不同種源麻栗坡兜蘭根系土壤養分特征研究

童琪 王陳 楊朔 劉芳 李婧 駱暢

(貴州省植物園，貴州 貴陽 550004)

土壤是人類生產和生活中重要的自然資源,也是生態系統的重要組成部分,決定著生物的種類、數量和生長狀況[1,2]。根際是植物根系活動對土壤影響最強烈、最直接的微域環境,是影響植物、土壤、微生物之間關系的關鍵平臺[3-5],是三者進行物質與能量交換最為活躍的區域,對于生態系統中的養分循環發揮著重要的作用[6]。

麻栗坡兜蘭(Paphiopedilummalipoense S.C.Chen& Z.H.Tsi),兜蘭屬地生或半附生植物,根狀莖短,有少數稍呈肉質而被毛的纖維根。其葉片色彩斑斕,花瓣青綠色,唇瓣乳黃色,有“玉拖” 的雅稱,花期12 月—次年3 月,生于海拔800～1100m 的石灰巖山地林下多石處,是優異的園藝觀賞花卉[7]。國內麻栗坡兜蘭的研究主要集中在群落特征[8]、快繁技術[9]、葉片光合特性[10]、DNA 提取方法[11]等方面,然而對麻栗坡兜蘭根系土壤的研究尚未見報道。本文以不同種源麻栗坡兜蘭根際與非根際土壤養分為研究對象,對土壤全氮、全磷、全鉀、水解氮、有效磷、速效鉀含量進行了分析,旨在探明不同種源麻栗坡兜蘭根系養分之間的差異性,為培育麻栗坡兜蘭提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 樣地設置及土壤樣品采集

1.1.1 樣地設置

3 個采樣點分別位于興義市清水河鎮 (QSH)、黔南州荔波縣茂蘭國家級自然保護區(ML)、黔西南州望謨縣(WM)。每個采樣點設置3 塊樣地,每塊樣地2m×2m,對樣地內麻栗坡兜蘭進行調查,計算樣地內平均株高和平均地徑,樣株為調查后選取的平均樣本,每個樣株3 個重復。

1.1.2 土壤樣品采集

用土壤刀沿著植株基部慢慢挖出整個植株,使用抖落法采集根際土壤,一共27 個根際土壤樣品。同時每個樣方內沿“S” 型采集3 個點0～20cm 的表層土壤,將采集到的土壤充分混合作為一個樣方的非根際土,一共9 個非根際土壤樣品。采集后的新鮮土樣用自封袋裝好運回實驗室風干,風干粉碎后過100 目篩子,貯存于自封袋內。

1.2 試驗方法

全氮:用元素分析儀測定,儀器自動測算出樣品中的N (%)；全磷、鉀:用混合酸消解,電感耦合等離子發射光譜儀(ICP) 測定；速效氮:用堿解—擴散法測定；有效磷:用0.5mol·L-1NaHCO3浸提,鉬銻抗比色法測定；速效鉀:用中性1mol·L-1乙酸銨溶液浸提,火焰光度計測定。

1.3 數據處理

采用Excel 2010 制作圖表,SPSS 22.0 進行方差分析和多重比較。

根際富集率E (Enrichment ratio) 反映養分的富集程度,計算公式:

E=[ (根際含量-非根際含量)/非根際含量] ×100%

2 結果與分析

2.1 不同種源麻栗坡兜蘭根系土壤氮素含量特征

2.1.1 全氮含量

由圖1 可知,清水河(QSH) 采樣點麻栗坡兜蘭根際與非根際土壤全氮含量有顯著性差異 (P ＜0.05),茂蘭(ML) 與望謨(WM) 采樣點麻栗坡兜蘭根際與非根際土壤全氮含量均無顯著性差異(P ＞0.05)。

2.1.2 水解氮含量

由圖1 可知,清水河(QSH)、茂蘭(ML) 與望謨(WM) 采樣點麻栗坡兜蘭根際與非根際土壤水解氮含量均存在顯著性差異(P＜0.05)。

2.2 不同種源麻栗坡兜蘭根系土壤磷素含量特征

2.2.1 全磷含量

由圖2 可知,清水河(QSH)、茂蘭(ML) 與望謨(WM) 采樣點麻栗坡兜蘭根際與非根際土壤全磷含量均無顯著性差異(P＞0.05)。

2.2.2 有效磷含量

由圖2 可知,清水河(QSH)、茂蘭(ML) 與望謨(WM) 采樣點麻栗坡兜蘭根際與非根際土壤有效磷含量均存在顯著性差異(P＜0.05)。

2.3 不同種源麻栗坡兜蘭根系土壤鉀素含量特征

2.3.1 全鉀含量

由圖3 可知,清水河(QSH) 采樣點麻栗坡兜蘭根際與非根際土壤全鉀含量有顯著性差異 (P ＜0.05)；茂蘭(ML)、望謨(WM) 采樣點麻栗坡兜蘭根際與非根際土壤全鉀含量均無顯著性差異(P ＞0.05)。

2.3.2 速效鉀含量

由圖3 可知,清水河(QSH)、茂蘭(ML) 與望謨(WM) 采樣點麻栗坡兜蘭根際與非根際土壤速效鉀含量均存在顯著性差異(P＜0.05)。

2.4 不同種源麻栗坡兜蘭根系土壤養分富集率

由表1 可知,清水河(QSH)、茂蘭(ML) 與望謨(WM) 3 個采樣點根際土壤養分均出現富集現象,清水河(QSH) 各個養分富集率高于茂蘭(ML) 與望謨(WM),茂蘭(ML) 全氮、全磷富集率高于望謨(WM),望謨(WM) 水解氮、有效磷、全鉀、速效鉀富集率高于茂蘭(ML)。

表1 不同種源麻栗坡兜蘭根際與非根際土壤養分富集率

3 結論與討論

根際土壤化學性質受植物根系、土壤微生物及土壤動物影響較大,即植物根系對提高土壤肥力、改善土壤質量有重大作用[12]。本研究表明,清水河(QSH) 采樣點除全磷含量外,其余各個根際與非根際土壤養分之間均存在顯著性差異,說明清水河種源麻栗坡兜蘭根系對土壤化學性質影響較大。茂蘭(ML)、望謨(WM) 采樣點土壤全素養分均無顯著性差異,土壤有效養分均存在顯著性差異,說明茂蘭、望謨種源麻栗坡兜蘭根系對土壤化學性質影響較小,基本只能改善土壤速效養分的含量。

植物通過根系不斷從土壤中吸收大量養分,因此根際土壤內的養分容易出現富集或者是貧乏的現象[13,14]。本研究中,清水河、茂蘭與望謨3 個種源麻栗坡兜蘭根際土壤養分均出現富集現象,根際效應明顯。其中,清水河種源根系養分富集率高于茂蘭、望謨種源,根際效應更明顯,培肥土壤實效更大,可能是由于蘭科植物特有菌根真菌造成的,而麻栗坡兜蘭根系與其菌根真菌之間的關系及作用機制,有待進一步的研究與挖掘[15]。