喀斯特地区不同坡位条件下优势灌木根际与非根际土壤养分与pH 的分布特征

喀斯特地区不同坡位条件下优势灌木根际与非根际土壤养分与pH 的分布特征内容摘要：

第３７卷第１期 中 ２０１８年２月 国 岩 ＣＡＲＳＯＬＯＧＩＣＡ 溶 Ｖ。１．３７ ＳＩＮＩＣＡ Ｎｏ．１ Ｆｅｂ．２０１８ 梁月明，苏以荣，何寻阳，等．喀斯特地区不同坡位条件下优势灌木根际与非根际土壤养分与ｐＨ的分布特征ＥＪ］．中国岩溶， ２０１８，３７（１）：５３—５８． ＤＯＩ：１０．１１９３２／ｋａｒｓｔ２０１７ｙ６０ 喀斯特地区不同坡位条件下优势灌木根际与 非根际土壤养分与ｐＨ的分布特征 梁月明“２，苏以荣２，何寻阳２，陈香碧２ （１．中国地质科学院岩溶地质研究所／自然资源部、广西岩溶动力学重点实验室，广西桂林５４１００４ ２．中国科学院亚热带农业生态研究所／亚热带农业生态过程重点实验室，长沙４１０１２５） 摘 要：对广西喀斯特地区２种优势灌丛植物子凌蒲桃与火棘在不同坡位条件下根际与非根际土壤养分与 ｐＨ值的分布特征进行研究，揭示植物种类及其立地条件对植物根际养分与ｐＨ值分布特征的影响。结果表 明，２种植物根际养分存在一定程度的富集现象，其中，火棘根际有机碳与速效磷含量富集明显，子凌蒲桃根 际有机碳与全氮含量富集明显；根际与非根际土壤养分含量在不同坡位下存在显著性差异（声＜０．０５）；根际 土壤有机碳含量与全氮含量呈显著正相关（ｐ＜Ｏ．０５），与速效磷含量呈显著负相关（户＜ｏ．０５）；非根际土壤有 机碳含量与速效磷、全氮含量呈显著正相关（ｐ＜０．０５）。双因素方差分析显示，与植物种类相比，坡位对根际 土壤养分含量影响更大。以上的研究表明，喀斯特灌丛优势植物有利于提高该地区土壤养分利用，但应该考 虑植物立地条件对根际养分利用的影响。 关键词：喀斯特地区；灌木；根际土；土壤养分；坡位 中图分类号：￥７１４ ０ 引 文献标识码：Ａ 文章编号：１００ｌ一４８１０（２０１８）０１—００５３—０６ 言 行了一些探讨口”¨］。在喀斯特地区，谢添等［Ｉ］人探 讨了不同退化程度生态系统中植物根际土壤养分的 德国微生物学家Ｌｏｒｅｎｚ Ｈｉｈｎｅｒ将根际土定义 分布特征，发现植物种类对根际土壤养分产生显著影 为根系周围、受根系生长影响并且能够从微环境中吸 响；方红等ｎ２１人研究喀斯特地区１２种典型阔叶林树 收大量养分的土体ｕ Ｊ。根际是土壤一植物根系一微 种根际养分也得到类似的结果。目前，对喀斯特地区 生物进行物质和能量交换最活跃区域，在生态系统养 优势灌丛植物根际土壤养分的分布特征及其对坡位 分循环中发挥重要作用瞳］。因此，植物根际的研究， 的响应研究还很少见报道。喀斯特地区地势比较陡， 对于认识植物利用土壤养分及适应生境变化具有重 土壤养分容易随着地表径流流失，研究喀斯特地区优 要意义［３］，在林业保护ｎ３与植被恢复［５１中越来越受到 势灌木根际与非根际土壤养分在不同坡位下的分布 重视。 特征及其根际养分的富集作用，对于揭示喀斯特地区 国内外对植物根际的研究颇多，大部分主要集中 灌木对土壤养分的有效利用机制及其在植被恢复重 在农作物‘６．７］、森林树种［８＿９３的根际养分效应上，而 建等方面具有重要的生态学意义。鉴于此，本文研究 对灌木根际土壤养分的研究较少，仅在干旱荒漠区进 了喀斯特地区不同坡位条件下优势灌丛植物根际与 基金项目：国家自然科学基金（３１７４１０２１）；广西自然科学基金项目（２０１６ＧＸＮＳＦＢＡ３８０１７９）；２０１７６ＧＮＳＦＡＡ １９８２４１）；岩溶地质研究所基本科研 业务费项目（２０１６００４）；中国科学院西部之光人才培养计划“西部青年学者”项目（Ｙ６２３０５０４０）；中国地质大调查项目（ＤＤ２０１ ６０３０５） 第一作者简介：梁月明（１９８３），女，博士，助理研究员，主要从事岩溶微生物分子生态研究。Ｅ—ｍａｉｌ：ｙｕｅｍｉｎ９０９１９＠１６３．ｃｏｍ。 通信作者：苏以荣（１９６２一），男，研究员，主要从事土壤养分循环研究，Ｅ—ｍａｉｌ：ｙｒｓｕ＠ｉｓａ．ａｅ．ｃｎ。 收稿日期：２０１７一０２一０５ 万方数据 中国岩溶 非根际土壤养分与ｐＨ的分布特征，旨在探明喀斯特 植物根际土壤样品采集采用抖落法ｎ…。在上述所选 优势灌丛植物根际养分的差异以及对土壤养分的利 的典型样地内挖取具有完整根系的土体（根系主要分 用，以期为该地区植被恢复提供理论依据。 布的范围），先轻轻抖动植物，抖落不含根系的大块土 壤，然后采集粘附在根围的土壤（距离根围０～５ ｍｍ）作为根际土，并尽可能去除混杂于根际土中的 １材料与方法 根系。为了获得具有代表性样品，同一个样方中，每 种植物挖５株，然后５株植物充分混匀成一个大样 １．１研究区概况 研究样区位于广西壮族自治区环江县（２４。５０’Ｎ， 品，一共有１８个根际土样品（２种植物×３个坡位 ７Ｅ）。该地区属于亚热带季风气候，年均气温 ×３个重复样方一１８）。同时，每个样方沿“Ｓ”形采 １０５。５５ １８．５℃，年均降雨量ｌ ３８９ ｒｎｍ，雨季主要集中 集１５点表层０～１５ ｃｍ的土壤样品，将这１５点采集 在４—８月‘’”。 到的土壤充分混匀成一个混合样（代表整个样方）作 １．２样地布设、植物选择及土壤样品采集 为非根际土，一共有９个非根际土样品。刚采集的新 样地布设：２０１２年６月，于广西环江县同进村喀 鲜土样用塑封袋装好运回实验室风干，用于土壤理化 斯特地区（白云岩发育的石灰土）选择典型灌木群落 指标的测定。 作为标准样地，灌木有１５—２０年的退耕历史。在研 １．３土壤理化性质的测定 究区从山顶到山脚布设３条样带，每条样带分别在样 （１）土壤ｐＨ值用电位法测定（土水比为１：２．５）； 带的上、中、下坡位布设３个样方（１０ （２）有机碳用重铬酸钾容量法测定［１５］； 共９个样方，每个样方距离１００ ｎｌ×１０ １１１），一 （３）速效磷用０．５ ｍｏｌ／Ｌ ＮａＨＣＯ。浸提、钼锑抗 ｍ。 植物选择：将每块样方分成面积相等的４个小样 比色法测定口６。； 方调查植被组成，每个小样方分成２层（灌木层、草 （４）含水量用烘干法测定； 本层）进行调查。２．５ ｃｍ＜胸围＜３．１４ ｃｍ为灌 （５）全氮用半微量凯氏法测定［１引。 木，胸围＜２．５ ｃｍ为草本。同时，记录每种植物的 １．４数据分析 坐标、盖度、高度、冠幅、株数等信息。样地基本信息 所有数据采用统计软件ＳＰＳＳ２０．０进行分析。 及优势植物见表１。在样方内，选择生态适应能力强 处理间方差分析采用单因素分析法（Ｏｎｅ—ｗａｙ 的优势灌丛植物：子凌蒲桃与火棘作为研究对象。子 ＡＮ（）ＶＡ），差异显著性分析采用Ｉ。ＳＤ多重比较法， 凌蒲桃为桃金娘科、葡桃属常绿灌木，多分布于中海 根际和非根际间比较采用Ｔ—ｔｅｓｔ法，相关性分析采 拔常绿林中，果实成熟后可以吃用。火棘为蔷薇科、 用Ｐｅａｒｓｏｎ法。 火棘属常绿灌木，多生长于中性土壤中，果实成熟后 根际富集率Ｅ（Ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ ｒａｔｉｏ）反映养分的富 集程度，Ｅ值的大小反映了植物根际效应的强弱，计 为桔红色或深红色，具有很高的观赏价值。 土壤样品采集：考虑到植物树龄会影响根际养 分，选择地茎约２ ｃｍ目标植物，采集其根际土。不同 算公式如下口““：Ｅ＝［（根际含量一非根际含量）／非 根际含量］×１００％。 表１样地基本信息 Ｔａｂｌｅ １ 注：ａ表示优势植物相对盖度。 万方数据 Ｇｅｎｅｒａｌ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓａｍｐｌｅ ｐｌｏｔｓ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ 第３７卷 第１期 粱月明等：喀斯特地区不同坡位条件下优势灌木根际与非根际土壤养分与ｐＨ的分布特征 ２结果与分析 ５５ 效磷含量的变化趋势：上坡位≈中坡位＜下坡位；而 全氮与有机碳含量的变化趋势为：上坡位≈中坡位＞ 不同坡位下灌木根际与非根际土壤ｐＨ值与养 ２．１ 分含量变化特征 下坡位。而非根际土壤速效磷、全氮与有机碳含量在 不同坡位的变化趋势为：上坡位＞中坡位＞下坡位 单因素方差分析表明，不同坡位，火棘与子凌葡 萄根际土壤速效磷、有机碳及全氮含量存在显著性差 （ｐ＜Ｏ．０５）。不同坡位下植物根际与非根际土中ｐＨ 值不存在显著性差异（ｐ＞０．０５）。 异（ｐ＜ｏ．０５；图１）。火棘与子凌葡萄根际土壤中速 口火棘根际土 ８ 口子凌蒲挑根际土 －非根际土 口火棘根际土 ８ ６ ６ 罢４ ４ 口子凌蒲桃根际土 ＿非根际土 ● 。Ｄ 卑 锄 替 《 ．．彗＿昱、蹯牟 剖 ２ ２ ０ ０ １０ 加 ∞ ８ ∞ ∞ 厶 加 加 ０ 上坡位 中坡位 下坡位 上坡位 中坡位 下坡位 图１不同坡位下灌木根际与非根际土壤ｐＨ值与养分含量变化（ＬＳＤ≤０．０５；Ｍ十ｓＥ，ｎ。３， Ｆｉｇ．１ Ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｓｏｉｌ ｎｕｔｒｉｅｎｔ ａｎｄ ｐＨ ｉｎ ｓｈｒｕｂ ｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅ ａｎｄ ｎｏｎ－ｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅ ｓｏｉｌ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｌｏｐｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎｓ 注：同一小写字母表示同一植物根际或者非根际土壤养分在不同坡位中不存在显著差异，声＞ｏ．０５；同一大写字母表示不同植物根际与非根际 土壤养分在同一坡位中不存在显著差异。ｐ＞ｏ．０５。 表２不同坡位条件下灌木根际与非根际 同样，单因素方差分析表明，同一坡位，不同植物 土壤ｐＨ值及养分的富集 根际土壤速效磷、有机碳、全氮含量及ｐＨ值不存在显 著性差异（声＞Ｏ．０５；图１）；同一坡位，同一植物根际与 Ｔａｂｌｅ ２ Ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｐＨ ａｎｄ ｓｏｉｌ ｎｕｔｒｉｅｎｔ ｃｏｎｔｅｎｔｓ 非根际土壤养分含量也不存在显著差异（ｐ＞ｏ．０５）。 ｉｎ ｓｈｒｕｂ ｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅ ａｎｄ ｎｏｎ－ｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅ ｓｏｉｌ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｌｏｐｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎｓ ２．２不同坡位下灌木根际与非根际土壤ｐＨ值与养 分富集率 从表２可以看出，火棘根际有机碳与速效磷富 集，其中，中坡位有机碳富集率大，而下坡位速效磷富 集率大；火棘根际全氮与ｐＨ值亏缺。 子凌葡桃根际有机碳与全氮富集，其中，下坡位 有机碳富集率大，而中坡位全氮富集率大；整体来说 Ｏ≈ ８ 一 驰 子凌葡桃根际速效磷与ｐＨ值亏缺，但下坡位速效磷 一 ｍ２ ｌ 一 扒 存在富集现象。 上中下平 坡坡坡均 位位位值 万方数据 Ｕ ∞ 他 ¨ 蛆 子凌蒲桃 吕ｉ Ⅲ 一 文 ７２ ４ｍ 一 Ｌ １９ 一 互 船 Ｌ Ｌ