馬小芳，陳凱鵬，陳丹，王聰*，李勇，何斌，楊梅

（1. 廣西大學林學院，廣西 南寧 530004；2. 南寧師范大學北部灣環(huán)境演變與資源利用教育部重點實驗室，廣西 南寧 530001；3. 中國科學院大氣物理研究所，大氣邊界層物理與大氣化學國家重點實驗室，北京 100029）

桉樹（Eucaiyptusspp.）是桃金娘科桉屬植物，常綠喬木，種類多，適應性強，具有調節(jié)氣候、涵養(yǎng)水源和保持水土的作用。桉樹人工林是我國南方重要的速生用材林，廣西桉樹速豐林面積達到 256 萬hm2，年產桉樹木材 2 100 萬m3以上，約占全國木材總產量的 25%，有力保障了我國木材生產基本儲備與供應安全[1]。但是，在桉樹帶來巨大經濟效益的同時，由于桉樹生長速度快，輪伐期短（6～7 a），對土壤養(yǎng)分需求量大等特點導致桉樹人工林地力衰退、林分產量下降等問題[2]。根區(qū)土壤是桉樹吸收養(yǎng)分的核心區(qū)域，桉樹可以通過根系生理活動將部分光合產物傳輸到土壤中，并從土壤中吸收水分與養(yǎng)分，根區(qū)土壤屬性特征直接影響桉樹的生長狀況。由于桉樹生長速度較快，幼齡桉樹非根區(qū)土壤會在桉樹種植后第2～3 年轉變?yōu)楦鶇^(qū)土壤，該區(qū)域土壤理化性質和細菌豐度能直接對桉樹生長產生重要影響[3]。因此，研究幼齡桉樹根區(qū)、非根區(qū)土壤屬性及微生物群落特征對桉樹人工林經營有重要意義。

幼齡期人工林地非根區(qū)地上部分通常遍布草本植物，植物群落結構和組成較根區(qū)更復雜，這會引起根區(qū)、非根區(qū)植物吸收養(yǎng)分量、凋落物和根系分泌物差異，進而影響土壤理化性質。Gao 等[4]在蘋果樹—花生間作系統(tǒng)中發(fā)現，蘋果非根區(qū)植物根系較少，吸收養(yǎng)分量較少，因此土壤有機碳（SOC）和全氮（TN）含量較高。郭新送等[5]在桃園生草還田對土壤微生物的影響研究中發(fā)現，桃樹非根區(qū)生草自然還田可以促進非根區(qū)SOC 的積累并減少土壤氮素損失。由于植物根區(qū)、非根區(qū)土壤物質循環(huán)和能量流動，以及植物根系對養(yǎng)分的吸收作用，非根區(qū)土壤養(yǎng)分含量增加可能會間接改善根區(qū)土壤養(yǎng)分循環(huán)狀況，從而促進植物生長[6]。因此，研究桉樹根區(qū)、非根區(qū)土壤理化性質對桉樹生長具有一定的指導作用。

生態(tài)化學計量學是研究生態(tài)系統(tǒng)中多種化學元素平衡的科學，C、N、P 是土壤主要的養(yǎng)分元素，其相對組成能影響有機質分解、微生物種群動態(tài)和根系養(yǎng)分吸收等一系列生物化學進程[7]。Zheng 等[8]在比較不同氣候帶的林地和旱地土壤C ∶N ∶P 的研究中，通過與全球尺度上溫帶森林，熱帶、亞熱帶森林[9]或全球森林[10]平均土壤C ∶N ∶P 的比較發(fā)現旱地土壤低N ∶P 和高P 含量，表明旱地土壤相對的氮限制。朱育鋒等[11]對不同林齡桉樹人工林土壤C ∶N ∶P 生態(tài)化學計量特征進行研究發(fā)現，與我國陸地生態(tài)系統(tǒng)土壤C∶N∶P均值相比，土壤C∶N、C ∶P 偏高，N ∶P 偏低，整體呈現高 C、低 N 和低P 的土壤元素格局。桉樹根系發(fā)達能吸收深層土壤養(yǎng)分，而該研究僅比較了0～10 cm 土壤C ∶N ∶P，且未對桉樹根區(qū)和非根區(qū)進行研究。研究桉樹人工林土壤化學計量比可以揭示桉樹生長過程中土壤養(yǎng)分的限制作用。目前，僅有針對不同林齡桉樹人工林土壤C、N、P 化學計量特征的少量研究，而對桉樹幼齡林根區(qū)、非根區(qū)土壤化學計量學特征的研究較少。

細菌在土壤微生物中數量最多、分布最廣，主要參與土壤有機物質的礦化、無機養(yǎng)分的循環(huán)與轉化等過程，是養(yǎng)分元素生物地球化學循環(huán)的主要驅動者[3]。Zhou 等[12]報道了荒漠豆科植物根區(qū)細菌多樣性及結構差異，研究發(fā)現土壤含水量（SWC）、SOC、TN、全磷（TP）含量高的根區(qū)土壤細菌豐度更高。Elliott 等[13]通過研究不同施氮量對植物根區(qū)細菌數量的影響發(fā)現，高施氮量處理會提高細菌豐度。Wang 等[14]對不同耕作方式下根區(qū)土壤細菌豐度變化的研究表明，免耕保留了凋落物和地下根系，能提高土壤有機質含量，從而增加根區(qū)土壤細菌豐度。段春燕等[15]在不同林齡桉樹人工林土壤 養(yǎng)分含量及生物學特性的研究中發(fā)現幼齡林（1 a）SOC、TN、TP、TK 含量和細菌數量隨土壤深度增加而降低，但該研究僅比較了不同土壤深度間土壤養(yǎng)分含量和細菌數量的差異，未對根區(qū)與非根區(qū)土壤進行研究，且采用稀釋平板計數法測定細菌數量存在可培養(yǎng)微生物少、分析精度低等缺點。幼齡期（1～2 a）是桉樹生長最為脆弱、對環(huán)境變化最敏感的階段[16]，該階段生長狀況對桉樹人工林生產力有重要影響[17]。因此，桉樹人工幼齡林根區(qū)和非根區(qū)細菌豐度特征的研究值得探討。鑒于此，本文基于廣西東門林場林業(yè)科學研究所試驗基地，研究冬季和夏季桉樹幼齡林階段根區(qū)、非根區(qū)0～20 cm、20～40 cm 深度土壤細菌豐度和理化屬性特征，探討桉樹人工幼齡林土壤碳氮磷豐缺狀況，以期為桉樹人工林的撫育管理優(yōu)化和地力維持提供決策參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于廣西壯族自治區(qū)崇左市扶綏縣東門林場（107°15′～108°00′ E，22°17′～22°30′ N），該區(qū)域屬于典型的亞熱帶季風氣候，年均溫度為21.2～22.3 ℃，1 月平均氣溫12.8～13.5 ℃，7 月平均氣溫27.9～ 28.3 ℃。年降雨量為 1 100～1 300 mm，主要集中在 6—8 月份。研究區(qū)域的桉樹人工林均采用尾巨桉 （E. urophylla × E. grandis）在2019 年5 月進行造林，株行距為 2 m×3 m。造林時每株桉樹施1.0 kg 生物有機肥和0.5 kg 復混肥作為基肥。造林后連續(xù)追肥兩年，2020 年5 月每株桉樹分別追施0.5 kg 生物有機肥和復混肥，2021 年5 月每株桉樹追施1.5 kg 生物有機肥和0.5 kg 復混肥。其中，生物有機肥的N、P2O5和K2O 含量分別為10.52 g/kg、14.29 g/kg 和13.12 g/kg，復混肥的N、P2O5和K2O 含量分別為208.99 g/kg、32.10 g/kg 和96.67 g/kg。桉樹林下灌木層優(yōu)勢種有潺槁、柘樹、三叉苦、木姜子、雀梅、鹽膚木、石巖楓、大青、白背桐和毛桐等；草本層優(yōu)勢種有五節(jié)芒、黃茅、飛機草、海金沙和鐵線蕨 等。一年除草兩次，分別在5 月和10 月進行。研究區(qū)域以丘陵為主，海拔81～96 m，坡度＜5°，土壤為砂頁巖發(fā)育而來的磚紅壤。

1.2 樣地設置與樣品采集

研究以桉樹幼齡林（1～2 年樹齡）為研究對象，選取5 個立地條件、栽植樹種和營林措施基本一致，且周圍干擾較少的幼齡林尾巨桉人工林樣地，樣地大小為400 m2（20 m×20 m）。于2020 年1 月初（冬季）和2020 年7 月初（夏季）采集根區(qū)、非根區(qū)0～20 cm、20～40 cm 深度土壤樣品。在每塊樣地按“S”形隨機設置5 個采樣點，每個采樣點選取2 株長勢中等的桉樹，在植株垂直冠幅下（約距離桉樹樹干10～40 cm）使用直徑為5 cm 的土鉆采集0～20 cm（R1）和20～40 cm（R2）深度根區(qū)土壤；在距離桉樹樹干最遠點（無桉樹根系分布的位置，約1.8 m 處）使用直徑為 5 cm 的土鉆采集0～20 cm（NR1）和20～40 cm（NR2）深度非根區(qū)土壤[18]。挑出肉眼可見的動植物殘體和石頭，然后將每塊樣地5 個采樣點的根區(qū)、非根區(qū)不同深度的土樣分別混勻并裝入聚乙烯封口袋中。每個樣品分成3 份，1 份土樣迅速用錫箔紙包好，放入纖維袋子，投入到液氮罐中，運送到實驗室，置于-80 ℃冰箱保存，用于后續(xù)測定土壤細菌豐度；1 份土樣放入4 ℃冰箱保存，用于測定土壤DOC 和DON 含量；1 份置于室外風干，而后研磨過100 目篩，分別裝入塑料封口袋保存，用于測定TN、TP、TK 和SOC 含量。

1.3 土壤理化性質測定

土壤理化性質按照《土壤農化分析》進行測定[19]。 采用環(huán)刀法測定非根區(qū)土壤容重（BD）；烘干法測定SWC；土壤TN 采用硫酸消解-連續(xù)流動化學分析儀（AA3，SEAL Analytical Ltd.，Germany）測定；通過0.5 mol/L K2SO3浸提-連續(xù)流動化學分析儀測定DON；0.5 mol/L K2SO3浸提-TOC 儀（MULTIN/C3100）測定DOC；SOC 采用重鉻酸鉀氧化-外加熱法測定；TP 采用 NaOH 熔融-鉬銻抗顯色-紫外分光光度法測定；采用 NaOH 熔融-原子吸收法測定TK。

1.4 土壤DNA 提取與定量PCR

土壤微生物的總DNA 采用土壤DNA 提取試劑盒（UltraClean DNA Isolation kit，MOBIO）進行提取，提取方法嚴格按照操作說明進行。提取出來的DNA經1%瓊脂糖凝膠電泳和NanoDrop 核酸蛋白測定儀（NanoDrop ND-1000，Germany）進行濃度和純度檢測。實時熒光定量PCR 在耶拿熒光定量PCR儀（QTOWER3G，Germany）上進行。使用細菌通用 引 物1369F （5’-CGGTGAATACGTTCYCGG-3’）和1492R（5’- GGWTACCTTGTTACGACT-3’）細菌16S rRNA 進行擴增[20]。選取含有目的基因片段的質粒，梯度濃度稀釋后，進行標準曲線的繪制。標準曲線R2為0.999，擴增效率為1，最后根據標準曲線計算細菌拷貝數。

1.5 數據處理與分析

所有數據統(tǒng)計分析采用R 軟件。運用單因素方差分析和獨立樣本T 檢驗對冬季和春季根區(qū)與非根區(qū)不同土壤深度土壤理化性質和細菌豐度差異顯著性進行分析（P＜0.05）。通過三因素方差分析檢驗根區(qū)、土壤深度、季節(jié)及其交互作用對土壤理化性質、細菌豐度的影響。運用皮爾遜（Pearson）相關分析來分析土壤理化性質和細菌豐度之間的關系。圖表數據為平均值±標準誤（n=5）。

2 結果與分析

2.1 土壤理化性質分析

分析結果表明，與冬季相比，夏季根區(qū)和非根區(qū)的SWC、DON 和SOC 含量顯著提高，增幅分別為 18.0%～55.6%、33.4%～63.3%和7.7%～17.5%（表1）。 夏季充足的水熱條件較冬季更適宜土壤微生物生長，從而加速動植物殘體分解使夏季土壤DON 和SOC 含量增加。夏季土壤TK 含量較冬季顯著降低，降幅為18.0%～20.5%。夏季非根區(qū)0～20 cm 和20～40 cm 土壤DOC 含量較冬季分別顯著增加了20.8%和23.9%，這是由于夏季非根區(qū)草本植物根系分泌物較冬季多。與冬季相比，夏季根區(qū)0～20 cm、20～40 cm 和非根區(qū)0～20 cm 土壤TN 含量分別顯著降低了21.2%、25.5%和12.5%。夏季根區(qū)和非根區(qū)0～20 cm 土壤TP 含量較冬季分別顯著減少了16.7%和14.6%。

表1 土壤理化屬性Table 1 Soil physicochemical properties

在冬季和夏季，非根區(qū)0～20 cm 土壤DOC、DON、SOC、TN、TP 含量較根區(qū)分別顯著增加了15.3%和42.7%、63.7%和43.8%、19.9%和23.8%、13.9% 和26.5%、22.1% 和25.1%；非 根 區(qū)20～40 cm 土壤DOC、SOC、TN 含量較根區(qū)顯著增加了33.7% 和54.7%、11.1% 和18.9%、9.5% 和51.5%。說明桉樹人工幼齡林根區(qū)土壤養(yǎng)分含量低于非根區(qū)。在冬季和夏季，土壤DOC、DON、SOC、TN和TP 含量均表現為R2＜R1、NR2＜NR1（P＜0.05）；土壤BD 表現為R1＜R2、NR1＜NR2（P＜0.05，表1）。結果表明，土壤DOC、DON、SOC、TN 和TP 含量隨土壤深度增加而降低。

2.2 土壤C ∶N ∶P 化學計量特征

在夏季，與R2 相比，R1 和NR2 的C ∶N 顯著降低（圖1）。在冬季，桉樹人工幼齡林各土壤深度根區(qū)和非根區(qū)C ∶N 沒有顯著差異。與冬季相比，夏季桉樹人工幼齡林各土壤深度根區(qū)和非根區(qū)C ∶N和C∶P顯著增加。在冬季和夏季，NR2的N∶P和C∶P顯著高于NR1 和R2。在夏季，與R2 相比，R1 的N ∶P顯著增加。夏季R2 的N ∶P 顯著低于冬季。

圖1 土壤C ∶N ∶P 化學計量特征（C ∶N ∶P 的摩爾數據）Fig. 1 Soil C ∶N ∶P stoichiometry characteristic

在冬季和夏季，桉樹人工林根區(qū)、非根區(qū)0～ 20 cm 土壤C ∶N ∶P 化學計量比的范圍為52 ∶4.8 ∶1～ 73 ∶4.5 ∶1（圖2）。桉樹人工幼齡林冬季根區(qū)和非根區(qū)0～20 cm 土壤C ∶N ∶P 化學計量比分別為61 ∶5.5 ∶1 和61 ∶5.2 ∶1，夏 季 根 區(qū) 和 非 根 區(qū)0～20 cm 土 壤C ∶N ∶P 化學計量比分別為79 ∶5.2 ∶1 和78 ∶5.2 ∶1，冬季根區(qū)和非根區(qū)土壤C ∶N ∶P 均低于Cleveland 和Liptzin 等[10]報告的全球森林土壤C ∶N ∶P 平均值（212 ∶14.6 ∶1）。冬季桉樹人工林根區(qū)和非根區(qū)土壤C ∶N ∶P 化學計量比小于夏季。夏季桉樹人工林根區(qū)土壤C ∶N ∶P 化學計量比較非根區(qū)高。

圖2 基于不同季節(jié)根區(qū)、非根區(qū)土壤C ∶N ∶P（C ∶N ∶P 的摩爾數據）三元相圖Fig. 2 Ternary plots of C ∶N ∶P (based on original C ∶N ∶P molar data) in root zone and non-root zone of different seasons

2.3 土壤細菌豐度

冬季和夏季細菌豐度分別為1.63×109～3.87×109copies/g 和5.49×109～8.20×109copies/g（圖3）。NR1的細菌數量較R1、NR2 分別顯著增加了113.9%和49.3%、138.1%和24.2%（P＜0.05），這是因為桉樹幼齡林非根區(qū)凋落物量較根區(qū)多，且主要分布在表層土壤。夏季R1、NR1、R2 和NR2 的細菌豐度較冬季分別顯著增加了203.5%、111.9%、233.7%和306.2%，說明夏季充足的水熱條件更適宜細菌生長。

圖3 土壤細菌16S rRNA 基因拷貝數Fig. 3 Abundance of the 16S rRNA gene

2.4 根區(qū)、土壤深度和季節(jié)對土壤屬性的影響

三因素方差分析結果表明，根區(qū)、土壤深度、季節(jié)均顯著影響DOC、DON、SOC、TN、TP 含量和土壤細菌豐度。此外，根區(qū)對C ∶N、N ∶P 和C ∶P均有顯著影響；土壤深度對BD、N ∶P 和C ∶P 影響顯著；季節(jié)對SWC、TK、C ∶N 和C ∶P 有極顯著影響（表2）。根區(qū)和土壤深度的交互作用對SWC、DON、SOC、TP、C ∶N、N ∶P、C ∶P 和土壤細菌豐度均產生顯著影響；根區(qū)和季節(jié)的交互作用顯著影響DOC、SOC、TN 和C ∶N；土壤深度和季節(jié)的交互作用顯著影響TN 和TP 含量。根區(qū)、土壤深度和季節(jié)三者的交互作用顯著影響TN 含量和C ∶N。

2.5 土壤理化性質、C ∶N ∶P 化學計量特征與細菌豐度的關系

運用Pearson 相關性分析發(fā)現，SWC 與TN、TK含量顯著負相關，與C ∶N、C ∶P 和細菌豐度顯著 正相關。BD 與DOC、DON、SOC、TN、TP 含量顯著負相關。DOC 含量與DON、SOC、TN、TP 含量、C ∶P、細菌豐度顯著正相關。DON 含量與SOC、TP 含量、細菌豐度顯著正相關，與TK 含量顯著負相關。SOC 含量與TN、TP 含量、C ∶N、細菌豐度顯著正相關，與TK 含量顯著負相關。TN 含量與TP、TK 含量和N ∶P 顯著正相關，與C:N 顯著負相關。TP含量與N∶P和C∶P顯著負相關。TK含量與C∶N、C ∶P 和細菌豐度顯著負相關。C ∶N 與C ∶P 和細菌豐度顯著正相關，與N ∶P 顯著負相關。N ∶P 與C ∶P顯著正相關。C ∶P 與細菌豐度顯著正相關（圖4）。

表2 土壤理化性質和細菌豐度對根區(qū)（R）、土壤深度（D）、季節(jié)（S）響應的三因素方差分析（F 值）Table 2 Significant effects of root zone (R), soil depth (D), and season (S) on soil physicochemical properties and bacterial abundances (three-way ANOVA root zone × soil depth × season)

圖4 桉樹人工幼齡林土壤理化性質與細菌豐度之間的Pearson 相關性分析矩陣Fig. 4 Matrix of Pearson’ s correlation analysis of soil physicochemical properties and bacterial abundances in a young Eucalyptus plantation.

3 討論

3.1 桉樹人工林根區(qū)和非根區(qū)土壤理化性質的季節(jié)變化

桉樹幼齡林時期由于郁閉度低，非根區(qū)土壤生長雜草較根區(qū)多，因此非根區(qū)的植物殘體與根系分泌物較根區(qū)多[14]，非根區(qū)土壤DOC、SOC、TN 含量顯著大于根區(qū)土壤。由于非根區(qū)的植物殘體與根系分泌物較根區(qū)多的緣故，非根區(qū)0～20 cm 土壤 DON、TP 大于根區(qū)土壤，但是非根區(qū)20～40 cm 土壤 DON、TP 與根區(qū)土壤并沒有顯著差異（表1）。這是因為DON 和土壤磷的移動性較弱，使非根區(qū)土壤 DON、TP 與根區(qū)土壤的顯著差異主要發(fā)生在0～20 cm 土壤深度[21]。主要由于酸性土壤鉀的水溶性較強[22]，因此根區(qū)和非根區(qū)0～20 cm 土壤TK 含量與20～40 cm 土壤無顯著差異。

由于夏季降雨較冬季多，所以夏季的SWC 更高（表1）。夏季較冬季有更合適的溫度和SWC（21.4%～26.3%）使土壤微生物數量增加（如細菌），同時桉樹幼齡林時期根區(qū)的易降解有機物質較少（主要為桉樹根系分泌物和枯枝落葉），而非根區(qū)易降解有機物質較多（主要為雜草根系分泌物和殘體）[23]，因此夏季非根區(qū)DOC 含量較冬季顯著增加，而夏季與冬季根區(qū)DOC 含量無顯著差異（表1 和表2，圖3）。雖然桉樹幼齡林時期根區(qū)的易降解有機物質較少，非根區(qū)易降解有機物質較多，但是由于桉樹根區(qū)微生物釋放枯枝落葉中氮較碳更容易[14]，因此夏季根區(qū)和非根區(qū)土壤DON 含量均較冬季顯著增加。與之相似，夏季土壤微生物較冬季增加（如細菌），導致根區(qū)與非根區(qū)動植物殘體分解形成SOC，因此夏季SOC 含量較冬季顯著增加。該結果在Pearson 相關性分析中被驗證：SWC、DOC、DON、SOC 與細菌數量顯著正相關。

夏季充分的水分和光照下桉樹和雜草生長較冬季旺盛，它們通過根系促進微生物礦化土壤氮為可利用態(tài)，然后吸收了大量土壤氮素[24]；同時，由于桉樹根系較草本植物更發(fā)達，能延伸到并顯著促進更深土壤層次微生物礦化有機質釋放氮素供其吸收利用[17]，因此除非根區(qū)20～40 cm 土壤，夏季根區(qū)與非根區(qū)土壤TN 含量較冬季顯著減少（表1 和表2，圖3）。該結果在Pearson 相關性分析中被驗證：SWC 與TN 顯著負相關。與之相似，由于桉樹幼齡林需求氮素較磷素多，磷素吸收主要集中在0～20 cm 土壤深度，且磷素在酸性土壤中移動性較差[21]；雜草由于根系較淺，主要吸收0～20 cm 土壤磷素，因此夏季桉樹根區(qū)與非根區(qū)0～20 cm 土壤TP 較冬季更低（表1 和表2）。與冬季相比，夏季適宜的溫度和SWC 更有利于微生物礦化作用使土壤鉀有效化[25]。土壤有效態(tài)鉀在酸性土壤（pH=4.5）易隨水流失，且被生長旺盛的植物吸收[22]，因此夏季TK含量顯著低于冬季。該結果在Pearson 相關性分析中被驗證：TK 與SWC、細菌豐度顯著負相關。

3.2 桉樹人工林根區(qū)和非根區(qū)土壤C ∶N ∶P 化學計量特征

與全球森林土壤C ∶N ∶P 平均值相比[10]，冬季根區(qū)、非根區(qū)土壤C ∶N ∶P 明顯偏低，這可能與桉樹人工幼齡林土壤C、N 含量較低有關。夏季桉樹生長速度快，根系發(fā)達，吸收氮素較非根區(qū)草本植物快，且能通過根系促進微生物礦化有機質從而吸收土壤氮素[24]，導致夏季根區(qū)0～20 和20～40 cm 土壤TN 含量減少，而0～20 cm 土壤的氮素由土壤表層動植物殘體補充較20～40 cm 土壤快，因此夏季根區(qū)20～40 cm 土壤C ∶N 顯著高于夏季根區(qū)0～20 cm、非根區(qū)0～20 和20～40 cm 土壤。冬季根區(qū)土壤有機質含量較低，依據全國第二次土壤普查技術規(guī)程規(guī)定的養(yǎng)分分級標準[26]，評價結果表明桉樹幼齡林冬季根區(qū)土壤有機質含量處于四級較缺乏水平（10～20 g/kg）。本研究桉樹人工幼齡林冬季根區(qū)0～20 cm 土壤C ∶N 均值為11.1，低于全球森林土壤C ∶N 平均值（14.5）[10]，因此，桉樹人工幼齡林冬季根區(qū)土壤可能缺乏碳。參照全國土壤養(yǎng)分分級標準[26]，桉樹幼齡林夏季根區(qū)土壤TN 含量為四級較缺乏水平（0.75～1.0 g/kg）。夏季根區(qū)0～20 cm 土壤C ∶N 為15.3，高于全球森林土壤C ∶N 平均值，這可能與桉樹人工林土壤TN 含量偏低有關，且桉樹速生階段（如幼齡林階段）需吸收大量氮素促其生長[25]，因此夏季桉樹生長可能受到氮素限制。該結果在三元相圖中得到驗證。

與全球森林土壤N ∶P 平均值（14.6）相比[10]，本研究中桉樹根區(qū)、非根區(qū)0～20 cm 土壤N ∶P 均較低?？赡艿脑颍?）桉樹幼齡林和草本植物生長旺盛，吸收養(yǎng)分以氮素為主，因此消耗了土壤大量氮素[27]；2）與土壤磷素相比，長期桉樹短周期連栽會消耗更多氮素[28]；3）由于與南方紅壤屬于酸性土壤，氮素以淋失和排放等方式損失多，使土壤氮含量偏低[29]。因此，與土壤TP 相比，土壤TN 含量降低更多，使土壤N ∶P 偏低。結合夏季根區(qū)土壤TN 含量處于較缺乏水平的現狀，推斷夏季根區(qū)土壤可能缺氮。該結果在三元相圖中得到驗證，這與Smethurst 等[30]對不同林齡桉樹人工林的氮素管理研究結果一致。夏季桉樹人工幼齡林生長過程中表現出相對的氮限制，可根據桉樹幼齡時期對養(yǎng)分需求的特性合理施用氮肥改善土壤養(yǎng)分供給，同時在桉樹人工林非根區(qū)種植固氮綠肥（如紫云英等豆科綠肥）來提升土壤氮含量[31-32]。

由于非根區(qū)草本植物根系及根系分泌物多分布在0～20 cm 土壤，20～40 cm 土壤微生物活性較低，礦化能力弱，能積累較多SOC，同時磷素在酸性土壤中的移動性較弱[21,23]，多滯留在表層土壤，而桉樹根系可分布于0～20 cm 和20～40 cm 土壤，因此非根區(qū)20～40 cm 土壤C ∶P 顯著高于根區(qū)0～20 cm、20～40 cm 和非根區(qū)0～20 cm 土壤。夏季SWC顯著高于冬季，根區(qū)、非根區(qū)動植物殘體較冬季更易分解形成SOC，且夏季植物生長需要吸收更多的土壤磷素[24]，因此夏季土壤C ∶P 均顯著高于冬季（表1，圖1）。該結果在Pearson 相關性分析中被驗證：C ∶P 與SWC、lgBacteria 顯著正相關。與全球森林土壤C ∶P 平均水平（211.7）[10]相比，本研究根區(qū)和非根區(qū)0～20 cm 土壤C ∶P 均較低。C ∶P 低的原因可能是長期短周期種植桉樹，導致桉樹人工林土壤退化，SOC 含量降低[2]。根據全國土壤養(yǎng)分 分級標準，冬季根區(qū)土壤有機質含量處于四級較缺乏水平，綜合以上分析推斷桉樹人工幼齡林冬季根區(qū)土壤存在相對的碳限制。該結果在三元相圖中得到驗證。桉樹人工幼齡林土壤C ∶P 低，細菌生長相對受碳限制，土壤磷釋放潛力大。Fan 等[33]和Costa 等[34]通過比較不同林齡桉樹葉片N ∶P 發(fā)現中齡林和近熟林N ∶P＞16，表明桉樹生長后期可能出現P 限制[35]。因此在桉樹人工林經營中可通過施加有機肥、土壤調理劑等措施提高南方酸性土壤pH 來提高土壤有效磷。

3.3 桉樹人工林根區(qū)和非根區(qū)土壤細菌豐度特征

細菌主要分解較容易降解的有機物質（如DOC、DON 和SOC 的易降解組分）[36]，非根區(qū)0～20 cm 土壤易降解有機物質較多（主要為雜草殘體），而桉樹幼齡林時期非根區(qū)20～40 cm 土壤（20～ 40 cm 土壤易分解的有機物質一般較0～20 cm 土壤少）和根區(qū)0～20 cm、20～40 cm 土壤易降解有機物質較少（主要為桉樹枯枝落葉）。因此，桉樹非根區(qū)0～20 cm 土壤細菌豐度顯著大于根區(qū)0～20 cm、20～40 cm 和非根區(qū)20～40 cm 土壤（表2，圖3）。 該結果在Pearson 相關性分析中被驗證：DOC、DON、SOC 與細菌豐度顯著正相關。與冬季相比，夏季充足的水熱條件促進了動植物和微生物生長，進而通過增加凋落物、根系分泌物、加快土壤養(yǎng)分周轉速率等方式[14]，顯著增加桉樹根區(qū)和非根區(qū)0～20 cm 和20～40 cm 土壤DON 和SOC 含量，以及非根區(qū)0～20 cm 和20～40 cm 土壤DOC 含量（表1，圖3）。夏季增加的SWC、DOC、DON、SOC 含量可為土壤細菌生長提供適宜的條件[12]，因此夏季桉樹根區(qū)和非根區(qū)土壤細菌豐度較冬季顯著增加（表1 和表2，圖3）。該結果在Pearson 相關性分析中被驗證：SWC、DOC、DON、SOC 與細菌豐度顯著正相關。

4 結論

研究表明，桉樹人工幼齡林非根區(qū)土壤DOC、SOC、TN 含量高于根區(qū)，非根區(qū)0～20 cm 深度土壤DON 和TP 含量高于根區(qū)。與冬季相比，夏季根區(qū)、非根區(qū)土壤SWC、DON、SOC 和非根區(qū)DOC含量更高。冬季根區(qū)土壤SOC 和夏季根區(qū)土壤TN含量為四級較缺乏水平，桉樹人工幼齡林冬季根區(qū)土壤存在碳限制、夏季根區(qū)土壤存在氮限制。細菌豐度特征表現為桉樹非根區(qū)0～20 cm 土壤細菌豐度最高，夏季土壤細菌豐度高于冬季。根區(qū)、土壤深度和季節(jié)是影響桉樹人工幼齡林土壤細菌豐度及理化性質的重要因素。本研究結果可為優(yōu)化根區(qū)水肥管理、非根區(qū)綠肥種植等營林措施，進而提高桉樹人工林生產力提供參考。