红心杉根际土壤与非根际土壤养分差异研究

殷立新

(南昌市湾里区林业园林局， 江西 南昌 330025)

红心杉根际土壤与非根际土壤养分差异研究

殷立新

(南昌市湾里区林业园林局， 江西 南昌 330025)

对江西省南昌市湾里区红心杉林根际土壤与非根际土壤养分差异进行研究。结果表明：不同年龄的红心杉林分，其根际土壤与非根际土壤的养分均存在差异，林分年龄与土壤类型的交互效应均极显著。pH和有效磷、有机质含量在林分年龄和土壤类型间都存在极显著差异；碱解氮、全氮、速效钾含量在林分年龄间存在极显著差异，在土壤类型间无显著差异；全磷含量在林分年龄间存在极显著差异，在土壤类型间存在显著差异。红心杉非根际土壤的养分在20、40年生的变化很小，而根际土壤的全氮、全磷、速效钾含量差异仍然明显。

红心杉； 根际土壤； 非根际土壤； 土壤养分

红心杉(LarixpotaniniiBatal)属杉科杉属植物，是一种木材纹理细致、比重小、易加工、不易变形、坚韧耐腐、出材率高的优质速生用材树种。根际是受植物根系活动的影响，在物理、化学和生物学特性上不同于原土体的特殊土壤微区，是植物、土壤、微生物及其环境因子相互作用的场所，是各种养分、水分、有益和有害物质及生物作用于根系或进入根系参与食物链循环的门户，具有特殊的微生态系统。根际微域环境对土壤养分有效性及其被植物根系吸收利用有直接影响，并与植物的抗逆性、根系病害防治以及农林业持续发展密切相关。因此，探索土壤养分环境与植物根系的相互作用和养分运移状况，研究根际物理、化学和生物环境与植物的生长发育、抗逆性和生产力的直接关系，对植物施肥具有重要参考意义。但林木根际的研究相对农作物的滞后，因林木立地条件差异较大，且确定微小的根际区有很大难度。目前国内外有关林木根际土壤研究有少量报道，但大多都较农作物的粗放，研究领域主要集中在根际微生物[1-4]、根际分泌物[5]、根际营养[6-8]、根际酶学[9]等方面。由于林木根形态的特殊性，有些研究只对林木根际附近一个较大的区域即根区展开，目前，林业上研究根际土常采用抖落法或取离根表1cm 范围内的土壤作为根际土[7, 10]。我们分析安福县红心杉的土壤养分，以期为红心杉生产和相关研究提供参考。

1 研究区自然地理概况

湾里区位于南昌市西北郊、鄱阳湖西南的西山山脉中段，东邻昌北开发区，南临新建县，西毗安义县，北连永修县。其地理位置为115°37′—115°49′E，28°40′—28°55′N；气候温和，雨量充沛；植物品种繁多，资源丰富。仅木本植物就有89科223属443种。如银杏、红豆杉、三尖杉、鹅掌楸、红心杉、金钱松、樟树、马尾松、杉木、苦槠等。

2 研究方法

(1) 在5、10、20、40年生的红心杉林中各设置样园5个，记录年龄、，测量每木胸径。计算样园内林木平均胸径，再根据计算结果在样地内及周边选取3株标准木。

(2) 选择有代表性的地段挖土壤剖面,调查记载坡形、坡向、坡度、母岩、母质、土层厚度等,取其根际土30g。

(3) 分析测定土样的pH、碱解N、有效P、速效K、有机质、全P、全N，分别采用pH计测定法、碱解扩散法、钼锑抗比色法、火焰光度法、重铬酸钾容量法、分光光度计法、凯式定氮仪法测定。

3 结果与分析

3.1红心杉根际与非根际土壤的pH差异

由表1得出，红心杉林土壤的pH在林分年龄和土壤类型间都存在极显著差异，林分年龄与土壤类型的交互效应极显著。从图1中可以看出，5年生的红心杉的根际土壤pH值大于非根际土壤的，10、20、40年生的根际土壤pH值都小于非根际土壤的pH值。因此，可得出非根际土壤的pH普遍比根际土壤的大。根际土壤和非根际土壤的pH随着林分年龄的增加总体呈上升趋势。20、40年生的根际土壤与非根际土壤的pH无明显差异；10年生的根际土壤的pH最大，这可能是因为此年龄阶段林木接近成熟，枯落物和真菌较多造成酸性较强。

表1 不同年龄红心杉根际与非根际土壤pH的双因素方差分析Tab1 ThetwofactorANOVAofpHinrhizosphereandnon⁃rhizospheresoilofLarixpotaninii变异来源III型平方和df均方FSig年龄0387301292867250000土壤类型0134101342966760000互作效应0263300881950460000误差0007160000总计52411124

图1 不同年龄红心杉根际与非根际土壤pHFig.1 The pH of rhizosphere and non-rhizosphere soil of Larix potaninii plantation in different ages

3.2红心杉根际与非根际土壤的碱解氮含量差异

由表2得出： 红心杉林土壤的碱解氮含量在林分年龄间存在极显著差异，在土壤类型间无显著差异；林分年龄与土壤类型的交互效应极显著。从图2中可以看出：5、10年生的根际土壤的碱解氮含量大于非根际土壤的，20、40年生的根际土壤碱解氮含量小于非根际土壤。非根际土壤的碱解氮含量随着林分年龄的增长总体呈上升趋势，但林分年龄间无显著差异。根际土壤以40年生的碱解氮的含量最低，这可能是因为此年龄阶段林木已郁闭；10年生的根际土壤碱解氮含量最高，这可能是因为此时林木已处于成熟阶段。

表2 不同年龄红心杉根际与非根际土壤碱解氮含量的双因素方差分析Tab2 ThetwofactorofANOVAofavailableNcontentinrhizosphereandnon⁃rhizospheresoilofLarixpotaniniiplantationindifferentages变异来源III型平方和df均方FSig年龄7827485326091626761680000土壤类型1080011080027990114互作效应11289825337632759752570000误差61740163859总计93487345024

图2 不同年龄红心杉根际与非根际土壤碱解氮含量Fig.2 The available N content in rhizosphere and non-rhizosphere soil of Larix potaninii plantation in different ages

3.3红心杉根际与非根际土壤的全氮含量差异

由表3得出：红心杉林土壤的全氮含量在林分年龄间存在极显著差异，在土壤类型间无显著差异；林分年龄与土壤类型的交互效应极显著。从图3中可以看出：5、10、40年生的根际土壤的全氮含量小于非根际土壤的，20年生的根际土壤大于非根际土壤的。20年生的根际土壤全氮含量最高，与10年生的根际土壤全氮有明显的差异；含量差异其次的是40年生的。5年生的非根际土壤全氮含量最高，10年生的最低。这可能是由于生物积累和分解作用的相对强弱，气候、植被等诸因素， 特别是水热条件对土壤有机质和氮素的含量有显著的影响引起的。

表3 不同年龄红心杉根际与非根际土壤全氮含量的双因素方差分析Tab3 ThetwofactorANOVAoftotalNcontentinrhi⁃zosphereandnon⁃rhizospheresoilofLarixpotani⁃niiplantationindifferentages变异来源III型平方和df均方FSig年龄3063310213942130000土壤类型00111001141550058互作效应045330151583410000误差0041160003总计2579924

图3 不同年龄红心杉根际与非根际土壤全氮含量Fig.3 The total N content in rhizosphere and non-rhizosphere soil of Larix potaninii plantation in different ages

3.4红心杉根际与非根际土壤的有效磷含量差异

由表4得出：红心杉林土壤的有效磷含量在林分年龄和土壤类型间都存在极显著差异，林分年龄与土壤类型的交互效应极显著。从图4中可以看出：5、10年生的根际土壤的有效磷含量大于非根际土壤的，20、40年生的非根际土壤的有效磷大于根际土壤的。10年生的根际土壤有效磷含量>5年生的>20年生的>40年生的，40年生的非根际土壤>20年生的>5年生的>10年生的；40年生的与20年生的根际和非根际土壤的有效磷含量均无明显差异。这可能是由于红心杉土壤之前种植的作物施用过磷肥，土壤较疏松引起的。

表4 不同年龄红心杉根际与非根际土壤有效磷含量的双因素方差分析Tab4 ThetwofactorANOVAofavailablePcontentinrhizosphereandnon⁃rhizospheresoilofLarixpot⁃aniniiplantationindifferentages变异来源III型平方和df均方FSig年龄2909439698229880000土壤类型16667116667395060000互作效应44010431467013477370000误差6750160422总计275271524

图4 不同年龄红心杉根际与非根际土壤有效磷含量Fig.4 The available P content in rhizosphere and non-rhizosphere soil of Larix potaninii plantation in different ages

3.5红心杉根际与非根际土壤的全磷含量差异

由表5得出： 红心杉林土壤的全磷含量在林分年龄间存在极显著差异，在土壤类型间存在显著差异；林分年龄与土壤类型的交互效应极显著。从图5中可以看出：5、10、40年生的根际土壤的全磷的含量小于非根际土壤的，20年生的根际土壤的全磷的含量大于非根际土壤的。20年生根际土壤的全磷含量>5年生的>40年生的>10年生的，20年生的与10年生的有明显差异；5年生的根际土壤的全磷含量>20年生的>40年生的>10年生的，20年生的与40年生的无明显差异。

表5 不同年龄红心杉根际与非根际土壤全磷含量的双因素方差分析Tab5 ThetwofactorANOVAoftotalPcontentinrhi⁃zosphereandnon⁃rhizospheresoilofLarixpotani⁃niiplantationindifferentages变异来源III型平方和df均方FSig年龄014530048620780000土壤类型00041000447310045互作效应016630055713500000误差0012160001总计437024

图5 不同年龄红心杉根际与非根际土壤全磷含量Fig.5 The total P content in rhizosphere and non-rhizosphere soil of Larix potaninii plantation in different ages

3.6红心杉根际与非根际土壤的速效钾含量差异

由表6得出：红心杉林土壤的速效钾含量在林分年龄间存在极显著差异，在土壤类型间无显著差异；林分年龄与土壤类型的交互效应极显著。从图6中可以看出：5、40年生的非根际土壤的速效钾含量大于根际土壤的，10年生的非根际土壤与根际土壤相差不大，20年生的根际土壤的速效钾含量大于非根际土壤；20年生的根际土壤的速效钾含量>5年生的>40年生的>10年生的，10年生的与40年生无明显差异；5年生非根际土壤的速钾效钾>40年生的>20年生的>10年生的，40年生的、20年生的、10年生的无明显差异。这可能是由于该地区雨量较多而集中，加上亚热带气候的影响，使土壤形成的总过程属红壤化过程，土壤风化淋溶强度大，除盐基离子淋失外，出现了脱硅和富铁、铝特征，粘粒也有明显的淋溶现象。

表6 不同年龄红心杉根际与非根际土壤速效钾含量的双因素方差分析Tab6 ThetwofactorANOVAofavailableKcontentinrhizosphereandnon⁃rhizospheresoilofLarixpot⁃aniniiplantationindifferentages变异来源III型平方和df均方FSig年龄1157588338586310095180000土壤类型02121021205540468互作效应92216133073878042050000误差6116160382总计4105500524

图6 不同年龄红心杉根际与非根际土壤速效钾含量Fig.6 The available K content in rhizosphere and non-rhizosphere soil of Larix potaninii plantation in different ages

3.7红心杉根际与非根际土壤的有机质含量差异

由表7得出：红心杉林土壤的有机质含量在林分年龄和土壤类型间都存在极显著差异，林分年龄与土壤类型的交互效应极显著。从图7中可以看出：10、20、40年生根际土壤的有机质含量大于非根际土壤的，5年生的根际土壤小于非根际土壤。根际土壤的土壤有机质含量随着林分年龄的增长呈上升趋势，但年龄间无明显差异；非根际土壤则总体上呈下降趋势，其中20、40年生之间无明显差异。这可能是由于植株种植之前对土壤进行了施肥，从而提高了土壤有机质的含量。

表7 不同年龄红心杉根际与非根际土壤有机质含量的双因素方差分析Tab7 ThetwofactorANOVAoforganicmattercontentinrhizosphereandnon⁃rhizospheresoilofLarixpotaniniiplantationindifferentages变异来源III型平方和df均方FSig年龄7589753252992595360000土壤类型83703518370351969790000互作效应10387003346233814790000误差67990164249总计2701059324

图7 不同年龄红心杉根际与非根际土壤有机质含量Fig.7 The organic matter content in rhizosphere and non-rhizosphere soil of Larix potaninii plantation in different age

4 结论与讨论

(1) 不同年龄的红心杉林分，其根际土壤与非根际土壤的养分均存在差异，林分年龄与土壤类型的交互效应均极显著。pH和有效磷、有机质含量在林分年龄和土壤类型间都存在极显著差异；碱解氮、全氮、速效钾含量在林分年龄间存在极显著差异，在土壤类型间无显著差异；全磷含量在林分年龄间存在极显著差异，在土壤类型间存在显著差异。10年生的根际土壤与非根际土壤之间pH、碱解氮、有效磷含量，20年生的根际土壤与非根际土壤之间全氮、有效磷、全磷、速效钾、有机质含量，40年生的根际土壤与非根际土壤之间碱解氮、全氮、全磷、有机质含量的差异尤为显著。

(2) 不同年龄的红心杉根际土壤的全氮、全磷、速效钾含量普遍呈现20年的>5年生的>40年生的>10年生的，碱解氮、有效磷含量普遍呈现10年生的>5年生的>20年生的>40年生的；5年生的碱解氮含量与20年生的差异不大，全氮、全磷、速效钾含量差异明显；pH、有机质含量随着年龄的增加总体呈上升趋势，有机质含量的变化不大。

(3) 红心杉非根际土壤的养分在20、40年生的变化很小；不同年龄阶段红心杉非根际土壤的全氮、全磷、速效钾含量普遍呈现5年的>40年生的>20年生的>10年生的； pH、碱解氮、有效磷含量随着年龄的增加总体上呈上升趋势，有机质含量呈下降趋势。

(4) 种植红心杉时，应该特别注意对施肥量和肥料以及土壤质地、经营方法、气候、地理位置的选择，并适度炼山等，从而确定合理的施肥量和肥料中各营养元素比例，有效提高化肥利用率。

(5) 本研究结果中红心杉根际土壤的碱解氮含量与其他研究成果相差非常大。这也许是由于当地的土壤质地的原因造成的。

[1] 孔令刚. 多代连作杨树人工林土壤根际效应的研究[D]. 济南：山东农业大学，2007.

[2] 王海荣. 大青山森林培育技术与根际土壤微生物数量关系的研究[D]. 呼和浩特：内蒙古农业大学，2009.

[3] 王素英，王海荣，方亮. 大青山不同立地条件林木根际土壤微生物数量变化研究[J].内蒙古林业科技，2009，35(3)：18-24.

[4] 张海涵，唐明，陈辉. 黄土高原典型林木根际土壤微生物群落结构与功能特征及其环境指示意义[J]. 环境科学，2009，30(8)：2432-2437.

[5] 贺永华，沈东升，朱荫湄. 根系分泌物及其根际效应[J]. 科技通报，2006(6).

[6] 何斌，秦武明，刘运华，等. 马占相思人工林根际土壤化学性质及酶活性的变化[J]. 东北林业大学学报，2007，35(2)：35-37.

[7] 杨承栋,焦如珍 杉木人工林根际土壤性质变化的研究[J]. 林业科学，1999，35(6)：2-9.

[8] 侯杰, 滨海沙地木麻黄防护林根际土壤性质研究[D].福州：福建农林大学，2006.

[9] 张彦东，白尚斌. 落叶松根际土壤磷的有效性研究[J]. 应用生态学报，2001，12(1)：31-34.

[10] 焦如珍，杨承栋. 不同代数杉木人工林根际及非根际土壤微生物数量及种类的变化[J].林业科学研究，1999，12(1)：13-18.

[11] 刘纪昌,梅爱华. 杨树栽培中施硫铵对土壤微生物和土壤生化强度的影响[J]. 北京林业大学学报，1987，9(3)：270-278.

[12] 杨玉盛. 格氏栲天然林与人工林根际土壤微生物及其生化特性的研究[J]. 生态学报，1999，18(2)：198-202.

[13] 吉艳芝.施肥对落叶松人工林土壤肥力及生理活性影响的研究[D]. 哈尔滨市：东北林业大学，2002.

[14] 庞欣,张福锁. 不同供氮水平对根际微生物量氮及微生物活动的影响[J]. 植物营养与肥料学报，2000,6(4)：476-480.

[15] 焦如珍，杨承栎. 杉木人工林不同发育阶段根际及非根际微生物变化趋势[J]. 林业科学，1999，35(1)：35-38.

(文字编校：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

教育部博士点基金“基于施肥调控毛竹根际微生物生态特征与毛竹生产力关系的研究”(20113603120004)；林业公益性行业科研专项(201104058)。

S 714.5

A

1003 — 5710(2014)01 — 0054 — 06

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