秦皇岛海滨林场土壤中微生物量碳的测定与影响因素分析

摘要：选择位于秦皇岛市海滨林场野生动物园内4种不同种植年限的样地，从土壤不同种植年限以及不同剖面深度两个方面分析影响土壤微生物量碳的因素，研究表明，土壤微生物量碳的含量与土壤的持水量、含水率、pH有一定的相关性。土壤微生物量碳的含量与土壤深度呈负相关。土壤微生物量碳含量与植被种植年限呈正相关但是过高的种植年限对土壤微生物量碳含量有着负面影响，一定程度上降低了土壤微生物量碳的含量。

关键词：土壤有机碳；土壤微生物量碳；种植年限；剖面深度

土壤生态系统是具有多样性的，在地球的生态系统中起着关键的作用。土壤中的碳循环作为生物化学过程，土壤微生物量碳扮演者重要的角色。他储备着土壤中一部分的有机碳，参与着土壤的养分转化，动植物代谢。因此，合理调节土壤微生物量碳含量对于优化海滨林场土壤生态系统具有重要意义。通过对土壤微生量碳的影响因素分析，找到适宜土壤微生物的环境因素显得尤为关键。

李荣，宋维峰等人对哈尼梯田的土壤微生物量碳研究分析表明不同土地的不同植被，不同微生物种群以及生物的多样性对于土壤微生物量碳都有着相关性[1]。这为研究哈尼梯田生态系统提供了科学依据。王启兰[2]等人通过研究放牧强度与土壤微生物量碳的关系得出土壤有机质，土壤pH，土壤含水率，土壤有效磷对土壤微生物量碳有着直接影响。土壤微生物量碳由于不同的种植类型，也会产生不同的结果。于林、李万和等人通过研究不同类型的毛竹林来分析土壤微生物量碳含量，结果表明：不同林分类型的土壤微生物量碳的排列顺序为竹阔混交林（157.62 mg·kg-1）>毛竹纯林（143.17 mg·kg-1）>竹杉混交林（110.19 mg·kg-1）>阔叶林（101.07 mg·kg-1）>杉木林（86.56 mg·kg-1）[4]。海拔梯度的不同也会造成土壤的理化性质发生改变，土壤的pH，含水率，温度都会影响土壤微生物量碳的含量。不同群落对环境影响也不同，其中的影响因素极为复杂，导致土壤微生物量碳含量发生变化[[5]。

通过上述研究可以看出目前对土壤微生物量碳的影响因素较多，本研究通过测定种植时间不同以及不同土壤深度的土壤指标，分析影响土壤微生物量碳的因素，为研究分析土壤生态环境提供科学依据，为改善土壤环境提供优质方法。

1  研究地区与研究方法

1.1  研究区概况

此次取样地选址为秦皇岛市海滨林场野生动物园内的毛白杨种植林。海滨林场地处北戴河风景区，南面仅靠渤海。土壤为风沙质土，质地松软，有机质含量较低，土壤相对贫瘠。

1.2  样品采集

在林场内划分出4种不同种植年限的采样区域，并在每个区域的中心处采集样品。采用“S”型随机多点混合采样方法。每个采点大概划分为直径为0.5 m，深度为0.6 m的圆柱形采样坑。样地信息见表1-1

1.3  研究方法

对4各不同地块，4个不同深度的16个样品分别采用环刀法测定土壤的持水量，烘干法含水率、玻璃电极法测pH，用氯仿熏蒸法测定土壤生物量碳。

1.4  数据分析

实验数据采用Office Excel 2019软件进行数据处理与数据分析，在Excel中计算相关性P以及平均值等数据。利用Origin绘制相关柱状图。通过对测定结果进行图像拟合并对拟合结果进行分析与探讨。。

2  结果与分析

2.1  持水量

如图2-1中计算出P>0.05相关性并不显著，但是根据图形的趋势走向可以看出土壤微生物量碳的含量与持水量之间有着正相关的趋势，一般认为最适合土壤微生物的水分条件占土壤田间持水量的60%～80%。

2.2  含水率

图2-2相关性分析显示，土壤微生物量碳含量与含水率之间的相关性并不显著。对比图2-3来看，土层中的水分一般随土层的加深而增加。但是微生物量碳的含量又随土壤深度的增加而降低，因此我们无法从原有的样品条件上直接得出微生物量碳含量与土壤含水率之间的相关性。

2.3  不同土壤深度微生物量碳的分布特征

本次实验对4个样地分别进行了不同土壤深度的探究，实验一共测得16组样品。此次研究结果中土壤微生物量氮的含量为11.70 mg/kg～295.63 mg/kg。其中相关性P<0.05。从图中可以看出随着土壤剖切深度的增加，每个样地的土壤微生物量碳含量都呈逐级递减的趋势。一些微生物与动植物生活区域集中在土壤表层，因此其含有更多的有机质，这些有机质是微生物生长与繁殖的主要动力。而随着土壤深度的增加，土壤中的有机质的含量逐渐减少，导致微生物生长和繁殖受到限制，进而导致土壤微生物量的减小。所以土壤微生物量碳与土层深度呈负相关。通过这一结论证实了土壤微生物量与土壤的理化性质有着更深的关系。随着土壤深度的增加，土壤中养分变少从而使其理化性质改变，进而影响着土壤微生物量碳的含量。如图2-4。

2.4  不同种植年限土壤微生物量碳分布特征

从图2-5与2-6中可以看出两种土壤深度所得出的图形趋势相似。在两个图中，13年种植年限的土壤微生物量碳含量达到了最高，25-30年种植年限的土壤微生物量碳含量最低。随着毛白杨种植年限的增加，微生物量碳含量先增加再降低。土壤微生物量碳含量随着植被种植年限的增长，土壤中的生物群落越来越丰富，微生物数量也在增加。从而使其随着种植年限的增长呈正相关。但是并不是时间越长就越好，当植被达到一定的种植年限，树木的生长精力下降，植物根系部分退化从而导致部分微生物种群的营养物质缺失，造成微生物量碳的流失。

3  结论

本研究通过对4种不同种植年限的毛白杨样地即7年、10年、13年、25～30年进行土壤微生物量碳的测定。并对土壤的基本指标与土壤微生物量碳进行了相关性的分析。研究表明土壤持水量、含水率同时影响着微生物量碳的含量。MBC与土壤深度呈现负相关得趋势。土壤深度越浅，MBC就越高；而土壤深度越深，MBC就越低。四种种植年限的毛白杨说明了MBC理论上是与种植年限是呈正相关的，并不是种植年限越长，MBC就越高，当达到一个峰值时，土壤微生物量碳会随着种植年限下降。后续可以根据作物种植年限，当种植年限达到峰值之后，我们对土壤进行人工的干预，增加碳源等保证微生物的生长环境，进而提高微生物量碳的含量，达到维持土壤生态环境的效果。

参考文献

[1]李荣，宋维峰.哈尼梯田生态系统土壤微生物量碳的影响因素[J].生态学报，2020，40（17）：6223-6232.

[2]王启兰，王长庭，杜岩功等.放牧对高寒嵩草草甸土壤微生物量碳的影响及其与土壤环境的关系[J].草业学报，2008，No.73（02）：39-46.

[3]余林，李万和，徐海宁等.江西安福不同类型毛竹林地土壤微生物量碳特征研究[J].经济林研究，2017，3-5（01）：80-85.

[4]PENG Si-li，GE Zhi-wei，LIU Gang-cai，MAO Ling-feng.Environmental drivers of soil microbial activity and diversity along an elevational gradient[J].Journal of Mountain Science，2022，19（05）：1336-1347.

[5]彭娜娜.崇明东滩湿地土壤微生物生物量碳氮分异及影响因素分析[D].上海：华东师范大学.2022.