陳山紅心杉土壤養分、酶活性的根際效應及肥力評價

劉順，劉喜帥，朱新傳，盛可銀,4，郭曉敏,4，張文元,4*

（1 中國林業科學研究院森林生態環境與保護研究所/國家林業局森林生態環境重點實驗室，北京 100091；2 江西農業大學/江西省森林培育重點實驗室，江西南昌 330045；3 江西省安福縣陳山林場，江西吉安 343200；4 江西特色林木資源培育與利用2011協同創新中心，江西南昌 330045）

陳山紅心杉土壤養分、酶活性的根際效應及肥力評價

劉順1,2，劉喜帥2，朱新傳3，盛可銀2,4，郭曉敏2,4，張文元2,4*

（1 中國林業科學研究院森林生態環境與保護研究所/國家林業局森林生態環境重點實驗室，北京 100091；2 江西農業大學/江西省森林培育重點實驗室，江西南昌 330045；3 江西省安?？h陳山林場，江西吉安 343200；4 江西特色林木資源培育與利用2011協同創新中心，江西南昌 330045）

【目的】陳山紅心杉是國家級林木良種，獲國家地理標志保護。土壤肥力狀況影響林木的生長，根際是植物與土壤物質直接交換的場所，研究不同林齡陳山紅心杉根際和非根際土養分含量、酶活性及綜合肥力狀況，可進一步了解土壤養分狀況隨林齡的演變規律，為陳山紅心杉的養分管理和合理經營提供理論依據。 【方法】以江西省安?？h陳山林場不同林齡陳山紅心杉為試驗對象，測定了根際和非根際土壤養分 (有機質、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、有效磷和速效鉀) 含量和酶活性 (過氧化氫酶、蛋白酶、蔗糖酶、脲酶和磷酸酶)，分析了根際效應隨林齡的變化規律，并進一步通過主成分分析對土壤肥力進行了綜合評價。 【結果】林齡對土壤養分、酶活性具有顯著影響，僅堿解氮、全氮和全磷在根際和非根際間無顯著差異。養分和酶活性在根際和非根際土中隨林齡變化趨勢一致，反映了根際受植物根系和林地土壤的共同影響。隨著林齡的增加，有機質、氮素養分(堿解氮和全氮)、鉀素養分 (速效鉀和全鉀)、蛋白酶、脲酶和磷酸酶活性先下降后上升，總體以 10 年最低；有效磷變化趨勢與之相反，全磷呈下降的趨勢；蔗糖酶活性呈“下降 - 升高 - 下降”的趨勢，過氧化氫酶活性變化趨勢與蔗糖酶相反。有機質、堿解氮和酶活性的根際效應為正效應 (RE ＞ 0)，其余均為負效應 (RE ＜ 0，除 20 年全氮和 40 年有效磷外)，有機質和有效磷的根際效應在林齡間差異顯著 (P ＜ 0.05)。陳山紅心杉根際和非根際土壤肥力綜合指數 (IFI) 介于 -1.408～2.238，不同林齡土壤 (根際和非根際) IFI 變化趨勢為 5 年 (2.238、2.413) ＞ 40 年(- 0.313、0.065) ＞ 20 a (- 0.773、-1.019) ＞ 10 a (-1.203、-1.408)。5 年和 40 年土壤肥力綜合指數表現為根際 ＜非根際，主要由第二 (蔗糖酶)、第三 (速效磷和全磷) 主成分得分導致；而 10 年和 20 年土壤肥力綜合指數表現為根際 ＞ 非根際，主要是由第一主成分 (有機質、堿解氮、全氮、脲酶和蛋白酶等) 得分導致。 【結論】隨著林齡的增加，土壤肥力下降，尤其是 10 年前后最低，后雖有所恢復，但不能恢復到第 5 年水平。因此，在林木生長過程中，應在樹齡 10 年左右適當補充林地土壤氮、磷養分。

陳山紅心杉；林齡；根際；肥力綜合指數

杉木 (Cunninghamia lanceolata) 是我國南方速生優良用材樹種，在生長發育過程中，會消耗林地土壤大量的養分，致使林地土壤肥力下降，但隨著林齡的增加，凋落物產量和養分歸還量增加，是對土壤養分的有效補充[1]。關于不同發育階段杉木林土壤肥 力 狀 況 的 研 究 結 果 并 不 一 致 。 吳 蔚 東 等[2]研 究 表明，主伐期杉木人工林土壤質量性狀遠低于其初始水平；吳永鈴等[3]得出杉木人工林土壤肥力從近熟林到過熟林逐漸升高，大于幼齡林，中齡林最低。由此可見，要想了解杉木林土壤肥力狀況隨著生長發育階段的變化需針對不同區域進行研究。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

試驗林地位于江西省安?？h陳山林場。安?？h(114°～114°47′ E、27°4′～27°36′ N) 位于江西省中部偏西，吉安市西北部。境內屬亞熱帶季風濕潤氣候，年平均氣溫 17.7℃，7 月平均氣溫 28.9℃，1 月平均氣溫 5.9℃，年均降雨量 1663 mm，平均降雨日166 d，平均日照時數 1649 h，年均無霜期 279 d。陳山林場 (114°19′ E、27°14′ N) 地處安福、永新、蓮花三縣五鄉兩鎮交界的“百里陳山”，羅霄山脈中段的井岡山腳下，以盛產陳山紅心杉而聞名。場內陳山紅心杉面積分布廣泛，其它植物種主要有烏桕(Sapium sebiferum)、油桐 (Vernicia fordii)、毛竹(Phyllostachys edulis) 、南酸棗 (Choerospondias axillaris) 等。

1.2 樣品采集與處理

2013 年 8 月，在安福縣陳山林場選擇立地條件基本一致的 4 個林齡 (5 a、10 a、20 a 和 40 a) 陳山紅心杉林為研究對象，各林齡分別隨機設置 3 塊20 m × 20 m 樣地，并對樣地林分的基本情況進行調查 (表 1)。根據胸徑和樹高的調查結果，在各樣地中選擇標準木 4 株，采用目前被眾多研究者所接受，并滿足原生境土樣量采集的唯一有效手段的抖落法[9]采集根際土。具體方法:順著標準木樹干基部挖開，在標準木樹冠投影范圍內仔細挖出根系密集分布的土層 (0—20 cm)，輕抖去大塊不含根系土壤，然后抖落附著在根系表面的土壤，迅速裝入自封袋內，為根際土 (rhizosphere soil，用 R 表示)；并在樣地中按“S”形選取樹冠投影范圍外的 5 個林間空地鉆 取 0—20 cm 深 土 壤 混 勻 ， 為 非 根 際 土(nonrhizosphere soil，用 NR 表示)[10]。將各樣地根際土樣分別充分混勻，帶回實驗室風干，過篩備用。

表1 不同林齡陳山紅心杉林分基本情況Table 1 The basic situation of C. lanceolata (Chenshan-red-fir) forest stands with different stand ages

1.3 測定指標與方法

有機質含量采用重鉻酸鉀油浴加熱法；堿解氮采用培養皿擴散法；全氮采用凱氏定氮法；全磷采用堿熔—鉬銻抗比色法；有效磷采用氟化銨-鹽酸浸提—鉬銻抗比色法；全鉀采用氫氧化鈉堿熔—火焰光度法；速效鉀采用中性醋酸銨浸提—火焰光度計法測定[11]。

過氧化氫酶采用高錳酸鉀滴定法；脲酶采用苯酚鈉比色法；蔗糖酶采用 3,5-二硝基水楊酸比色法；磷酸酶采用磷酸苯二鈉法；蛋白酶采用茚三酮比色法測定[12]。

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1.4 數據處理

根際效應 (rhizosphere effect，RE) 采用根際土與非根際土差值與非根際土的比值表示，公式如下:

若RE ＞ 0 為根際正效應，RE ＜ 0 為根際負效應。

主成分分析前對各指標數值進行標準化處理，進行因子分析，計算特征向量、公因子方差、載荷矩陣、貢獻率、主成分因子得分。采用加權法計算土壤肥力綜合指數。公式如下:

式中，Wi為各主成分貢獻率，Fi為各主成分因子得分。

對各指標進行 ANOVA 分析，采用最小顯著差異法 (LSD) 進行差異顯著性檢驗 (α = 0.05)。數據采用 Excel 2003、SPSS 19.0 進行處理和統計分析，采用 Origin 8.0 制圖。

2 結果與分析

2.1 土壤養分含量

由表 2 可知，林齡對土壤養分有顯著的影響；堿解氮、全氮和全磷在根際和非根際間無顯著差異。根際和非根際土同一養分指標在不同林齡間的變化趨勢具有相似性，但不同養分指標在林齡間的變化趨勢略有差異 (表 3)。隨著林齡的增加，根際和非根際土壤有機質呈先下降后升高的變化趨勢，均以 5 a 最高，10 a 最低；5 a 根際和非根際土壤有機質分別比 10 a、20 a、40 a 高出 41.28、34.94、17.95 g/kg和 41.17、39.87、29.45 g/kg。全氮和堿解氮隨著林齡的變化趨勢與有機質一致，除了非根際土堿解氮以 20 a 略低于 10 a 外，均以 5 a 最高，10 a 最低；5 a根際土和非根際土全氮分別是 10 a、20 a、40 a 的 2.68、1.78、1.75 倍和 2.78、2.36、2.02 倍；堿解氮則分別為 1.67、1.67、1.52 倍和 1.69、1.67、1.32 倍。有效磷隨著林齡的增加呈先增加后減少的趨勢，根際土以 5 a最低，非根際土以 40 a 最低，均以 10 a 最高，最高值與最低值間分別相差 2.43、4.53 mg/kg；全磷則呈現下降的趨勢，5 a 根際、非根際土壤分別比 40 a 高出 0.45、0.56 g/kg。全鉀和速效鉀隨著林齡的增加先減少后增大，根際土中全鉀以 40 a 最高，速效鉀則以 5 a 最高；非根際土中全鉀 5 a 最高，速效鉀以40 a最高，均以 10 a 最低。

表2 林齡、根際和非根際對土壤養分影響的雙因素方差分析 (F 值)Table 2 Two-factors variance analysis of soil nutrients and enzyme activities (F value)

2.2 土壤酶活性

土壤酶活性在林齡間、根際和非根際間具有顯著差異，不同酶的活性隨著林齡增加的變化趨勢差異較大 (表 4)。蔗糖酶活性隨著林齡的增加呈“下降-升高-下降”的趨勢，以 20 a 最高，10 a 最小，不同林齡間差異較大，根際、非根際最高和最低值分別相差 27.46、13.30 C6H12O6mg/(g·d)。蛋白酶、脲酶和磷酸酶活性隨林齡增加，總體呈“降低-升高”的趨勢，均以 5 a 最高；蛋白酶均以 10 a 最低，10～40 a 間差異較??；脲酶和磷酸酶在根際土中以 10 a最低，而在非根際土中以 20 a 最低。過氧化氫酶活性隨著林齡的增加呈“升高-下降-升高”的變化趨勢，以 10 a 最高、20 a 最低，最高和最低的差值在根際和非根際土中分別為 KMnO41.41、1.35 mL/g。

表3 不同林齡陳山紅心杉根際和非根際土壤養分含量Table 3 Nutrients in rhizosphere and non-rhizosphere of C. lanceolata (Chenshan-red-fir) with different ages

表4 不同林齡陳山紅心杉根際和非根際土壤酶活性Table 4 Enzyme activities in rhizosphere and non-rhizosphere of C. lanceolata (Chenshan-red-fir) with different ages

2.3 根際效應

不同養分和酶活性的根際效應隨著林齡的變化趨勢不同 (圖 1)。有機質、堿解氮和酶活性的根際效應總體為正效應 (根際效應 ＞ 0)，而其余則為根際負效應(除 20 a 全氮和 40 a 有效磷外)。有機質、全氮、全磷和全鉀根際效應隨著林齡的增加先增加后減 小 ， 分 別 介 于0.12～0.69 、-0.17 ～ 0.20、-0.20～-0.02 和 -0.25～-0.01；除了全磷以 10 a 最大，40 a 最小外，其余均以 20 a 最大，5 a 最小。堿解氮、蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和過氧化氫酶活性根際效應隨著林齡的增加呈“降低-升高-降低”的變化趨勢，分別介于 0.15～0.27、0.36～0.96、0.12～0.87、0.06～1.49 和 0.16～0.46；除了堿解氮根際效應以 40 a最小外，其余以 10 a 最小，均以 20 a 最大。隨著林齡的增加，有效磷的根際效應升高，介于 -0.43～0.15；速效鉀的根際效應下降，介于 -0.62～-0.37；蛋白酶的根際效應變化較平緩，介于 0.05～0.09。在不同養分和酶活性的根際效應中，只有有機質和有效磷的根際效應在林齡間差異顯著 (P ＜ 0.05)，其中10 a 有機質的根際效應與其它林齡間無顯著差異，但 20 a 和 40 a 有機質的根際效應顯著大于 5 a；而20 a 有效磷的根際效應與其它林齡間無顯著差異，但 40 a 的有效磷根際效應顯著大于 5 a 和 10 a 的。

2.4 肥力評價

主成分分析是利用降維思想把多指標問題轉化為較少指標問題，以獲取主要信息的方法。對不同林齡陳山紅心杉根際和非根際土壤 12 個指標進行主成分分析(表 5)，根據特征值大于 1 的原則，提取出3 個主成分，特征值分別為 6.771、2.144 和 2.068，貢獻率分別為 56.424、17.863 和 17.232%，3 個主成分的累計貢獻率為 91.519%，即前 3 個主成分能夠反映全部土壤肥力指標提供信息的 91.519%，能夠較好地反映土壤肥力狀況。第一主成分貢獻率最高，是重要的影響因子，主要包含了有機質、堿解氮、全氮、脲酶和蛋白酶指標的信息；第二主成分以蔗糖酶活性具有較高的載荷系數；第三主成分則主要反映了速效磷和全磷含量的信息。通過計算特征向量，得出各主成分表達式分別為:

圖1 不同林齡紅心杉林分土壤養分和酶活性的根際效應Fig. 1 Rhizosphere effect of nutrients and enzyme activities of C. lanceolata (Chenshan-red-fir) with different ages

將標準化的數據帶入各主成分的表達式和主成分綜合模型，得到各主成分因子得分和土壤肥力綜合指數 (表 6)。不同林齡陳山紅心杉 (根際和非根際)土壤肥力綜合指數表現為 5 a (2.238、2.413) ＞ 40 a (-0.313、0.065) ＞ 20 a (-0.773、-1.019) ＞ 10 a (-1.203、-1.408)，土壤綜合肥力指數隨林齡的變化趨勢與多數養分指標的變化趨勢相同。5 a 和 40 a 土壤肥力綜合指數表現為根際 ＜ 非根際，而 10 a 和 20 a土壤肥力綜合指數表現為根際 ＞ 非根際。

3 討論與結論

3.1 不同林齡土壤養分含量和酶活性

林齡對土壤養分含量和酶活性具有顯著影響。根際和非根際土養分含量隨林齡的變化趨勢一致，這表明根際土養分含量除了受植物根系直接影響外，還與林地土壤養分狀況密切相關。陳山紅心杉根際和非根際土壤有機質在林齡間差異較大，尤其是從 5～10 a (幼齡林) 階段，有機質下降明顯，隨后呈 增 長 趨 勢 ， 這 與 楊 承 棟 等[13]對 杉 木 的 研 究 結 果 一致。氮、鉀全量和速效養分含量的變化趨勢同有機質，可見，陳山紅心杉在生長過程中對氮和鉀的需求量很大。導致以上土壤養分變化的主要原因是林木凋落物的輸入是其土壤養分的主要來源，在幼齡林至中齡林階段，林木生長旺盛，吸收、貯存了大量的養分，而凋落物量少，養分歸還量較少，使該生長階段有機質等養分含量下降；隨著林木生長，凋落物對養分歸還量增加，使得土壤養分有一定的恢復[14]。全磷隨著林齡的增加呈下降的變化趨勢，表明陳山紅心杉在生長過程中需要大量的磷素營養[13]。土壤有效磷含量隨著林齡增加呈“低-高-低”的趨勢，這與馬玉瑩等[15]對杉木的研究結果相同，可能是由于陳山紅心杉在需磷高峰期在 10 a 以后。全磷和有效磷非一致性的變化規律，反映了土壤有效磷而非全磷，更能代表土壤供磷水平[16]。另外導致土壤養分變化的原因可能是土壤酶活性與土壤養分的相互作用，土壤碳氮含量的改變，影響微生物生長繁殖和酶活性，進一步影響了物質轉化[17]。

表5 主成分分析初始因子載荷矩陣、特征向量及主成分貢獻率Table 5 Component matrix, eigenvector matrix and contribution rates of principal components

表6 各主成分因子得分及肥力綜合指數Table 6 Factor scores of the principal components and integrated fertility index

蛋白酶和脲酶分別催化枯枝落葉中蛋白質分解和尿素水解，對土壤速效氮有重要影響[18]，其在林齡間的變化規律與土壤全氮和堿解氮一致。土壤有效磷與磷酸酶活性變化不一致，可能是由于除了磷酸酶外，蔗糖酶也與土壤磷含量有關[13]；土壤磷酸酶包括酸性磷酸酶、堿性磷酸酶和中性磷酸酶，各酶所占優勢將影響磷素的轉化狀況；土壤有效磷供應除了 微 生 物 促 進 礦 化 外 ， 還 與 解 吸 和 釋 放[19]以 及 土 壤pH、與磷的各種酸根之間存在競爭關系的陰離子和與磷形成沉淀物的陽離子[20]有關。在 5～10 a 間有效磷和磷酸酶相反的變化趨勢，也有可能是由于低磷水平刺激磷酸酶的產生[21]，而土壤中有效磷基質的增多會通過底物反饋抑制土壤磷酸酶活性[22]。過氧化氫酶活性隨著林齡的增加呈“升高 - 下降 - 升高”的變化趨勢，由于過氧化氫在土壤中積累會導致土壤產生毒性，危害植物生長，但其活性受影響的因素眾多[23]，因此 20 a 過氧化氫酶活性較低的原因需要關注。

3.2 不同林齡土壤養分和酶活性的根際效應

陳山紅心杉根際土有機質和堿解氮總體上大于非根際土 (根際效應 ＞ 0)，表現為根際富集，可能是因為根系不斷分泌化合物以及根毛和根表皮脫落產生有機質輸入有關[24]。而其余養分指標總體表現為根際負效應，即養分虧缺。這與前人的研究結果不盡一致，如江西分宜縣杉木幼齡林根際土全鉀虧缺[13]，浙江開化縣等地杉木林表現為根際速效鉀虧缺[24]，福建尤溪杉木根際土速效氮磷鉀虧缺[25]，福建建甌復合經營和純林杉木根際土速效磷鉀虧缺[26]，不同地區結果差異較大，可能是由地區環境因素、林分結構、土壤不同元素肥力狀況[27]等因素不同所致。而導致本研究根際土養分虧缺的原因可能是緣于采樣季節林木生長旺盛，根際土壤養分被根系大量吸收，同時養分在土壤中向根際遷移速度較慢，使根際土養分輸入和輸出失衡[25]。另外，可能是根際土壤微生物高于非根際土壤[28]，對養分產生了固持作用。微生物的變化一定程度上改變了酶的活性，陳山紅心杉根際土酶活性大于非根際土，這與大多數研究結果一致，主要是由于根系分泌有機酸、糖類等物質可作為酶作用的底物，并誘導酶活性的提高；另外，根際微生物和根系泌酶作用，也是酶活性根際正效應的重要原因[17]。

隨著林齡的增加，不同養分指標的根際效應變化規律不同。只有有機質和有效磷根際效應在林齡間差異顯著。有機質、全氮、全磷和全鉀根際效應隨著林齡的增加先增加后減小，有效磷的根際效應升高，而速效鉀的根際效應下降。不同植物根際效應受林齡影響的結果不盡一致，杉木土壤有機質、水解氮、速效磷和全磷的根際效應隨著林齡的增加總體呈下降的趨勢，且在不同區域間存在差異[13]；馬占相思土壤全氮、有效磷根際效應隨著林齡的升高而下降，而速效鉀則上升[29]，這可能與根系養分吸收、土壤供給以及養分轉化、遷移能力有關。根系對養分吸收利用增加，一般會使養分向根際轉移速率增加[30]，從而調控根際和非根際土養分差異程度。土壤蛋白酶活性的根際效應在林齡間變化不明顯，其余總體呈“下降 -上升 -下降”的趨勢，可能與根系活力[31]、根系分泌速率[32]受林齡的影響及與土壤養分狀況、酶活性間的相互影響[33]有關。

3.3 不同林齡土壤肥力綜合評價

陳山紅心杉土壤肥力綜合指數隨林齡增加呈先減小后增加的趨勢，總體反映了多數養分和酶活性的變化趨勢。隨著林齡的增加，林分郁閉、林下植被減少、凋落物數量下降、種類單一，林下環境陰濕，不利于微生物繁殖和生長，降低了凋落物分解，加上林木的大量吸收，造成了土壤肥力下降；其后，隨著自然稀疏、整枝等作用，改善了林下環境狀況，林下植被恢復，凋落物輸入增加，微生物活性增強，從而改善了土壤肥力狀況[3]。雖然 10 a 以后林地土壤肥力有所提高，但均未達到 5 a 水平，這與吳蔚東等[2]、盛煒彤等[34]的研究結果一致，反映了杉木在經營過程中土壤質量的退化動態。這將影響杉木的生長狀況，表現在杉木近熟林施肥改善林地土壤肥力后，仍能明顯促進蓄積量的增加[35]。因此，在其經營過程需合理的進行土壤肥力監控，改善土壤質量，才能更好地促進林木的生長。

根際和非根際土壤肥力綜合指數有一定的差別，5 a 和 40 a 根際土肥力綜合指數小于非根際土，主要是由第二、三主成分得分導致；而 10 a 和 20 a根際土肥力綜合指數大于非根際土，主要是由第一主成分得分導致。第一主成分主要包含了有機質、堿解氮、全氮、脲酶、蛋白酶等指標的信息；第二主成分主要包含了蔗糖酶；第三主成分則主要反映了速效磷和全磷含量的信息。由此可見，土壤養分和酶活性指標對土壤肥力的影響不同。本研究通過提取部分大量養分和酶活性進行降維處理和評價，一定程度上反映了土壤肥力狀況，但由于土壤肥力包括物理、化學和生物性狀[36]，研究結果能否全面反映土壤肥力狀況，還有待進一步進行更多指標的綜合分析。

綜上，陳山紅心杉根際和非根際土養分和酶活性隨林齡變化趨勢一致，反映了根際受植物根系和林地土壤的共同影響。根際和非根際土壤有機質、氮素 (堿解氮和全氮)、鉀素 (速效鉀和全鉀)、蛋白酶、脲酶和磷酸酶活性隨著林齡的增加，呈先下降后上升的趨勢，總體以 10 a 最低；有效磷變化趨勢與之相反，總體呈先升高后下降的趨勢；而全磷隨著林齡的增加呈下降的變化趨勢；蔗糖酶活性隨著林齡的增加呈“下降 - 升高 - 下降”的趨勢，過氧化氫酶活性隨著林齡的增加呈“升高 - 下降 - 升高”的變化趨勢。土壤肥力綜合指數分析表明，10 a土壤肥力最小，可能是該林齡土壤微生物存在環境脅迫的原因[37]。5 ～10 a 土壤肥力質量下降較大，因此在實際生產過程中，應該對 10 a 前后林地土壤養分狀況進行適當補充，防止土壤地力衰退影響生態系統健康發展。

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Rhizosphere effects of nutrients and enzyme activities of Cunninghania lanceolata and soil fertility assessment

LIU Shun1,2, LIU Xi-shuai2, ZHU Xin-chuan3, SHENG Ke-yin2,4, GUO Xiao-min2,4, ZHANG Wen-yuan2,4*
( 1 State Forestry Administrations Key Laboratory of Forest Ecology and Environmental Sciences/Institute of Forest Ecology, Environment and Protection, Chinese Academy of Forestry, Beijing 100091, China; 2 Jiangxi Agricultural University/Key Laboratory of Tree Breeding and Cultivation of Jiangxi Province, Nanchang 330045, China; 3 Chenshan Forestry Station of Anfu County, Jiangxi Province, Ji’an, Jiangxi 343200, China; 4 2011 Collaborative Innovation Center of Jiangxi Typical Trees Cultivation and Utilization, Nanchang 330045, China )

【Objectives】Cunninghania lanceolata (Chenshan-red-fir) is a national forest tree fine variety with national protected geographical indication. Soil fertility affects the growth of forest trees, study on soil nutrients content, enzyme activities and fertility status both in rhizosphere which is a place for exchange of plant and soil materials and in non-rhizosphere soil of different ages can further understand soil nutrients with evolution of theage, also can provide a theoretical basis for nutrient and scientific management of C. lanceolata. 【Methods】Soil nutrient contents including soil organic matter (SOM), total N, P and K, alkali hydrolysable N and available P and K and enzyme activities (including calatase, protease, sucrase, urease and phosphatase) in rhizosphere and non-rhizosphere soil of C. lanceolata with different ages in the Chenshan Forest Farm of Anfu County, Jiangxi were determined and analyzed, and soil fertility was evaluated by using the principal component analysis (PCA).【Results】 The stand age of the tree had a significant effect on soil nutrients and enzyme activities, while there were not significant differences of soil alkali hydrolysable N, total N and total P in rhizosphere and nonrhizosphere. The trends of soil nutrients and enzyme activities with changes of the age in rhizosphere and nonrhizosphere were in good agreements, which meant the rhizosphere was affected by both plant roots and soil. With the stand age increased, the SOM, total N and K, alkali hydrolysable N and available K, and the activities of protease, urease and phosphatase decreased first and then increased with the minima in 10 year, while the trend of available P was on the contrary, and the total P decreased. Contrary to the activity of sucrase, the activity of calatase showed a trend of decrease, increase and decrease. The rhizosohere effects of SOM, alkali hydrolysable N and enzyme activities were positive effects, while those of others were negative effects except for the total N and available P in 20 and 40 years, respectively. The rhizosphere effects of SOM and available P were different among the ages (P ＜ 0.05). The integrated fertility indices (IFI) of C. lanceolata (Chenshan-red-fir) were from -1.408 to 2.238, the trend of the IFIs (rhizosphere and non-rhizosphere) was in the order： 5 a (2.238, 2.413) ＞ 40 a (-0.313, 0.065) ＞ 20 a (-0.773, -1.019) ＞ 10 a (-1.203, -1.408). The IFIs of rhizosphere were greater than those of non-rhizosphere in 5 and 40 years, mainly caused by PC2 (mainly include sucrase) and PC3 (mainly include available P and total P), while in 10 and 20 years, the change was just the opposite for the reason of PC1 (mainly include SOM, alkali hydrolysable N, total N, urease and protease). 【Conclusions】Along with the stand age increasing, soil fertility will be declined, and reach the lowest at the tenth year. Although restored gradually afterwards, but will not reach the level in the 5th year. Therefore, nitrogen and phosphorous fertilizers should be applied appropriately for preventing soil degradation in the process of tree growth, particularly before and after the 10th year.

Cunninghania lanceolata (Chenshan-red-fir); stand age; rhizosphere; integrated fertility index

2016-05-13 接受日期：2016-10-07

江西省高等學校科技落地計劃項目（KJLD13024）；國家自然科學基金項目（31560204）資助。

劉順（1989—），男，安徽蚌埠人，博士研究生，主要從事森林土壤生態學方面的研究。E-mail:liushun89@163.com

* 通信作者 E-mail:zwy15@126.com