陈莹;李龙兴;杨春燕;王普昶;王小利
【摘 要】为促进喀斯特地区人工植被建设、生态环境恢复及草地畜牧业发展,对5种贵州山地适生灌木草地不同层次(0～10 cm,10～20 cm,20～30 cm)土壤的化学性质进行测定与对比分析,研究不同适生灌木对土壤化学性质的影响.结果表明:多花木兰灌丛草地在0～10 cm土层中水解氮和速效钾含量显著高于其他4种灌丛草地(P＜0.05),盐肤木和多花木兰灌丛草地的有效磷含量显著高于白刺花、胡枝子、猪屎豆灌丛草地(P＜0.05);盐肤木和多花木兰灌丛草地的全氮和全磷含量相对较高,不同灌丛草地土壤水解氮、有效磷、速效钾和全氮、全磷、全钾含量在土壤垂直剖面上随着土层的加深而逐渐降低;盐肤木和猪屎豆灌丛草地有机质含量和pH值明显高于其他灌丛草地(P＜0.05).结论:多花木兰灌丛草地落环境土壤养分的分布优于其他的灌丛草地. 【期刊名称】《贵州农业科学》
【年(卷),期】2015(043)010
【总页数】5页(P139-143)
【关键词】曲柄销贵州山地;灌丛草地;土壤;化学性质
【作 者】陈莹;李龙兴;杨春燕;王普昶;王小利
【作者单位】贵州省草业研究所,贵州贵阳550006;贵州省草地技术试验推广站,贵州贵阳550025;贵州省草业研究所,贵州贵阳550006;贵州省草业研究所,贵州贵阳550006;贵州省草业研究所,贵州贵阳550006
【正文语种】中 文
【中图分类】S153.6
近年来，人类活动引起的土壤退化导致贵州喀斯特地形石漠化越发严重[1]。贵州省在喀斯特地区通过建设人工草地和改良天然草地已取得一定的成就，但由于人工牧草地存在对水肥及管理水平要求较高、物种较单一等缺点，导致其适应性差，退化快，不仅严重影响了草地经济效益，而且不利于生态环境的改善。鉴于贵州岩溶山区脆弱的生态环境，选择适
应性强的植物能有效改善石漠化导致的石灰土质疏松及元素的迁移流失等问题[2]。灌丛是西南喀斯特地区常见草地类型，优势灌木的根系直接或间接影响根际土壤养分的有效性，进而影响植物营养状况及植物生理调节过程，对喀斯特环境适应性较强，因此在喀斯特地区发展灌丛草地生态畜牧业具有得天独厚的自然条件。
管道巡检机器人灌丛在植物资源开发利用与改善生态环境中具有重要作用，中国近年来对南方特别是亚热带灌丛草地利用和改良开展了一些研究[3]。万里强等[4]研究禾草、杂类草、灌木以及灌丛草地植物落的总体保护指标表明，灌丛草地植物落的总体保护指标最高，为1 541.6 DM·kg/hm2。胡忠良等[1]研究贵州喀斯特山区不同植被土壤C、N、P含量结果表明，各养分元素无论全量和有效态含量均在乔木林下最高，灌木林下有机碳及N、P全量的下降不显著，但养分有效态含量显著下降，而灌丛草下土壤养分无论全量和有效态含量均较灌木林下显著降低。刘方等[5]研究喀斯特地区植被退化对土壤质量的影响结果表明，石漠化区土壤有机质、物理性粘粒、有效氮磷钾含量与植被覆盖率、土地复垦率有显著的相关性。龙健[6]分析认为，贵州喀斯特地区土壤的有机质及养分含量减少，保水保肥性能减弱。
土壤是生态系统内最重要的养分调控因素，在维持和稳定生态系统结构和功能的过程中发
挥着核心作用，土地的利用将在很大程度上影响土壤的质量[7]。研究喀斯特地区不同类型灌丛草地的土壤化学性质，既可以掌握喀斯特地区土壤化学性质的变化规律，也可以了解灌木对土壤养分的保护和有效利用机制，促进退化草地生态系统的恢复与重建。因此，笔者选择5种贵州山地适生灌木为研究对象，建植样地(3年)，分析不同灌木对土壤养分的影响，旨在促进喀斯特地区草地畜牧业发展以及生态环境的建设。上彩
1.1 研究区概况
耐高温防爆玻璃研究区位于贵州省草业研究所独山县试验基地(E107°41′～107°55′，N25°04′～25°31′)，海拔850～1 100 m，该地区属亚热带温润季风性气候，年平均气温15℃，极端最高气温35.5℃，极端最低气温零下4.0℃，年降雨量为1 429.9 mm，无霜期297 d。
1.2 试验材料与样地设置
选择盐肤木(Rhus chinensis Mill)、胡枝子(Lespedeza bicolor Turcz)、多花木兰(Magnolia multiflora M)、白刺花(Sophora davidii Skeels)和猪屎豆(Crotalaria pallida Ait.)5种贵州山地适生灌木为研究对象。为保证试验样地土壤基础条件接近一致，选择约2 000 m2连片闲
置多年的地块进行机械翻耕与人工整地，划分样地小区，每块样地小区面积为20 m×20 m，于2011年4月中旬统一播种，行间距为0.6 m，四周均设有铁丝围栏。
铭牌生产
1.3 样品采集与分析
2014年7月在样方内用土钻采集土壤样品，按对角线随机设置3个取样点，土样共分3层，分别为0～10 cm、10～20 cm和20～30 cm，每层3次重复，去除植物根系和石块后把同一样方同一土层土样混合，使用布袋带回室内测定分析。土壤pH值采用电位法，全氮采用凯氏定氮法，水解氮采用碱解扩散吸收法，全磷采用氢氧化钠熔融-钼锑抗比法，有效磷采用氟化铵盐酸浸提钼锑抗比法，全钾采用氢氧化钠熔融法，速效钾采用乙酸铵浸提火焰光度计法，有机质采用油浴加热重铬酸钾氧化容量法。
1.4 数据分析
利用SPSS13.0与Excel对数据进行统计分析。采用单因素方差分析(ANOVA)进行多重比较，显著水平为P<0.05。
2.1 土壤水解氮、有效磷和速效钾含量的变化
由表1看出，不同灌丛草地类型0～30 cm土层土壤水解氮含量为49.0～121.333 mg/kg，在0～10 cm土层中，多花木兰灌丛草地水解氮含量显著高于其他4种灌丛草地(P<0.05)；在10～20 cm、20～30 cm土层中，5种灌丛草地水解氮含量无显著差异(P>0.05)。不同深度的土层中，5类灌丛草地土壤有效磷含量变化相对一致，盐肤木灌丛草地的有效磷含量显著高于白刺花、多花木兰、胡枝子、猪屎豆灌丛草地(P<0.05)。不同灌丛草地速效钾含量没有明显的变化规律。
不同灌丛草地水解氮、有效磷和速效钾含量在土壤垂直剖面上随着土层加深而逐渐降低，在20～30 cm土层中，盐肤木、白刺花、多花木兰、胡枝子、猪屎豆灌丛草地的有效磷和速效钾含量均显著降低(P<0.05)。白刺花、胡枝子和猪屎豆灌丛草地土壤水解氮含量随土层的加深而降低，但差异不显著(P>0.05)。
2.2 土壤全氮、全磷和全钾含量的变化
由表2可知，5类灌丛草地类型0～30 cm土层土壤全氮含量为0.063%～0.103%，全磷含量为0.538～1.213 g/kg，全钾含量为20.788～24.626 g/kg。在0～10 cm、10～20 cm土层中，胡枝子灌丛草地全氮含量显著(P<0.05)低于盐肤木、白刺花、多花木兰、猪屎豆灌丛
草地。不同深度的土层中5类灌丛草地类型中全磷含量变化相对一致，多花木兰灌丛草地全磷含量最高，胡枝子灌丛草地全磷含量最低；全钾含量与速效钾含量结果相似，没有明显的变化规律。
不同灌丛草地全氮、全磷和全钾含量随土层加深而逐渐降低。在0～10 cm土层中不同灌丛草地全磷和全钾含量均显著高于(P<0.05)20～30 cm土层中的含量。
2.3 土壤有机质含量及pH值的变化
从不同灌丛草地土壤有机质含量变化趋势可以看出(图1)，盐肤木和猪屎豆灌丛草地土壤有机质含量较高，其均值分别为25.036 g/kg和24.085 g/kg。在0～10 cm、10～20 cm土层中盐肤木和猪屎豆灌丛草地土壤有机质含量均显著高于(P<0.05)白刺花、多花木兰和胡枝子灌丛草地。
不同灌丛草地有机质含量变化趋势一致，均随着土层的加深而逐渐降低。
从图2看出，胡枝子灌丛草地的pH值明显低于其他4类灌丛草地，不同深度土层中pH值没有明显的变化规律。
对盐肤木、胡枝子、多花木兰、白刺花和猪屎豆5种贵州山地适生灌木灌丛草地土壤养分分析表明，表层土壤全N、全P、水解N与速效K含量表现为多花木兰灌丛草地>盐肤木灌丛草地>白刺花灌丛草地>猪屎豆灌丛草地>胡枝子灌丛草地，说明，多花木兰灌丛草地落环境土壤养分的分布情况优于其他的灌丛草地。土壤与植物落具有相互作用关系，土壤是植物生长的基础，其理化性质决定着植物落类型的分布，同时植物落又反作用于土壤，改善其生境条件，使落得以发展。氮素、磷素和钾素是土壤主要的养分指标，而土壤的营养状况与植物落凋落物的质量、数量及分解速率有关。多花木兰灌丛草地在0～10 cm土层中水解氮和速效钾含量显著高于其他4种灌丛草地，这可能是因为其凋落物量大，养分含量偏高导致的。凋落物数量及分解快慢在一定程度上代表了土壤的营养状况，它是植物落生态系统中保持土壤养分的重要物质来源，土壤是凋落物的载体，凋落物所含的营养元素经分解释放后归还土壤，能够增加土壤肥力，是土壤养分的重要归还库[8]。而在10～30 cm土层中这5种灌木的水解氮含量差异不显著，可这能是因为这5种灌木的固氮能力相近。盐肤木和多花木兰灌丛草地的有效磷含量高于白刺花、胡枝子、猪屎豆灌丛草地，盐肤木和多花木兰灌丛草地的全氮和全磷含量也相对较高，表明盐肤木和多花木兰灌丛草地植物落凋落物的生物归还量较高、分解速率快，促进了土壤的营养物质循环，
改善了土壤质量。水解氮、有效磷含量较高的原因可能是盐肤木和多花木兰灌丛草地土壤生物化学活性较高，能够产生更多的可供植被直接利用的有效态的营养元素。也有研究表明，灌丛根部土壤速效养分的含量受土壤pH值、灌木凋落物养分含量和矿化度、根系分泌物、根部的脱落物以及植物吸收等因素的影响[9]。
超声波萃取
5种不同灌丛草地土壤养分含量在土壤垂直剖面上随着土层的加深有逐渐降低的变化趋势，表明灌丛草地植物落表层土壤养分含量高，这可能与微生物的作用和土壤酶活性有关。土壤微生物和土壤酶活性的高低影响土壤养分含量，微生物可将有机物分解成简单的无机物，这些无机物可以被植被直接利用，再次参与物质循环[10-11]。表层土壤微生物丰富，土壤酶活性较高，导致凋落物经微生物等的活动归还给土壤的养分主要集中在土壤上层，这与赵锦梅等[12]研究了祁连山东段不同高寒灌丛草地结果相一致，游秀花[13]也发现不同层次的土壤养分指标基本上呈现出随土壤深度的增加而减少的趋势。
盐肤木和猪屎豆灌丛草地土壤有机质含量较高，这与盐肤木和猪屎豆灌丛草地土壤氮素含量较高相一致。因为土壤有机质含量与土壤氮素含量呈正相关，一般情况下，土壤含氮量越高，有机质越高[8,14]。土壤有机质是是形成土壤结构的重要因素，直接影响土壤肥力、
保持水土能力、土壤抗侵蚀能力等，是土壤特性的重要指标之一[15]。灌丛草地生态系统下土壤有机质主要来源于灌木和草本植物的凋落物，凋落物分解越多，土壤有机质含量越高。另外灌丛植物大量的根系分泌物以及根部的脱落物，都增加了土壤有机质含量[16]。有研究表明，乔木林中大量凋落物可显著增加土壤有机质[17]。也有研究表明土壤pH值升高可显著提高有机质的分解速度，主要是土壤pH值的升高增加了土壤有机质的可溶性[18]，盐肤木和猪屎豆灌丛草地pH值较高的结果也印证了这一观点。土壤pH值主要取决于土壤溶液中氢离子的浓度，氢离子多来源于吸附性Al3+以及土壤生物呼吸作用产生的CO2溶于水后形成碳酸和有机质降解产生的有机酸[13]。pH值与土壤养分有显著的相关性，pH值是影响土壤养分有效性的重要因素[19-20]。潘开文等[21]研究认为植被落凋落物不同会导致土壤中的酸碱程度的改变，因此不同灌丛草地土壤pH值会有差异。灌丛草地根系分泌物也会影响到土壤pH值，土壤养分增加的同时，也为根部微生物提供了丰富的养分，影响了灌丛周围微环境[22]。
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