杉木人工林阔叶化改造对土壤团聚体酶活性与化学计量比的影响

摘要

【目的】揭示杉木人工林阔叶化改造背景下不同粒径土壤团聚体对酶活性及计量比的影响机制，为提升我国亚热带人工林生产力和可持续经营提供科学支撑。【方法】以杉木纯林（CL）、米老排纯林（PM）、红锥纯林（PC）和米老排/红锥混交林（MP）为研究对象，分析0～10 cm土层原土及不同粒径土壤团聚体的碳（C）、氮（N）和磷（P）循环相关酶活性、土壤理化性质及微生物生物量，解析杉木人工林转变为乡土阔叶林后的土壤酶活性及计量比变异的主要驱动因子。【结果】（1）与CL相比，PM、PC及MP土壤有机碳（SOC）分别提高了42.00%、85.25%和136.53%；土壤C∶P分别显著增加了30.80%、49.77%和73.13%；微生物生物量氮（MBN）分别显著增加了25.98%、32.88%和54.18%；微生物生物量磷（MBP）分别显著增加了12.99%、28.31%和49.62%；土壤C、N和P循环相关酶活性在原土和不同粒径团聚体中均显著提高，其中在MP的0.25～1 mm和<0.25 mm中最高，且MP的C、N循环相关的土壤酶活性均显著高于其他林分。（2）土壤酶C∶N∶P约为1∶1.06∶1.15，偏离全球荟萃平均水平（1∶1∶1），表明土壤微生物获取N、P的酶活性高于C的酶活性，且获取P的酶活性高于N的酶活性。（3）酶矢量分析显示，CL受P限制（VA > 45°），而PM、PC和MP均受N限制（VA<45°）；各林分VL均大于1，但改造后呈下降趋势，表明C限制随阔叶化改造而缓解。（4）SOC、全磷、土壤N∶P、土壤C∶P及全氮是影响土壤酶活性变化的主要因子，而SOC、土壤C∶N和微生物生物量碳（MBC）是影响酶化学计量比的主要因子。【结论】阔叶树种（尤其混交林）可有效提升土壤酶活性、改善土壤养分循环和质量，但改造后的林分仍存在N限制，建议适当增施氮肥或引入固氮树种优化养分供给，维持系统高生产力。

关键词

杉木人工林 / 阔叶林改造 / 土壤团聚体 / 土壤酶活性 / 酶化学计量比 / 矢量分析 / 可持续经营