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针阔混交林中兴安落叶松比例对土壤化学性质和酶化学计量比的影响

王博 周志勇 张欢 朱雍 曹雨松 赵洪涛

王博, 周志勇, 张欢, 朱雍, 曹雨松, 赵洪涛. 针阔混交林中兴安落叶松比例对土壤化学性质和酶化学计量比的影响[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190525
引用本文: 王博, 周志勇, 张欢, 朱雍, 曹雨松, 赵洪涛. 针阔混交林中兴安落叶松比例对土壤化学性质和酶化学计量比的影响[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190525
WANG Bo, ZHOU Zhiyong, ZHANG Huan, ZHU Yong, CAO Yusong, ZHAO Hongtao. Effect of Larix gmelinii proportion on soil chemical properties and enzymatic stoichiometry in mixed coniferous and broad-leaved forest[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190525
Citation: WANG Bo, ZHOU Zhiyong, ZHANG Huan, ZHU Yong, CAO Yusong, ZHAO Hongtao. Effect of Larix gmelinii proportion on soil chemical properties and enzymatic stoichiometry in mixed coniferous and broad-leaved forest[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190525

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针阔混交林中兴安落叶松比例对土壤化学性质和酶化学计量比的影响

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190525
基金项目: “十三五”国家重点研发计划项目 (2017YFC0504002);中央高校基本科研业务费专项资金资助项目 (2015ZCQ-LX-03)资助
详细信息
    作者简介: 王博,从事森林生态学研究。E-mail:429080996@qq.com
    通信作者: 周志勇,副教授,博士,从事森林生态学研究。E-mail:zhiyong@bjfu.edu.cn
  • 中图分类号: S718.5

Effect of Larix gmelinii proportion on soil chemical properties and enzymatic stoichiometry in mixed coniferous and broad-leaved forest

  • 摘要:   目的  研究不同比例兴安落叶松Larix gmelinii的针阔混交林土壤的化学性质和酶化学计量比。  方法  按照群落中兴安落叶松材积所占的不同比例(70%、75%、80%、85%、90%、95%),把调查的森林群落分为6种类型,分别监测了各类型群落0~5和5~20 cm土层的养分和生物化学性状等。  结果  分析的5种酶中酸性磷酸酶的活性最高,0~5与5~20 cm土层均值分别为463.74 nmol·g−1·h−1和312.91 nmol·g−1·h−1。在0~5 cm土层中,群落中兴安落叶松比例的增加对亮氨酸氨肽酶的活性有明显的促进作用,兴安落叶松比例为95%的群落亮氨酸氨肽酶活性比兴安落叶松比例为75%和85%的群落显著提高了 57.44%和59.40%。群落中兴安落叶松的比例也影响了土壤中酶的化学计量特征,当兴安落叶松比例达95%时,5~20 cm土层与氮、磷矿化相关的酶计量比显著高于兴安落叶松比例为80%和85%的群落(P95%-80%=0.020, P95%-85%=0.020)。与碳、氮矿化相关的酶计量比在兴安落叶松为95%的群落中最低。土壤的酶活性与土壤养分质量分数间呈现复杂的相关性,并随着土壤深度的增加而改变。在0~5 cm土层,土壤pH与葡萄糖苷酶(BG)、乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)的活性间存在显著的负相关(PpH-BG=0.010, PpH-NAG=0.030);在5~20 cm土层,亮氨酸氨肽酶(LAP)和乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)的活性与土壤全氮(TN)质量分数存在显著的正相关(PLAP-TN=0.020, PNAG-TN=2×10−4),酸性磷酸酶(AP)与土壤全磷(TP)质量分数间存在显著的负相关(PAP-TP=0.020)。通过对上述变量进行冗余分析,发现土壤酶的化学计量比在0~5 cm土层主要受到土壤酸碱度的影响,在5~20 cm土层则主要受到土壤全氮和有效氮质量分数的影响。  结论  暖温带针阔混交林中兴安落叶松所占比例是调控土壤养分动态的一个重要生物因子,其调控作用的发挥则主要依赖于土壤中酶的活性及其化学计量特征。图4表4参41
  • 图  1  不同兴安落叶松林土壤酶活性指标

    不同字母表示差异显著(P<0.050)。0~5 cm土层用大写字母表示,5~20 cm土层用小写字母表示

    Figure  1.  Soil enzymatic activity in different L. gmelinii stands

    图  2  不同兴安落叶松林土壤酶化学计量比

    不同字母表示差异显著(P<0.050)。0~5 cm土层用大写字母表示,5~20 cm土层用小写字母表示

    Figure  2.  Soil ecoenzymatic activity stoichiometry in different L. gmelinii stands

    图  3  不同兴安落叶松林土壤微生物指标

    不同字母表示差异显著(P<0.050)。0~5 cm土层用大写字母表示,5~20 cm土层用小写字母表示

    Figure  3.  Soil microbial indexes in different L. gmelinii stands

    图  4  0~5(A)和5~20 cm(B)土壤酶活性和酶化学计量比与土壤理化因子的冗余分析(RDA)

    土壤酶化学计量比用SES表示

    Figure  4.  0−5 (A) and 5−20 cm(B) redundancy analysis of soil enzyme activities and ecoenzymatic stoichiometry

    表  1  不同兴安落叶松林地土壤(0~5 cm)化学性质

    Table  1.   Soil chemical properties in the depth of 0−5 cm of in different L. gmelinii stands

    兴安落叶松比例/%pHSOC/(g·kg−1)TN/(g·kg−1)TP/(g·kg−1)EOOC/(g·kg−1)AHN/(g·kg−1)C∶NN∶PC∶P
    704.69 a107.96 a3.66 a0.65 bcd49.65 a0.21 a29.18 a5.55 ab163.20 a
    754.95 a109.71 a3.85 a0.90 ac33.27 a0.26 a28.68 a4.23 b119.92 a
    805.15 a85.06 a3.43 a0.52 d33.16 a0.29 a24.98 a6.75 a174.83 a
    855.08 a91.11 a3.68 a0.72 bcd42.26 a0.66 a25.43 a5.10 ab127.20 a
    904.80 a87.56 a3.53 a0.69 bcd32.70 a0.32 a23.67 a5.23 ab122.32 a
    954.70 a126.63 a4.32 a1.09 a42.34 a0.32 a29.82 a3.98 b115.48 a
      说明:不同小写字母表示差异显著(P<0.050)
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    表  2  不同兴安落叶松林地土壤(5~20 cm)化学性质

    Table  2.   Soil chemical properties in the depth of 0−5 cm of in different L. gmelinii stands

    兴安落叶松比例/%pHSOC/(g·kg−1)TN/(g·kg−1)TP/(g·kg−1)EOOC/(g·kg−1)AHN/(g·kg−1)C∶NN∶PC∶P
    705.15 a47.21 ab1.41 b0.50 ab9.16 a0.14 a33.45 a2.80 b94.38 b
    755.06 a45.44 ab1.70 b0.26 ab15.40 ab0.13 a26.76 a15.07 ab369.03 ab
    805.45 a35.33 ab1.57 b0.47 b14.33 ab0.16 a22.36 a3.42 b76.97 b
    855.21 a29.40 b1.59 b0.57 ab14.15 ab0.21 a18.86 a2.82 b51.29 b
    904.88 a38.16 ab1.58 b0.14 ab13.97 ab0.16 a24.73 a26.18 ab294.67 ab
    954.93 a55.37 a2.74 a0.08 a25.23 b0.21 a20.18 a39.06 a779.56 a
      说明:不同小写字母表示差异显著(P<0.050)
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    表  3  不同兴安落叶松林地土壤(0~5 cm)酶活性与土壤化学性质间Pearson相关系数

    Table  3.   Peaeson correlation between soil enzymes, ecoenzymate stoichiometry and physicochemical properties in the depth of 0−5 cm of in different L. gmelinii stands

    指标MBC∶MBNC∶PN∶PC∶NSES(N∶P)SES(C∶P)SES(C∶N)AHNEOOCLAP
    SOC 0.11 0.36 −0.09 0.64** 0.37 −0.25 −0.44* 0.06 0.60** 0.21
    pH −0.53* −0.23 0.14 −0.43 −0.41 −0.29 0.21 0.09 −0.22 −0.29
    MBC 0.11 −0.05 −0.30 0.30 0.33 −0.13 −0.36 −0.02 0.15 0.30
    MBN −0.35 −0.07 −0.36 0.36 0.22 −0.31 −0.36 0.03 0.11 0.05
    TN 0.27 0.09 0.10 0.03 0.30 −0.28 −0.41 0.25 0.75*** 0.15
    TP 0.03 −0.37 −0.68** 0.34 0.29 −0.20 −0.33 0.11 0.41 0.36
    BG 0.64** −0.05 −0.09 0.01 0.24 0.49* 0.04 0.11 0.19 0.67**
    CBH 0.21 −0.18 −0.30 0.07 0.03 0.26 0.09 −0.17 −0.07 0.72***
    NAG 0.44 −0.07 −0.22 0.18 0.73*** −0.12 −0.69*** −0.04 0.26 0.63**
    AP 0.28 −0.10 −0.21 0.09 0.13 −0.15 −0.20 −0.03 0.23 0.81***
    LAP 0.49* −0.12 −0.27 0.13 0.16 0.12 −0.08 −0.28 −0.10
    EOOC 0.08 0.07 0.10 0.04 0.21 −0.19 −0.28 0.45*
    AHN −0.11 −0.13 0.03 −0.17 0.02 0.05 0.00
    SES(C∶N) −0.04 −0.11 −0.05 −0.13 −0.86*** 0.49*
    SES(C∶P) 0.46* −0.10 −0.06 −0.09 0.02
    SES(N∶P) 0.32 0.03 −0.02 0.10
    C∶N −0.19 0.51* −0.23
    N∶P 0.15 0.71***
    C∶P 0.01
    指标 AP NAG CBH BG TP TN MBN MBC pH
    SOC 0.35 0.48* 0.04 0.23 0.69 *** 0.78 *** 0.49* 0.59** −0.64**
    pH −0.30 −0.50* −0.15 −0.54* −0.40 −0.44 −0.21 -0.50*
    MBC 0.46* 0.46* 0.23 0.27 0.64** 0.51* 0.88***
    MBN 0.27 0.24 0.10 −0.05 0.58** 0.33
    TN 0.38 0.43 −0.02 0.27 0.62**
    TP 0.44 0.51* 0.24 0.23
    BG 0.66** 0.62** 0.49*
    CBH 0.73*** 0.33
    NAG 0.69***
      说明:土壤酶化学计量比用SES表示,*表示P<0.050,**表示P<0.010,***表示P<0.001
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    表  4  不同兴安落叶松林地土壤(5~20 cm)酶活性与土壤化学性质间Pearson相关系数

    Table  4.   Peaeson correlation between soil enzymes, ecoenzymate stoichiometry and physicochemical properties in the depth of 5−20 cm of in different L. gmelinii stands

    指标MBC∶MBNC∶PN∶PC∶NSES(N∶P)SES(C∶P)SES(C∶N)AHNEOOCLAP
    SOC −0.33 0.53* 0.48* 0.58** 0.54* 0.10 −0.39 −0.02 0.55* 0.44*
    pH 0.34 −0.65** −0.59** −0.02 −0.53* 0.23 0.58** 0.15 −0.37 −0.46*
    MBC −0.13 0.77*** 0.76*** −0.15 0.59** −0.26 −0.66** 0.26 0.74*** 0.55*
    MBN −0.56* 0.83*** 0.85*** −0.20 0.58** −0.20 −0.60** 0.16 0.85*** 0.50*
    TN −0.42 0.77*** 0.81*** −0.30 0.52* −0.30 −0.61** 0.41 0.91*** 0.53*
    TP 0.14 −0.90*** −0.88*** 0.15 −0.50* 0.40 0.66** −0.24 −0.59** −0.32
    BG −0.15 0.21 0.23 −0.17 0.24 0.46* 0.08 −0.31 0.48* 0.08
    CBH −0.14 0.44 0.50* −0.28 0.42 −0.23 −0.49* 0.64** 0.59** 0.15
    NAG −0.32 0.70*** 0.75*** −0.26 0.71*** −0.17 −0.67** 0.19 0.64** 0.28
    AP −0.25 0.53* 0.60** −0.40 0.36 −0.29 −0.48* 0.30 0.59** 0.30
    LAP −0.15 0.31 0.31 −0.05 0.33 −0.26 −0.43 0.13 0.45*
    EOOC −0.37 0.73*** 0.74*** −0.28 0.43 −0.05 −0.39 0.18
    AHN 0.10 0.17 0.25 −0.37 0.01 −0.63** −0.38
    SES(C∶N) 0.15 −0.71*** −0.74*** 0.13 −0.79*** 0.59**
    SES(C∶P) 0.07 −0.37 −0.44 0.40 0.02
    SES(N∶P) −0.15 0.60** 0.58** 0.11
    C∶N 0.03 −0.14 −0.23
    N∶P −0.37 0.99***
    C∶P −0.33
    指标 AP NAG CBH BG TP TN MBN MBC pH
    SOC 0.21 0.38 0.30 0.15 −0.42 0.59** 0.56** 0.51* −0.4
    pH −0.27 −0.35 −0.14 −0.10 0.62** −0.39 −0.62** −0.68**
    MBC 0.45* 0.53* 0.45* 0.21 −0.73*** 0.74*** 0.85***
    MBN 0.63** 0.73*** 0.51* 0.42 −0.68*** 0.88***
    TN 0.69*** 0.75*** 0.69*** 0.35 −0.64**
    TP −0.53* −0.62** −0.41 −0.19
    BG 0.67** 0.61** 0.36
    CBH 0.75*** 0.70***
    NAG 0.86***
      说明:土壤酶化学计量比用SES表示,*表示P<0.050,**表示P<0.010,***表示P<0.001
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-09-06
  • 修回日期:  2020-02-14
  • 网络出版日期:  2020-05-27

针阔混交林中兴安落叶松比例对土壤化学性质和酶化学计量比的影响

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190525
    基金项目:  “十三五”国家重点研发计划项目 (2017YFC0504002);中央高校基本科研业务费专项资金资助项目 (2015ZCQ-LX-03)资助
    作者简介:

    王博,从事森林生态学研究。E-mail:429080996@qq.com

    通信作者: 周志勇,副教授,博士,从事森林生态学研究。E-mail:zhiyong@bjfu.edu.cn
  • 中图分类号: S718.5

摘要:   目的  研究不同比例兴安落叶松Larix gmelinii的针阔混交林土壤的化学性质和酶化学计量比。  方法  按照群落中兴安落叶松材积所占的不同比例(70%、75%、80%、85%、90%、95%),把调查的森林群落分为6种类型,分别监测了各类型群落0~5和5~20 cm土层的养分和生物化学性状等。  结果  分析的5种酶中酸性磷酸酶的活性最高,0~5与5~20 cm土层均值分别为463.74 nmol·g−1·h−1和312.91 nmol·g−1·h−1。在0~5 cm土层中,群落中兴安落叶松比例的增加对亮氨酸氨肽酶的活性有明显的促进作用,兴安落叶松比例为95%的群落亮氨酸氨肽酶活性比兴安落叶松比例为75%和85%的群落显著提高了 57.44%和59.40%。群落中兴安落叶松的比例也影响了土壤中酶的化学计量特征,当兴安落叶松比例达95%时,5~20 cm土层与氮、磷矿化相关的酶计量比显著高于兴安落叶松比例为80%和85%的群落(P95%-80%=0.020, P95%-85%=0.020)。与碳、氮矿化相关的酶计量比在兴安落叶松为95%的群落中最低。土壤的酶活性与土壤养分质量分数间呈现复杂的相关性,并随着土壤深度的增加而改变。在0~5 cm土层,土壤pH与葡萄糖苷酶(BG)、乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)的活性间存在显著的负相关(PpH-BG=0.010, PpH-NAG=0.030);在5~20 cm土层,亮氨酸氨肽酶(LAP)和乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)的活性与土壤全氮(TN)质量分数存在显著的正相关(PLAP-TN=0.020, PNAG-TN=2×10−4),酸性磷酸酶(AP)与土壤全磷(TP)质量分数间存在显著的负相关(PAP-TP=0.020)。通过对上述变量进行冗余分析,发现土壤酶的化学计量比在0~5 cm土层主要受到土壤酸碱度的影响,在5~20 cm土层则主要受到土壤全氮和有效氮质量分数的影响。  结论  暖温带针阔混交林中兴安落叶松所占比例是调控土壤养分动态的一个重要生物因子,其调控作用的发挥则主要依赖于土壤中酶的活性及其化学计量特征。图4表4参41

English Abstract

王博, 周志勇, 张欢, 朱雍, 曹雨松, 赵洪涛. 针阔混交林中兴安落叶松比例对土壤化学性质和酶化学计量比的影响[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190525
引用本文: 王博, 周志勇, 张欢, 朱雍, 曹雨松, 赵洪涛. 针阔混交林中兴安落叶松比例对土壤化学性质和酶化学计量比的影响[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190525
WANG Bo, ZHOU Zhiyong, ZHANG Huan, ZHU Yong, CAO Yusong, ZHAO Hongtao. Effect of Larix gmelinii proportion on soil chemical properties and enzymatic stoichiometry in mixed coniferous and broad-leaved forest[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190525
Citation: WANG Bo, ZHOU Zhiyong, ZHANG Huan, ZHU Yong, CAO Yusong, ZHAO Hongtao. Effect of Larix gmelinii proportion on soil chemical properties and enzymatic stoichiometry in mixed coniferous and broad-leaved forest[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190525

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