刘 宏，卢宗军，陈代喜，邓毅晖，李富洲，梁 浩

（1.柳州市林业科学研究所，广西柳州 545300；2.广西壮族自治区林业科学研究院，广西南宁 530002）

在森林土壤生态系统中，土壤酶参与许多重要的生理生化反应，推动土壤代谢过程的进行，可反映土壤物质转化和能量流动的方向和强度，尤其是反映土壤碳、氮、磷和钾的转化强度[1-3]。土壤酶活性是体现土壤生物活性和评价土壤质量的重要指标，可反映土壤中的物质代谢与土壤肥力[4-5]。杉木（Cunninghamia lanceolata）为广西的主要造林树种之一，目前以纯林为主，长期纯林连栽对生态系统保护和地力维护十分不利[6-10]。杉木人工林中多种土壤酶活性均随杉木栽植代数增加呈逐代下降的趋势[11-12]。

林下套种营造异龄混交林是混交林栽培模式之一，有利于恢复生物多样性和提高林分稳定性[13]。红豆杉（Taxus wallichianavar.chinensis）有较高的药用价值和耐荫性，是我国南方杉木人工林林下套种的主要树种之一，对杉木连栽人工林地力改善有积极作用[14-15]。本研究以杉木纯林和“杉木×红豆杉”近自然混交林为研究对象，调查脲酶、多酚氧化酶、过氧化氢酶、酸性磷酸酶和纤维素酶5 种参与土壤物质代谢的酶活性，研究纯林和混交林中土壤酶活性的差异及相互关系，可在一定程度上反映土壤中的物质代谢与土壤肥力状况，丰富杉木混交林土壤酶系统研究数据，为杉木混交林营建提供更多参考。

1 材料与方法

1.1 试验地及试验林概况

试验地位于广西柳州市林业科学研究所（109°24'E，25°12'N），属中亚热带季风气候；海拔160～650 m，以丘陵和低山为主；土壤以红壤和山地黄壤为主，土层厚度40～70 cm。

杉木林于1989年3月造林，1999年进行第一次间伐，间伐后的保留密度为1 395 株/hm2；2007年进行择伐，择伐后的保留密度为375株/hm2。2008年3月，在部分杉木林中套种红豆杉，将成熟杉木纯林改培为“杉木×红豆杉”近自然混交林。

1.2 样品采集

2020年10月，分别在混交林和纯林中设置20 m×20 m 的样地，在样地内以“S”型选取8 个土样采集点。在每个采样点用土钻（内径5 cm）取1钻0～10 cm土层的土样，将8个采样点的土样混匀，剔除植物残根后带回实验室，-20 ℃冷藏。每林分3个重复。在土样采集袋上标明采样地点、采样时间、栽培模式（混交或纯林）和重复数等信息，详细填写土壤样品标签。

1.3 分析方法

测定脲酶、多酚氧化酶、过氧化氢酶、酸性磷酸酶和纤维素酶5种土壤酶活性。脲酶活性测定采用靛酚蓝比色法[16]，多酚氧化酶活性测定采用邻苯三酚比色法[1]，过氧化氢酶活性测定采用高锰酸钾滴定法[1]，酸性磷酸酶活性测定采用磷酸苯二钠比色法[17]，纤维素酶活性测定采用3,5－二硝基水杨酸比色法[18]。取各样品数据的平均值。

1.4 数据处理

采用Excel 2010 和SPSS 18.0 软件进行统计与分析。

2 结果与分析

2.1 混交林与纯林土壤酶活性差异

纯林中的脲酶活性为401.81 U/g，极显著高于混交林（364.49 U/g）（P< 0.01）；其他活性在不同林分间均差异不显著（表1）。

2.2 土壤酶活性离散程度分析

5 种土壤酶活性重复内的变异系数均较小，重复间的变异系数相对较大，说明土壤酶活性分布离散程度较大（表2）。过氧化氢酶活性重复间的变异系数最大，在混交林和纯林中分别为47.30%和69.33%。5 种土壤酶活性重复间的变异系数在不同林分间未表现出一致的规律性，符合酶极易受外界因素影响且具有较强时效性的特征。

表2 土壤酶活性变异系数Tab.2 Variation coefficients of soil enzyme activities(%)

2.3 土壤酶活性相关性分析

混交林中，脲酶活性与纤维素酶活性呈显著正相关（P<0.05）；多酚氧化酶活性与过氧化氢酶活性和酸性磷酸酶活性均呈极显著正相关（P<0.01），与纤维素酶活性呈显著正相关（P<0.05）；过氧化氢酶活性与酸性磷酸酶活性呈极显著正相关（P<0.01）（表3）。

表3 混交林中土壤酶活性的相关性Tab.3 Correlations among soil enzyme activities in mixed plantation

纯林中，脲酶活性与多酚氧化酶活性呈显著正相关（P< 0.05），与纤维素酶活性呈极显著负相关（P<0.01）；多酚氧化酶活性与过氧化氢酶活性呈显著负相关（P<0.05），与纤维素酶活性呈极显著负相关（P<0.01）（表4）。

表4 纯林中土壤酶活性的相关性Tab.4 Correlations among soil enzyme activities in pure plantation

3 讨论与结论

土壤酶活性与土壤养分密切相关，可反映土壤养分转化的强度，表征土壤肥力，可用于施肥效果评价[19]。脲酶在一定程度上反映土壤的供氮水平与能力[19]；多酚氧化酶在土壤芳香族化合物循环中起重要作用，利用其反应机制，可进行土壤环境修复[5]；酸性磷酸酶活性直接影响土壤中有机磷的分解转化及其生物有效性[20]。

本试验结果表明，杉木纯林中的脲酶活性极显著高于“杉木×红豆杉”近自然混交林，说明在杉木纯林中套种红豆杉后，土壤中的氮相对缺乏，混交林需适当增施氮肥。“杉木×红豆杉”近自然混交林中的多酚氧化酶活性高于纯林，表明混交林中的土壤芳香族化合物循环更活跃，土壤修复能力更高；混交林中的酸性磷酸酶活性高于纯林，表明混交林中土壤有机磷的分解转化较快，生物有效性较高。陈水玉等[21]的研究结果也表明，杉木混交林中的土壤孔隙度、持水量及有机质、速效磷和速效钾含量等均有不同程度提高。

土壤酶活性重复内的变异系数可反映检测的可靠性，重复间的变异系数可在一定程度上反映土壤酶活性分布的离散程度。本试验中，土壤酶活性重复间的变异系数明显大于重复内，酶活性分布有一定的离散程度，过氧化氢酶活性的离散程度最大，这可能是因为土壤酶活性较容易受土壤质地等理化性质及坡度和坡位等地理位置的影响，与杨万勤等[22]的研究结果相似。在土壤酶活性研究中，增加采集样品重复数，开展多指标调查，有利于更全面地研究林地土壤酶活性及酶活性与其他各影响因素间的相互关系。

在土壤生态系统中，各种酶并不是孤立存在的，而是密切配合，相互作用，共同作用于土壤肥力的形成和转化[23]。在“杉木×红豆杉”近自然混交林中，土壤酶活性间存在显著或极显著正相关关系；在纯林中，土壤酶活性间既存在显著正相关关系，也存在显著或极显著负相关关系，说明土壤酶之间的相互关系和作用复杂，共同参与土壤生态系统中的物质循环过程。