不同品種扦插柳條根系土壤對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)富集的影響

閆暉敏，漆志飛，張艷晴，畢雪娟，程 花，林 超

(江蘇江達(dá)生態(tài)科技有限公司，江蘇無(wú)錫 214061)

?

不同品種扦插柳條根系土壤對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)富集的影響

閆暉敏，漆志飛，張艷晴，畢雪娟，程 花，林 超

(江蘇江達(dá)生態(tài)科技有限公司，江蘇無(wú)錫 214061)

摘要[目的]研究不同柳條根系土壤對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)富集的影響，篩選出適宜工程施工的最佳植物材料。[方法]在現(xiàn)場(chǎng)岸坡扦插4種柳條(垂柳、杞柳、檉柳、饅頭柳)，比較不同植物材料對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性、根際土與非根際土養(yǎng)分指標(biāo)及根際土對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的富集作用。[結(jié)果]4種柳條成活率均在84%以上，垂柳的平均基徑最大，而檉柳的枝條生物量最大、株高最高。比較根際土與非根際土養(yǎng)分指標(biāo)可知，垂柳和饅頭柳的根際土全氮含量高于非根際土；垂柳的根際土全磷含量高于非根際土；4種柳條根際土的有效磷含量均高于非根際土，pH均低于非根際土；垂柳、杞柳、檉柳的根際土有機(jī)質(zhì)含量均高于非根際土。垂柳和饅頭柳對(duì)土壤全氮有很高的富集效應(yīng)；垂柳對(duì)土壤全磷有一定的富集作用；4種柳條均能有效地將有效磷富集在根際土中。[結(jié)論]可根據(jù)工程施工的要求，篩選不同柳條品種用于岸坡扦插。

關(guān)鍵詞柳條；扦插；適應(yīng)性；營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)；富集效應(yīng)

植物主要通過(guò)根際吸收對(duì)土壤中污染物進(jìn)行攔截、富集，根際吸收是化學(xué)物質(zhì)進(jìn)入植物體內(nèi)重要的途徑之一[1-2]。根際土壤是土壤水分和礦物質(zhì)進(jìn)入根系參與生物鏈物質(zhì)循環(huán)的門(mén)戶(hù)，是根系自身生命活動(dòng)和代謝影響最直接、最強(qiáng)烈的區(qū)域，同時(shí)也是植物所吸收養(yǎng)分的直接來(lái)源，對(duì)植物的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)起到至關(guān)重要的作用[3-4]。由于受根系吸收和微生物活動(dòng)的影響，根際土壤中氮、磷、有機(jī)質(zhì)含量等都可能有別于非根際土壤。對(duì)根際土元素含量特征的研究，有助于更好地了解植物根際富集污染物的能力，從而在利用植物護(hù)坡的同時(shí)通過(guò)植物根系吸收，減少污染物進(jìn)入河道的量。

目前，國(guó)內(nèi)對(duì)植物生態(tài)護(hù)岸技術(shù)的研究主要集中在探討多種結(jié)構(gòu)形式的植物配置對(duì)防止土壤流失的影響，并沒(méi)有探索植物根系對(duì)富集土壤中的污染物的影響，因此筆者選擇4種柳條材料，以4種扦插柳條土壤為研究對(duì)象，分別測(cè)定它們的根際土和非根際土中氮、磷、有機(jī)質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)元素含量，比較分析植物根際土與非根際土氮、磷、鉀營(yíng)養(yǎng)元素含量特征，以期了解柳條根系富集土壤中氮、磷的效果，從而篩選出適宜工程施工的最佳植物材料。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)步驟試驗(yàn)選取4種(垂柳、杞柳、檉柳、饅頭柳)無(wú)葉休眠期的樹(shù)條，柳條直徑1～3 cm，長(zhǎng)度35 cm。選擇風(fēng)浪小、過(guò)流量小、坡度緩的堤岸，且在高出平均水位0.5 ～2.0 m的岸坡帶內(nèi)種植。

設(shè)施結(jié)構(gòu)：柳條斜45°插入岸坡土壤內(nèi)，柳條埋入地下約30 cm的長(zhǎng)度，地面露出約5 cm，柳條列間距和行間距均為50 cm。為提高插條的成活率，扦插時(shí)將插條上端剪平蠟封，以此減少插條水分的蒸發(fā)，下端剪斜口，利于生根。

試驗(yàn)進(jìn)行到600 d時(shí)，分別在4種柳條扦插區(qū)域內(nèi)及未種植植物的空白區(qū)域內(nèi)取土樣，分析4種柳條對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響，并與空白土壤進(jìn)行對(duì)比。此外，記錄4種柳條區(qū)域內(nèi)成活情況，并測(cè)量其枝條、根系的生物量和根系空間分布情況，從而篩選出成活率高、富集污染物能力強(qiáng)，較適用于河道邊坡生態(tài)修復(fù)的柳樹(shù)品種。

1.2土壤理化性質(zhì)的測(cè)定土樣的采集[5]：根際土壤和非根際土壤用剝落法收集土樣。即先用鐵鏟除去枯枝落葉層，然后在盡量不破壞植物根系的條件下，用不銹鋼土壤刀從基部向下挖出植株，將植株整體緩慢拔出土壤，輕輕抖動(dòng)植株根部，使附著在根部不緊密的土壤全部掉落，收集抖落的土壤即為非根際土；然后將植株根部放入紙袋中劇烈搖晃，并用小毛刷將不能抖落的黏附在根上的土輕輕刷下，使附著在根上的土壤全部脫落，收集劇烈搖晃后根表脫落和小毛刷刷下的土壤即為根際土。樣品帶回實(shí)驗(yàn)室后剔除植物殘根和其他可能雜物，風(fēng)干土壤樣品粉碎過(guò)200目篩，密封干燥保存，備用。

分別測(cè)定各個(gè)土樣的有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷、全磷含量和pH。有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀氧化外加熱法測(cè)定；全氮采用硒粉-硫酸銅-硫酸鉀消煮-蒸餾法測(cè)定；速效磷采用50 mmol/L HCl-25 mmol/L 1/2H2SO4浸提法測(cè)定；全磷采用硫酸-高氯酸-鉬銻抗比色法測(cè)定；pH采用pH計(jì)測(cè)定。

2結(jié)果與分析

2.1柳條生長(zhǎng)狀況分析

2.1.1成活率。護(hù)坡植物的成活率是檢驗(yàn)該植物材料是否適用于生物護(hù)坡的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)[6-7]。用于護(hù)坡的植物材料，若成活率太低，不能滿(mǎn)足生物護(hù)坡的需求。分析表1可知，4種柳條成活率均在84%以上，因此，單從植物成活率上來(lái)看，4種柳樹(shù)均能滿(mǎn)足生態(tài)護(hù)坡的要求。

表1　柳條的生長(zhǎng)狀況分析

注：表中同列不同小寫(xiě)字母表示在0.05水平差異顯著。

Note：Different lowercases in the same column stand for significant difference at 0.05 level.

2.1.2基徑。新生枝條基徑的大小直接反映了植物材料生長(zhǎng)的好壞[4，6]。表1顯示，試驗(yàn)結(jié)束后，垂柳的平均基徑最大，達(dá)10.62 mm，最小的為饅頭柳(5.33 mm)，二者相差5.29 mm，杞柳和檉柳的平均基徑分別為5.41、8.72 mm。方差分析顯示，垂柳與杞柳、檉柳和饅頭柳之間存在顯著差異(P<0.05)，檉柳與杞柳、饅頭柳之間也存在顯著差異(P<0.05)。

2.1.3株高。新生枝條長(zhǎng)度指標(biāo)的重要性在于它直接反映根系的生長(zhǎng)，因此，它也反映出植物枝條生根后對(duì)表層土壤的穩(wěn)固作用[3-4]。調(diào)查結(jié)果表明(表1)，檉柳新生枝條的株高最高，達(dá)110.50 cm，饅頭柳的株高最矮，為72.53 cm。方差分析顯示，檉柳與杞柳、垂柳和饅頭柳之間均存在顯著差異(P<0.05)，垂柳和饅頭柳之間存在顯著差異(P<0.05)。

2.1.4生物量。生物量分為枝條生物量和根系生物量，不同植物材料在相同立地條件下、相同生長(zhǎng)時(shí)間段里枝條和根系的生物量有一定的差異，它們可以間接反映出該植物材料生長(zhǎng)的好壞[4]。調(diào)查結(jié)果表明(表1)，枝條生物量最大的是杞柳，檉柳和垂柳次之，饅頭柳的最小；根系生物量最大的是垂柳，饅頭柳和杞柳次之，檉柳的最小。

對(duì)4種柳條的枝條生物量進(jìn)行方差分析表明，杞柳與垂柳、檉柳、饅頭柳之間均存在顯著差異(P<0.05)；對(duì)根系生物量進(jìn)行方差分析表明，垂柳與杞柳、檉柳之間均存在顯著差異(P<0.05)，饅頭柳與檉柳之間也存在顯著差異(P<0.05)。

2.2土壤中的養(yǎng)分指標(biāo)分析

2.2.14種柳條根際土與非根際土養(yǎng)分指標(biāo)比較分析。表2顯示，杞柳、檉柳的根際土全氮含量低于非根際土，垂柳和饅頭柳的根際土全氮含量略高于非根際土；垂柳的根際土全磷含量高于非根際土，而饅頭柳、杞柳和檉柳的根際土全磷含量低于非根際土。有效磷是植物能快速利用的土壤磷，由表2可知，4種柳條的根際土有效磷含量均高于非根際土，說(shuō)明4種柳條根際均具有活化磷的能力[7-10]。垂柳、杞柳、檉柳的根際土有機(jī)質(zhì)含量均高于非根際土，而饅頭柳的根際土有機(jī)質(zhì)含量低于非根際土。

根際土酸度的調(diào)整是植物改善根際磷有效性的重要手段之一[3-4，11]，表2顯示，4種柳條根際土的pH均低于非根際土。

表2　4種柳條根際土與非根際土養(yǎng)分指標(biāo)

2.2.24種柳條根際土壤對(duì)養(yǎng)分的富集程度。采用富集率表示根際土壤對(duì)土壤養(yǎng)分的富集程度：富集率=[(根際含量-非根際含量)/非根際含量]×100%。

由圖1可知，垂柳、饅頭柳根際土對(duì)全氮的富集率為正值，說(shuō)明垂柳和饅頭柳對(duì)土壤全氮有很高的富集效應(yīng)；而杞柳、檉柳根際土對(duì)全氮的富集率為負(fù)值，說(shuō)明杞柳、檉柳根際土對(duì)全氮沒(méi)有富集作用。垂柳對(duì)土壤全磷有一定的富集作用，但是作用不大，杞柳、檉柳、饅頭柳對(duì)土壤全磷沒(méi)有富集作用；4種柳條根際土對(duì)有效磷的富集率均為正值，表明有效磷能有效地富集在根際土中，以檉柳對(duì)有效磷的富集率最高，杞柳次之，饅頭柳的富集率最低；4種柳條以垂柳的根際土對(duì)有機(jī)質(zhì)的富集率最高，其次是杞柳和檉柳，而饅頭柳的根際土對(duì)有機(jī)質(zhì)的富集率為負(fù)值。

圖1　4種柳條根際土壤對(duì)養(yǎng)分的富集率Fig.1　The enrichment rate of the rhizosphere soil of 4 kinds of wickers to nutrients

3結(jié)論與討論

通過(guò)在現(xiàn)場(chǎng)岸坡種植4種柳條，研究了不同植物材料對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性，同時(shí)研究根際土和非根際土對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的富集效果，研究結(jié)果表明：

(1)4種柳條成活率均在84%以上，因此，單從植物成活率上來(lái)看，4種柳樹(shù)均能滿(mǎn)足生態(tài)護(hù)坡的要求。

(2)從平均基徑來(lái)看，排序?yàn)椋捍沽?檉柳>杞柳>饅頭柳，垂柳與其他三者之間均存在顯著差異，因此垂柳比較適合用于河道生態(tài)護(hù)坡的工程技術(shù)當(dāng)中。

(3)從平均株高來(lái)看，排序?yàn)椋簷f柳>垂柳>杞柳>饅頭柳，檉柳與其他三者之間均存在顯著差異，因此，僅就株高而言，更適宜選擇檉柳用于岸坡生態(tài)修復(fù)工程。

(4)從枝條生物量來(lái)看，排序?yàn)椋鸿搅?檉柳>垂柳>饅頭柳，杞柳與其他三者之間均存在顯著差異。從根系生物量來(lái)

看，排序?yàn)椋捍沽?饅頭柳>杞柳>檉柳，垂柳與杞柳、檉柳之間存在顯著差異，饅頭柳與檉柳之間也存在顯著差異。

(5)垂柳和饅頭柳的根際土全氮含量略高于非根際土；垂柳的根際土全磷含量高于非根際土；4種柳條的根際土有效磷含量均高于非根際土；垂柳、杞柳、檉柳的根際土有機(jī)質(zhì)含量高于非根際土；4種柳條的根際土pH均低于非根際土。

(6)垂柳、饅頭柳根際土對(duì)全氮有很高的富集效應(yīng)，而杞柳、檉柳根際土對(duì)全氮沒(méi)有富集作用；垂柳根際土對(duì)全磷有一定的富集作用，但是作用不大，杞柳、檉柳、饅頭柳根際土對(duì)全磷沒(méi)有富集作用；4種柳條根際土對(duì)有效磷的富集率均為正值，排序?yàn)椋簷f柳>杞柳>垂柳>饅頭柳；4種柳條以垂柳的根際土對(duì)有機(jī)質(zhì)的富集率最高，其次是杞柳和檉柳，而饅頭柳的根際土對(duì)有機(jī)質(zhì)的富集率為負(fù)值。

筆者僅研究了4種扦插柳條用于生態(tài)護(hù)坡中的生態(tài)適應(yīng)性，根系土壤對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的富集作用，可根據(jù)工程施工的要求，選用不同柳條品種用于岸坡扦插。對(duì)于其他植物材料用于生態(tài)護(hù)坡的效果如何有待進(jìn)一步試驗(yàn)研究。

參考文獻(xiàn)

[1] 錢(qián)斌天，石磊，高甲榮，等.檉柳在河岸生態(tài)修復(fù)中的應(yīng)用：以西寧市湟水河為例[J].中國(guó)水土保持科學(xué)，2014，12(2)：35-39.

[2] 周文君，沈有信，劉文耀.滇中云南松根際土與非根際土磷的有效性[J].中南林學(xué)院學(xué)報(bào)，2015，25(3)：25-29.

[3] 張婷.幾種作物根際與非根際土壤養(yǎng)分含量差異探析：以重慶市北碚區(qū)為例[D].重慶：西南大學(xué)，2012.

[4] 羅緒強(qiáng)，王世杰，張桂玲，等.茂蘭喀斯特地區(qū)常見(jiàn)蕨類(lèi)植物根際土氮、磷、鉀營(yíng)養(yǎng)元素含量特征[J].地球與環(huán)境，2014，42(3)：269-278.

[5] 張政，付融冰.河道坡岸生態(tài)修復(fù)的土壤生物工程應(yīng)用[J].湖泊科學(xué)，2007，19(5)：558 -565.

[6] 徐佩賢.東方杉嫩枝扦插繁殖技術(shù)及其生根機(jī)理研究[D].南京：南京林業(yè)大學(xué)，2009.

[7] 錢(qián)斌天.土壤生物工程技術(shù)植物材料的篩選和施工方式研究[D].北京：北京林業(yè)大學(xué)，2013.

[8] 高甲榮，劉瑛.土壤生物工程在北京河流生態(tài)修復(fù)中的應(yīng)用研究[J].水土保持學(xué)報(bào)，2008，22(3)：152-157.

[9] 趙廣琦，奉樹(shù)成，邵飛，等.植物護(hù)坡及其生態(tài)效應(yīng)研究[J].園林科技，2008(4)：31-38.

[10] 錢(qián)斌天，高甲榮，王越，等.植物混凝土格柵技術(shù)在北京地區(qū)生態(tài)護(hù)坡中的應(yīng)用[J].水土保持通報(bào)，2012，32(3)：123-127.

[11] 劉瑛，高甲榮，張金瑞，等.扦插-拋石聯(lián)合技術(shù)的構(gòu)建與應(yīng)用[J].水利水電科學(xué)進(jìn)展，2009，29(4)：47-50.

基金項(xiàng)目國(guó)家“十二五”水專(zhuān)項(xiàng)——太湖新城湖濱流域水質(zhì)改善與生態(tài)修復(fù)綜合示范項(xiàng)目(2012ZX07101-013-5)。

作者簡(jiǎn)介閆暉敏(1989-)，女，江蘇如皋人，助理工程師，碩士，從事生態(tài)修復(fù)方面的研究。

收稿日期2016-04-11

中圖分類(lèi)號(hào)S 158.3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)0517-6611(2016)15-262-03

Effects of the Rhizosphere Soil of Different Varieties of Cutting Wickers on the Nutrients Enrichment

YAN Hui-min, QI Zhi-fei, ZHANG Yan-qing et al

(The Ecological Science and Technology Limited Company of Jiangda, Wuxi, Jiangsu 214061)

Abstract[Objective] To study the effect of the rhizosphere soil of different varieties of cutting wickers on the enrichment of nutrients, and screen out the optimal plant materials for engineering construction. [Method] Cutting 4 kinds of wickers on slope(including Salix babylonica, Salix integra, Tamarix chinensis, Salix matsudana), the adaptability of different plant materials to environment,nutrient index of rhizosphere and non rhizosphere soil, enrichment of nutrients in rhizosphere soil were compared. [Result] The survival rates were above 84% of four varieties of wicker, the average base diameter of Salix babylonica was maximum, the branch biomass and plant height of Tamarix chinensis was maximum. The comparison of element content in rhizosphere soil and non-rhizosphere soil showed that the total nitrogen content of Salix babylonica and Salix matsudana in rhizosphere soil was lower than that of non-rhizosphere soil, and the total phosphorus content of Salix babylonica in rhizosphere soil was higher than that in non-rhizosphere soil. The available phosphorus content in rhizosphere soil of all 4 kinds of wickers was higher than that in non-rhizosphere soil, pH were lower than that of non-rhizosphere soil; the organic matter content in rhizosphere soil of Salix babylonica, Salix integra, Tamarix chinensis were higher than that in non-rhizosphere soil. Salix babylonica and Salix matsudana had highest enrichment effect on total nitrogen; Salix babylonica had a certain enrichment effect on total phosphorus; available phosphorus was effectively enriched by rhizosphere soil of 4 kinds of wickers. [Conclusion] According to the requirements of engineering construction, different wickers should be selected for slope cutting.

Key wordsWicker; Cutting; Adaptation; Nutrient substance; Enrichment effect