內(nèi)蒙古野生柳蘭土壤生境因子和環(huán)境因子研究

陳志婧 馮偉 哈斯其木格 趙靜漪 廖成松

摘要 采用野外與室內(nèi)測(cè)定相結(jié)合的方法，對(duì)內(nèi)蒙古野生柳蘭6種不同生境下的土壤與環(huán)境因子進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：野生柳蘭對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性較好，在山地、林間、耕地、林緣、濕地、草地等均可完成全生育期生長(zhǎng);野生柳蘭生長(zhǎng)區(qū)域土壤水分介于2.4%～15.1%，對(duì)土壤水分的適應(yīng)范圍大、較耐干旱;野生柳蘭生長(zhǎng)區(qū)域土壤緊實(shí)度為34～48 kg/cm2、土壤溫度為12～22 ℃，變異幅度較窄，可能是野生柳蘭擴(kuò)大種群的限制因子之一。研究結(jié)果將為野生柳蘭最適生長(zhǎng)環(huán)境分析、引種馴化及規(guī)?；N植提供理論參考。

關(guān)鍵詞 野生柳蘭;土壤生境因子;環(huán)境因子

中圖分類號(hào) Q 948文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 0517-6611（2021）05-0119-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.05.033

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Analysis of Soil Habitat Factors and Environmental Factors of Epilobium angustifolium（L.） Scop in Inner Mongolia

CHEN Zhi-jing， FENG Wei， Hasiqimuge et al

（Xilingol Vocational College， Xilinghot， Inner Mongolia 026000）

Abstract The soil and environmental factors in 6 different habitats of Epilobium angustifolium（L.） Scop in Inner Mongolia were analyzed by means of field and laboratory measurements. The results showed that E. angustifolium had good adaptability to the environment， and could complete the whole growth period in mountain， forest， cultivated land， forest margin， wetland and grassland. The soil moisture in the growth area of E. angustifolium was between 2.4% and 15.1%， which had a wide range of adaptation to soil moisture and was relatively drought tolerant.In the growth area of E. angustifolium， the soil compaction degree was 34-48 kg/cm2， the soil temperature was 12-22 ℃， and the variation range was relatively narrow， which may be one of the limiting factors for the expansion of E. angustifolium. The results will provide a theoretical reference for the analysis of the optimum growth environment， introduction and domestication， and large-scale cultivation of E. angustifolium.

Key words Epilobium angustifolium（L.） Scop;Soil habitat factor;Environmental factor

柳蘭[Chamaenerion angustifolium（L.）Scop]為柳葉菜科柳蘭屬多年生草本植物。就地理位置而言，主要分布于北半球溫帶與寒帶，在我國(guó)主要分布于東北、西北、華北、西南地區(qū)[1-2]。柳蘭耐寒不耐炎熱，喜光，喜涼爽、濕潤(rùn)氣候及肥沃、排水良好、腐殖質(zhì)豐富的土壤[3]。柳蘭總狀花絮頂生，花序修長(zhǎng)，花色鮮艷，花朵秀美，花期長(zhǎng)達(dá)50 d，具有極高的觀賞價(jià)值[2，4]。另外，柳蘭地下根莖生長(zhǎng)能力極強(qiáng)，可用于固土護(hù)坡，是重要的水土保持植物[2，5]。其全草入藥，主要用于治療氣血浮腫、腸滑泄水、下乳、潤(rùn)腸止血等，是重要的中草藥植物[6]。正是基于柳蘭的上述重要作用，近年來引種馴化野生柳蘭的報(bào)道屢見不鮮，迄今為止在黑龍江哈爾濱[1]、河北保定[7]、甘肅天水[8]、吉林長(zhǎng)春[9]、黑龍江大興安嶺地區(qū)[10]等地均引種成功。劉旭華[8]通過野外調(diào)查、引種試驗(yàn)對(duì)暖溫帶區(qū)柳蘭的生長(zhǎng)規(guī)律及對(duì)自然條件的適應(yīng)性進(jìn)行了研究?？到〉萚1]將原產(chǎn)于黑龍江省小興安嶺涼水自然保護(hù)區(qū)的野生柳蘭栽培至具大陸性季風(fēng)氣候特點(diǎn)的哈爾濱市內(nèi)，通過觀察全生育期，獲取了野生柳蘭在同緯度相同氣候類型區(qū)域引種栽培的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。目前多是關(guān)于野生柳蘭引種馴化后生長(zhǎng)適應(yīng)性的研究，針對(duì)野生柳蘭原產(chǎn)地主要環(huán)境因子的調(diào)查研究鮮見[11]。內(nèi)蒙古野生柳蘭主要分布于興安盟和錫林郭勒盟，主要集中在海拔較高的林緣、林間、山坡、草地[12]。以內(nèi)蒙古野生柳蘭原產(chǎn)地為研究對(duì)象，選擇野生柳蘭的6種主要生長(zhǎng)環(huán)境，即山地、林間、耕地、林緣、濕地、草地，對(duì)其土壤因子和環(huán)境因子進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查取樣和數(shù)據(jù)分析，以期為野生柳蘭最適生長(zhǎng)環(huán)境條件的研究提供理論依據(jù)，為野生柳蘭的引種馴化和規(guī)?；N植提供重要參考。

1 材料與方法

1.1 土壤樣品采集

2016年8月初，野生柳蘭盛花期時(shí)，在興安盟、錫林郭勒盟兩地，選擇野生柳蘭長(zhǎng)勢(shì)較好的山地、林間、耕地、林緣、濕地、草地6種不同生長(zhǎng)區(qū)域的樣地，隨機(jī)選取3個(gè)采樣點(diǎn)，分別在山地向陽坡坡底、坡中、坡頂各選擇3個(gè)采樣點(diǎn)。在各采樣點(diǎn)先將地表1～2 cm枯枝落葉層去除，用土鉆分別取0～20、20～40、40～60 cm共3個(gè)層次的土壤約1.5 kg。取土樣時(shí)將同一層土壤混勻后裝入自封袋中帶回室內(nèi)，每層3個(gè)重復(fù)。剔除土壤中植物根系、殘?bào)w、石塊等雜物，選擇通風(fēng)良好的地點(diǎn)將其風(fēng)干。將已風(fēng)干的土樣磨細(xì)后，過60目篩，用于土壤養(yǎng)分的測(cè)定與分析。

1.2 測(cè)定方法

土壤物理性狀和氣候環(huán)境因子均采用托普TJSD-750儀器在樣地現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量，其中土壤溫度測(cè)量使用TP-ST-1傳感器，土壤水分測(cè)量使用TP-SR-1傳感器，土壤緊實(shí)度測(cè)量使用土壤緊實(shí)度傳感器，光照強(qiáng)度測(cè)量使用TP-PH-1傳感器，空氣濕度、空氣溫度、露點(diǎn)溫度測(cè)量使用TP-TRHDP-1傳感器。土壤養(yǎng)分分析在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成，其中全氮采用半微量開氏法測(cè)定，土壤全磷采用H 2SO 4-HClO 4消煮-鉬銻抗比色法測(cè)定，土壤全鉀采用NaOH熔融-火焰光度法測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，采用SPSS19.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行ANOVA方差分析和LSD多重比較分析，使用SigmaPlot 10.0軟件進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤物理性狀

2.1.1 土壤溫度。

每年的8月，樣地附近均進(jìn)入一年中氣溫最高的月份，土壤溫度和環(huán)境溫度一樣均較高，樣地土壤地表以下20 cm處溫度見圖1。由圖1可知，土壤溫度主要集中在12～22 ℃。不同的生長(zhǎng)環(huán)境條件下，相同深度土壤溫度不同，土壤溫度從高到低依次為耕地、山地、林緣、林間、濕地、草地。由于經(jīng)常耕翻的緣故，增加了土壤孔隙度，不利于空氣熱傳遞，吸收的太陽輻射損失少，土壤溫度也較高。其次，由于柳蘭喜光照，通常生長(zhǎng)在向陽坡上，此次取樣的山地也是向陽坡，因而土壤溫度較高。耕地與山地相比，兩者無顯著性差異。草地由于含水量高，且覆蓋度較高，土壤溫度明顯低于其他樣地。林間、林緣、濕地土壤溫度居中，且三者之間無顯著差異。

2.1.2 土壤含水量。

野生柳蘭盛花期時(shí)，不同生長(zhǎng)區(qū)域地表以下5 cm處水分含量見圖2。由圖2可知，盛花期野生柳蘭地表土壤含水量在不同生長(zhǎng)區(qū)域差別較大，土壤含水量較高的為草地，含水量為15.1%。其次是耕地，含水量為9.9%。濕地、林間和林緣的土壤含水量分別為8.5%、6.2%、4.7%，含水量最低的是山地，僅為2.4%，約為草地含水量的1/6。由此可見，在一定范圍內(nèi)，野生柳蘭對(duì)土壤含水量不敏感，比較耐旱，對(duì)水分的適應(yīng)區(qū)域比較寬。多重比較結(jié)果表明，除耕地之外，草地土壤含水量均顯著高于其他野生柳蘭生長(zhǎng)區(qū)域（P<0.05），可見草地在土壤含水量上優(yōu)于其他環(huán)境條件。

2.1.3 土壤緊實(shí)度。

野生柳蘭不同生長(zhǎng)區(qū)域地表0～30 cm深土壤緊實(shí)度見圖3。由圖3可知，所選擇的樣地土壤緊實(shí)度介于34～48 kg/cm2。由于長(zhǎng)期處于水飽和狀態(tài)，濕地土壤緊實(shí)度最高，達(dá)47.20 kg/cm2。隨后依次為耕地、山地、林間、草地，土壤緊實(shí)度值分別為46.30、44.00、40.60、37.30 kg/cm2。林緣土壤緊實(shí)度最低，為34.50 kg/cm2。多重比較結(jié)果表明，不同生長(zhǎng)區(qū)域之間土壤緊實(shí)度無顯著差異。

2.2 土壤養(yǎng)分狀況

不同生長(zhǎng)區(qū)域0～20、20～40、40～60 cm深土壤中全氮、全磷、全鉀含量見圖4，濕地富含有機(jī)質(zhì)和腐殖質(zhì)，土壤全氮、全磷含量均較高，0～60 cm土壤全氮含量分別為10.20、7.60、7.10 g/kg，全磷含量分別為11.90、10.00、9.70 g/kg，然而濕地長(zhǎng)期處于水飽和狀態(tài)，有利于養(yǎng)分移動(dòng)，鉀的有效性增加，加快土壤鉀消耗，最終導(dǎo)致土壤含鉀量降低，0～60 cm深土壤全鉀含量分別為14.40、16.60、17.40 g/kg。耕地周邊長(zhǎng)年種植作物，對(duì)土壤養(yǎng)分的消耗比較大，全氮、全磷含量均較低（圖4），由于耕地經(jīng)常人工澆水和補(bǔ)充施用鉀肥，有利于鉀的移動(dòng)和活化，雖然消耗較多，但剩余在土壤中的鉀較其他土地利用類型而言，依然較多。草地由于放牧和打草，大量的土壤養(yǎng)分被帶走，同時(shí)又得不到有效的補(bǔ)充，因此土壤全氮、全磷含量均較低，而由于干旱等因素影響了土壤鉀的有效性，因而土壤全鉀含量反而較高。山地和林間，全氮、全磷、全鉀在不同土層中的含量和空間變化趨勢(shì)均較為相近，林緣由于受人類活動(dòng)等因素影響，比如臨近公路、取土，其土壤中養(yǎng)分含量較低，且不同土層中變異較大，比如全磷含量（圖4）。

2.3 環(huán)境條件

包括光照、溫度在內(nèi)適宜的外界環(huán)境條件是植物生長(zhǎng)發(fā)育所必需的外部因素。6種生長(zhǎng)區(qū)域的光照強(qiáng)度、空氣濕度、空氣溫度和露點(diǎn)溫度見表1。由表1可知，不同土地利用類型其環(huán)境因子也均有差別。其中，向陽坡的山地光照強(qiáng)度最強(qiáng)，隨后依次為草地、耕地、林間、林緣、濕地。濕地土壤含水量較高，其空氣濕度相對(duì)較大，高達(dá)68.20%，而山地向陽坡光照強(qiáng)度大，高達(dá)138 304.00 lx，氣溫升高較快（氣溫39.80 ℃，露點(diǎn)溫度24.30 ℃），由此導(dǎo)致水分蒸發(fā)較快，空氣濕度相對(duì)較低，測(cè)量值僅為18.90%，不足濕地的1/3。草地比較空曠，光照強(qiáng)度較強(qiáng)（137 244.80 lx），空氣溫度較高，達(dá)38.80 ℃，由于地面植被覆蓋度較低，加之氣溫高、空氣流動(dòng)大，水分蒸發(fā)也比較快，因而空氣濕度較低，為22.70%。另外，林間空氣流動(dòng)較小，在6種樣地中空氣溫度和露點(diǎn)溫度均最高，分別為41.20、25.50 ℃，空氣濕度也較大，為39.40%。耕地和林緣光照強(qiáng)度、空氣濕度、空氣溫度和露點(diǎn)溫度均處于中間狀態(tài)。

3 結(jié)論與討論

土壤和氣象環(huán)境條件是植物生長(zhǎng)最直接接觸的外部環(huán)境[13-14]，對(duì)植物生長(zhǎng)起到?jīng)Q定性作用，因此對(duì)土壤和氣象環(huán)境條件的調(diào)查研究是深入研究野生植物生長(zhǎng)習(xí)性的前提。通過對(duì)內(nèi)蒙古野生柳蘭主要生長(zhǎng)區(qū)域環(huán)境因子的測(cè)定可知，光照強(qiáng)度介于50 000～140 000 lx，相差近3倍，這與野生柳蘭喜陽、稍耐陰的生長(zhǎng)特性相符[3-4，15-17]，也與柳蘭在山地、林間、耕地、林緣、濕地、草地等不同類型地塊實(shí)際生長(zhǎng)情形相吻合。所選樣地在野生柳蘭盛花期時(shí)土壤含水量均較低，地下5 cm的地表土壤含水量從3%到15%，相差5倍，較大的含水量跨度表明野生柳蘭對(duì)土壤水分選擇性不強(qiáng)，這也符合野生柳蘭耐干旱的生理特性[3-4，15-17]。土壤全氮、全磷、全鉀含量變異幅度較大，即使在土壤全氮含量很低的情況下，也依然生長(zhǎng)良好，表明柳蘭具有耐瘠薄的生長(zhǎng)特性[3-4，15-17]。綜合光照強(qiáng)度、土壤含水量和土壤養(yǎng)分特性可見，野生柳蘭生態(tài)幅度較寬，這也是野生柳蘭分布較廣泛的重要原因之一。適宜的土壤溫度和土壤緊實(shí)度等生境因子是植物根系生長(zhǎng)、發(fā)育、養(yǎng)分吸收的重要保障[18-19]。盛花期土壤溫度主要集中在12～22 ℃，所選擇的樣地土壤緊實(shí)度集中在34～48 kg/cm2，變異幅度較窄，這可能是野生柳蘭擴(kuò)大生長(zhǎng)面積的限制因子，需要進(jìn)一步研究。

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