紅心杉根際土壤與非根際土壤養(yǎng)分差異研究

殷立新

(南昌市灣里區(qū)林業(yè)園林局， 江西 南昌 330025)

紅心杉根際土壤與非根際土壤養(yǎng)分差異研究

殷立新

(南昌市灣里區(qū)林業(yè)園林局， 江西 南昌 330025)

對(duì)江西省南昌市灣里區(qū)紅心杉林根際土壤與非根際土壤養(yǎng)分差異進(jìn)行研究。結(jié)果表明：不同年齡的紅心杉林分，其根際土壤與非根際土壤的養(yǎng)分均存在差異，林分年齡與土壤類(lèi)型的交互效應(yīng)均極顯著。pH和有效磷、有機(jī)質(zhì)含量在林分年齡和土壤類(lèi)型間都存在極顯著差異；堿解氮、全氮、速效鉀含量在林分年齡間存在極顯著差異，在土壤類(lèi)型間無(wú)顯著差異；全磷含量在林分年齡間存在極顯著差異，在土壤類(lèi)型間存在顯著差異。紅心杉非根際土壤的養(yǎng)分在20、40年生的變化很小，而根際土壤的全氮、全磷、速效鉀含量差異仍然明顯。

紅心杉； 根際土壤； 非根際土壤； 土壤養(yǎng)分

紅心杉(LarixpotaniniiBatal)屬杉科杉屬植物，是一種木材紋理細(xì)致、比重小、易加工、不易變形、堅(jiān)韌耐腐、出材率高的優(yōu)質(zhì)速生用材樹(shù)種。根際是受植物根系活動(dòng)的影響，在物理、化學(xué)和生物學(xué)特性上不同于原土體的特殊土壤微區(qū)，是植物、土壤、微生物及其環(huán)境因子相互作用的場(chǎng)所，是各種養(yǎng)分、水分、有益和有害物質(zhì)及生物作用于根系或進(jìn)入根系參與食物鏈循環(huán)的門(mén)戶，具有特殊的微生態(tài)系統(tǒng)。根際微域環(huán)境對(duì)土壤養(yǎng)分有效性及其被植物根系吸收利用有直接影響，并與植物的抗逆性、根系病害防治以及農(nóng)林業(yè)持續(xù)發(fā)展密切相關(guān)。因此，探索土壤養(yǎng)分環(huán)境與植物根系的相互作用和養(yǎng)分運(yùn)移狀況，研究根際物理、化學(xué)和生物環(huán)境與植物的生長(zhǎng)發(fā)育、抗逆性和生產(chǎn)力的直接關(guān)系，對(duì)植物施肥具有重要參考意義。但林木根際的研究相對(duì)農(nóng)作物的滯后，因林木立地條件差異較大，且確定微小的根際區(qū)有很大難度。目前國(guó)內(nèi)外有關(guān)林木根際土壤研究有少量報(bào)道，但大多都較農(nóng)作物的粗放，研究領(lǐng)域主要集中在根際微生物[1-4]、根際分泌物[5]、根際營(yíng)養(yǎng)[6-8]、根際酶學(xué)[9]等方面。由于林木根形態(tài)的特殊性，有些研究只對(duì)林木根際附近一個(gè)較大的區(qū)域即根區(qū)展開(kāi)，目前，林業(yè)上研究根際土常采用抖落法或取離根表1cm 范圍內(nèi)的土壤作為根際土[7, 10]。我們分析安?？h紅心杉的土壤養(yǎng)分，以期為紅心杉生產(chǎn)和相關(guān)研究提供參考。

1 研究區(qū)自然地理概況

灣里區(qū)位于南昌市西北郊、鄱陽(yáng)湖西南的西山山脈中段，東鄰昌北開(kāi)發(fā)區(qū)，南臨新建縣，西毗安義縣，北連永修縣。其地理位置為115°37′—115°49′E，28°40′—28°55′N(xiāo)；氣候溫和，雨量充沛；植物品種繁多，資源豐富。僅木本植物就有89科223屬443種。如銀杏、紅豆杉、三尖杉、鵝掌楸、紅心杉、金錢(qián)松、樟樹(shù)、馬尾松、杉木、苦櫧等。

2 研究方法

(1) 在5、10、20、40年生的紅心杉林中各設(shè)置樣園5個(gè)，記錄年齡、，測(cè)量每木胸徑。計(jì)算樣園內(nèi)林木平均胸徑，再根據(jù)計(jì)算結(jié)果在樣地內(nèi)及周邊選取3株標(biāo)準(zhǔn)木。

(2) 選擇有代表性的地段挖土壤剖面,調(diào)查記載坡形、坡向、坡度、母巖、母質(zhì)、土層厚度等,取其根際土30g。

(3) 分析測(cè)定土樣的pH、堿解N、有效P、速效K、有機(jī)質(zhì)、全P、全N，分別采用pH計(jì)測(cè)定法、堿解擴(kuò)散法、鉬銻抗比色法、火焰光度法、重鉻酸鉀容量法、分光光度計(jì)法、凱式定氮儀法測(cè)定。

3 結(jié)果與分析

3.1紅心杉根際與非根際土壤的pH差異

由表1得出，紅心杉林土壤的pH在林分年齡和土壤類(lèi)型間都存在極顯著差異，林分年齡與土壤類(lèi)型的交互效應(yīng)極顯著。從圖1中可以看出，5年生的紅心杉的根際土壤pH值大于非根際土壤的，10、20、40年生的根際土壤pH值都小于非根際土壤的pH值。因此，可得出非根際土壤的pH普遍比根際土壤的大。根際土壤和非根際土壤的pH隨著林分年齡的增加總體呈上升趨勢(shì)。20、40年生的根際土壤與非根際土壤的pH無(wú)明顯差異；10年生的根際土壤的pH最大，這可能是因?yàn)榇四挲g階段林木接近成熟，枯落物和真菌較多造成酸性較強(qiáng)。

表1 不同年齡紅心杉根際與非根際土壤pH的雙因素方差分析Tab1 ThetwofactorANOVAofpHinrhizosphereandnon?rhizospheresoilofLarixpotaninii變異來(lái)源III型平方和df均方FSig年齡0387301292867250000土壤類(lèi)型0134101342966760000互作效應(yīng)0263300881950460000誤差0007160000總計(jì)52411124

圖1 不同年齡紅心杉根際與非根際土壤pHFig.1 The pH of rhizosphere and non-rhizosphere soil of Larix potaninii plantation in different ages

3.2紅心杉根際與非根際土壤的堿解氮含量差異

由表2得出： 紅心杉林土壤的堿解氮含量在林分年齡間存在極顯著差異，在土壤類(lèi)型間無(wú)顯著差異；林分年齡與土壤類(lèi)型的交互效應(yīng)極顯著。從圖2中可以看出：5、10年生的根際土壤的堿解氮含量大于非根際土壤的，20、40年生的根際土壤堿解氮含量小于非根際土壤。非根際土壤的堿解氮含量隨著林分年齡的增長(zhǎng)總體呈上升趨勢(shì)，但林分年齡間無(wú)顯著差異。根際土壤以40年生的堿解氮的含量最低，這可能是因?yàn)榇四挲g階段林木已郁閉；10年生的根際土壤堿解氮含量最高，這可能是因?yàn)榇藭r(shí)林木已處于成熟階段。

表2 不同年齡紅心杉根際與非根際土壤堿解氮含量的雙因素方差分析Tab2 ThetwofactorofANOVAofavailableNcontentinrhizosphereandnon?rhizospheresoilofLarixpotaniniiplantationindifferentages變異來(lái)源III型平方和df均方FSig年齡7827485326091626761680000土壤類(lèi)型1080011080027990114互作效應(yīng)11289825337632759752570000誤差61740163859總計(jì)93487345024

圖2 不同年齡紅心杉根際與非根際土壤堿解氮含量Fig.2 The available N content in rhizosphere and non-rhizosphere soil of Larix potaninii plantation in different ages

3.3紅心杉根際與非根際土壤的全氮含量差異

由表3得出：紅心杉林土壤的全氮含量在林分年齡間存在極顯著差異，在土壤類(lèi)型間無(wú)顯著差異；林分年齡與土壤類(lèi)型的交互效應(yīng)極顯著。從圖3中可以看出：5、10、40年生的根際土壤的全氮含量小于非根際土壤的，20年生的根際土壤大于非根際土壤的。20年生的根際土壤全氮含量最高，與10年生的根際土壤全氮有明顯的差異；含量差異其次的是40年生的。5年生的非根際土壤全氮含量最高，10年生的最低。這可能是由于生物積累和分解作用的相對(duì)強(qiáng)弱，氣候、植被等諸因素， 特別是水熱條件對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)和氮素的含量有顯著的影響引起的。

表3 不同年齡紅心杉根際與非根際土壤全氮含量的雙因素方差分析Tab3 ThetwofactorANOVAoftotalNcontentinrhi?zosphereandnon?rhizospheresoilofLarixpotani?niiplantationindifferentages變異來(lái)源III型平方和df均方FSig年齡3063310213942130000土壤類(lèi)型00111001141550058互作效應(yīng)045330151583410000誤差0041160003總計(jì)2579924

圖3 不同年齡紅心杉根際與非根際土壤全氮含量Fig.3 The total N content in rhizosphere and non-rhizosphere soil of Larix potaninii plantation in different ages

3.4紅心杉根際與非根際土壤的有效磷含量差異

由表4得出：紅心杉林土壤的有效磷含量在林分年齡和土壤類(lèi)型間都存在極顯著差異，林分年齡與土壤類(lèi)型的交互效應(yīng)極顯著。從圖4中可以看出：5、10年生的根際土壤的有效磷含量大于非根際土壤的，20、40年生的非根際土壤的有效磷大于根際土壤的。10年生的根際土壤有效磷含量>5年生的>20年生的>40年生的，40年生的非根際土壤>20年生的>5年生的>10年生的；40年生的與20年生的根際和非根際土壤的有效磷含量均無(wú)明顯差異。這可能是由于紅心杉土壤之前種植的作物施用過(guò)磷肥，土壤較疏松引起的。

表4 不同年齡紅心杉根際與非根際土壤有效磷含量的雙因素方差分析Tab4 ThetwofactorANOVAofavailablePcontentinrhizosphereandnon?rhizospheresoilofLarixpot?aniniiplantationindifferentages變異來(lái)源III型平方和df均方FSig年齡2909439698229880000土壤類(lèi)型16667116667395060000互作效應(yīng)44010431467013477370000誤差6750160422總計(jì)275271524

圖4 不同年齡紅心杉根際與非根際土壤有效磷含量Fig.4 The available P content in rhizosphere and non-rhizosphere soil of Larix potaninii plantation in different ages

3.5紅心杉根際與非根際土壤的全磷含量差異

由表5得出： 紅心杉林土壤的全磷含量在林分年齡間存在極顯著差異，在土壤類(lèi)型間存在顯著差異；林分年齡與土壤類(lèi)型的交互效應(yīng)極顯著。從圖5中可以看出：5、10、40年生的根際土壤的全磷的含量小于非根際土壤的，20年生的根際土壤的全磷的含量大于非根際土壤的。20年生根際土壤的全磷含量>5年生的>40年生的>10年生的，20年生的與10年生的有明顯差異；5年生的根際土壤的全磷含量>20年生的>40年生的>10年生的，20年生的與40年生的無(wú)明顯差異。

表5 不同年齡紅心杉根際與非根際土壤全磷含量的雙因素方差分析Tab5 ThetwofactorANOVAoftotalPcontentinrhi?zosphereandnon?rhizospheresoilofLarixpotani?niiplantationindifferentages變異來(lái)源III型平方和df均方FSig年齡014530048620780000土壤類(lèi)型00041000447310045互作效應(yīng)016630055713500000誤差0012160001總計(jì)437024

圖5 不同年齡紅心杉根際與非根際土壤全磷含量Fig.5 The total P content in rhizosphere and non-rhizosphere soil of Larix potaninii plantation in different ages

3.6紅心杉根際與非根際土壤的速效鉀含量差異

由表6得出：紅心杉林土壤的速效鉀含量在林分年齡間存在極顯著差異，在土壤類(lèi)型間無(wú)顯著差異；林分年齡與土壤類(lèi)型的交互效應(yīng)極顯著。從圖6中可以看出：5、40年生的非根際土壤的速效鉀含量大于根際土壤的，10年生的非根際土壤與根際土壤相差不大，20年生的根際土壤的速效鉀含量大于非根際土壤；20年生的根際土壤的速效鉀含量>5年生的>40年生的>10年生的，10年生的與40年生無(wú)明顯差異；5年生非根際土壤的速鉀效鉀>40年生的>20年生的>10年生的，40年生的、20年生的、10年生的無(wú)明顯差異。這可能是由于該地區(qū)雨量較多而集中，加上亞熱帶氣候的影響，使土壤形成的總過(guò)程屬紅壤化過(guò)程，土壤風(fēng)化淋溶強(qiáng)度大，除鹽基離子淋失外，出現(xiàn)了脫硅和富鐵、鋁特征，粘粒也有明顯的淋溶現(xiàn)象。

表6 不同年齡紅心杉根際與非根際土壤速效鉀含量的雙因素方差分析Tab6 ThetwofactorANOVAofavailableKcontentinrhizosphereandnon?rhizospheresoilofLarixpot?aniniiplantationindifferentages變異來(lái)源III型平方和df均方FSig年齡1157588338586310095180000土壤類(lèi)型02121021205540468互作效應(yīng)92216133073878042050000誤差6116160382總計(jì)4105500524

圖6 不同年齡紅心杉根際與非根際土壤速效鉀含量Fig.6 The available K content in rhizosphere and non-rhizosphere soil of Larix potaninii plantation in different ages

3.7紅心杉根際與非根際土壤的有機(jī)質(zhì)含量差異

由表7得出：紅心杉林土壤的有機(jī)質(zhì)含量在林分年齡和土壤類(lèi)型間都存在極顯著差異，林分年齡與土壤類(lèi)型的交互效應(yīng)極顯著。從圖7中可以看出：10、20、40年生根際土壤的有機(jī)質(zhì)含量大于非根際土壤的，5年生的根際土壤小于非根際土壤。根際土壤的土壤有機(jī)質(zhì)含量隨著林分年齡的增長(zhǎng)呈上升趨勢(shì)，但年齡間無(wú)明顯差異；非根際土壤則總體上呈下降趨勢(shì)，其中20、40年生之間無(wú)明顯差異。這可能是由于植株種植之前對(duì)土壤進(jìn)行了施肥，從而提高了土壤有機(jī)質(zhì)的含量。

表7 不同年齡紅心杉根際與非根際土壤有機(jī)質(zhì)含量的雙因素方差分析Tab7 ThetwofactorANOVAoforganicmattercontentinrhizosphereandnon?rhizospheresoilofLarixpotaniniiplantationindifferentages變異來(lái)源III型平方和df均方FSig年齡7589753252992595360000土壤類(lèi)型83703518370351969790000互作效應(yīng)10387003346233814790000誤差67990164249總計(jì)2701059324

圖7 不同年齡紅心杉根際與非根際土壤有機(jī)質(zhì)含量Fig.7 The organic matter content in rhizosphere and non-rhizosphere soil of Larix potaninii plantation in different age

4 結(jié)論與討論

(1) 不同年齡的紅心杉林分，其根際土壤與非根際土壤的養(yǎng)分均存在差異，林分年齡與土壤類(lèi)型的交互效應(yīng)均極顯著。pH和有效磷、有機(jī)質(zhì)含量在林分年齡和土壤類(lèi)型間都存在極顯著差異；堿解氮、全氮、速效鉀含量在林分年齡間存在極顯著差異，在土壤類(lèi)型間無(wú)顯著差異；全磷含量在林分年齡間存在極顯著差異，在土壤類(lèi)型間存在顯著差異。10年生的根際土壤與非根際土壤之間pH、堿解氮、有效磷含量，20年生的根際土壤與非根際土壤之間全氮、有效磷、全磷、速效鉀、有機(jī)質(zhì)含量，40年生的根際土壤與非根際土壤之間堿解氮、全氮、全磷、有機(jī)質(zhì)含量的差異尤為顯著。

(2) 不同年齡的紅心杉根際土壤的全氮、全磷、速效鉀含量普遍呈現(xiàn)20年的>5年生的>40年生的>10年生的，堿解氮、有效磷含量普遍呈現(xiàn)10年生的>5年生的>20年生的>40年生的；5年生的堿解氮含量與20年生的差異不大，全氮、全磷、速效鉀含量差異明顯；pH、有機(jī)質(zhì)含量隨著年齡的增加總體呈上升趨勢(shì)，有機(jī)質(zhì)含量的變化不大。

(3) 紅心杉非根際土壤的養(yǎng)分在20、40年生的變化很小；不同年齡階段紅心杉非根際土壤的全氮、全磷、速效鉀含量普遍呈現(xiàn)5年的>40年生的>20年生的>10年生的； pH、堿解氮、有效磷含量隨著年齡的增加總體上呈上升趨勢(shì)，有機(jī)質(zhì)含量呈下降趨勢(shì)。

(4) 種植紅心杉時(shí)，應(yīng)該特別注意對(duì)施肥量和肥料以及土壤質(zhì)地、經(jīng)營(yíng)方法、氣候、地理位置的選擇，并適度煉山等，從而確定合理的施肥量和肥料中各營(yíng)養(yǎng)元素比例，有效提高化肥利用率。

(5) 本研究結(jié)果中紅心杉根際土壤的堿解氮含量與其他研究成果相差非常大。這也許是由于當(dāng)?shù)氐耐寥蕾|(zhì)地的原因造成的。

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(文字編校：唐效蓉)

Thedifferenceofsoilnutrientsofrhizosphereandnon-rhizospheresoilofLarixpotaniniiplantation

YIN Lixin

(Forestry and Garden Bureau of Wanli District of Nanchang City, Nanchang 330025, China)

The research of the difference of soil nutrients of rhizosphere and non-rhizosphere ofLarixpotaniniiplantation was in Wanli District of Nanchang City. The results showed that there is very significant difference of soil nutrients of rhizosphere and non-rhizosphere ofLarixpotaniniiplantation in different ages, and it also in interaction effect between ages and soil types. The pH, P and organic matter contents in different ages and soil types has very significant difference. The available N, total N and available K contents in different ages has very significant difference, and it in soil types has significant difference. The total P content in different ages has very significant difference, and in soil types has significant difference. There is no obvious change of soil nutrients in non-rhizosphere soil ofLarixpotaniniiplantation in 20 and 40 year-old, and the total N, total P and available K content of rhizosphere soil has very significant difference.

Larixpotaninii; rhizosphere soil; non-rhizosphere soil; soil nutrients

2013-10-23

教育部博士點(diǎn)基金“基于施肥調(diào)控毛竹根際微生物生態(tài)特征與毛竹生產(chǎn)力關(guān)系的研究”(20113603120004)；林業(yè)公益性行業(yè)科研專(zhuān)項(xiàng)(201104058)。

S 714.5

A

1003 — 5710(2014)01 — 0054 — 06

10. 3969/j. issn. 1003 — 5710. 2014. 01. 011