。5种森林土壤Resin-Pi、NaHCO3-Pi、NaOH-Pi和HCl-Pi含量分别为 3.10-8.56、5.17-11.88、14.79-23.73 和 0.60-3.29 mg/kg,占总无机磷（TPi）含量的百分比分别为 8.73%-19.21%、18.80%-27.20%、49.42%-65.34%、1.78%-9.44%。5 种森林土壤 NaHCO3-Po、NaOH-Po 含量分别为 1.74-14.68 和20.13-47.47 mg/kg,占总有机磷（TPo）含量的百分比分别为13.21%-25.49%和74.51%-86.79%。同一分级组分含量在不同森林类型之间均差异显著（P<0.05）。（5）土壤磷各分级组分含量主要受土壤微生物、植物根系生物量和土壤TN、TP含量的影响。Resin-Pi的主要影响因子为MBP和粉粒百分含量,土壤MBP提高,土壤粉粒百分含量下降,有利于SACP活性的提高,促进了土壤中等活性磷、残留磷向活性磷（Resin-Pi）的转化,NaHCO3-Pi的主要影响因子为MBP、MBC,NaHCO3-Po的主要影响因子为土壤TP含量、MBP与细根生物量,NaOH-Pi的主要影响因子为土壤TN、TP含量,NaOH-Pi的主要影响因子为土壤TN、TP含量和MBN,HCl-Pi、Residual-P的主要影响因子分别为细根生物量、土壤TP含量。本研究表明,人工林中CFP对土壤的修复优于PMP,而PMP对土壤条件需求低,适合贫瘠土壤的植被恢复,CAF、LGF 土壤养分、土壤磷酸酶活性、土壤磷有效性较为优,是该地区植被恢复的较好选择。