費裕翀 黃櫻 劉麗 路錦 蔡培菁 張元明 曹世江 曹光球

(福建農林大學，福州，350002) (福建省寧化縣林業(yè)局) (福建農林大學)

紫色土是以中生代紫色巖層為母巖母質發(fā)育形成的一類土壤，主要分布于我國四川、云南、廣西、廣東、福建等省區(qū)，面積約有2 000萬hm2[1]。紫色土具有礦質養(yǎng)分豐富、土質偏壤性、自然肥力高等特點，是我國特有的一類具有重要農業(yè)潛力的土壤資源[2]。然而紫色土土質普遍偏輕，土層淺薄甚至母巖裸露，加之主要分布于熱帶、亞熱帶的山地丘陵地區(qū)，水土流失現(xiàn)象嚴重，紫色土區(qū)生態(tài)系統(tǒng)具有明顯的脆弱性。近年來，由于不合理的土壤利用方式以及人為作用下的自然植被破壞，使得紫色土區(qū)土壤退化現(xiàn)象日益嚴重，因此加強有關紫色土退化的防治研究顯得十分必要。

為防治土壤退化，恢復紫色土丘陵區(qū)生態(tài)系統(tǒng)正常功能，基于人工植被重建的生態(tài)恢復是該區(qū)域最為關鍵的土壤管理措施之一。目前許多研究者圍繞不同人工植被類型對土壤特性的影響作了深入探討，文志等[3]的研究發(fā)現(xiàn)在熱帶地區(qū)，天然林遭到破壞轉為橡膠(Heveabrasiliensis)和檳榔(Arecacatechu)林后，土壤質量出現(xiàn)顯著下降；董揚紅等[4]的研究表明，黃土丘陵區(qū)的遼東櫟(Quercuswutaishansea)、丁香(Syzygiumaromaticum)、側柏(Platycladusorientalis)、刺槐(Robiniapseudoacacia)和三角槭(Acerbuergerianum)5種林分類型中，刺槐林土壤腐殖化度和聚合度最高，而丁香林土壤微生物量碳和有機碳最高。已有的研究表明，即使在同一類型土壤中，不同的植被類型覆蓋下的土壤理化性質同樣具有顯著差異。由于森林植被恢復工程投資大、耗時長，人工林植被類型的選擇對于紫色土區(qū)的土壤防護尤為重要。目前中亞熱帶紫色土丘陵區(qū)所實施的植樹造林工程已取得了一定的成效，關于紫色土區(qū)土壤改良與修護的研究也有較多報道，但此類研究普遍集中在植物修復[5-6]、改土培肥[7]及水土流失治理[8-9]等方面，且對于紫色土特性的研究普遍集中于某幾個或某一類指標，但對紫色土區(qū)不同人工林類型土壤綜合評價分析[10]卻鮮有報道。土壤質量是物理、化學、微生物等諸多特性的綜合反映，對土壤質量的評估實際上就是評價土壤實現(xiàn)其功能的程度，目前雖沒有一個較為全面系統(tǒng)的土壤質量評價體系，但多以土壤物理特性、化學特性和生物學特性為構建土壤質量評價體系的指標。其中土壤生物學特性常使用土壤微生物生物量、微生物群落多樣性以及酶活性等指標作為表征土壤質量的主要參數(shù)。而土壤酶作為土壤生物化學過程的積極參與者，直接參與土壤的物質遷移轉化與養(yǎng)分的固定釋放，其活性受土壤理化性質、植被類型和微生物多樣性等諸多因素的影響，被視為一種比土壤微生物區(qū)系、土壤微生物生物量以及土壤呼吸等更為敏感、可靠的生物活性指標[11]。已有大量學者將土壤酶活性作為土壤肥力的經驗指標進行了探索，并將其作為參數(shù)之一對土壤質量進行評估[12-13]。因此本研究在前人工作基礎上[14-15]，選取土壤物理和化學指標，并結合土壤生物學指標-土壤酶活性，采用主成分分析方法直觀定量地研究了中亞熱帶紫色土丘陵區(qū)幾種典型人工林類型的土壤質量，旨在從綜合分析土壤質量的角度探討適宜的人工林植被模式，為紫色土丘陵區(qū)的生態(tài)恢復與管理提供科學依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

試驗地位于福建省三明市寧化縣淮土鎮(zhèn)(26°14′28″～26°14′33″，116°25′42″～116°25′45″E)，屬于中亞熱帶氣候，平均氣溫17.5 ℃，極端最高溫度為38.3 ℃，最低氣溫-8.3 ℃，年日照時間為1 900 h，平均年降水量為1 633.6 mm，年平均陸面蒸發(fā)量730 mm，水面蒸發(fā)890 mm，相對濕度81%，無霜期214～218 d，坡度25°～30°，海拔300～400 m，屬低山丘陵地帶，土壤類型為紫色頁巖發(fā)育而成的酸性紫色頁巖土，土壤結構疏松，侵蝕作用強烈。該區(qū)域是福建省內面積最大、流失最嚴重、最集中的紫色土流失區(qū)，生態(tài)環(huán)境極其脆弱。近20年來，當?shù)馗鞑块T及廣大干群積極植樹造林，開展生態(tài)修復，植被狀況得到明顯改善，水土流失已得到有效控制[16]。

2 研究方法

2.1 樣地選擇及取樣

于2016年7月份對研究區(qū)人工林類型進行資料查詢和踏查，根據(jù)立地條件一致的原則，選取區(qū)內具有可比性、典型性的油茶(Camelliaoleifera)、馬尾松(Pinusmassoniana)、杉木(Cunninghamialanceolata)3種人工林以及闊葉林共4種森林類型開展研究，其中闊葉林為水土流失區(qū)自然演化形成的次生闊葉林。由于不同林齡林分間的土壤特性存在差異，為更全面探討不同類型人工林土壤質量差異，按樹種的數(shù)量、成熟期在每種森林類型中選取幼齡林、中齡林和成熟林3種林齡林分。但由于紫色土不適宜杉木生長，該研究區(qū)近年未新造杉木人工林，因而選取油茶幼齡林、油茶中齡林、油茶成熟林、馬尾松幼齡林、馬尾松中齡林、馬尾松成熟林、杉木中齡林、杉木成熟林和闊葉林，共9種林分類型作為研究對象，樣地基本情況見表1。其中天然次生闊葉林自恢復時間約為20年，自然恢復后人為干擾較少。油茶、馬尾松和杉木人工林研究樣地在人工林栽培前水土流失嚴重，土壤裸露，只具有零星草本覆蓋，經全墾方式整地后挖穴造林，由于人力成本較高，除種植當年進行開溝施肥和間伐作業(yè)外，沒有進行其他有效的管理。由于該區(qū)域生態(tài)建設以及紫色土區(qū)裸地母巖裸露，本研究未采用草地或裸地土壤作為研究對照樣本。

表1 中亞熱帶紫色土丘陵區(qū)樣地基本情況

在每種林分類型內設置3塊20 m×20 m樣地，每個樣地內以對角線布設5個采樣點，每樣點用土壤環(huán)刀(容積100 cm3)采集3個樣品用于測定土壤物理性質，同時采集0～20 cm土層深度的土樣3個，剔除石礫和植物殘根等雜物后充分混合成1個待測土壤樣品。土壤樣品分成2份：1份過2 mm篩混勻后置于4 ℃保存，用于測定土壤酶活性；另1份土樣自然風干過篩后，供土壤化學性質測定。

2.2 測定方法

土壤自然含水率、土壤密度、總孔隙度和最大持水量等土壤物理性質采用常規(guī)方法測定[17]，除全碳、全氮質量分數(shù)采用Vario Max CNS全量碳氮儀測量外，土壤有機質質量分數(shù)、pH值、全磷質量分數(shù)、全鉀質量分數(shù)等土壤化學性質以及蔗糖酶、脲酶、過氧化氫酶等土壤酶活性的測定和計算亦采用常規(guī)方法[18-19]。其中蔗糖酶活性以24 h后1 g土壤中葡萄糖的質量(以mg計)表示；脲酶活性用24 h后1 g土壤中NH3-N的質量(以mg計)表示；過氧化氫酶活性以每小時內1 g土壤分解的過氧化氫的質量(以mg計)表示；酸性磷酸酶活性以每小時內1 g土壤中的對硝基苯酚的質量(以mg計)表示。

2.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 23單因素方差分析方法檢驗土壤指標在不同林分類型間的差異顯著性，顯著性水平均設定為P=0.05；運用Pearson相關系數(shù)法檢驗各土壤指標間的相關性；運用主成分分析法提取可以反映原來多個指標的綜合性指標，計算土壤質量綜合指數(shù)。以土壤自然含水率、最大持水量、總孔隙度、毛管孔隙度等18項因子作為中亞熱帶紫色土區(qū)不同林分類型土壤質量評價的基本指標。由于這些評價指標沒有統(tǒng)一量綱，其數(shù)值差異較大，因此在進行主成分分析前對原始數(shù)據(jù)進行標準化預處理。通過主成分分析，得到各樣地的主成分得分，采用加權法計算土壤質量綜合指數(shù)(Q)，其表達式為[20]：

Q=∑Wi×Fi。

式中：Wi為各主成分貢獻率；Fi為各樣地的主成分得分。若得分為正，表明該林分的土壤綜合指數(shù)在平均水平之上，反之則表明在平均水平以下。

3 結果與分析

3.1 土壤物理特性

由表2可知，對比各人工林類型，相同林齡林分土壤自然含水率總體以杉木林最高，油茶林其次，馬尾松各林齡林分土壤自然含水量均較低，其中馬尾松中齡林和成熟林土壤自然含水量均顯著低于其他林分。土壤最大持水量為(292.26±23.71)～(196.71±11.15)mm，油茶林土壤最大持水量普遍高于其他相同林齡的人工林，其次為杉木林，最低為馬尾松林。土壤密度總體以馬尾松林最高，其次為杉木林，油茶林最低。9種林分中以馬尾松幼齡林土壤密度最高，為0.891 g·cm-3，相比于其他林分提升了2.17%～7.34%，且與其他林分差異顯著。就不同林齡林分間的土壤密度差異而言，總體隨著林齡的增長而遞減，表明林木的生長發(fā)育改善了土壤結構。各林分土壤總孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙分別為48.50%～63.74%、44.55%～7.48%和4.51%～9.94%，非毛管孔隙均低于總孔隙度的20 %，可知該區(qū)域土壤主要以大孔隙為主，透水通氣性能較差，屬于耐旱性較差的紫色土的典型特征。綜上所述，油茶林和闊葉林土壤物理特性相對較好，其次為杉木林，馬尾松則處于較低水平。

表2 中亞熱帶紫色土丘陵區(qū)不同林分類型土壤物理性質

3.2 土壤全量養(yǎng)分和pH值

由表3可知，9種林分土壤全碳、全氮、全磷和全鉀質量分數(shù)變化分別為(7.41±1.00)～(17.09±2.84)、(0.43±0.03)～(1.32±0.14)、(0.053±0.004)～(0.221±0.018)、(29.00±9.52)～(86.43±1.03)g·kg-1。油茶林土壤全碳、全氮和全鉀質量分數(shù)普遍高于其他相同林齡人工林類型，其中油茶中齡林土壤全碳和全氮質量分數(shù)相比其他林分類型提高幅度分別為12.80 %～126.58 %、17.85%～206.97 %，油茶幼齡林土壤全鉀質量分數(shù)相比其他林分提高幅度為6.58 %～198.03 %，且顯著高于除闊葉林外的其他林分。土壤全磷質量分數(shù)則以馬尾松中齡林最高，相比其他林分類型提高了1.44 %～316.98 %，且馬尾松林土壤全磷質量分數(shù)普遍高于其他相同林齡人工林。闊葉林土壤全碳質量分數(shù)偏低，全氮、全磷和全鉀質量分數(shù)總體保持較高水平，表明闊葉林生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)周期較快，具有較高的養(yǎng)分積累能力。就不同林齡林分間的全量養(yǎng)分差異而言，除油茶幼齡林土壤全鉀質量分數(shù)高于油茶中齡林和油茶成熟林，土壤全量養(yǎng)分均以中齡林最高。土壤pH值為(4.62±0.02)～(5.03±0.12)，pH值均小于7，為酸性土壤。其中馬尾松土壤pH值均高于其他相同林齡人工林類型，可能是由于馬尾松林地表枯落物較少、腐殖酸積累緩慢致使土壤pH值較高。

表3 中亞熱帶紫色土丘陵區(qū)不同林分類型土壤化學性質

3.3 土壤有機質和速效養(yǎng)分質量分數(shù)

由表3可知，9種林分土壤的有機質、速效磷和速效鉀質量分數(shù)分別為(8.29±1.30)～(32.25±3.74)g·kg-1、(0.89±0.05)～(3.45±0.56)mg·kg-1、(38.96±3.28)～(68.55±3.82)mg·kg-1。油茶林土壤有機質質量分數(shù)普遍高于其他相同林齡人工林，其中油茶中齡林土壤有機質質量分數(shù)相比其他林分提高了13.11 %～289.02 %。土壤有效磷質量分數(shù)則以馬尾松中齡林最高，馬尾松幼齡林最低。馬尾松中齡林土壤有效磷質量分數(shù)相比其他林分提高了49.35 %～287.64 %，且顯著高于其他林分。土壤速效鉀質量分數(shù)以闊葉林最高，且顯著高于其他林分。與土壤全量養(yǎng)分在同一人工林類型的不同林齡林分間的差異規(guī)律相似，土壤有機質和有效磷質量分數(shù)均以中齡林最高，而速效鉀質量分數(shù)則基本以幼齡林最高。

3.4 土壤酶活性

由表4可知，在9種林分中，馬尾松成熟林土壤蔗糖酶活性最高，相比其他林分提高了18.98%～396.47%，除闊葉林和油茶中齡林，均顯著高于其他林分。相同人工林類型的不同林齡林分間的土壤蔗糖酶活性基本具有顯著差異，這表明不同林齡林分中碳代謝強度差異較大。土壤脲酶活性以闊葉林最高，其次為油茶林中齡林、油茶成熟林和油茶幼齡林，油茶林脲酶活性為(16.12±0.83)～(17.98±2.45)mg·g-1·d-1，三者之間差異不顯著，但均顯著高于除闊葉林外的其他林分。酸性磷酸酶活性的提高有利于提升磷的有效性，對于普遍缺磷的紫色土尤為重要，與脲酶活性類似，油茶林土壤酸性磷酸酶活性普遍較高，杉木林其次，馬尾松林最低。過氧化氫酶在各人工林類型間的差異規(guī)律不明顯，其活性以闊葉林最高，相比其他林分提高了9.09%～236.00%，除油茶成熟林、杉木中齡林和馬尾松成熟林，與其他林分間的差異均達到顯著水平?？梢娢锓N相對豐富、結構相對復雜的闊葉林更有利于土壤中某些有毒物質轉化和土壤腐殖質形成。

表4 中亞熱帶紫色土丘陵區(qū)不同林分類型土壤酶活性

3.5 不同林分土壤肥力因子的相關性

由表5可知，除自然含水率和過氧化氫酶與其他土壤肥力因子相關性較差外，其他土壤因子間普遍具有顯著或極顯著相關性。土壤密度與全碳質量分數(shù)為正相關關系，與其他因子均為負相關，表明土壤密度的提升導致了土壤質量的下降。有機質和全氮質量分數(shù)與自然含水率不具有顯著相關性，與其他土壤因子的相關性總體達到極顯著水平，可知在該區(qū)域中有機質和全氮質量分數(shù)與其他土壤因子具有密切關系。

3.6 土壤質量的主成分分析

3.6.1 土壤養(yǎng)分庫有效性評價

按照特征值>1且累積貢獻率>85%的原則抽取了4個主成分(表6)，其特征值分別為 6.444、4.311、2.322和1.498，且累積貢獻率達到86.971%，已提供了全部指標85%以上的信息，表明因子分析用于評價土壤質量是可靠的。從方差貢獻率和特征值看，各主成分評價土壤質量的影響力依次為PC1、PC2、PC3、PC4。一般認為，因子負荷絕對值越大，變量在相應主成分中的權重就越大，其中正負只表征影響效應。PC1具有多個高權重變量，分別為土壤密度、毛管孔隙度、總孔隙度、酸性磷酸酶活性、最大持水量、全氮質量分數(shù)、自然持水量、有機質質量分數(shù)和脲酶活性，PC1可能與土壤物理性質和供氮水平密切相關。PC2高權重變量為全磷質量分數(shù)、有效磷質量分數(shù)、有機質質量分數(shù)、蔗糖酶活性、pH和全碳質量分數(shù)。PC3高權重變量為全鉀和速效鉀質量分數(shù)，表明碳、氮、磷和鉀是土壤中最為重要的元素，反映著土壤質量。PC4高權重變量僅為過氧化氫酶活性，這與過氧化氫酶活性與其他土壤指標相關性較低有關，為避免信息丟失導致高權重變量為過氧化氫酶。其中土壤密度在4個主成分上均為負載荷，表明土壤密度增加會導致土壤質量降低。

3.6.2 土壤質量綜合指數(shù)

選擇各個主要的單項指標，運用因子分析以各樣地的主成分因子得分和方差貢獻率加權計算得到土壤質量綜合指數(shù)，其得分由大到小依次為油茶中齡林(0.389)、闊葉林(0.358)、馬尾松中齡林(0.215)、油茶成熟林(0.174)、杉木中齡林(0.095)、油茶幼齡林(0.002)、馬尾松成熟林(-0.113)、杉木成熟林(-0.432)、馬尾松幼齡林(-0.689)，可見不同林分間的土壤質量綜合指數(shù)差異較大。闊葉林土壤質量綜合指數(shù)較高，除油茶中齡林外相比其他林分提升了66.88 %～152.02 %。油茶人工林各林齡林分土壤質量綜合指數(shù)均為正值，且普遍高于其他相同林齡人工林類型。馬尾松和杉木人工林質量綜合指數(shù)處于較低水平，由于缺少杉木幼齡林數(shù)據(jù)，僅從中齡林和成熟林看，馬尾松人工林土壤質量綜合指數(shù)高于杉木人工林，而杉木的確存在不適宜在該區(qū)域生長的現(xiàn)象。綜上所述，杉木人工林并非該區(qū)域適宜種植的人工林植被類型，油茶和闊葉樹的植被類型更有利于當?shù)赝寥蕾|量的恢復和提升。就林齡差異看，各人工林類型均以中齡林土壤質量綜合指數(shù)最高，其次為成熟林，幼齡林最低。9種林分中馬尾松幼齡林土壤質量綜合指數(shù)最低，相比闊葉林下降了152.02 %。

4 討論

4.1 紫色土丘陵區(qū)不同林齡林分間土壤質量的差異

從本研究結果可見，就同一森林類型而言，土壤質量總體以中齡林最佳，林齡對于土壤特性的影響較為顯著。造成不同林齡林分間的土壤質量分異規(guī)律的原因可能有：一是由于幼齡林時期和成熟林時期林下植被較少。大量研究表明，林下植被作為森林生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，對于促進人工林的養(yǎng)分循環(huán)與改善土壤性狀起著極其重要的作用[21-22]。林下植被普遍具有較發(fā)達的根系，能顯著降低土壤密度，提升土壤孔隙度[23-24]，促進紫色土團?；驁F聚結構的發(fā)育，同時避免林地直接遭受降雨的打擊和地表徑流的沖蝕，減少了保土保肥能力較弱的紫色土丘陵區(qū)的養(yǎng)分流失。另一方面林下植被的存在使得凋落物組成和數(shù)量發(fā)生變化，且往往當年就能以植物殘體的形式將養(yǎng)分回歸土壤，同時林下植被生長發(fā)育過程當中不斷向土壤分泌包括糖類、氫基酸、有機酸、酶類等小分子有機物[25]，加速了成土時間較短的紫色土區(qū)養(yǎng)分的有效化，從而使得土壤肥力保持較高水平。而林業(yè)生產普遍對幼齡林林下植被進行全面割除，以避免其與上層喬木競爭，成熟林階段則由于林地趨于郁閉，光照不足，林下植被生長較差。二是由于杉木和馬尾松屬于速生樹種，幼齡林和成熟林時期對林地養(yǎng)分可能消耗較多，土壤養(yǎng)分處于耗竭狀態(tài)，導致土壤質量的下降[26-27]。

4.2 紫色土丘陵區(qū)不同人工林類型間土壤質量的差異

植被與土壤相互耦合、相互發(fā)展，不同的植被類型對土壤質量具有不同的影響作用[28-29]。本研究結果表明，除自然含水率外，土壤最大持水量、密度、總孔隙度等土壤物理指標與其他土壤因子普遍具有顯著或極顯著相關性，可知土壤的物理性質與林地土壤質量狀況有密切的聯(lián)系。綜合而言，油茶林土壤物理性質較好，其次為杉木林，馬尾松林則較差，這與鄭華[30]和陳冬林[31]在南方紅壤區(qū)的研究結果一致，表明油茶林在該區(qū)域的確具有較強的土壤改善作用。土壤密度是反映土壤緊實度的一個敏感性指標，與土壤結構密切相關，由表5可知，土壤密度直接影響著土壤最大持水量以及孔隙的結構和數(shù)量，而土壤密度的高低很大程度上取決于土壤有機質質量分數(shù)高低狀況。油茶林生態(tài)系統(tǒng)中具有繁殖較快的草本植物芒萁有利于有機質的積累，加之根系穿插生長改善了土壤結構，而馬尾松林生態(tài)系統(tǒng)凋落物的分解歸還較少以及林下植被稀疏，這可能是導致人工林類型間土壤物理特性差異的原因。

從土壤化學性質差異看，油茶林土壤各養(yǎng)分質量分數(shù)處于相對較高的水平，杉木林其次，馬尾松林較差。紫色土固氮的能力較差，土壤氮素主要存在于有機質中[32]。本研究表明，土壤有機質與全氮質量分數(shù)間存在著極顯著的正相關性，可知土壤氮素質量分數(shù)的高低大體取決于有機質的積累狀況。從本研究結果看，各人工林類型全氮質量分數(shù)變化規(guī)律與有機質質量分數(shù)變化規(guī)律相似，均以油茶林最高、杉木林次之、馬尾松林較低。相比于紫色土區(qū)草坡、灌草等群落類型[33]，本研究區(qū)紫色土的有機質和全氮質量分數(shù)均有所提高，表明人工林建設的確對土壤氮素有所提升。但紫色土土層發(fā)育淺，易受侵蝕，有機質難以在土壤中積累，所以本研究區(qū)紫色土的全氮質量分數(shù)仍普遍偏低。全磷和速效磷質量分數(shù)則以馬尾松林土壤最高，油茶林其次，杉木林較差。紫色土壤中的磷主要來源于其母巖，主要以礦物態(tài)存在，需要經過進一步礦化才能轉變?yōu)橛行B(tài)。在酸性土壤中，磷多被鐵、鋁氧化物所固定，故pH較高的馬尾松林土壤全磷和有效磷質量分數(shù)較高。但本研究區(qū)各林分土壤pH值均小于5，速效磷質量分數(shù)為(0.89±0.05)～(3.45±0.56)mg·kg-1，即使在磷質量分數(shù)普遍較低的紫色土中也屬于較低水平，屬于磷素缺乏較為嚴重的土壤。人工林中土壤全鉀和速效鉀質量分數(shù)總體以油茶林最高，杉木林其次，馬尾松林較差，闊葉林顯著高于3類人工林。闊葉林樹種豐富，林木根系以及土壤微生物不斷向土壤分泌各類有機酸、酚和酶，促進著紫色土中具有豐富鉀元素的次生黏土礦物不斷分解風化，加速了無效態(tài)鉀釋放轉化為有效態(tài)鉀。值得注意的是，大量研究表明，闊葉林具有較強的養(yǎng)分循環(huán)和富集功能，對于土壤改良作用更佳[34-35]，但本研究中的闊葉林土壤質量并不優(yōu)于油茶林，可能是由于闊葉林結構復雜，生長旺盛，從而消耗更多養(yǎng)分。此外，陳冬林[31]的研究發(fā)現(xiàn)，油茶林林下具有大量的芒萁形成植物籬笆，在防止土壤侵蝕和養(yǎng)分流失等方面效果強于次生闊葉林[36-37]，對于易受侵蝕、養(yǎng)分沖刷強烈的紫色土丘陵地區(qū)而言，這可能是導致油茶林土壤質量高于闊葉林的另一原因。

土壤酶是土壤物質和能量轉移過程的直接參與者，其活性高低反映著土壤養(yǎng)分的轉化代謝強度，其中土壤蔗糖酶直接參與土壤碳素循環(huán)，而脲酶和酸性磷酸酶則直接參與土壤中氮磷有機化合物的轉化。從表5可知，土壤氮磷鉀質量分數(shù)均與蔗糖酶活性具有顯著相關性，可知人工林土壤養(yǎng)分的運轉均需借助碳素作為載體。4種酶活性與土壤有機質質量分數(shù)均呈極顯著正相關，具有較高有機質積累的土壤能夠為酶促反應提供充足的基質來源。

5 結論

本研究中，土壤質量得分排序由高到低為油茶中齡林(0.389)、闊葉林(0.358)、馬尾松中齡林(0.215)、油茶成熟林(0.174)、杉木中齡林(0.095)、油茶幼齡林(0.002)、馬尾松成熟林(-0.113)、杉木成熟林(-0.432)、馬尾松幼齡林(-0.689)，可見油茶林土壤質量較高。油茶林是紫色土區(qū)山地最重要的經濟林樹種之一，耐瘠薄性強，成林后可顯著提高地表覆蓋率，減少水土流失。就本研究結果看，可將油茶作為中亞熱帶紫色土丘陵區(qū)的主要人工林造林樹種，以達到經濟與生態(tài)雙贏的效果。杉木和馬尾松人工林樹種單一，具有相同的營養(yǎng)結構和養(yǎng)分吸收特性，凋落物分解緩慢，不利于養(yǎng)分的礦化和積累。紫色土丘陵區(qū)人工林營造或改造現(xiàn)存林分時，應充分考慮土壤質量，推廣榿木(Alnuscremastogyne)、臺灣相思(Acaciaconfusa)等固氮樹種，適當移針補闊，營造混交林模式。同時注重林下植被的撫育，形成喬-灌-草的復合人工林結構，從而改善整體的土壤質量狀況。此外該區(qū)域土壤結構差，保水保肥能力弱，紫色土土層單薄，應避免深翻造成更為嚴重地水土流失，宜采用增加植被覆蓋度，施加肥料等土壤管理措施改善土壤結構。本研究區(qū)的人工林植被對于土壤氮質量分數(shù)均有著提升效果，但該區(qū)域紫色土氮質量分數(shù)仍普遍偏低，而磷更是制約該區(qū)域土壤質量提升的重要因素。本研究表明，土壤質量與有機質質量分數(shù)密切相關，因此選擇施肥類型時應以施有機肥、補充氮磷元素為主。同時由于林分進入成熟期時土壤質量有所下降，還應適時追肥。