柏木(Cupressus funebris)是三峡库区主要造林树种，耐干旱和贫瘠，涵养水源能力强(张志永等，2005;陈玉生等，2005)，广泛分布于三峡库区海拔300～1 000 m的低山、丘陵地区(程瑞梅等，2004)，在库区沿岸山地造林中占很大比例，且多为纯林。柏木喜钙，在土层深厚和环境湿润的钙质土上生长繁茂，成材较快，而在酸性土上则生长不良，树形奇曲而苍老(程瑞梅等，2004)。三峡库区土壤多为酸性土壤，而且柏木纯林生态系统养分循环较差(余树全，1994)，易使土壤肥力下降，林分生长衰退，从而导致生境恶化。混交林是改善人工林生态环境的有效途径之一(孙时轩，1993;Ren et al., 2012)。由于植被组成因素的不同使土壤氮素含量和酶活性有很大差异，直接影响系统的物质循环和能量流动(董建辉等，2005)。黄志霖等(2011)通过间伐和补植方式，调整树种组成和林分密度，改善了柏木纯林的生境。王青春等(2000)研究了三峡库区柏木林降雨的再分配及养分循环，结果发现柏木纯林雨季林分氮循环降低。王鹏程等(2008)研究结果表明，与杉木(Cunninghamia lanceolata)相比，柏木林枯落物现存量很低，仅为3.948 t·hm^-2，含水率也较低，仅为32.2%，并且水土保持功能较弱，养分循环较差，容易流失。而有关柏木纯林和柏木+青冈(Cyclobalanopsis glauca)混交林土壤氮素及相关酶活性的研究还未见报道。

忠县行政隶属于重庆市，位于三峡库区腹地，森林覆盖率达40%。境内的汝溪河流域是长江的重要支流，其沿岸的森林生态环境、森林氮素变化、森林微生物数量和酶活性变化均关联着三峡水库，对保持库区水土和土壤肥力、延长水库寿命有重要的作用。因此，本研究对三峡库区汝溪河流域的柏木人工纯林、柏木+青冈混交林2种类型林地土壤氮素及相关酶活性进行分析研究，以期了解不同森林类型林地土壤氮素转化特性，为库区森林生态系统养分循环的稳定、生物多样性的保护以及库岸消落带生态环境的有效控制与整治提供理论参考。

研究区位于忠县石宝寨的汝溪河回水区龙滩大桥附近(107°53'—108°14'E，30°22'—30°46'N)，海拔200～300 m，坡度20°～25°，属于亚热带湿润季风气候，年均气温18 ℃，年均降水量1 100 mm，土壤为偏酸性的紫色土，样地林分为柏木纯林和柏木+青冈混交林，树龄为21年。柏木+青冈混交林样地海拔200～250 m，108°08'E，30°24'N，优势种平均胸径8 cm。柏木纯林样地海拔200～250 m，108°08'E，30°24'N，平均胸径和树高分别为10 cm和9 m，2种林地坡向均为西南方向，坡位中位。柏木+青冈混交林主要乔木有青冈和柏木，主要灌木有盐肤木(Rhus chinensis)、马桑(Coriaria nepalensis)和黄荆(Vitex negundo)等;主要草本有丝茅(Imperata koenigii)、芒(Miscanthus sinensis)、栗褐苔草(Carex brunnea)和厚果崖豆藤(Millettia pachycarpa)等。柏木纯林主要乔木为柏木，主要灌木有盐肤木、马桑和黄荆等;主要草本有丝茅、栗褐苔草和厚果崖豆藤。0～60 cm土层土壤的理化性质见表 1。

表 1 不同林分土壤理化性质 Tab.1 Soil physical and chemical properties of different stands

表 1 不同林分土壤理化性质 Tab.1 Soil physical and chemical properties of different stands 样地 Sample plot pH 有机质含量 Organic matter content/(g·kg-1) 全氮含量 Total nitrogen content/(g·kg-1) 全钾含量 Total potassium content/(g·kg-1) 全磷含量 Total phosphorus content/(g·kg-1) 碱解氮含量 Alkaline hydrolytic nitrogen content/(mg·kg-1) 速效钾含量 Available potassium content/(mg·kg-1) 有效磷含量 Available phosphorus content/(mg·kg-1) 柏木纯林 Cupressus funebris pure forest 5.17 17.20 0.99 15.30 0.21 78.35 79.60 2.85 柏木+青冈混交林 Cupressus funebris+Cyclobalanopsis glauca mixed forest 5.85 19.71 1.59 16.70 0.25 85.25 87.32 3.53

2012年1月对柏木+青冈混交林及柏木纯林各设置3块20 m×20 m标准地，在每块标准地内，采用“S”型5点取样法分别在0～20，20～40和40 ～60 cm土层取样，每一层的土样混合均匀后取1 kg鲜土，带回实验室后分成2份，1份过2 mm筛用于测定土壤微生物生物量氮、铵态氮和硝态氮含量，另一份自然风干用于测定土壤全氮含量、脲酶活性、蛋白酶活性、过氧化氢酶活性和转化酶活性。

土壤全氮含量采用凯氏消煮半微量蒸馏法测定(鲍士旦，2000);铵态氮含量采用靛酚兰比色法测定(鲍士旦，2000);硝态氮含量采用紫外分光光度法测定(劳家柽，1988);土壤微生物生物量氮含量采用氯仿熏蒸浸提法测定(Brookes et al., 1985);土壤酶活性参考关松荫(1986)的方法测定;脲酶活性采用靛酚蓝比色法测定，以24 h后1 g风干土壤中NH₄⁺的毫克数表示;蛋白酶活性采用改良茚三酮比色法测定，培养结束后，用无水乙醇做沉淀剂，以24 h后1 g风干土壤中NH₂的毫克数表示;过氧化氢酶活性采用高锰酸钾滴定法测定，以20 min后1 g风干土壤消耗的0.01 mol·L^-1高锰酸钾的毫升数表示;转化酶活性采用磷酸铜比色法测定，以24 h后1 g风干土壤中葡萄糖的毫克数表示。

用Excel软件进行数据统计和图表绘制;用SPSS18.0软件对数据进行单因素方差分析，比较各土层2种林分之间土壤氮素和酶活性的差异显著性(P≤0.05)，并对不同林分的土壤氮素含量和酶活性进行相关性分析。

图 1表明:在各土层(0～20，20～40和40～60cm)中，柏木+青冈混交林土壤铵态氮含量为42.4 ～51.5 mg·kg^-1，柏木纯林为39.0～50.4 mg·kg^-1，2种林分土壤铵态氮含量无显著差异(P ＞ 0.05);在0 ～60 cm各土层(0～20，20～40和40～60 cm)，柏木+青冈混交林土壤硝态氮含量显著高于柏木纯林(P ＜0.05)，分别高出25.5%，10.5%和10.3%。

	图 1 不同林分土壤铵态氮和硝态氮含量 Fig. 1 Content of soil ammonium nitrogen and nitrate nitrogen in different stands

图 2表明: 0～20和40～60 cm土层的土壤微生物生物量氮含量表现为柏木+青冈混交林显著高于柏木纯林(P ＜ 0.05)，柏木+青冈混交林0～20，20～40和40～60 cm土层的微生物生物量氮含量分别是柏木纯林的1.2，1.0和1.6倍;在0～60 cm各土层，2种林分土壤全氮含量存在显著差异(P ＜0.05)，其中柏木+青冈混交林土壤全氮含量较柏木纯林分别高61.1%，55.7%和19.8%。

	图 2 不同林分土壤微生物生物量氮和全氮含量 Fig. 2 Content of soil microbial biomass nitrogen and total nitrogen in different stands

图 3表明:在0～20和20～40 cm土层，柏木+青冈混交林土壤蛋白酶活性分别是柏木纯林的1.8和1.7倍，且差异显著(P＜0.05)，而40～60 cm土层，2种林分的蛋白酶活性无显著差异(P＞0.05);在各土层中，柏木+青冈混交林土壤过氧化氢酶活性显著高于柏木纯林(P＜0.05)，分别高57.3%，75.1%和88.1%;在0～20和20～40 cm土层，脲酶活性显著高于柏木纯林(P＜0.05)，分别高129.2%，37.9%和32.2%;在0～20和20～40 cm土层，柏木+青冈混交林土壤转化酶活性是柏木纯林的1.8和1.19倍，差异显著(P＜0.05)，而在40～60 cm土层，2种林分之间无显著差异(P ＞0.05)。

	图 3 柏木不同林分的土壤酶活性 Fig. 3 Soil enzyme activities in different stands

表 2表明:柏木纯林中，土壤铵态氮含量仅与过氧化氢酶活性显著正相关(P＜0.05)，全氮含量与蛋白酶、过氧化氢酶、脲酶和转化酶活性均极显著正相关(P＜0.01)，微生物生物量氮含量仅与脲酶活性极显著正相关(P＜0.01);在柏木+青冈混交林中，土壤铵态氮含量与蛋白酶、脲酶和转化酶活性均极显著正相关(P＜0.01)，硝态氮含量与蛋白酶、过氧化氢酶、脲酶和转化酶活性均极显著正相关(P＜0.01)，全氮含量与蛋白酶、过氧化氢酶、脲酶和转化酶活性均极显著正相关(P＜0.01)，微生物生物量氮含量与蛋白酶、过氧化氢酶、脲酶和转化酶活性均极显著正相关(P＜0.01)。

表 2 不同林分土壤氮素含量与酶活性的相关系数^① Tab.2 Correlation coefficients between soil nitrogen content and enzymatic activity in different stands

表 2 不同林分土壤氮素含量与酶活性的相关系数① Tab.2 Correlation coefficients between soil nitrogen content and enzymatic activity in different stands 指标 Index 柏木纯林 Cupressus funebris pure forest 柏木+青冈混交林 Cupressus funebris+Cyclobalanopsis glauca mixed forest 蛋白酶活性 Protease activity 过氧化氢酶活性 Catalase activity 脲酶活性 Urease activity 转化酶活性 Invertase activity 蛋白酶活性 Protease activity 过氧化氢酶活性 Catalase activity 脲酶活性 Urease activity 转化酶活性 Invertase activity ① *: P＜0.05; **: P＜0.01. 铵态氮含量 Ammonium nitrogen content -0.022 0.419* 0.15 0.076 0.532** 0.386 0.676** 0.614** 硝态氮含量 Nitrate nitrogen content 0.35 0.549** 0.636** 0.521** 0.578** 0.770** 0.885** 0.834** 全氮含量 Total nitrogen content 0.724** 0.632** 0.949** 0.924** 0.686** 0.526** 0.848** 0.853 ** 微生物生物量氮含量 Soil microbial biomass nitrogen content 0.275 0.194 0.668** 0.39 0.757** 0.625** 0.900 ** 0.830**

本研究发现，柏木+青冈混交林各土层全氮、硝态氮和微生物生物量氮含量均显著高于柏木纯林，但2者各土层铵态氮含量无显著差异。彭少麟等(2002)研究认为，森林类型和植物组成对土壤有机氮组成影响较大，阔叶林输入到林地土壤中的凋落物氮量多于针叶林，混交林优于纯林，而且针阔混交林的凋落物较针叶纯林更易分解和矿化。柏木+青冈混交林内2树种根系的相互作用使根系在土壤中镶嵌分布，根系密度增加，凋落物资源的异质性增加，与柏木纯林相比，增加了凋落物数量和土壤微生物量，促进了土壤微生物活动，进而加快了土壤氮素循环和土壤矿化过程(杨刚等，2008)。Nadelhoffer等(2004)研究表明，在林地添加凋落物能够通过改变凋落物层影响土壤微生物群落，加倍凋落物可以增加凋落物层的真菌和细菌总生物量。邓华平等(2010)研究结果表明添加凋落物对土壤的无机氮产生了显著影响，NH⁴⁺-N和NO₃^--N含量分别增加了15.47%和30.77%。但是，Nzila等(2002)和Holub等(2005)却认为，添加凋落物后铵态氮产量显著增加，与本研究结果存在一定的差异。

何斌等(2002)、杨万勤等(1999)研究表明，土壤酶活性的高低与群落的物种组成密切相关。本研究表明，柏木+青冈混交林各土层蛋白酶、过氧化氢酶、脲酶和转化酶活性总体上都显著高于柏木纯林。谷思玉等(2007)对红松(Pinus koraiensis)林土壤酶的研究也表明混交林的过氧化氢酶和转化酶活性高于纯林。叶存旺等(2007)研究表明侧柏(Platycladus orientalis)+沙棘(Hippophae rhamnoides)混交林各土层转化酶、脲酶和过氧化氢酶活性普遍高于侧柏纯林。

可见，三峡库区汝溪河流域柏木+青冈混交林在改善林分氮素状况、酶活性和生态环境等方面优于柏木纯林，青冈树又是库区优良的乡土树种，将柏木纯林逐步改造为柏木+青冈混交林能逐步改良土壤。