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，林分年齡與土壤類型的交互效應均極顯著。pH和有效磷、有機質(zhì)含量在林分年齡和土壤類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，在土壤類型間無顯著差異；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，是一種木材紋理細致、比重小、易加工、不易變形、堅韌耐腐、出材率高的優(yōu)質(zhì)速生用材樹種。根際是受植物根系活動的影響，在物理、化學和生物學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入根系參與食物鏈循環(huán)的門戶，具有特殊的微生態(tài)系統(tǒng)。根際微域環(huán)境對土壤養(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。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)分運移狀況，研究根際物理、化學和生物環(huán)境與植物的生長發(fā)育、抗逆性和生產(chǎn)力的直接關系，對植物施肥具有重要參考意義。但林木根際的研究相對農(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。目前國內(nèi)外有關林木根際土壤研究有少量報道，但大多都較農(nóng)作物的粗放，研究領域主要集中在根際微生物[1-4]、根際分泌物[5]、根際營養(yǎng)[6-8]、根際酶學[9]等方面。由于林木根形態(tài)的特殊性，有些研究只對林木根際附近一個較大的區(qū)域即根區(qū)展開，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]。我們分析安福縣紅心杉的土壤養(yǎng)分，以期為紅心杉生產(chǎn)和相關研究提供參考。

1 研究區(qū)自然地理概況

灣里區(qū)位于南昌市西北郊、鄱陽湖西南的西山山脈中段，東鄰昌北開發(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；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、金錢松、樟樹、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置樣園5個，記錄年齡、，測量每木胸徑。計算樣園內(nèi)林木平均胸徑，再根據(jù)計算結(jié)果在樣地內(nèi)及周邊選取3株標準木。

(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) 分析測定土樣的pH、堿解N、有效P、速效K、有機質(zhì)、全P、全N，分別采用pH計測定法、堿解擴散法、鉬銻抗比色法、火焰光度法、重鉻酸鉀容量法、分光光度計法、凱式定氮儀法測定。

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型間都存在極顯著差異，林分年齡與土壤類型的交互效應極顯著。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。20、40年生的根際土壤與非根際土壤的pH無明顯差異；10年生的根際土壤的pH最大，這可能是因為此年齡階段林木接近成熟，枯落物和真菌較多造成酸性較強。

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變異來源III型平方和df均方FSig年齡0387301292867250000土壤類型0134101342966760000互作效應0263300881950460000誤差0007160000總計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，在土壤類型間無顯著差異；林分年齡與土壤類型的交互效應極顯著。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總體呈上升趨勢，但林分年齡間無顯著差異。根際土壤以40年生的堿解氮的含量最低，這可能是因為此年齡階段林木已郁閉；10年生的根際土壤堿解氮含量最高，這可能是因為此時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變異來源III型平方和df均方FSig年齡7827485326091626761680000土壤類型1080011080027990114互作效應11289825337632759752570000誤差61740163859總計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，在土壤類型間無顯著差異；林分年齡與土壤類型的交互效應極顯著。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強弱，氣候、植被等諸因素， 特別是水熱條件對土壤有機質(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變異來源III型平方和df均方FSig年齡3063310213942130000土壤類型00111001141550058互作效應045330151583410000誤差0041160003總計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型間都存在極顯著差異，林分年齡與土壤類型的交互效應極顯著。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變異來源III型平方和df均方FSig年齡2909439698229880000土壤類型16667116667395060000互作效應44010431467013477370000誤差6750160422總計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，在土壤類型間存在顯著差異；林分年齡與土壤類型的交互效應極顯著。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變異來源III型平方和df均方FSig年齡014530048620780000土壤類型00041000447310045互作效應016630055713500000誤差0012160001總計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，在土壤類型間無顯著差異；林分年齡與土壤類型的交互效應極顯著。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，使土壤形成的總過程屬紅壤化過程，土壤風化淋溶強度大，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變異來源III型平方和df均方FSig年齡1157588338586310095180000土壤類型02121021205540468互作效應92216133073878042050000誤差6116160382總計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質(zhì)含量差異

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

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

圖7 不同年齡紅心杉根際與非根際土壤有機質(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，林分年齡與土壤類型的交互效應均極顯著。pH和有效磷、有機質(zhì)含量在林分年齡和土壤類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，在土壤類型間無顯著差異；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、有機質(zhì)含量隨著年齡的增加總體呈上升趨勢，有機質(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??；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，有機質(zhì)含量呈下降趨勢。

(4) 種植紅心杉時，應該特別注意對施肥量和肥料以及土壤質(zhì)地、經(jīng)營方法、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?shù)氐耐寥蕾|(zhì)地的原因造成的。

[1] 孔令剛. 多代連作楊樹人工林土壤根際效應的研究[D]. 濟南：山東農(nóng)業(yè)大學，2007.

[2] 王海榮. 大青山森林培育技術與根際土壤微生物數(shù)量關系的研究[D]. 呼和浩特：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學，2009.

[3] 王素英，王海榮，方亮. 大青山不同立地條件林木根際土壤微生物數(shù)量變化研究[J].內(nèi)蒙古林業(yè)科技，2009，35(3)：18-24.

[4] 張海涵，唐明，陳輝. 黃土高原典型林木根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)與功能特征及其環(huán)境指示意義[J]. 環(huán)境科學，2009，30(8)：2432-2437.

[5] 賀永華，沈東升，朱蔭湄. 根系分泌物及其根際效應[J]. 科技通報，2006(6).

[6] 何斌，秦武明，劉運華，等. 馬占相思人工林根際土壤化學性質(zhì)及酶活性的變化[J]. 東北林業(yè)大學學報，2007，35(2)：35-37.

[7] 楊承棟,焦如珍 杉木人工林根際土壤性質(zhì)變化的研究[J]. 林業(yè)科學，1999，35(6)：2-9.

[8] 侯杰, 濱海沙地木麻黃防護林根際土壤性質(zhì)研究[D].福州：福建農(nóng)林大學，2006.

[9] 張彥東，白尚斌. 落葉松根際土壤磷的有效性研究[J]. 應用生態(tài)學報，2001，12(1)：31-34.

[10] 焦如珍，楊承棟. 不同代數(shù)杉木人工林根際及非根際土壤微生物數(shù)量及種類的變化[J].林業(yè)科學研究，1999，12(1)：13-18.

[11] 劉紀昌,梅愛華. 楊樹栽培中施硫銨對土壤微生物和土壤生化強度的影響[J]. 北京林業(yè)大學學報，1987，9(3)：270-278.

[12] 楊玉盛. 格氏栲天然林與人工林根際土壤微生物及其生化特性的研究[J]. 生態(tài)學報，1999，18(2)：198-202.

[13] 吉艷芝.施肥對落葉松人工林土壤肥力及生理活性影響的研究[D]. 哈爾濱市：東北林業(yè)大學，2002.

[14] 龐欣,張福鎖. 不同供氮水平對根際微生物量氮及微生物活動的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學報，2000,6(4)：476-480.

[15] 焦如珍，楊承櫟. 杉木人工林不同發(fā)育階段根際及非根際微生物變化趨勢[J]. 林業(yè)科學，1999，35(1)：35-38.

(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)力關系的研究”(20113603120004)；林業(yè)公益性行業(yè)科研專項(201104058)。

S 714.5

A

1003 — 5710(2014)01 — 0054 — 06

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