不同龄组南酸枣根际与非根际土壤养分特征研究

童 琪，陈玫婷，龙菁琦，童方平，李 贵，刘振华，陈 瑞，吴 敏

（1.贵州省植物园，贵州 贵阳 550004；2.湖南省林业科学院，湖南 长沙 410004）

土壤是人类生产和生活中重要的自然资源，也是生态系统的重要组成部分，决定着生物的种类、数量和生长状况[1-2]。德国微生物学家Lorenz Hiltner 认为根际土是存在于根系周围、会受到根系活动的影响并且能够从微区域中吸取大量营养元素的土体[3]。根际是植物根系活动对土壤影响最强烈、最直接的微域环境，是影响植物、土壤、微生物之间关系的关键平台[4-6]，是三者进行物质与能量交换最为活跃的区域，对于生态系统中的养分循环发挥着重要的作用[7-9]。目前对于植物根际土的研究报道较多，梁月明[10]对喀斯特地区不同坡位优势灌木的研究中发现凌蒲桃与火棘根际养分都存在富集现象，根际与非根际土壤养分含量在不同坡位下存在显著性差异。唐立霞等[11]发现不同种植年限黄蜀葵根际土中常量元素氮、磷及有机质含量逐年下降，中量元素镁、钠含量呈上升趋势，微量元素猛、锌含量逐年降低，但是对于植物根际土与非根际土之间土壤养分特征研究较少。

南酸枣Choerospondias axillaris是漆树科南酸枣属落叶大乔木，别名五眼果、山枣子[12]。树高可达30 m 以上，胸径可达1 m 以上，是我国林果兼用的优良速生树种。南酸枣树体高大通直、枝叶茂盛、外形美观，具有生长快，适应性强等特点，其用途广泛，在用材、食用、药用等方面都有很高的经济价值，拥有良好的开发前景。而国内对于南酸枣的研究主要集中在苗木培育、林分、食用价值和药用价值等方面[13-16]。本研究对不同龄组南酸枣根际与非根际土壤全氮、全磷、全钾、水解氮、有效磷、速效钾含量进行了分析，旨在探明南酸枣根际养分的差异及其对土壤养分的利用情况[17-18]，为培育南酸枣提供理论依据与技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验区Ⅰ位于湖南省株洲县王十万乡枫仙桥林场，属亚热带季风性湿润气候，气候宜人，光热充足，该地位于113°13′ E、27°72′ N，海拔高度为120～180 m，全年日照时数1 677 h，年平均气温17.2 ℃，年平均降水量1 400～1 700 mm，无霜期286 d 以上，土壤为砂砾岩红壤，土层厚度为80 cm 以上。

试验区Ⅱ位于湖南省华容县胜峰国有林场，属北亚热带，为湿润性大陆季风气候，该地位于112°18′ E、29°10′ N，海拔高度为20～120 m，具有气候温和，四季分明，热量充足，雨水集中的特点，年降水量1 188.6 mm，日照1 516.8 h，无霜日262 d 以上，土壤为四纪网纹层红壤，土层厚度为80 cm 以上。

试验区Ⅲ位于湖南省泸溪县军亭界国有林场，泸溪县属中亚热带季风性湿润气候，该地位于109°40′ E、27°54′ N，海拔高度为300～500 m，气候温和，雨量较充沛，无霜期长，年平均气温16.9 ℃，年平均降水量1 326 mm，无霜期285 d以上，日照1 432 h，土壤为石灰岩红壤，土层厚度为70 cm。

1.2 样地设置、植物选择及土壤样品采集

样地设置：2016年6月分别选择3年生、15年生、30年生南酸枣人工林为3 个龄组采样，在株洲县枫仙桥林场选取2013年（3年生）种植南酸枣，在华容县胜峰国有林场选取2001年（15年生）种植南酸枣，在泸溪县军亭界国有林场选取1986年（30年生）种植南酸枣，每个龄组设置3块样地，每块样地20 m×20 m。

植物选择：对每块样地内南酸枣进行胸径调查，胸径在树干1.3 m 处采用胸径卷尺进行测量，依据胸径选取优势木、平均木、被压木3 种样株，每个样株3 个重复。

土壤样品采集：确定样株后用土壤刀沿着植株基部慢慢挖出细根，采用抖落法采集植株根际土壤，一共有81 个根际土壤样品。同时每个样方内沿“S”型采集10 个点0～20 cm 的表层土壤，将10 个点采集到的土壤充分混合作为一个样方的非根际土，一共9 个非根际土壤样品。采集后的新鲜土样用自封袋装好运回实验室风干，风干粉碎后过100 目筛子，贮存于自封袋内。

1.3 研究方法

全氮：用元素分析仪测定，仪器自动测算出样品中的N（%）。

全磷、钾：用混合酸消解，电感耦合等离子发射光谱仪（ICP）测定。

速效氮：用碱解-扩散法测定。

有效磷：用0.5 mol/L NaHCO3浸提，钼锑抗比色法测定。

速效钾：用中性1 mol/L 乙酸铵溶液浸提，火焰光度计测定。

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel 2007、SPSS 20.0 对实验数据进行统计分析，

差异显著性分析采用LSD 多重比较法，根际和非根际间比较采用T-test 法，相关性分析采用Pearson 法。

根际富集率E（Enrichment ratio）反映养分的富集程度，E值的大小反映了植物根际效应的强弱，计算公式如下：E＝［（根际含量－非根际含量）/ 非根际含量］×100%。

2 结果与分析

2.1 不同龄组南酸枣根际与非根际土壤氮素含量特征

2.1.1 全氮含量

土壤全氮含量是土壤养分的一个重要组成部分。由图1可知，3年生南酸枣根际与非根际土壤全氮含量有显著性差异（P＜0.05），但各根际土之间无显著性差异（P＞0.05）。15年生南酸枣根际与非根际土壤全氮含量有显著性差异 （P＜0.05）；除优势木与平均木根际土之间无显著性差异（P＞0.05）外、其余根际土之间有显著差异（P＜0.05）。30年生南酸枣根际与非根际土壤全氮含量有显著性差异（P＜0.05），各根际土之间有显著性差异（P＜0.05）。

2.1.2 水解氮含量

由图1可知，3年生南酸枣根际与非根际土壤水解氮含量无显著性差异（P＞0.05）；平均木与劣势木根际土之间有显著性差异（P＜0.05），其余根际土之间无显著性差异（P＞0.05）。15年生南酸枣根际与非根际土壤水解氮含量有显著性差异（P＜0.05），各根际土之间有显著性差异 （P＜0.05）。30年生南酸枣根际与非根际土壤水解氮含量有显著性差异（P＜0.05），各根际土之间有显著性差异（P＜0.05）。

图1 不同龄组南酸枣根际与非根际土壤氮素特征Fig.1 Nitrogen characteristics of rhizosphere and non-rhizosphere soil in different age groups of Choerospondias axillaris

2.2 不同龄组南酸枣根际与非根际土壤磷素含量特征

2.2.1 全磷含量

由图2单因素方差分析表明，3年生南酸枣根际与非根际土壤全磷含量无显著性差异 （P＞0.05），各根际土之间无显著性差异（P＞0.05）。15年生南酸枣根际与非根际土壤全磷含量有显著性差异（P＜0.05），各根际土之间有显著性差异（P＜0.05）。30年生南酸枣根际与非根际土壤全磷含量有显著性差异（P＜0.05），优势木与平均木根际土之间无显著性差异（P＞0.05），其余根际土之间有显著性差异（P＜0.05）。

2.2.2 有效磷含量

图2 不同龄组南酸枣根际与非根际土壤磷素含量特征Fig.2 Phosphorus characteristics of rhizosphere and non-rhizosphere soil in different age groups of Choerospondias axillaris

由图2单因素方差分析可知，3年生南酸枣根际与非根际土壤有效磷含量无显著性差异（P＞0.05），各根际土之间无显著性差异（P＞0.05）。15年生南酸枣根际与非根际土壤有效磷含量有显著性差异（P＜0.05），各根际土之间有显著性差异（P＜0.05）。30年生南酸枣根际与非根际土壤有效磷含量有显著性差异（P＜0.05），各根际土之间有显著性差异（P＜0.05）。

2.3 不同龄组南酸枣根际与非根际土壤钾素含量特征

2.3.1 全钾含量

由图3单因素方差分析表明，3年生南酸枣根际与非根际土壤全钾含量无显著性差异（P＞0.05），各根际土之间无显著性差异（P＞0.05）。15年生南酸枣根际与非根际土壤全钾含量有显著性差异（P＜0.05），各根际土之间有显著性差异 （P＜0.05）。30年生南酸枣根际与非根际土壤全钾含量有显著性差异（P＜0.05），各根际土之间有显著性差异（P＜0.05）。

2.3.2 速效钾含量

由图3单因素方差分析表明，3年生南酸枣根际与非根际土壤速效钾含量无显著性差异 （P＞0.05）；优势木与劣势木根际土之间有显著性差异（P＜0.05），其余各根际土之间无显著性差异（P＞0.05）。15年生南酸枣根际与非根际土壤速效钾含量有显著性差异（P＜0.05），各根际土之间有显著性差异（P＜0.05）。30年生南酸枣根际与非根际土壤速效钾含量有显著性差异（P＜0.05），各根际土之间有显著性差异 （P＜0.05）。

2.4 不同龄组南酸枣根际与非根际土壤养分富集率

由表1可以看出，3年生南酸枣根际全氮富集，全磷富集率为零，水解氮、有效磷、全钾、速效钾则均出现亏欠，且呈现无规律状态。15年生南酸枣根际全氮、水解氮、全磷、有效磷、全钾、速效钾富集，富集率大小均为优势木＞平均木＞被压木。30年生南酸枣根际全氮、水解氮、全磷、有效磷、全钾、速效钾富集，富集率大小均为优势木＞平均木＞被压木。30年生南酸枣根际富集率比15年生南酸枣根际富集率高，其中全氮高出16.42%、水解氮高出34.63%、全磷高出16.31%、有效磷高出0.63%、全钾高出11.98%、速效钾高出13.1%。

2.5 不同龄组南酸枣根际与非根际土壤养分的相关分析

根据表2相关性分析，根际全氮与水解氮、全磷具有极显著正相关关系（P＜0.01）；全氮与全钾有显著正相关关系（P＜0.05），全磷与有效磷、全钾具有极显著正相关关系（P＜0.01），全钾与速效钾有显著正相关关系（P＜0.05）。非根际全氮与全钾有极显著正相关关系（P＜0.01）；全氮与水解氮有显著正相关关系（P＜0.05），水解氮与速效钾有显著正相关关系（P＜0.05），全钾与速效钾有显著正相关关系（P＜0.05）。

表2 不同龄组南酸枣根际与非根际土壤养分相关系数†Table2 The correlation coefficient of soil nutrients in rhizosphere and non-rhizosphere soil among different age groups of Choerospondias axillaris

3 结论与讨论

1）不同龄组南酸枣根际与非根际土壤养分含量分析。本研究发现，3年生南酸枣除全氮含量以外，全磷、水解氮、有效磷、全钾、速效钾含量在根际与非根际土之间不存在显著性差异；且优势木、平均木、被压木之间无显著性差异。15年生南酸枣与30年生南酸枣全氮、全磷、水解氮、有效磷、全钾、速效钾含量在根际与非根际土之间都存在显著性差异；且优势木、平均木、被压木之间也存在显著性差异。说明随着生长年份的增加，南酸枣个体间根际土壤的差异性也随之变大。

2）不同龄组南酸枣根际与非根际土壤养分富集率分析。植物通过根系不断从土壤中吸收大量养分，然而在不同植物的吸收速率不一致的情况下，根际土壤内的养分容易出现富集或者是贫乏的现象[19-20]。本研究中，3年生南酸枣根际土壤全氮存在富集作用，全磷持平，水解氮、有效磷、全钾、速效钾均存在亏缺，但是数值差异不大，造成这种结果可能是由于南酸枣幼树根系对土壤质量的影响力较小，根际效应不明显的缘故。15年生南酸枣与30年生南酸枣根际土壤全氮、全磷、水解氮、有效磷、全钾、速效钾均存在富集作用，且富集率大小均为优势木＞平均木＞被压木，30年生南酸枣根际富集率比15年生南酸枣根际富集率高，其中全氮高出16.42%、水解氮高出34.63%、全磷高出16.31%、有效磷高出0.63%、全钾高出11.98%、速效钾高出13.1%。说明随着树龄与胸径的增加，南酸枣根系对土壤质量、土壤肥力的影响力越大，根际效应越明显。宋鑫等[21]对不同株龄紫穗槐根际与非根际土壤养分进了分析，研究表明随着种植年限的增加，紫穗槐根际效应越明显，对培肥土壤有明显的实效，与本研究结果一致。

3）不同龄组南酸枣根际与非根际土壤养分相关性分析。土壤中的营养元素通过根系被植物吸收，再以凋落物等形式归还至地表，然后通过微生物等的分解作用进入土壤，从而实现养分的循环[22]。本研究发现，根际全氮与水解氮、全磷均具有极显著正相关关系；全氮与全钾有显著正相关关系，全磷与有效磷、全钾均具有极显著正相关关系，这种相关性说明根际土壤的全氮、全磷、全钾含量是相互影响的，且三者同时增加或降低。而非根际全氮与全钾有极显著正相关关系，全氮与水解氮有显著正相关关系，水解氮与速效钾有显著正相关关系，全钾与速效钾有显著正相关关系，说明非根际土壤中全氮含量对全钾含量影响很大，而水解氮受全氮的影响较大，速效钾受全钾的影响较大。但是根际土壤中有效磷与全磷相关性极显著，而非根际土壤中有效磷与全磷相关性不显著，出现了完全不同的结果，具体原因有待进一步研究。