華北落葉松人工林土壤微生物數(shù)量特征及其與土壤性質(zhì)的關(guān)系

胡忠學(xué)

摘 要：當(dāng)前，我國(guó)正在進(jìn)行人工造林活動(dòng)，林業(yè)資源屬于國(guó)家的重要資源，不僅對(duì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)有較大的影響，也是國(guó)家重要的生態(tài)資源，對(duì)生態(tài)區(qū)域的生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定有著不可替代的作用。在人工造林過(guò)程中，會(huì)對(duì)區(qū)域的林木種類(lèi)及分布等進(jìn)行人工設(shè)計(jì)，進(jìn)而對(duì)區(qū)域的土壤微生物數(shù)量和土壤性質(zhì)造成影響。本文以河北省塞林壩機(jī)械林場(chǎng)的落葉松林業(yè)區(qū)域的土壤作為研究實(shí)例，對(duì)該區(qū)域林業(yè)發(fā)展過(guò)程中微生物數(shù)量以及土壤性質(zhì)的關(guān)系進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：華北落葉松；人工林；土壤微生物；土壤性質(zhì)；關(guān)聯(lián)；塞林壩林場(chǎng)

中圖分類(lèi)號(hào)：S714.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20180632154

在森林生態(tài)系統(tǒng)的建設(shè)過(guò)程中，森林的生長(zhǎng)會(huì)造成土壤中微生物數(shù)量的變化，其變化原因主要是土壤中由于枯葉等的分解所造成。土壤中的微生物不僅會(huì)影響土壤中養(yǎng)分的完整性和土壤中的生物活性，也會(huì)影響林業(yè)生產(chǎn)效益。土壤中的微生物分布以及數(shù)量對(duì)土壤結(jié)構(gòu)形態(tài)以及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化效率有較大的影響，因此，在林業(yè)建設(shè)中，建設(shè)區(qū)域的土壤中微生物數(shù)量已經(jīng)成為評(píng)價(jià)其土壤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的重要指標(biāo)。

1 研究概述

1.1 研究目的

在近些年的研究中，一些學(xué)者對(duì)林業(yè)區(qū)域的土壤微生物數(shù)量變化等問(wèn)題上進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究，其研究主要是集中在天然林業(yè)區(qū)域以及耕地區(qū)域，對(duì)人工造林區(qū)域的土壤情況研究較少。在造林過(guò)程中，華北落葉松是該區(qū)域的重要造林樹(shù)種，種植數(shù)量較多，因此，研究人造林區(qū)域的土壤微生物以及土壤性質(zhì)變化情況具有較高的實(shí)踐價(jià)值。因此，本文中以華北地區(qū)的典型落葉松人工林為研究對(duì)象，對(duì)該區(qū)域的土壤微生物數(shù)量和理化性質(zhì)的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行了研究。

1.2 研究區(qū)域

在本文的研究中，研究人員主要是針對(duì)河北省塞林壩林場(chǎng)的落葉松針闊混交林為研究實(shí)例，對(duì)其在種植過(guò)程中種植區(qū)域土壤微生物數(shù)量以及理化性質(zhì)進(jìn)行分析。為了保證研究的對(duì)比性，研究人員選擇了針闊混交林以及落葉松林區(qū)作為對(duì)比試驗(yàn)對(duì)象，對(duì)其土壤性質(zhì)進(jìn)行了分析。

2 研究方法

2.1 試驗(yàn)區(qū)域的選擇

在試驗(yàn)過(guò)程中，為了保證試驗(yàn)結(jié)果和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，試驗(yàn)人員在研究區(qū)域中選擇了壩上部分針闊混交林及落葉松林集中區(qū)域作為樣地，每塊區(qū)域中的樹(shù)齡相同，便于試驗(yàn)人員進(jìn)行比較。在研究中，針對(duì)樣地的海拔高度、區(qū)域坡度以及林分的密度以及土壤成分等數(shù)據(jù)進(jìn)行研究。

2.2 土壤樣本的采集和測(cè)定

在本試驗(yàn)中研究的土壤區(qū)域成分為棕壤，試驗(yàn)人員可以在每塊樣地上隨機(jī)進(jìn)行采樣點(diǎn)的選擇，并使用土鉆進(jìn)行土壤樣品的采集。在采樣過(guò)程中要注意從土壤的不同深度進(jìn)行樣品的采集，保證其數(shù)據(jù)具備一定的代表性。同時(shí)，為了保證準(zhǔn)確性，試驗(yàn)人員要在每個(gè)樣地上進(jìn)行多次的采樣過(guò)程，防治偶然因素對(duì)試驗(yàn)進(jìn)行造成影響。

完成土壤樣品的采集之后，試驗(yàn)人員可以將部分試驗(yàn)土壤樣品在冰箱中進(jìn)行保存，用于后續(xù)對(duì)土壤中微生物的數(shù)量進(jìn)行測(cè)量。針對(duì)另一部分土壤，試驗(yàn)人員可以對(duì)其進(jìn)行風(fēng)干和過(guò)濾處理，使用多種試驗(yàn)方法來(lái)測(cè)量土壤中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量參數(shù)。在土壤微生物的測(cè)量過(guò)程中，試驗(yàn)人員一般是對(duì)土壤中的細(xì)菌、真菌以及放線菌3個(gè)微生物種群進(jìn)行測(cè)定。針對(duì)不同的微生物種類(lèi)，試驗(yàn)人員會(huì)使用不同的測(cè)量手段進(jìn)行測(cè)定，細(xì)菌一般使用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基，真菌采用馬鈴薯糖瓊脂培養(yǎng)基，放線菌采用高氏1號(hào)培養(yǎng)基，針對(duì)不同類(lèi)型的微生物使用不同的測(cè)量方法可以保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

完成上述的測(cè)量并記錄數(shù)據(jù)之后，試驗(yàn)人員可以使用數(shù)據(jù)分析軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。通常使用單因素方差分析方法，對(duì)不同的林木種類(lèi)和不同土壤深度的理化性質(zhì)和微生物數(shù)量存在較大差異時(shí)，對(duì)其存在的差別進(jìn)行分析，并對(duì)微生物數(shù)量和土壤理化性質(zhì)2方面內(nèi)容的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行分析。

3 研究結(jié)果分析

3.1 土壤理化性質(zhì)的變化

根據(jù)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，在試驗(yàn)區(qū)域中，隨著土壤深度的增加貼合土壤密度的增大，土壤層的含水量也會(huì)隨之降低。根據(jù)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)分析，40cm以下的土壤與上層土壤存在較大的密度和含水量差異，同時(shí)，樣地土壤一般呈現(xiàn)為弱酸性和中性。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，在試驗(yàn)區(qū)域中土壤的養(yǎng)分分布也具有較強(qiáng)的層次性，各類(lèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量會(huì)隨著土層深度的增加而逐漸升高。在落葉松和油松的混交林中，其各類(lèi)土壤養(yǎng)分質(zhì)量和純種類(lèi)的林業(yè)區(qū)域中存在較大的差異，這說(shuō)明混交林會(huì)對(duì)土壤中的養(yǎng)分含量造成較大的影響，并且在各類(lèi)雜交林中針闊混交林有效提升了土壤中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量。

3.2 土壤微生物的分布

在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的過(guò)程中，試驗(yàn)人員通常使用土壤表層的微生物數(shù)量和底層的微生物數(shù)量的比值對(duì)土壤的實(shí)際質(zhì)量和微生物分布情況進(jìn)行分析。假如這一數(shù)據(jù)比值<2或是更高，說(shuō)明該區(qū)域的土壤存在退化現(xiàn)象，>2或在2的附近，可以說(shuō)明土壤狀況良好。在本研究的試驗(yàn)區(qū)域中，各塊區(qū)域的微生物數(shù)量均處于正常水平，并未出現(xiàn)異常的現(xiàn)象。

3.3 土壤微生物的數(shù)量和土壤理化性質(zhì)的關(guān)系

土壤作為一種由多種成分組成的結(jié)構(gòu)綜合體，其性質(zhì)會(huì)受到土壤中多種物質(zhì)含量的影響。同時(shí)，物質(zhì)含量和土壤性質(zhì)又會(huì)對(duì)土壤中微生物數(shù)量造成影響，雙方處在不斷地相互影響和變化的過(guò)程中。土壤微生物和理化性質(zhì)之間存在著極為密切的關(guān)系，理化性質(zhì)會(huì)影響微生物的存活數(shù)量，微生物數(shù)量又反過(guò)來(lái)影響理化性質(zhì)。土壤微生物數(shù)量會(huì)影響土壤的酸堿度以及養(yǎng)分?jǐn)?shù)量，20cm深度以上的土壤層中，微生物數(shù)量和土壤養(yǎng)分之間呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，而在20cm以下的土壤中，二者關(guān)系呈現(xiàn)正相關(guān)。

4 試驗(yàn)討論

通過(guò)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析可以看出，土壤的理化性質(zhì)會(huì)隨著土壤深度的增加呈現(xiàn)為較為規(guī)律的變化，一般表現(xiàn)為土壤的深度增加時(shí)土壤的含水量和養(yǎng)分?jǐn)?shù)量降低。在這個(gè)變化過(guò)程中，土壤的N、P等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量會(huì)發(fā)生變化，但是土壤的酸堿度不會(huì)發(fā)生顯著變化。試驗(yàn)區(qū)域中的林木混交區(qū)域土壤狀況較好，且落葉松白樺混交林的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量?jī)?yōu)于其他混交林。可以看出，區(qū)域的林木種類(lèi)會(huì)對(duì)土壤的性質(zhì)造成較大影響，有利于土壤養(yǎng)分的循環(huán)和積累，可以有效提升土壤中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量水平。

土壤中的微生物數(shù)量則表現(xiàn)為垂直變化特征，微生物一般集中在20cm以上的土層中，且數(shù)量會(huì)隨著土壤深度的逐漸增加而降低。土壤微生物數(shù)量的分布和變化和土壤中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量、水分以及空氣含量等參數(shù)有較大的關(guān)系。一般來(lái)說(shuō)，土壤的表層含有較多的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)以及空氣流通條件，同時(shí)溫度條件也優(yōu)于土壤下層，使微生物主要分布于土壤表層。

5 結(jié)語(yǔ)

從以上研究可以看出，在林業(yè)區(qū)域的土壤中微生物含量和土壤理化性質(zhì)有較大的關(guān)系，二者之間呈現(xiàn)互相影響的狀態(tài)。同時(shí)，從試驗(yàn)中也能看出，在林業(yè)區(qū)域中進(jìn)行混交林的建設(shè)可以有效提升土壤理化性質(zhì)和微生物含量，在未來(lái)的建設(shè)中應(yīng)多加注意。

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