符裕紅，彭 琴

(1.貴州師范學(xué)院生物科學(xué)學(xué)院，貴陽(yáng) 550018；2.黔西南民族職業(yè)技術(shù)學(xué)院，貴州 興義 562400)

廣玉蘭(MagnoliagrandifloraL.)為木蘭科木蘭屬常綠喬木[1]，耐干旱瘠薄、抗污能力強(qiáng)[2]，耐煙抗風(fēng)，抗寒性強(qiáng)[3]，材質(zhì)優(yōu)良[4]，且有較高的藥用價(jià)值[5,6]，適宜在庭院、行道、污染、退化區(qū)域種植[2]，是進(jìn)行植物恢復(fù)的優(yōu)良樹(shù)種。喀斯特區(qū)巖石類(lèi)型多樣，以貴州最為典型，土被淺薄，蓄水肥能力低[7-8]；植被退化[9]，生態(tài)破壞[10]，植被亟待恢復(fù)，植被選擇、配置、特性研究尤為重要?；诓煌瑤r性特征的研究，大多表現(xiàn)在對(duì)土壤養(yǎng)分、土壤酶活性、土壤肥力等方面[11-14]，結(jié)合巖性對(duì)植物生長(zhǎng)的影響也主要體現(xiàn)在對(duì)馬尾松[15]、構(gòu)樹(shù)[16]、日本柳杉[17]等類(lèi)型，且主要針對(duì)生長(zhǎng)方面的影響，未涉及到養(yǎng)分利用特征；結(jié)合巖性與廣玉蘭的研究甚少，主要從其存活，苗高、地徑的生長(zhǎng)量方面進(jìn)行考量[12]，但養(yǎng)分利用吸收的方面未見(jiàn)報(bào)道。在喀斯特地區(qū)選擇不同的巖性研究廣玉蘭的養(yǎng)分利用，有利于全面表現(xiàn)喀斯特生境條件的基本特征，詳細(xì)了解廣玉蘭對(duì)于喀斯特地區(qū)的生長(zhǎng)特性及生境適應(yīng)機(jī)制，從而為喀斯特地區(qū)的生態(tài)恢復(fù)服務(wù)，為該區(qū)的植被選擇、配置及植被栽培提供科學(xué)的參考和指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

選擇性質(zhì)相當(dāng)?shù)囊荒晟鷱V玉蘭幼苗，定植到分別裝有玄武巖(清鎮(zhèn))、石英砂巖(龍里)、長(zhǎng)石石英砂巖(黔陶)、變余砂巖(清鎮(zhèn))、第四紀(jì)紅色黏土(孟關(guān))、煤系砂頁(yè)巖(彭官)土壤的石框中[12]。

1.2 試驗(yàn)方法

每種巖性土壤分別定植30株廣玉蘭幼苗，栽植密度為15株/m2，分別設(shè)置3個(gè)重復(fù)，實(shí)驗(yàn)期間按常規(guī)管理。土壤采集于定植2年后進(jìn)行，每個(gè)石框設(shè)6個(gè)樣點(diǎn)，以30 cm深度進(jìn)行“S”形取樣，共108個(gè)；部分土壤直接處理后進(jìn)行土壤酶活性測(cè)定，部分土樣處理風(fēng)干后保存待用。

植物樣品隨機(jī)采摘每個(gè)石框中正常且大小一致的植株葉片，處理和粉碎后密封保存待用。

1.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)

土壤指標(biāo)：土壤全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷、速效鉀；土壤蔗糖酶、淀粉酶、脲酶、磷酸酶、蛋白酶、過(guò)氧化氫酶、多酚氧化酶。土壤全氮采用蒸餾法，土壤全磷采用鉬銻抗比色法，土壤全鉀采用火焰光度法；土壤堿解氮采用擴(kuò)散吸收法；速效磷采用鉬銻抗比色法；速效鉀采用火焰光度法[18-20]；土壤蔗糖酶、淀粉酶的測(cè)定采用3，5-二硝基水楊酸比色法，脲酶采用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法，磷酸酶磷酸苯二鈉比色法，蛋白酶采用茚三酮比色法，過(guò)氧化氫酶采用容量法，多酚氧化酶采用碘量滴定法[21]。

植物指標(biāo)：植物全氮、全磷、全鉀；植物吸收系數(shù)Ax。植物全氮采用蒸餾法，植物全磷采用鉬銻抗比色法，植物全鉀采用火焰光度法；植物養(yǎng)分的吸收代表了植物適應(yīng)生長(zhǎng)環(huán)境的對(duì)策[22-23]，采用生物吸收系數(shù)表示植被對(duì)各元素的吸收能力；具體計(jì)算公式如下：

Ax=Lx/nx

式中：Ax為x元素生物吸收系數(shù)；Lx為x元素在植物中的含量；nx為相應(yīng)土壤中x元素的含量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

測(cè)定結(jié)果采用Excel 2010軟件和SPSS 22.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同巖性的土壤養(yǎng)分

經(jīng)過(guò)方差分析，不同巖性的土壤養(yǎng)分存在顯著差異(p<0.05)；從圖1可看出，有機(jī)質(zhì)在玄武巖(巖性1)上表現(xiàn)最高，全氮、堿解氮、全磷均在此類(lèi)型上體現(xiàn)出最大值；速效磷在煤系砂頁(yè)巖(巖性6)上表現(xiàn)最大；全鉀、速效鉀在第四紀(jì)紅色黏土(巖性5)上數(shù)值最高。經(jīng)過(guò)不同巖性間的多重比較(LSD)，巖性間兩兩差異顯著。說(shuō)明巖性對(duì)土壤養(yǎng)分含量的影響顯著，導(dǎo)致提供給植物生長(zhǎng)的條件差異。

2.2 不同巖性的土壤酶活性

對(duì)不同巖性土壤酶活性指標(biāo)數(shù)值進(jìn)行方差分析，結(jié)果表明，不同巖性的土壤酶活性除淀粉酶外，其它酶活性均表現(xiàn)為差異極顯著(p<0.01)。從圖2可看出，不同的土壤酶活性在不同巖性下均存在明顯波動(dòng)，其中，蔗糖酶在變余砂巖(巖性4)上最高，石英砂巖(巖性2)最低；脲酶在玄武巖(巖性1)上最高，且明顯高于其它類(lèi)型，長(zhǎng)石石英砂巖(巖性3)最低；磷酸酶在煤系砂頁(yè)巖(巖性6)上最高，第四紀(jì)紅色黏土(巖性5)最低；蛋白酶在第四紀(jì)紅色黏土(巖性5)上最高，變余砂巖(巖性4)最低；過(guò)氧化氫酶在玄武巖(巖性1)上最高，長(zhǎng)石石英砂巖(巖性3)最低；多酚氧化酶在玄武巖(巖性1)上最高，石英砂巖(巖性2)最低。說(shuō)明各種巖性的土壤酶活性變化差異較大，巖石類(lèi)型也是導(dǎo)致發(fā)育土壤酶活性差異的主要原因。

2.3 不同巖性植物養(yǎng)分含量

不同巖性植物養(yǎng)分含量存在差異，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行方差分析可知，不同巖性條件對(duì)植物養(yǎng)分含量的影響均存在顯著差異(p<0.05)。植物氮素、磷素在第四紀(jì)紅色黏土(巖性5)含量最高，在玄武巖(巖性1)最低；植物鉀素在石英砂巖(巖性2)上最高；鉀素在第四紀(jì)紅色黏土(巖性5)含量最高，在玄武巖(巖性1)上最低。經(jīng)過(guò)多重比較(LSD)發(fā)現(xiàn)，除植物全氮在各巖性間無(wú)顯著差異外，其它各種指標(biāo)均隨著巖性的變化均存在顯著差異。說(shuō)明不同巖性類(lèi)型造成了植物體內(nèi)養(yǎng)分元素含量差異，植物在各種巖性發(fā)育的土壤上對(duì)養(yǎng)分的吸收利用不盡相同，從而影響植物的生長(zhǎng)。

表1 不同巖性土壤及植物養(yǎng)分含量的變化

2.4 不同巖性上廣玉蘭的養(yǎng)分吸收

根據(jù)生物吸收系數(shù)公式計(jì)算廣玉蘭幼苗在不同巖石類(lèi)型條件下的生物吸收系數(shù)，經(jīng)過(guò)方差分析得出各類(lèi)型條件下廣玉蘭幼苗的養(yǎng)分吸收系數(shù)差異顯著(p<0.05)。從圖3可看出，氮的吸收系數(shù)AN在玄武巖(巖性1)上的表現(xiàn)最低，在長(zhǎng)石石英砂巖(巖性3)上最高；磷的吸收系數(shù)AP在玄武巖(巖性1)上表現(xiàn)最低，在石英砂巖(巖性2)上表現(xiàn)最高；鉀的吸收系數(shù)AK在變余砂巖(巖性4)最低，在玄武巖(巖性1)上表現(xiàn)最高。說(shuō)明不同巖性發(fā)育的土壤導(dǎo)致植物吸收系數(shù)差異顯著，并進(jìn)一步證實(shí)了關(guān)于巖性導(dǎo)致植物對(duì)養(yǎng)分吸收差異的論斷。

2.5 不同巖性土壤養(yǎng)分與土壤酶的相關(guān)性

經(jīng)過(guò)對(duì)不同巖性條件下的土壤養(yǎng)分、土壤酶活性指標(biāo)及廣玉蘭幼苗吸收系數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析可知，土壤養(yǎng)分、吸收系數(shù)與土壤酶活性間均在相關(guān)關(guān)系。

由表2可知，堿解氮與全氮、全磷、脲酶、過(guò)氧化氫酶間均達(dá)到了極顯著的正相關(guān)關(guān)系，與全鉀呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系；速效磷與磷酸酶的正相關(guān)關(guān)系極顯著；速效鉀與各指標(biāo)存在相關(guān)關(guān)系，但關(guān)系不顯著。N的吸收系數(shù)與過(guò)氧化氫酶呈極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，與脲酶、多酚氧化酶呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系；P的吸收系數(shù)與脲酶呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系；K與脲酶和過(guò)氧化氫酶呈顯著的正相關(guān)關(guān)系。說(shuō)明土壤養(yǎng)分對(duì)其對(duì)應(yīng)的土壤有效養(yǎng)分影響顯著，土壤有效養(yǎng)分與其相應(yīng)土壤酶活性存在顯著影響，養(yǎng)分元素相應(yīng)的酶活性越高，養(yǎng)分元素含量越高，其對(duì)應(yīng)的有效養(yǎng)分也越高，但相應(yīng)養(yǎng)分元素的植物吸收系數(shù)反而越低；因此，土壤酶活性影響了土壤養(yǎng)分及其有效養(yǎng)分的含量及其廣玉蘭幼苗養(yǎng)分吸收的變化。廣玉蘭幼苗的對(duì)氮素的吸收在過(guò)氧化氫酶、脲酶和多酚氧化酶活性最高的玄武巖(巖性1)的土壤條件下吸收利用效率較低，在石英砂巖(巖性2)及長(zhǎng)石石英砂巖(巖性3)上較高；對(duì)磷素的吸收也是在脲酶活性最高的玄武巖(巖性1)的土壤條件下吸收利用效率較低，在長(zhǎng)石石英砂巖(巖性3)較高；對(duì)鉀素的吸收則在脲酶、過(guò)氧化氫酶最低的長(zhǎng)石石英砂巖(巖性3)的土壤條件下吸收利用效率較低，在玄武巖(巖性1)上較高。

表2 不同巖性土壤養(yǎng)分、土壤酶及吸收系數(shù)的相關(guān)性

3 結(jié)論與討論

喀斯特地區(qū)不同巖石類(lèi)型的條件差異，使得其發(fā)育的土壤存在養(yǎng)分條件差異和提供有效養(yǎng)分元素的能力各有不同，且同時(shí)受到巖性控制，具體收到土壤酶活性的影響，使得養(yǎng)分的貯存轉(zhuǎn)化和吸收利用各有不同，導(dǎo)致對(duì)其上的樹(shù)木生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生不同影響[24]。不同巖性土壤酶活性越高，則其養(yǎng)分含量越高，其上生長(zhǎng)的廣玉蘭養(yǎng)分吸收越低，反之越高。

廣玉蘭幼苗在喀斯特石英砂巖(巖性2)、長(zhǎng)石石英砂巖(巖性3)發(fā)育的土壤上對(duì)氮素和磷素的吸收利用效率較高，在玄武巖(巖性1)發(fā)育的土壤上對(duì)鉀素的吸收利用最高,說(shuō)明植物在高資源條件下水養(yǎng)的利用效率更高[25]，這與韓愈等[26]研究土壤水分對(duì)喀斯特地楓皮幼苗生長(zhǎng)影響的結(jié)論類(lèi)似，即植物在干旱脅迫下滲透調(diào)節(jié)能力增強(qiáng)，更進(jìn)一步揭示了廣玉蘭樹(shù)種能通過(guò)提高養(yǎng)分利用效率的方式來(lái)達(dá)到耐瘠薄的基本適應(yīng)機(jī)制。玄武巖(巖性1)發(fā)育的土壤屬于粘壤土，石英砂巖(巖性2)、長(zhǎng)石石英砂巖(巖性3)發(fā)育的土壤屬砂質(zhì)黏土[14]，保水保肥的能力及土壤質(zhì)量在玄武巖(巖性1)發(fā)育的土壤上表現(xiàn)最高[11]，而廣玉蘭幼苗初期的生長(zhǎng)效應(yīng)在石英砂巖(巖性2)發(fā)育的土壤生長(zhǎng)較快[14]，說(shuō)明喀斯特生境土壤質(zhì)量的好壞影響了植物的生長(zhǎng)條件，但不是決定性因素，植物對(duì)養(yǎng)分的吸收利用才是決定植物生長(zhǎng)的重要指標(biāo)。研究結(jié)果可為喀斯特地區(qū)廣玉蘭幼苗的培育提供參考，并為喀斯特地區(qū)的植被恢復(fù)和不同巖石類(lèi)型區(qū)域的植被選擇、配置和栽培提供科學(xué)參考和指導(dǎo)。