不同种源麻栗坡兜兰根系土壤养分特征研究

童琪 王陈 杨朔 刘芳 李婧 骆畅

(贵州省植物园，贵州 贵阳 550004)

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]。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[3-5],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[6]。

麻栗坡兜兰(Paphiopedilummalipoense S.C.Chen& Z.H.Tsi),兜兰属地生或半附生植物,根状茎短,有少数稍呈肉质而被毛的纤维根。其叶片色彩斑斓,花瓣青绿色,唇瓣乳黄色,有“玉拖” 的雅称,花期12 月—次年3 月,生于海拔800～1100m 的石灰岩山地林下多石处,是优异的园艺观赏花卉[7]。国内麻栗坡兜兰的研究主要集中在群落特征[8]、快繁技术[9]、叶片光合特性[10]、DNA 提取方法[11]等方面,然而对麻栗坡兜兰根系土壤的研究尚未见报道。本文以不同种源麻栗坡兜兰根际与非根际土壤养分为研究对象,对土壤全氮、全磷、全钾、水解氮、有效磷、速效钾含量进行了分析,旨在探明不同种源麻栗坡兜兰根系养分之间的差异性,为培育麻栗坡兜兰提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 样地设置及土壤样品采集

1.1.1 样地设置

3 个采样点分别位于兴义市清水河镇 (QSH)、黔南州荔波县茂兰国家级自然保护区(ML)、黔西南州望谟县(WM)。每个采样点设置3 块样地,每块样地2m×2m,对样地内麻栗坡兜兰进行调查,计算样地内平均株高和平均地径,样株为调查后选取的平均样本,每个样株3 个重复。

1.1.2 土壤样品采集

用土壤刀沿着植株基部慢慢挖出整个植株,使用抖落法采集根际土壤,一共27 个根际土壤样品。同时每个样方内沿“S” 型采集3 个点0～20cm 的表层土壤,将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。

1.2 试验方法

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0.5mol·L-1NaHCO3浸提,钼锑抗比色法测定；速效钾:用中性1mol·L-1乙酸铵溶液浸提,火焰光度计测定。

1.3 数据处理

采用Excel 2010 制作图表,SPSS 22.0 进行方差分析和多重比较。

根际富集率E (Enrichment ratio) 反映养分的富集程度,计算公式:

E=[ (根际含量-非根际含量)/非根际含量] ×100%

2 结果与分析

2.1 不同种源麻栗坡兜兰根系土壤氮素含量特征

2.1.1 全氮含量

由图1 可知,清水河(QSH) 采样点麻栗坡兜兰根际与非根际土壤全氮含量有显著性差异 (P ＜0.05),茂兰(ML) 与望谟(WM) 采样点麻栗坡兜兰根际与非根际土壤全氮含量均无显著性差异(P ＞0.05)。

2.1.2 水解氮含量

由图1 可知,清水河(QSH)、茂兰(ML) 与望谟(WM) 采样点麻栗坡兜兰根际与非根际土壤水解氮含量均存在显著性差异(P＜0.05)。

2.2 不同种源麻栗坡兜兰根系土壤磷素含量特征

2.2.1 全磷含量

由图2 可知,清水河(QSH)、茂兰(ML) 与望谟(WM) 采样点麻栗坡兜兰根际与非根际土壤全磷含量均无显著性差异(P＞0.05)。

2.2.2 有效磷含量

由图2 可知,清水河(QSH)、茂兰(ML) 与望谟(WM) 采样点麻栗坡兜兰根际与非根际土壤有效磷含量均存在显著性差异(P＜0.05)。

2.3 不同种源麻栗坡兜兰根系土壤钾素含量特征

2.3.1 全钾含量

由图3 可知,清水河(QSH) 采样点麻栗坡兜兰根际与非根际土壤全钾含量有显著性差异 (P ＜0.05)；茂兰(ML)、望谟(WM) 采样点麻栗坡兜兰根际与非根际土壤全钾含量均无显著性差异(P ＞0.05)。

2.3.2 速效钾含量

由图3 可知,清水河(QSH)、茂兰(ML) 与望谟(WM) 采样点麻栗坡兜兰根际与非根际土壤速效钾含量均存在显著性差异(P＜0.05)。

2.4 不同种源麻栗坡兜兰根系土壤养分富集率

由表1 可知,清水河(QSH)、茂兰(ML) 与望谟(WM) 3 个采样点根际土壤养分均出现富集现象,清水河(QSH) 各个养分富集率高于茂兰(ML) 与望谟(WM),茂兰(ML) 全氮、全磷富集率高于望谟(WM),望谟(WM) 水解氮、有效磷、全钾、速效钾富集率高于茂兰(ML)。

表1 不同种源麻栗坡兜兰根际与非根际土壤养分富集率

3 结论与讨论

根际土壤化学性质受植物根系、土壤微生物及土壤动物影响较大,即植物根系对提高土壤肥力、改善土壤质量有重大作用[12]。本研究表明,清水河(QSH) 采样点除全磷含量外,其余各个根际与非根际土壤养分之间均存在显著性差异,说明清水河种源麻栗坡兜兰根系对土壤化学性质影响较大。茂兰(ML)、望谟(WM) 采样点土壤全素养分均无显著性差异,土壤有效养分均存在显著性差异,说明茂兰、望谟种源麻栗坡兜兰根系对土壤化学性质影响较小,基本只能改善土壤速效养分的含量。

植物通过根系不断从土壤中吸收大量养分,因此根际土壤内的养分容易出现富集或者是贫乏的现象[13,14]。本研究中,清水河、茂兰与望谟3 个种源麻栗坡兜兰根际土壤养分均出现富集现象,根际效应明显。其中,清水河种源根系养分富集率高于茂兰、望谟种源,根际效应更明显,培肥土壤实效更大,可能是由于兰科植物特有菌根真菌造成的,而麻栗坡兜兰根系与其菌根真菌之间的关系及作用机制,有待进一步的研究与挖掘[15]。