武功山不同海拔高度土壤速效鉀與植物全鉀分布格局及相關性

鄭翔++李真真++鄭利亞 +劉倩 +郭曉敏+牛德奎

摘要：鉀是植物必需的營養元素之一，而土壤速效鉀是土壤鉀素供應的指標之一。以江西省武功山海拔800～1 900 m 為研究對象，分析不同海拔高度的土壤速效鉀、植物全鉀的分布格局及相關性。結果表明，土壤速效鉀含量的變異范圍為24.33～138.53 mg/kg，均值為86.99 mg/kg，土壤速效鉀含量為草甸區>灌木區>毛竹區>針闊混交區。植物全鉀含量的變異范圍為1.01～7.16 g/kg，均值為4.82 g/kg，植物全鉀含量為草甸區>針闊混交區>灌木區>毛竹區。海拔高度與土壤速效鉀含量、植物全鉀含量之間均存在極顯著的正相關，土壤速效鉀含量與植物全鉀含量具有極顯著的正相關。

關鍵詞：海拔；土壤速效鉀；植物全鉀

中圖分類號：S153文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2017）04-0211-04

鉀元素是植物生長發育所必需的元素，是與氮、磷并列的植物營養的三大要素之一。鉀能促進植物的光合作用，制造更多的養料，尤其是對淀粉和糖分的形成有重要作用，同時，鉀還能促進植物對氮、磷的吸收，有利于蛋白質的形成，參與細胞滲透調節作用，調控氣孔運動，激活酶的活性，促進有機酸代謝，增強植物的抗逆性[1]。鉀在植物體內主要以離子形態和可溶性鹽存在，或者吸附在原生質表面上。植物體內鉀離子濃度往往比其他離子高，而且遠遠高于外界環境中的速效鉀濃度[2]。鉀元素關系到植物群落的穩定和可持續發展。土壤是植物生長最主要的營養來源，植物必須從土壤中獲取大量的營養元素以滿足其生長發育的需要。在自然條件下植物生長所需要的鉀來自含鉀礦物的風化，尤其是土壤表層的速效鉀含量直接決定了植物的生長狀況[3]。武功山由于山體垂直海拔較高且山勢陡峻，導致氣候、土壤、植被的垂直地帶性分異明顯。近年來，眾多學者以山地草甸為研究對象，分析海拔1 600～1 900 m的草甸區土壤的理化性質，而很少有人研究不同植被類型的鉀含量的分布格局。本研究根據植被類型將武功山海拔800～1 900 m劃分為毛竹區、針闊混交區、灌木區、山地草甸區，以這4個區為研究對象，分析測定不同植被類型的土壤和凋落物鉀含量，以期揭示武功山垂直梯度上土壤速效鉀、植物全鉀的分布格局，為合理開發利用土壤和植物資源以及可持續發展提供科學依據。

1材料與方法

1.1武功山概況

武功山位于江西省中西部，毗鄰湖南省，地處114°10′～114°17′E、27°25′～27°35′N，屬羅霄山脈北段，南北走向綿延約120 km，總面積大約260 km2，年平均溫度為14～16 ℃，年降水量1 350～1 750 mm，為贛江水系和湘江水系的分水嶺。武功山巖石主要由花崗巖和片麻巖構成，山體垂直，海拔較高，且山勢陡峻，導致氣候、土壤、植被的垂直地帶性分異明顯。地貌類型主要以中山和低山類型為主，紅壤、黃壤、黃棕壤、高原草甸土沿海拔高度梯型分布。武功山的地帶性植被屬于典型的中亞熱帶常綠闊葉林。在山脈南坡的植被帶具有較強的熱帶性，北坡則有較強的溫帶性。垂直地帶性的植被類型包括常綠、落葉闊葉混交林、竹林、常綠闊葉林、針葉林、灌木、草甸等。主峰金頂海拔1 918.3 m，在我國華東植被區劃中具有重要地位。

1.2試驗樣地設置和樣品采集

根據其植被類型將武功山在海拔800～1 900 m梯度劃分為毛竹區、針闊混交區、灌木區、山地草甸區。在區域內根據植被群落和海拔設置樣地，樣地的具體情況見表1。在樣地內設置3個30 m×30 m樣方。在樣方內采用土鉆多點取土混合均勻，帶回實驗室風干后，挑出細根、石粒等雜質，過篩保存，供土壤有效鉀測定使用。每個樣方沿坡向分為0～10 m、>10～20 m、>20～30 m 3層，每一層在樣方左右兩端分別取新鮮凋落物混合裝入自封袋，風干，磨碎用于植物鉀的測定。

1.3試驗方法

1.3.1測定方法

土壤速效鉀采用1 mol/L 3COONH4浸提-火焰光度法測定；植物全鉀采用用H2SO4-H2O2消煮，制備成待測液，火焰光度計對待測液進行測定。

1.3.2分析方法

運用SPSS 17. 0進行統計分析，顯著性水平設定為α=0.01、α=0.05。數據經正態分布檢驗，用方差分析和Duncan′s檢驗分析土壤速效鉀、植物全鉀的垂直梯度上的空間分布狀況，用Pearson相關系數評價土壤速效鉀和植物全鉀的相關性，采用origin 8.0軟件制圖。

2結果與分析

2.1土壤速效鉀和植物全鉀的空間分布[HT]

2.1.1毛竹區土壤速效鉀、植物全鉀含量

鉀元素與氮、磷元素不同，鉀元素不是植物有機體的結構物質，以自由離子或吸附形式存在于細胞液中，并且在細胞之間和整個植物體內具有流動性，活性強，容易被淋溶[4]，在不同植物中鉀元素具有不同的分布特征[5]。

通過對海拔800～1 000 m高度的毛竹區土壤速效鉀以及新鮮凋落物的植物全鉀進行測定，土壤速效鉀含量變異范圍為50.88～59.40 mg/kg，植物全鉀含量的變異范圍為1.01～4.05 g/kg。從圖1可以看出，土壤速效鉀在海拔800 m與900 m高度沒有差異，在海拔1 000 m土壤速效鉀最低，與海拔800、900 m高度差異極顯著。植物全鉀具有明顯的垂直分布規律，即隨著海拔的升高，植物全鉀也隨之升高。海拔 1 000 m 高度的植物全鉀是海拔800、900 m高度的4.00、270倍。土壤中的鉀素主要來源于成土母巖中礦物風化釋放，其含量多少還與成土區氣候、降雨量以及植被種類的差異密切相關[6-7]。土壤速效鉀是土壤鉀素的現實供應指標[8]。海拔1 000 m高度的植物全鉀最大因為其樣方內含有闊葉樹種和灌木導致，對鉀吸收較毛竹純林大，導致其土壤速效鉀較低。而海拔800、900 m高度植物全鉀差異可能是因為毛竹林毛竹年齡和徑階不同而引起的。

2.1.2針闊混交區土壤速效鉀、植物全鉀含量森林植被類型不同，其林地表層的枯落物構成及地下根系的生長發育狀況，枯落物的分解等均存在差異，因而所造成的林地土壤理化性質也存在差異[9]。在海拔1 000～1 400 m高度的針闊混交區土壤速效鉀含量變異范圍為24.33～46.70 mg/kg，植物全鉀含量的變異范圍為3.00～4.50 g/kg。從圖2可以看出，不同海拔高度土壤速效鉀和植物全鉀的含量差異極顯著，其中海拔高度1 150 m土壤速效鉀、植物全鉀含量最低，1 200 m土壤速效鉀、植物全鉀含量最高。化感作用是植物通過釋放化學物質到環境中而對其他植物產生直接或間接的有害或有利作用，從而對植物生長產生不同程度的影響[10-11]。海拔高度1 150 m土壤速效鉀、植物全鉀低的原因可能是馬尾松的化感作用，不利于灌木和草本植物生長，樣地內的灌木和草本植物稀疏，均不及海拔高度1 100、1 200 m。雨水沖刷以及風力侵蝕造成表層土壤營養流失，造成土壤速效鉀、植物全鉀較低。楓香為落葉喬木[12-13]，生物量大，養分歸還給土壤較針葉多，且樣地內灌木和草本植物比較茂盛，所以其土壤速效鉀、植物全鉀的含量較高。

[FK（W12][TPZX22.tif][FK）]

2.1.3灌木區不同海拔高度土壤速效鉀、植物全鉀含量隨著海拔的升高，由于水分、溫度、風的限制[14]，海拔1 400～1 600 m 植物的類型屬于灌木。在灌木區土壤速效鉀含量的變異范圍為89.89～141.06 mg/kg，植物全鉀含量變異范圍為2.99～4.16 g/kg。不同植物對鉀的吸收存在一定的差異，即使是同種植物的不同品種對鉀的吸收都存在一定的差異[15]。從圖3可以看出，不同海拔高度的土壤速效鉀、植物全鉀含量差異顯著，海拔高度1 450 m土壤速效鉀含量最高，但植物全鉀含量最低，1 550 m土壤速效鉀含量最低，1 400 m植物全鉀含量最高。

3結論

通過對武功山海拔高度800～1 900 m的土壤速效鉀、植物全鉀進行分析，結果表明，土壤速效鉀含量為草甸區[JP2] 118.41 mg/kg>灌木區118.35 mg/kg>毛竹區56.03 mg/kg>[JP]針闊混交區37.59 mg/kg。毛竹區、針闊混交區土壤速效鉀含量處于低水平的30～60 mg/kg，灌木區、草甸區土壤速效鉀含量處于高水平的100～160 mg/kg。武功山海拔高度 800～1 900 m 的土壤速效鉀變異范圍為24.33～138.53 mg/kg，變異范圍較大，土壤速效鉀在海拔梯度上分布極其不均。其土壤速效鉀含量均值為86.99 mg/kg。研究區域的植被具有垂直地帶性分布，且植被種類豐富，所處土壤母質和土壤類型也不同，植物全鉀含量為草甸區7.36 g/kg>針闊混交區3.67 g/kg>灌木區3.67 g/kg>毛竹區 2.19 g/kg。植物全鉀含量的變異范圍為1.01～7.16 g/kg，均值為 4.82 g/kg。植物全鉀含量變異范圍大，分布極其不均。在海拔梯度上植物全鉀含量無明顯的分布規律。海拔高度與土壤速效鉀含量、植物全鉀含量之間均存在極顯著正相關，土壤速效鉀含量與植物全鉀含量具有極顯著正相關。在海拔梯度上土壤母質和其他因素如溫度、降水、風對土壤速效鉀、植物全鉀含量分布還有待于進一步研究。

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