Cellulose Enzymatic Activity of Rhizopus oryzae and Degrading Efficiency on Agricultural Waste
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摘要:目的 对米根霉菌的纤维素降解酶活性及其对农田废弃物降解效果进行探究和测定，以期促进农业废弃资源的合理利用，减少农业废弃物对生态环境的污染。方法 把从霉烂的玉米棒芯中分离纯化到的米根霉菌C1，通过液态试验。测定发酵过程中羧甲基纤维素酶（CMCase）、滤纸酶（FPase）和微晶纤维素酶（Avicelase）的活性；将菌液接入到菜叶中，测定该菌株的降解力和酶活变化，分析其降解效果。结果 在发酵液中，米根霉菌的CMCase酶活＞Avicelase酶活＞FPase酶活，其中CMCase活性达到35.33 U·mL−1，具有较强的活性。在固体发酵中，米根霉菌对农田废弃菜叶有很强的降解效果，在第6天时生成大量腐烂液，降解率为47%，而未接菌对照基本无降解，二者有明显差异。结论 本试验所用的米根霉C1菌株属于纤维降解菌，具有较高的纤维素酶活性，对农田废弃菜叶具有明显的降解效果，可明显缩短降解时间，研究结果可为农田废弃物的降解和利用提供理论基础和指导思路。Abstract:Objective Activity and efficiency of agriculture waste-degrading capability of Rhizopus oryzae C1 were investigated.Method R. oryzae C1 isolated from mold-infected corn cobs was cultured in a liquid medium to measure the activities of carboxymethyl cellulase (CMCase), filter paper enzyme (FPase), and microcrystalline cellulase (Avicelase). Subsequently, the fermentation broth was introduced onto vegetable leaves to estimate the decomposition effect of R. oryzae C1.Result The greatest enzymatic activity of CMCase was detected in R. oryzae C1 at 35.33 U·mL−1 followed by those of Avicelase and FPase. The isolated R. oryzae C1 displayed a significant degradation effect on the vegetable farm waste.Within 6 d after introduction of the fermentation broth on vegetable leaves, 47% of the starting waste material was liquified. In contrast, no decomposition appeared on control.Conclusion R. oryzae C1 had shown to be a fiber-degrading fungus with a high CMCase activity and a significant decomposition efficiency on farm discards. The bacterial fermentation broth demonstrated a rapid and high rate in decomposing vegetable leaves. It was conceivably that R. oryzae C1 or its derivatives be developed to degrade field waste materials and vastly curtail pollution and improve ecology of a farming environment.
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Keywords:
- Rhizopus oryzae C1 /
- agriculture waste /
- cellulose /
- enzyme activity /
- fermentation
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我国幅员辽阔，土壤类型多样，南方红壤区总面积约203.53万km2，但是近年来受到人口增长、社会经济发展和森林资源的高强度开发利用等全球性问题的影响，该地区水土流失面积超过60万km2[1]，已成为我国水土流失面积广、程度高的重点区域之一，仅次于黄土高原[2]。由于该地区长期受到侵蚀，植被遭受破坏，严重影响其生物多样性，水土流失导致土地退化、洪涝加剧、环境恶化、生态系统功能退化，已严重制约了当地经济、社会的发展[3]。生态系统恢复已成为当代人亟待解决的重大问题。合理利用红壤资源，改善红壤侵蚀区的现状，加强对红壤侵蚀区的改良与恢复的工作显得尤为重要。目前，红壤侵蚀区植被恢复的基本途径通常有自然恢复和人工重建两种[4]，自然恢复的森林的稳定性较高，在防治水土流失、调控气候、维持大气平衡等方面，自然恢复明显要优于人工重建。但自然恢复周期长，而人工重建具有恢复周期短、人为控制率高、投入产出率高等特点，因此对于自然森林植被已不复存在的生态系统，最佳选择应该是人为重建森林植被[5]。但目前有关不同植被类型恢复下土壤养分的分布特征，其对侵蚀区红壤质量恢复效果如何，这些问题仍缺乏研究。本研究选取红壤侵蚀区具有代表性的6种不同植被下的土壤为研究对象，探讨不同植被类型下土壤理化性质分布特征，运用土壤综合肥力指标值比较不同植被类型下土壤质量恢复效果，旨在为红壤侵蚀区生态系统恢复重建提供理论参考。
1. 材料与方法
1.1 研究区概况
研究区位于福建省三明市清流县灵地镇(东经116°47′~116°49′，北纬25°49′~25°51′)，为低山丘陵地貌，平均海拔350 m，年均气温18.2℃，最高气温38.8℃，最低气温-8.9℃，年平均降水量1 853.5 mm，降雨集中在5~6月，年平均日照时数1 583.4 h。该地区土壤花岗岩类风化的残坡积物发育的红壤，其主要特点为风化层深厚，含沙量较大，抗侵蚀能力弱，酸性较强，保水保肥能力弱。地带性植被属亚热带常绿阔叶林，由于土壤侵蚀和人为因素等影响，原有植被、生态环境被破坏，研究区于2008年将原有植物采伐、炼山后种植不同植被进行生态系统恢复，各植被类型土壤施肥管理相同，复合肥(15-15-15)施用量500 kg·hm-2，猪粪施用量15 t·hm-2，于每年6月、12月各施1次。
1.2 样品采集
试验采样时间为2017年6月。根据研究区立地类型、地形地貌、植被种类等情况选取6种植被类型(见表 1，树龄均为15年)，每种植被布设3个标准地进行调查，标准地面积7.5 m×25.0 m(株距行距均为2.5 m，30棵)，其内生境基本一致。每个样地按S形分别在0~20 cm、20~40 cm两个土层取5个点的混合样，四分法取约1 kg土壤，带回实验室进行自然风干，剔除植物根系、残体杂质等。风干样品后研磨过筛，分析测试。采用体积为100 cm3环刀在两土层取样测定土壤物理性质。
表 1 植被基本信息Table 1. The basic information of different vegetation植被类型 学名 经度E 纬度N 海拔/m 生长特性 罗汉松 Podocarpus macrophyllus 116°48′0.70″ 25°50′21.50″ 347 常绿针叶乔木；灰色或灰褐色，浅纵裂，成薄片状脱落；枝开展或斜展，较密；叶螺旋状着生，条状披针形，微弯；雄球花穗状、腋生；雌球花单生叶腋；种子卵圆形。 玉兰 Yulania denudata 116°48′8.70″ 25°50′21.23″ 348 落叶乔木；枝广展形成宽阔树冠；树皮深灰色，粗糙开裂；小枝稍粗壮，灰褐色；叶纸质，倒卵形、宽倒卵形；花蕾卵圆形；聚合果圆柱形。 红枫 Acer palmatum 'Atropurpureum' 116°48′7.77″ 25°50′28.56″ 386 落叶小乔木；枝条多细长光滑，偏紫红色；叶掌状；裂片卵状披针形，先端尾状尖，缘有重锯齿；花顶生伞房花序，紫色；翅果，翅长2~3 cm，两翅间成钝角。 茶花 Camellia japonica 116°48′8.19″ 25°50′29.98″ 347 灌木或小乔木；嫩枝无毛；叶革质，椭圆形；花顶生，红色，无柄；蒴果圆球形。 梅花 Armeniaca mume 116°47′53.56″ 25°50′30.61″ 370 落叶乔木；树皮浅灰色或带绿色，平滑；小枝绿色，光滑无毛；叶片卵形或椭圆形；花单生或有时2朵同生于1芽内；花梗短，长约1~3 mm，常无毛；果实近球形。 竹柏 Nageia nagi 116°48′6.11″ 25°50′33.18″ 348 乔木；树皮近于平滑，红褐色或暗紫红色，成小块薄片脱落；枝条开展或伸展，树冠广圆锥形；叶对生，革质，长卵形、卵状披针形或披针状椭圆形；雄球花穗状圆柱形，单生叶腋；雌球花单生叶腋；种子圆球形。 1.3 测定项目与分析方法
土壤物理指标测定：采用环刀法测定土壤容重、最大持水量、最小持水量、毛管持水量、孔隙度；土壤含水量采用烘干法测定[6]。
土壤化学指标测定：土壤pH采用电极电位法测定，土壤全碳、全氮采用碳氮元素分析仪(德国Elememtar)测定，土壤全磷、全钾采用氢氧化钠熔融法测定，土壤碱解氮采用碱解扩散法测定，土壤有效磷采用钼锑抗比色法测定，土壤速效钾采用乙酸铵浸提-火焰光度法测定[6]，土壤有机质=土壤有机碳(按照全碳计算)×1.724。
1.4 数据处理与统计分析
采用加乘指数法，通过计算各土壤理化指标主成分贡献率和累计贡献率，以各主成分特征贡献率为权重，计算土壤肥力综合指标值(integrated fertility index，IFI)[7-8]。试验结果采用Microsoft Excel 2013和SPSS 20.0软件进行整理分析。
2. 结果与分析
2.1 不同植被下土壤物理性质的分布特征
由表 2可以看出，6种不同植被类型下的土壤容重及孔隙状况在垂直分布上均表现出差异。容重范围为：0.78~1.42 g·cm-3，梅花土壤容重最小，茶花土壤容重最大。其中罗汉松、玉兰、红枫3种植被下两个土层的容重表现出显著的差异，20~40 cm土层容重较0~20 cm分别增大16.77%、20.24%、31.47%，而茶花、梅花、竹柏3种其土层间容重有所差异，但未达到显著水平；非毛管孔隙范围为：9.24%~27.95%，梅花20~40 cm土层土壤表现出最高的非毛管孔隙，而茶花20~40 cm土层土壤表现出最小的非毛管孔隙，其中6种植被下两个土层的非毛管孔隙均表现出显著的差异，除茶花外，其他均表现出20~40 cm土层土壤的非毛管孔隙大于0~20 cm土层；毛管孔隙范围为：28.34~44.61%，竹柏20~40 cm土层土壤表现出最高的毛管孔隙，而红枫20~40 cm土层土壤表现出最小的毛管孔隙，其中玉兰、红枫2种植被下两个土层的毛管孔隙表现出显著的差异；总孔隙度范围为：39.24%~63.91%，竹柏20~40 cm土层土壤表现出最高的总孔隙度，而茶花20~40 cm土层土壤表现出最小的总孔隙度，其中玉兰、茶花、梅花、竹柏4种植被下两个土层的总孔隙度表现出显著的差异。
表 2 不同植被下的土壤物理性质Table 2. Soil physical properties under different vegetation土层深度
/cm植被类型 容重
/(g·cm-3)最大持水量
/(g·kg-1)毛管持水量
/(g·kg-1)最小田间持水量
/(g·kg-1)非毛管孔隙
/%毛管孔隙
/%总孔隙度
/%0~20 罗汉松 0.81±0.09d 441.41±2.25c 320.74±4.51c 287.04±4.30c 12.04±1.03cd 32.43±3.61b 45.24±1.08c 玉兰 1.01±0.13c 538.21±2.53b 424.62±4.79a 386.48±3.50b 11.25±0.98d 42.73±5.20a 54.49±0.72b 红枫 0.82±0.09cd 387.26±4.60c 273.32±1.61cd 244.15±1.62d 14.30±1.67c 33.35±2.54b 47.83±0.25c 茶花 1.33±0.14a 328.39±3.38cd 217.76±1.62e 201.14±1.61de 15.04±1.62c 28.98±2.67c 44.51±0.69c 梅花 0.78±0.04d 449.21±2.54c 260.87±3.90d 234.16±2.61d 22.01±2.06b 30.78±2.91bc 52.90±0.15b 竹柏 0.87±0.04c 526.80±5.94b 416.53±5.80ab 388.84±1.64b 11.36±2.10d 44.61±6.70a 56.49±0.73b 20~40 罗汉松 0.95±0.10c 532.86±4.44b 307.78±3.65c 289.07±1.32c 21.02±1.96b 29.15±2.64bc 51.09±1.29bc 玉兰 1.21±0.06b 387.94±2.92c 269.75±3.15d 249.01±1.40cd 14.05±1.50c 32.64±5.60b 46.85±0.22c 红枫 1.08±0.12b 473.39±4.79bc 262.82±2.40d 233.23±3.15d 23.07±2.31b 28.34±3.25c 51.71±0.42bc 茶花 1.42±0.12a 270.25±1.77d 206.31±4.60e 186.00±0.01e 9.24±0.96d 29.24±4.60bc 39.24±1.07d 梅花 0.81±0.09d 719.80±7.36a 368.50±3.38b 337.85±3.05c 27.95±2.61a 29.76±2.14bc 57.86±0.21b 竹柏 0.95±0.13c 677.62±3.37a 452.06±4.80a 426.96±4.30a 21.09±1.60b 42.72±4.40a 63.91±0.13a 注：n=3；不同小写字母表示不同植被不同土层间差异显著(P＜0.05)。表 3同。 表 3 不同植被下的土壤化学性质Table 3. Soil chemical properties under different vegetation土层深度
/cm植被类型 pH 有机质
/(g·kg-1)全氮
/(g·kg-1)全磷
/(g·kg-1)全钾
/(g·kg-1)碱解氮
/(mg·kg-1)速效磷
/(mg·kg-1)速效钾
/(mg·kg-1)0~20 罗汉松 4.66±0.04cd 8.09±0.01cd 0.41±0.02c 0.45±0.03b 5.79±0.33cd 62.16±1.23a 13.53±2.01d 152.36±3.3b 玉兰 4.99±0.04b 20.02±0.54a 1.08±0.04a 0.69±0.01a 8.60±0.50ab 41.90±0.64c 21.43±0.27c 203.43±2.30a 红枫 4.92±0.01b 6.70±0.02d 0.41±0.03c 0.37±0.05b 7.37±0.25bc 28.53±1.24d 9.14±1.77e 55.15±2.56e 茶花 4.78±0.04c 8.56±0.05cd 0.48±0.03c 0.16±0.03d 8.19±0.25b 25.20±0.99d 14.47±1.75d 140.45±7.83b 梅花 5.22±0.04a 21.37±0.86a 0.72±0.03b 0.22±0.05cd 8.08±1.24b 60.55±2.97a 31.10±1.17b 26.62±8.58f 竹柏 4.60±0.03d 9.47±0.29c 0.47±0.04c 0.21±0.04cd 7.90±0.99b 53.69±2.18b 20.66±1.52c 14.51±2.82f 20~40 罗汉松 4.89±0.01bc 5.13±0.04e 0.23±0.01d 0.40±0.01b 5.60±0.23d 29.33±2.57d 5.11±1.09f 89.86±5.5de 玉兰 4.70±0.12cd 3.59±0.02e 0.27±0.01d 0.61±0.01a 8.31±0.08b 9.26±1.27f 70.01±0.44a 14.53±2.79f 红枫 4.95±0.04b 2.27±0.12e 0.20±0.01d 0.13±0.04d 6.32±0.08c 22.93±0.25d 6.04±0.07e 8.43±0.03g 茶花 4.84±0.06c 7.32±0.08d 0.41±0.01c 0.25±0.03c 7.96±0.08b 17.15±0.99e 24.67±0.35c 101.27±0.28c 梅花 4.79±0.01c 14.82±0.15b 0.49±0.01c 0.19±0.06cd 9.48±0.58a 56.04±1.04b 5.42±0.35ef 67.35±2.87e 竹柏 4.60±0.04d 6.11±0.08d 0.35±0.02cd 0.09±0.00e 6.49±0.01c 21.18±0.74d 4.22±0.06f 8.43±0.03g 由表 2可以看出，6种不同植被类型下的土壤持水能力在垂直分布上均表现出差异。最大持水量范围为：270.25~719.80 g·kg-1，梅花20~40 cm土层土壤表现出最高的最大持水量，而茶花0~20 cm土层土壤表现出最小的最大持水量，其中罗汉松、玉兰、梅花、竹柏4种植被下两个土层的最大持水量表现出显著的差异；毛管持水量范围为：206.31~452.06 g·kg-1，竹柏20~40 cm土层土壤表现出最高的毛管持水量，而茶花20~40 cm土层土壤表现出最小的毛管持水量，其中玉兰、梅花两种植被下两个土层的毛管持水量表现出显著的差异；最小田间持水量范围为：186.00~426.96 g·kg-1，竹柏20~40 cm土层土壤表现出最高的最小田间持水量，而茶花20~40 cm土层土壤表现出最小的最小田间持水量，其中玉兰、梅花、竹柏3种植被下两个土层的最小田间持水量表现出显著的差异。
2.2 不同植被下土壤化学性质的分布特征
由表 3可以看出，6种不同植被类型下的土壤pH及全量养分含量在垂直分布上均表现出差异。土壤pH均表现出酸性，范围为：4.60~5.2，竹柏土壤pH最小，酸性最强，梅花0~20 cm土层土壤pH最大，酸性较弱，其中玉兰、梅花两种植被下两个土层的pH表现出显著的差异，20~40 cm土层土壤pH较0~20 cm分别降低5.82%、8.15%，而其他植被下土层间土壤pH差异未达到显著水平；有机质含量范围为：2.27~20.02 g·kg-1，玉兰0~20 cm土层土壤表现出最高的有机质含量，而红枫20~40 cm土层土壤表现出最小的有机质含量，除茶花外，其他5种植被下两个土层的有机质含量均表现出显著的差异，0~20 cm土层土壤的有机质含量均高于20~40 cm土层；全氮含量范围为：0.20~1.08 g·kg-1，玉兰0~20 cm土层土壤表现出最高的全氮含量，而红枫20~40 cm土层土壤表现出最小的全氮含量，其中罗汉松、玉兰、红枫、梅花4种植被下两个土层的全氮含量表现出显著的差异；全磷范围为：0.09~0.69 g·kg-1，玉兰0~20 cm土层土壤表现出最高的全磷含量，而竹柏20~40 cm土层土壤表现出最小的全磷含量，其中红枫、茶花、竹柏3种植被下两个土层的全磷含量表现出显著的差异；全钾范围为：5.60~9.48 g·kg-1，梅花20~40 cm土层土壤表现出最高的全钾含量，而罗汉松0~20 cm土层土壤表现出最小的全钾含量，其中梅花、竹柏两种植被下两个土层的全钾含量表现出显著的差异。
由表 3可以看出，6种不同植被类型下的土壤速效养分含量在垂直分布上均表现出差异。碱解氮范围为：17.15~62.16 mg·kg-1，罗汉松0~20 cm土层土壤表现出最高的碱解氮含量，而茶花20~40 cm土层土壤表现出最小的碱解氮含量，其中除红枫外其他5种植被下两个土层的碱解氮含量均表现出显著的差异；速效磷含量范围为：6.04~70.01 mg·kg-1，玉兰20~40 cm土层土壤表现出最高的速效磷含量，而红枫20~40 cm土层土壤表现出最小的速效磷含量，其中除红枫外其他5种植被下两个土层的速效磷含量均表现出显著的差异；速效钾含量范围为：186.00~426.96 mg·kg-1，玉兰0~20 cm土层土壤表现出最高的速效钾含量，而红枫20~40 cm土层土壤表现出最小的速效钾含量，其中6种植被下0~20 cm土层土壤速效钾含量均显著高于20~40 cm土层土壤。
2.3 土壤各养分间相关性分析与综合分析
研究区内土壤各养分之间的相关性分析结果如表 4所示，结果表明：土壤总孔隙度与容重、最大持水量、毛管持水量和最小田间持水量正相关性极显著(P < 0.01)，尤其是与最大持水量的相关系数最大，为0.909，与毛管孔隙具有一定的正相关性(P < 0.05)；同时，毛管孔隙与毛管持水量和最小田间持水量正相关性极显著(P < 0.01)；非毛管孔隙与容重具有一定的负相关性(P < 0.05)，与最大持水量具有一定的正相关性(P < 0.05)；最小田间持水量与容重负相关性极显著(P < 0.01)，与最大持水量和毛管持水量正相关性极显著(P < 0.01)；毛管持水量与容重负相关性极显著(P < 0.01)，与最大持水量正相关性极显著(P < 0.01)；最大持水量与容重负相关性极显著(P < 0.01)；全氮与有机质正相关性极显著(P < 0.01)。
表 4 组分的相关性(R)Table 4. Correlation of each component (R)pH 有机质 全氮 全磷 全钾 碱解氮 速效磷 速效钾 容重 最大持水量 毛管持水量 最小田间持水量 非毛管孔隙 毛管孔隙 总孔隙 pH 1 有机质 0.525 1 全氮 0.436 0.902** 1 全磷 0.098 0.165 0.371 1 全钾 0.147 0.568 0.537 0.085 1 碱解氮 0.158 0.670* 0.463 -0.030 0.119 1 速效磷 -0.060 -0.026 0.042 0.545 0.346 -0.259 1 速效钾 0.108 0.372 0.547 0.497 0.081 0.204 -0.123 1 容重 0.179 -0.176 -0.047 -0.018 0.153 -0.457 0.411 0.042 1 最大持水量 -0.189 0.239 0.102 -0.183 0.025 0.360 -0.432 -0.199 -0.931** 1 毛管持水量 -0.380 0.262 0.325 0.083 0.013 0.339 -0.250 -0.014 -0.751** 0.817** 1 最小田间持水量 -0.408 0.235 0.301 0.072 0.001 0.309 -0.247 -0.020 -0.742** 0.812** 0.998** 1 非毛管孔隙 0.249 0.080 -0.228 -0.480 -0.018 0.149 -0.405 -0.432 -0.578* 0.644* 0.108 0.102 1 毛管孔隙 -0.377 0.219 0.422 0.165 0.084 0.160 0.012 -0.021 -0.290 0.407 0.839** 0.843** -0.334 1 总孔隙 -0.117 0.261 0.174 -0.267 0.058 0.268 -0.336 -0.389 -0.749** 0.909** 0.827** 0.825** 0.565 0.589* 1 注：**表示在P < 0.01水平上显著相关；*表示在P < 0.05水平上显著相关。 土壤肥力综合指标值(IFI)计算结果表明，罗汉松、玉兰、红枫、茶花、梅花、竹柏的土壤肥力综合指标值(IFI)分别为0.651、0.966、0.513、0.493、0.865和0.842，其中，玉兰土壤综合肥力指标值最大，为0.966，说明6种不同植被下玉兰的各项土壤理化指标结果较好，土壤质量最高，恢复效果最好。
3. 讨论
本研究中，不同植被类型均存在于同一气候背景条件下，但是研究发现土壤理化性质存在一定的差异，这表明不同植被类型对土壤养分的需求反应存在差异，这可能是由于不同的植被类型下土壤的微环境不同，地表的凋落物分解和养分循环不尽相同，在不同程度上改变了土壤理化性质[9-10]。土壤容重是土壤重要的物理性质之一，是判定土壤环境质量的一个重要标准，反映了土壤的蓄水能力以及紧实程度[11]。从相关性分析也可以看出，容重与最大持水量、毛管持水量、最小田间持水量、非毛管孔隙、总孔隙均达到显著或极显著水平的负相关关系。土壤容重值多为1.0~1.5 g·cm-3 [12]。研究区内不同植被下土壤容重表现出较大的差异，罗汉松、梅花、竹柏3种植被下土壤容重值较小，为0.78~0.95 g·cm-3，表现出相对疏松多孔的特征，从而进一步影响到土壤的通气性，土壤孔隙也相对较为发达，竹柏土壤表现出最大的总孔隙度和毛管孔隙，分别达到63.91%和44.61%；而茶花土壤的容重值相对较大(0~20 cm土层为1.33 g·cm-3，20~40 cm土层为1.42 g·cm-3)，与之相应，其孔隙发达程度相对较弱，表现出最小总孔隙度和非毛管孔隙分别为9.24%和39.24%。这可能是因其植被类型不同，其根系生长特性、对土壤性质影响、地表凋落物的覆盖程度等不尽相同[4, 13]。土壤水分在土壤中发挥着不可替代的作用，在土壤的形成和发展以及物质和能量在土壤中的运动起着重要的作用[12]。此外，土壤水分是土壤肥力的关键驱动力，直接影响植被恢复的进程[14]，是植物生长过程中主要限制因素之一，影响着植被的正常生存和生长。研究区不同植被类型下0~20 cm土层土壤较20~40 cm土层整体表现出较高的持水能力，其中容重较小的梅花、竹柏土壤分别表现出最高的最大持水量和毛管持水量、最小田间持水量，而容重较大的茶花土壤则表现出最低的持水能力。这可能是因为茶花的根系较浅，地上部生物量相对较小，水分截留弱，地表大部分露出，导致蒸发量大，土壤含水量低，与之相比，其他植物树冠较大，具有截留降水的作用，水分缓慢渗入土壤，减少地表径流，树冠减弱太阳辐射，使地表温度降低，从而减少地表水的蒸发，故土壤持水能力较强[15]。
土壤pH值反映了土壤的酸碱程度，与土壤微生物活性、养分供应，植物生长息息相关[16]。研究区内土壤pH均呈现出酸性，范围为：4.60~5.20，其中，竹柏土壤酸性最强，pH为4.60。分析其原因，除红壤特性外[17]，还可能与凋落更多的枯枝落叶以及有机物的分解所产生的酸有关，加之大气沉降给土壤中带来较多的H+，较多的H+替换除表层土壤中的盐基离子，从而导致深层土壤中的盐基离子急剧增多，降低了土壤pH[18]。土壤有机质能够改善土壤理化性质、促进植物生长、提高土壤保肥能力[19]。研究区内土壤有机质含量随着土层深度的增加而降低，范围为：2.27~20.02 g·kg-1，其中除茶花外，其他均达到显著水平。其原因可能是因为研究区林地多为植被茂盛，人为活动干扰小，形成了半封闭状态的土壤环境，在物质循环过程中土壤表面更多的如动植物残体等分解和累积较快，从而使表层土壤有机质含量相对较高[8]。土壤氮素、磷素、钾素是植物生长发育过程中的重要元素，对植物生长代谢等尤为重要[20]。土壤中的全氮含量0.20~1.08 g·kg-1，全氮与有机质含量呈极显著正相关。其原因可能是氮素主要分布在有机质中，有机质含量的变化影响着土壤全氮含量的变化。碱解氮含量范围为：17.15~62.16 mg·kg-1，6种植被下土壤碱解氮除红枫外其他5种植被下两个土层的碱解氮含量均表现出显著的差异，反映植被对土壤养分具有表聚效应[21]，这与路岑等[18]的研究结果一致。研究区样地内土壤全磷、速效磷含量范围分别为0.09~0.69 g·kg-1、6.04~70.01 mg·kg-1，其中玉兰表现出较高的磷素含量，全磷、速效磷含量分别为0.69 g·kg-1、70.01 mg·kg-1，研究区内6种植被下磷素在0~20 cm土层土壤较20~40 cm土层整体表现出较高的含量；研究区样地内土壤全钾、速效钾含量范围分为：5.60~9.48 g·kg-1、186.00~426.96 mg·kg-1，其中梅花表现出较高的全钾含量(9.48 g·kg-1)，6种植被下速效钾含量在0~20 cm土层土壤较20~40 cm土层整体显著升高，究其原因一方面可能与表层土风化程度更高，其本底值含量较高，另一方面表层土壤中含有更多的微生物能够活化磷素、钾素[22-23]。
4. 结论
通过对研究区罗汉松、玉兰、红枫、茶花、梅花、竹柏6种植被对土壤理化性质的分布特征的进行研究，结果表明：
(1) 土壤容重与最大持水量、毛管持水量、最小田间持水量、总孔隙均达到极显著水平的负相关关系，相关系数分别为-0.931、-0.751、-0.742、-0.749，与非毛管孔隙达到显著水平的负相关关系，相关系数为-0.578。茶花容重最大，为1.33~1.42 g·cm-3，土壤孔隙、持水能力较差，梅花、竹柏土壤容重较小(0.78~0.95 g·cm-3)，土壤孔隙、持水能力较好。
(2) 土壤pH介于4.60~5.20，呈酸性。竹柏土壤pH为4.60，酸性最强，梅花0~20 cm土层土壤pH最大，酸性较弱。
(3) 植被对土壤养分具有表聚作用，植被下0~20 cm土层土壤较20~40 cm土层土壤具有较高的养分含量。土壤有机质含量随着土层深度的增加而降低，范围为：2.27~20.02 g·kg-1。全氮与有机质含量呈极显著正相关，相关系数为0.902，玉兰土壤表现出较高的磷素含量，全磷、速效磷含量分别为0.69 g·kg-1、70.01 mg·kg-1，6种植被下土壤速效钾主要集中在0~20 cm土层土壤。
(4) 土壤综合肥力指标值分析结果表明，玉兰土壤综合肥力指标值最大，为0.966，说明土壤质量最好，恢复效果最好。
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图 1 菜叶发酵过程酶活力变化
同一种酶中的不同小写字母表示不同发酵时间之间差异显著（P＜0.05）。
Figure 1. Changes on enzyme activities
Data with different letters on same enzyme indicate significant difference at 0.05 level in different fermentation times.
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图 2 不同处理的菜叶发酵过程温度变化
不同字母表示同一时间不同处理间差异显著（P＜0.05）。
Figure 2. Temperature changes during vegetable leaf decomposition
Data with different letters indicate significant difference at 0.05 level among treatments at same sampling time.
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