华北落叶松人工林林缘土壤酶活性研究

郑素珊 张荣风 高琛

（河北农业大学林学院，河北保定 071000）お

摘要 ［目的］研究不同密度及林缘不同距离下华北落叶松林分边缘土壤酶活性。［方法］对河北围场县八英庄林场6种密度华北落叶松人工林进行标准地抽样调查，分析不同密度及林分边缘不同距离的土壤酶活性。［结果］不同密度华北落叶松人工林林缘处土壤蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶活性均存在显著差异；从距林分边缘0~30 m处，土壤中蔗糖酶活性表现出明显的降低趋势，其他土壤活性酶与距林分边缘距离不存在显著性差异。［结论］林缘土壤中蔗糖酶活性最能反映华北落叶松人工林林缘效应，该研究可为华北落叶松林的合理经营提供参考。

关键词 华北落叶松；林缘土壤；酶活性

中图分类号 SB714文献标识码 A文章编号 0517-6611（2014）19-06269-03

Research on Soil Enzyme Activities of 獿arix principis瞨upprechtii Forest Edge

ZHENG Su瞫han et al

(College of Forestry,Agricultural University of Hebei, Baoding,Hebei071000)

Abstract［Objective］ The soil enzyme activities under 獿arix principic瞨upprechtii forest of different density and distance from the forest edge were studied. ［Method］猅he soil enzyme activities under 獿arix principic瞨upprechtii forest of different density and different distance from the stand edge were studied with the method of standard sample survey. ［Result］猅he soil invertase, urease, acid phosphatase, catalase in different densities at the edge of forest were significantly different. The soil invertase has showed obvious decreasing trend in 0-30 m forest edge. ［Conclusion］猅he most obvious factor can reflect the edge effect was the invertase activity. This research can provide reference for reasonable management of 獿arix principic瞨upprechtii forest.

Key words獿arix principic瞨upprechtii; Forest edge soil; Enzyme activities

作者简介 郑素珊（1987- ），女，河北石家庄人，硕士研究生，研究方向：森林培育。

收稿日期 20140428

华北落叶松（獿arix principic瞨upprechtii）是北方地区重要的森林生态树种，主要分布在我国河北、山西、陕西、内蒙古、山东等省（区），其中在河北省北部山地分布最为广泛。该树种是我国蓄积量较大的树种，其树形优美，是用于景观生态的主要树种之一，多用于较高海拔和纬度地区的景观配置。冀北山地分布广泛的华北落叶松是缓解北方沙尘天气对京、津地区侵袭的重要天然屏障。目前，国内外学者对华北落叶松的研究多集中在林木器官生物分配、生物量变化规律、群落结构和林下枯落物土壤水文效应等方面，而对不同密度下华北落叶松林分边缘土壤酶活性等方面的研究还较少［1］。因

此，笔者通过分析冀北山地6种不同密度华北落叶松人工林

林缘不同距离土壤蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶活性变化规律，为冀北山地华北落叶松林合理经营提供参考。

1 研究内容及方法

1.1 标准地设置

采用典型标准地法进行抽样调查。在河北围场县木兰林管局管辖下的八英庄林场选择密度分别为630、920、1 180、1 500、1 850、2 150株/hm2的30年生华北落叶松人工纯林，设置30 m×30 m的标准地，分别记录不同密度下标准地的坡度、坡向、坡位、海拔等环境和生态因子，其次对标准样地内胸径超过5 cm的华北落叶松人工林进行每木检尺，统计出标准地内林分的平均树高、胸径、冠幅、枝下高等（表1）。

表1 不同密度林分标准地基本特征

密度∥株/hm2 海拔∥m 坡度∥（°） 坡向 平均树高∥m 平均胸径∥cm 平均枝下高∥m 平均冠幅∥m

630 1 700 12 北偏西15° 12.85 18.88 7.12 3.18

920 1 660 14 北偏西40° 11.54 18.23 5.20 3.21

1 180 1 721 17 北偏西20° 10.24 17.67 7.91 2.84

1 500 1 730 11 北偏西30° 10.29 14.31 3.37 2.59

1 850 1 680 16 北偏西15° 10.41 12.35 3.29 1.68

2 150 1 730 7 北偏西45° 10.11 11.28 6.79 1.30

1.2 不同密度林分边缘距离及样点设置

采用样带法［2］分别在6种不同密度下华北落叶松人工林内做调查。已有研究表明，不同程度的植被边缘效应主要发生在距林缘30 m的范围以内［3-4］。选取与华北落叶松人工林边缘垂直的30 m×1 m的连续样带作为调查对象，样带范围以林缘华北落叶松林分消失为界，走向为东西走向（林缘-林内）。

1.3 土壤酶活性测定

土壤酶活性主要是根据酶促基质转化生成物数量或基质剩余量来表示，单位时间（如1 min、1 h）或一定时间（如24 h）内，单位重量土壤样品（如1、10、100 g）在一定温度（如30、37 ℃）下酶促反应产物的数量（如μg、mg）［5］，测定方法如下。

1.3.1蔗糖酶活性的测定。以磷酸缓冲液和甲苯为培养液（pH=5.5），将蔗糖水解后的生成物与3，5捕硝基水杨酸混合后生成的化合物在培养液里培养24 h，再在水浴锅内加热，以3，5捕硝基水杨酸溶液作显色剂，在分光光度计上508 nm处进行比色，结果以mg葡萄糖/g（37 ℃，24 h）表示。

1.3.2脲酶活性的测定。将脲酶酶促产物氨与苯酚-次氯酸钠作用生成的有色化合物经过装有柠檬酸盐缓冲液和甲苯作培养液（pH=6.7）的37 ℃恒温箱中培养24 h，利用苯酚-次氯酸钠为显色剂进行比色。结果以mg NH4睳/g（37 ℃，24 h）表示。

1.3.3酸性磷酸酶活性。采用磷酸苯二钠比色法测定。根据酶促作用生成的有机基团量计算磷酸酶活性。将pH=5.0的乙酸盐缓冲液配制成磷酸苯二钠作培养液，在37 ℃恒温箱中培养24 h，用氯代二溴对苯醌亚胺显色，结果以mg phend/g（37 ℃，24 h）表示。

1.3.4过氧化氢酶活性。采用高锰酸钾滴定法测定。用0.1 mol/L高锰酸钾滴定剩余的过氧化氢测定酶活性，结果以ml 0.1 mol/L KMnO4/g表示［6-7］。

2 数据处理

采用Excel和Spss17.0统计分析软件对数据进行分析处理。

3 结果与分析

表2显示了6种密度下林缘土壤中蔗糖酶、脲酶等4种土壤酶活性。密度相同的林分，4种土壤酶活性并未随林缘距离的大小而显示出相同的变化规律；密度不同的林分，林分边缘不同距离的土壤酶活性变化亦不同。同一种土壤酶（如蔗糖酶、脲酶等）活性并未随密度和林缘距离的大小变化而显示出一定的规律性变化趋势。

3.1 不同密度下林缘土壤中蔗糖酶活性对华北落叶松林地6种不同密度及距林分边缘不同距离分别作单个变量S睳睰多重检验，并对林缘处土壤酶活性作双因素方差分析。通过组间效应可得，不同密度下林分边缘处土壤蔗糖酶活性差异性显著（獸=3.473，显著水平为0.016<0.05）；而土壤蔗糖酶活性与距林缘不同距离的差异性为极显著水平（獸=5.294，显著水平为0.002<0.01）。通过对不同密度华北落叶松林的多重检验得出，密度在630、1 180、1 850和2 150株/hm2的华北落叶松林分边缘土壤蔗糖酶活性均值分别是36.912 3、37.302 4、37.465 4和37.350 3 mg葡萄糖/(g·d)，对它们的均值比较的概率玃值为0.681，明显大于0.05，由此可得，该4种密度下华北落叶松人工林林缘土壤蔗糖酶活性之间没有明显差异；密度在920株/hm2和1 500株/hm2的华北落叶松林分边缘土壤蔗糖酶活性均值分别是38.411 5和38.510 8 mg葡萄糖/（g·d），这一均值与密度为1 180┲/hm2、1 850株/hm2和2 150株/hm2的华北落叶松林分边缘土壤蔗糖酶活性均值进行对比的概率玃为0.218，明显大于0.05。由此可知，该5种密度下华北落叶松林土壤蔗糖酶活性之间没有明显差异。通过多重检验距林缘不同距离可以得出，距林缘25 m和30 m处土壤蔗糖酶活性均值为36.197 1和36.753 4 mg葡萄糖/（g·d），对其均值进行比较的概率玃为0.305，明显大于0.05，由此可知，林缘距离为25 m和30 m处土壤蔗糖酶

活性之间没有明显差异；距林缘5 m、10 m和20 m处土壤蔗

糖酶活性均值为38.055 8、38.139 6

表2 不同密度林分林缘土壤酶活性

密度ぶ/hm2 距林缘ぞ嗬氇m 蔗糖酶mg葡萄糖/ぃ╣·d) 脲酶∥mgNH4睳/ぃ╣·d） 酸性磷酸酶mg phend/ぃ╣·d） 过氧化氢酶ml 0.1 mol/LKMnO4/（g·d）

630 0 37.853 5 0.587 4 1.264 6 4.266 3

5 36.486 0 0.594 6 1.285 3 4.474 3

10 38.225 3 0.619 6 1.356 4 4.422 4

15 37.472 3 0.574 3 1.274 6 4.386 5

20 36.886 5 0.513 5 1.175 8 4.368 6

25 35.966 4 0.435 4 0.953 2 4.405 6

30 35.496 0 0.328 6 0.768 2 4.435 5

920 0 38.380 8 0.595 2 1.848 1 3.329 1

5 38.722 5 0.602 5 0.954 2 3.549 7

10 38.471 0 0.643 3 0.751 3 3.447 1

15 38.643 0 0.603 2 0.721 6 3.339 4

20 38.395 0 0.582 5 0.978 5 3.407 5

25 38.166 3 0.560 3 1.266 6 3.467 3

30 38.101 3 0.533 0 1.592 4 3.526 6

1 180 0 39.122 4 0.625 1 0.738 5 3.862 6

5 38.896 7 0.535 2 1.125 0 4.693 7

10 38.400 1 0.622 6 1.353 1 5.687 2

15 38.729 0 0.595 3 1.366 3 4.078 1

20 36.584 3 0.513 7 1.257 2 4.377 5

25 35.156 3 0.424 6 1.113 4 4.956 5

30 34.227 7 0.339 4 0.991 8 5.264 8

1 500 0 38.554 9 0.594 8 1.047 0 3.775 4

5 38.191 6 0.385 1 1.743 8 4.586 0

10 38.741 9 0.060 9 2.125 3 3.351 3

15 38.673 1 0.046 4 1.721 9 3.436 8

20 38.557 8 0.375 3 1.736 8 4.275 3

25 38.486 4 0.495 3 1.715 7 4.745 6

30 38.370 0 0.528 9 1.704 6 5.236 6

1 850 0 37.863 5 0.593 4 1.434 7 4.473 2

5 37.388 5 0.557 3 1.448 0 4.644 5

10 37.063 4 0.513 6 1.460 7 4.873 4

15 38.012 3 0.563 7 1.430 8 4.602 4

20 37.646 5 0.484 3 1.418 6 4.764 3

25 37.366 7 0.436 5 1.405 5 4.963 5

30 36.916 9 0.362 7 1.394 0 5.256 3

2 150 0 38.806 4 0.050 8 0.936 5 4.456 0

5 38.649 5 0.072 3 1.119 6 3.946 4

10 37.935 8 0.059 1 1.199 3 4.001 1

15 38.916 0 0.080 7 1.083 3 4.447 5

20 37.695 3 0.124 8 0.945 4 4.374 6

25 35.378 3 0.140 5 0.903 5 4.296 4

30 34.070 8 0.153 4 0.869 7 4.237 1

和37.627 6 mg葡萄糖/(g·d），与距林缘20 m

处土壤蔗糖酶活性均值进行比较的概率玃为0.065，稍大于0.05，由此可得，林缘距离在该4处的土壤蔗糖酶活性之间没有明显差异性；而林缘距离为0 m和15 m处土壤蔗糖酶活性均值为38.430 2和38.407 6 mg葡萄糖/（g·d），这一均值与距林缘5 m、10 m和20 m处土壤蔗糖酶活性均值进行比较的概率为0.567，明显大于0.05，由此可得，林缘距离在该5处的土壤蔗糖酶活性之间没有明显差异性。综合分析可知，随距林缘距离的增加，土壤中蔗糖酶活性有明显的降低趋势。

3.2 不同密度下林缘土壤中脲酶活性对6种密度下林缘土壤脲酶活性进行分析可知，不同密度华北落叶松林分边缘土壤脲酶活性明显存在显著差异，其中獸=16.358，显著水平为0.000<0.01。通过对不同密度华北落叶松人工林的多重检验得出，密度为2 150株/hm2的华北落叶松人工林林缘土壤中脲酶活性均值均大于其他密度下的脲酶活性，且这一均值明显与其他密度下土壤脲酶活性存在差异；密度在630、1 180、1 500和1 850株/hm2的华北落叶松林分土壤脲酶活性均值分别是0.521 9、0.522 3、0.355 3和0.501 6 mg NH4睳/(g·d)，对它们的均值比较的概率玃值为0.058，稍大于0.05，由此可得，该4种密度下华北落叶松人工林林缘土壤脲酶活性之间没有明显差异；而密度为920株/hm2的华北落叶松林分边缘土壤中脲酶活性均值为0.588 6 mg NH4睳/(g·d)，这一均值与密度在1 850、630和1 180┲/hm2下土壤脲酶活性比较的概率玃为0.535，明显大于0.05，由此可得，该4种密度下华北落叶松人工林林缘土壤脲酶活性之间亦没有明显差异。

3.3 不同密度下林缘土壤中酸性磷酸酶活性

对各密度下林缘土壤酸性磷酸酶活性进行分析可知，不同密度华北落叶松林分边缘土壤酸性磷酸酶活性存在极显著差异，其中獸=5.721，显著水平为0.001<0.01；而距林缘不同距离土壤酸性磷酸酶活性差异性不显著（獸=0.251，显著性水平为0.962>0.05）。通过对不同密度华北落叶松林的多重检验得出，密度为630、920、1 180、1 850和2 150株/hm2的华北落叶松林分边缘土壤酸性磷酸酶活性均值分别是1.154 0、1.159 0、1.135 0、1.427 5和1.008 2 mg plend/（g·d），对它们的均值比较的概率玃值为0.057，稍大于0.05，由此可得，该5种密度下华北落叶松林土壤酸性磷酸酶之间没有明显差异；而密度为1 500株/hm2的华北落叶松林分土壤中酸性磷酸酶活性均值为1.685 0 mg plend/（g·d）（均大于其他密度下的酸性磷酸酶活性），这一均值与密度在1 850株/hm2林分土壤酸性磷酸酶活性比较的概率玃为0.093，明显大于0.05。由此可得，该2种密度下华北落叶松林土壤酸性磷酸酶活性之间亦没有明显差异。

3.4 不同密度下林缘土壤中过氧化氢酶活性

分析可知，不同密度华北落叶松林分边缘土壤过氧化氢酶活性存在显著差异，其中獸=10.938，显著水平为0.000<0.01。而土壤过氧化氢酶与距林缘不同距离的差异性不显著（獸=1.989，显著水平为0.096>0.05）。通过对不同密度华北落叶松林的多重检验得出，密度为920株/hm2的华北落叶松林分土壤过氧化氢酶活性均值为3.438 1 ml 0.1 mol/L ㎏MnO4/（g·d）（均小于其他密度下的过氧化氢酶活性），这一均值明显与其他密度下存在差异；而密度为630、1 180、1 500、1 850和2 150株/hm2的华北落叶松林分土壤过氧化氢酶活性均值分别是4.394 2、4.702 9、4.201 0、4.796 8和4.251 3 ml 0.1 mol/L ㎏MnO4/（g·d），对其均值比较的概率玃值为0.055，稍大于0.05，由此可得，该5种密度下华北落叶松林土壤过氧化氢酶活性之间没有明显差异。

4 结论

（1）试验样地中，不同密度华北落叶松林缘处土壤蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶活性均存在显著差异。

（2）除蔗糖酶活性外，其他土壤活性酶与距林分边缘不同距离之间均不存在显著性差异。

（3）林缘土壤中蔗糖酶活性最能反映华北落叶松人工林林缘效应，即从距林分边缘0 m处到30 m处，土壤中蔗糖酶活性表现出明显的降低趋势。

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