延安人工林根區和非根區土壤有機質和pH分析

王詣+曹陽陽+楊旭艷+賀治慧

摘 要：為了解延安地區人工林地土壤根區和非根區有機質和pH的差異性，在延安市寶塔區文匯山上采集了側柏、楊樹、核桃樹、地棠、鋪地柏及酸棗根區及非根區土壤進行測定和分析。每個采樣區分0～20cm、20～40cm、40～60cm3個層次。結果表明：所有土樣有機質含量平均為12.27g/kg，根區有機質含量13.05g/kg高于非根區11.49g/kg。在土壤深度為0～20cm、20～40cm、40～60cm時，有機質含量分別為14.45g/kg、12.07g/kg、10.31g/kg。可見土壤深度越深有機質含量越低。所有土樣pH平均為8.18，根區pH為8.16，較非根區8.21偏酸性。在土壤深度為0～20cm、20～40cm、40～60cm時，pH分別為8.14、8.18、8.24，可見土壤深度越深越偏堿性。對于不同植物，有機質含量大小依次為酸棗>地棠>楊樹>側柏>鋪地柏>核桃，灌木類>喬木類；pH含量大小依次為核桃>楊樹>側柏>鋪地柏>酸棗>地棠，喬木類>灌木類。

關鍵詞：人工林；土壤；根區；非根區

中圖分類號 S151.9 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2017）07-0079-03

Abstract：In order to understand the nutrient differences between soil root zone and non root zone in Yan'an plantation，from Yan'an Baota District，Wenhui mountain collected the root zone and non root zone soil of Platycladus orientalis，Pterocarya stenoptera，Juglans regia，Kerria japonica，Sabina procumbens and Ziziphus jujuba to measure and analyze. Each sample space distinguishes 0～20cm，20～40cm，40～60cm three levels. The results showed that the content of organic matter in all soil samples was 12.27g/kg，and the organic matter content in the root zone was higher than that in the non root zone respectively. In the soil depth of 0～20cm，20～40cm，40～60cm，the organic contents were 14.45g/kg，12.07g/kg and 10.31g/kg. The deeper the soil depth，the lower the organic matter content. The average pH was 8.18 in all soils，and the root zone pH was 8.16，more acidic than non-root zone，which was 8.21. In the soil depth of 0～20cm，20～40cm，40～60cm，pH were 8.14， 8.18，8.24. So the deeper the soil depth，the more alkaline. For different plants，the organic contents followed Ziziphus jujuba>Kerria japonica>Pterocarya stenoptera>Platycladus orientalis>Sabina procumbens>Juglans regia，shrubs>trees；The content of pH were Juglans regia>Pterocarya stenoptera>Platycladus orientalis>Sabina procumbens>Ziziphus jujuba>Kerria japonica，trees>shrubs.

Key words：Plantation；Soil；Root zone；Non root zone

在根區這個微域環境內，植物所需的各種養分和土壤中的一些有害物質都可通過這一環境從土壤中進入植物體，使得根區這一環境的土壤物理化學性質和生物化學過程不同于一般土體，根區土壤中各種養分的含量和分布與非根區土壤有明顯差異[1]。國內許多學者針對根區和非根區土壤養分進行了大量研究，例如，樊博等對貴州省何首烏種植基地根區與非根區土壤養分含量的差異性進行研究，結果表明，種植基地根區土壤養分含量總體上大于非根區土壤[2]。李博等研究了孩兒參不同種植方式對土壤養分的影響，結果表明，不同種植方式下根區土壤養分含量差異較大，7種不同種植方式根區土壤養分含量均顯著高于非根區土壤，根區土壤pH值平均低于非根區土壤0.32[3]。樂樂等研究了0～5年、6～10年、11～15年、16～20年、21～25年5種種植年限的金銀花，對其根區與非根區土壤養分狀況分析，結果表明：不同種植年限的金銀花根區土壤與非根區土壤pH值、有機質有極顯著差異，與非根區相比，根區土壤內的植物根系對土壤養分有一定增加效應[4]。孟令軍等發現秦嶺北坡太白山區鹿蹄草根際和非根際土壤養分與酶活性密切相關，各土壤酶活性之間也存在不同程度的相關性，較好地反映了鹿蹄草生境的土壤肥力狀況[5]。陳高起等以重慶市中梁山石灰土地區為研究區，選擇萵筍、紅菜苔、白菜、瓢兒菜和柑橘5種不同的作物，分別測定了5種作物的根際與非根際土壤的養分含量以及土壤pH值，結果表明根際土壤的pH值均低于非根際土壤，根際土壤有機質含量均高于非根際土壤[6]。

目前，涉及延安人工林土壤根區和非根區養分含量的研究還相對較少，為此，本實驗選取延安地區具有代表性的植物側柏、楊樹、核桃樹、地棠、鋪地柏及酸棗，分別采集了其根區和非根區0～20cm、20～40cm、40～60cm的土壤，進行了土壤有機質和pH測定，從而了解根區和非根區土壤養分含量的差異性，為生產生活實踐提供指導。

1 材料與方法

1.1 研究區概況 延安市位于陜西黃土高原丘陵溝壑區，介于北緯35°21′～37°31′，東經107°41′～110°31′。北接榆林市，南連咸陽市，銅川市，渭南市，東隔黃河與山西省臨汾市，呂梁市相望，西依子午嶺與甘肅省慶陽市為鄰。全市總面積37 037km2，共轄1區12縣，市府駐寶塔區，196個鄉鎮，3 426個行政村，總人口193.88萬，其中農業人口154.1萬。延安四季分明，日照充足，晝夜溫差大，年均無霜期170d，年均氣溫7.7～10.6℃，年均日照數2 300～2 700h，年均降水量500mm左右[7]。

1.2 樣品采集 在延安市寶塔區文匯山上選取當地代表性的側柏、楊樹、核桃樹、地棠、鋪地柏及酸棗，并在每種植物根區及非根區各選均勻分布的3點，用事先準備好的土鉆分別走“S”形采集0～20cm、20～40cm、40～60cm深度的土樣，把同深度3點土樣分別混合，裝袋并貼上標簽。

1.3 測定項目與測定方法 土壤有機質采用重鉻酸鉀氧化-容量法測定[8]，pH采用電位法測定[9]

1.4 數據分析 本次實驗所得數據均采用EXCEL分析。

2 結果與分析

2.1 土壤有機質分析 土壤有機質與養分供給、土壤物理性質的改善及防止土壤侵蝕有重要關系[10]。有機質主要來源于生長在其上的自然植被（木本或草本植物）的殘體（地上部的枯枝落葉、地下部的死亡根系及根的分泌物）及動物殘體[11]。經測定，在0～20cm，根區有機質含量平均值為16.06g/kg，非根區有機質含量平均值為12.83g/kg，兩者平均值為14.45g/kg。在20～40cm，根區有機質含量平均值為11.22g/kg，非根區有機質含量平均值為12.91g/kg，兩者平均值為12.07g/kg。在40～60cm，根區有機質含量平均值為11.88g/kg，非根區有機質含量平均值為8.73g/kg，者平均值為10.31g/kg。

在根區，不同層次土壤有機質平均值為13.05g/kg；在非根區，不同層次土壤有機質平均值11.49g/kg。在所有樣品中有機質含量最大值為23.12g/kg，為酸棗根區0～20cm土樣；有機質含量最小值為3.30g/kg，為核桃根區20～40cm土樣。側柏、楊樹、核桃樹、鋪地柏、酸棗及地棠有機質含量平均值分別為10.99g/kg，11.09g/kg，9.3g/kg，10.49g/kg，18.63g/kg，13.15g/kg（表1）。木類有機質含量平均為10.46g/kg，灌木類平均為14.09g/kg，所有樣品有機質含量平均值為12.27g/kg。

各樹種表層土壤有機碳含量相對亞表層、底層較高，這是由于土壤表層地表枯落物較為豐富，土壤有機質較為豐富，使得表層有機碳含量較高；而亞表層、底層受地表枯落物的影響較小，有機質相對表層低，因此導致亞表層、底層有機碳含量低于表層[12]。側柏與鋪地柏葉形均為鱗片狀且都是常綠植物，因此其有機質含量相對較低，核桃樹含量最低可能是因為其位于山路邊，受游人及山風影響，致使枯枝落葉難以堆積。各喬木相對于灌木有機質含量低，這可能是因為所選喬木區域坡度較大，枯枝落葉不易堆積，受氣象因素影響較大所致。

2.2 pH分析 土壤pH能影響土壤養分有效性的發揮，是土壤的重要屬性之一[13]，其大小與植物根系的深淺多寡及微生物的活動密切相關。經測定，在土壤深度為0～20cm時，根區pH平均值為8.14，非根區pH平均值為8.13，兩者平均值為8.14。在土壤深度為20～40cm時，根區pH平均值為8.12，非根區pH平均值為8.24，兩者平均值為8.18。在土壤深度為40～60cm時，根區pH平均值為8.23，非根區pH平均值為8.25，兩者平均值為8.24。

在根區，不同土壤深度層次pH平均值為8.16；非根區不同土壤深度層次pH平均值為8.21。所有樣品中pH最大值為8.40，為核桃非根區40～60cm土樣；所有樣品中pH最小值為7.99，為側柏根區20～40cm土樣。側柏、楊樹、核桃樹、鋪地柏、酸棗及地棠pH平均值分別為8.18，8.2，8.33，8.17，8.15，8.1（表2）。3種喬木pH均值為8.24，而3種灌木為8.14。所有樣品pH平均值為8.18。

分析可知，土層越深pH值越大且喬木pH值大于灌木。究其原因是林地的枯落物主要成分是木質素、單寧和樹脂，這些物質主要依靠土壤中的真菌分解，真菌在分解過程中產生了部分有機酸，因而降低了土壤酸堿度[14]。側柏與鋪地柏pH較大及核桃樹pH最大與有機質分析結果一致。

3 結論

（1）在土壤深度為0～20cm，20～40cm，40～60cm時，有機質含量平均值分別為14.45g/kg，12.07g/kg，10.31g/kg。

根區和非根區不同層次土壤有機質含量平均值分別為13.05g/kg，11.49g/kg。土壤有機質含量隨著土壤深度增加而降低，根區有機質含量大于非根區含量；

（2）在土壤深度為0～20cm，20～40cm，40～60cm時，pH平均值分別為8.14，8.18，8.24。根區和非根區不同土壤深度層次pH平均值分別為8.16，8.21。土壤pH隨著土壤深度增加而增大，非根區pH大于根區。

（3）對于不同植物，有機質含量大小依次為酸棗>地棠>楊樹>側柏>鋪地柏>核桃，灌木類>喬木類；pH含量大小依次為核桃>楊樹>側柏>鋪地柏>酸棗>地棠，喬木類>灌木類。

參考文獻

[1]張婷.幾種作物根際與非根際土壤養分含量差異探析——以重慶市北碚區為例[D].重慶：西南大學，2012.

[2]樊博，何騰兵，林昌虎，等.貴州省不同種植基地何首烏根區與非根區土壤養分的研究[J].江蘇農業科學，2014（5）：256-259.

[3]李博，何騰兵，林昌虎，等.不同種植方式孩兒參根區與非根區土壤養分特性研究[J].中藥材，2013（11）：1726-1730.

[4]樂樂，何騰兵，林昌虎，等.不同種植年限金銀花根區與非根區土壤養分差異性研究[J].山地農業生物學報，2013（3）：229-232.

[5]孟令軍，耿增超，王海濤，等.秦嶺太白山區鹿蹄草根際與非根際土壤養分及酶活性研究[J].西北農林科技大學學報：自然科學版，2012（5）：157-165.

[6]陳高起，傅瓦利，張婷，等.石灰土地區幾種作物根際與非根際土壤養分特征對比研究——以重慶市中梁山為例[J].水土保持研究，2014，21（1）：104-109.

[7]康博文，劉建軍，侯琳，等.延安市城市森林健康評價[J].西北農林科技大學學報：自然科學版，2006（10）：81-86.

[8]中國土壤學會農業化學專業委員會.土壤農業化學常規分析方法[M].北京：科學出版社，1983：74.

[9]張甘霖，龔子同.土壤調查實驗室分析方法[M].北京：科學出版社，2012：38.

[10]Gregorich E G，Carter M R，Doran J W，et al. Chapter 4 Biological attributes of soil quality[J]. Developments in Soil Science，1997，25：81-113.

[11]李靖.土壤中有機質的作用[J].平原大學學報，1999（4）：54-55.

[12]渠開躍，馮慧敏，代力民，等.遼東山區不同林型土壤有機碳剖面分布特征及碳儲量研究[J].土壤通報，2009（6）：1316-1320.

[13]譚艷，吳承禎，洪偉，等.鄧恩桉林地土壤pH空間變異分析[J].植物資源與環境學報，2012（1）：14-19.

[14]張勇，秦嘉海，趙蕓晨，等.黑河上游冰溝流域不同林地土壤理化性質及有機碳和養分的剖面變化規律[J].水土保持學報.2013（2）：126-130. （責編：張宏民）