亞熱帶野生杜鵑群落土壤磷組分含量及其影響因素

中圖分類號：S718.5 文獻標識碼：A 文章編號：1006-060X（2025）08-0036-06

Content of Phosphorus Fractions and Its Influencing Factors in the Soil of Wild Rhododendron fortunei in the Subtropical Zone

CHU Bin12， ZHANG Min-huan1，LIU Sheng-yuan1，LIU Yan23，CHEN Chan23，WU Lin-shi2，LIN Yu-wen4， LIAO Ju-yang2，3

（1.CentralSouthUesityofFrestryndTholgCangshOoC;2tioalForstryGassndRddedo EngineringToloechetes1C;.acalGdenh16;4 LandscapeArchitectureandArt Design，HunanAgricultural University，Changsha 4iOl28，PRC）

Abstract：ThewildRhododendronfortuneiLindl.inYangmingshanNationalForestPark，HunanProvincewasselectedtostudy thecontentofsoilphosphorusfractionsanditsinfuencingfactors.zospheresoilandnon-zospheresoilsmpleswerecoected to determine thecontentof phosphorus fractions and physiochemical properties，onthe basisof which the soil phosphorus pool variations wereanalyed.Furthermore，the Mantel-test wasperforedtoexplore thecorelations betweensoilphosphoruspool andenvironmentalfactors.Theresultsshowedthat thecontentofdiferent phosphorus fractionsinthesoilofR.fortuneiLndl.in Yangmingshanweresignificantlydiferentbetweentherhzosphereandnon-hizosphereareas.Thehzospheresoilhadinsignificantly higher contentofavailable phosphorus thanthe non-rhizosphere soil.Thecontentoflabilephosphorus and moderately labile phosphorus in rhizosphere soil was significantly higher than that in non-rhizosphere soil （Plt;0.05） .However，the content of non-labile phosphorus in rhizosphere soil was very significantly lower than that in the non-rhizosphere soil （223.92mg/kg Vs. 508.60mg/kg Plt; 0.001）.hedataindicatedthatthephosphorusinizospheresoilmainlyexistedinthelabileandmoderatelylabilefos，whilethat innon-hizospresolmalyexistedintheon-abileforSignifcantpositiecorelatioseefoundforsoilammomtogen totalnitrogen，totalbon，dsoilanicbonitilpsposabilityrouctionpproatelyeasgt of nitrogen and organic fertilizer can promote the uptake and utilization of phosphorus by R. fortunei Lindl.

Key words：RhododendronfortuneiLindl.;soilphosphorus fraction;soilphysicochemical properties;phosphorusavailability

磷素（P）是植物生長發育必需的重要營養元素，也是維系整個森林生態系統養分循環的關鍵元素之一。亞熱帶地區因土壤侵蝕和淋溶作用強烈[]，普遍存在磷限制問題[2]。土壤磷素形態按生物有效性可分為活性磷、中等活性磷和穩定性磷3類。這些形態之間可相互轉化，是調控土壤磷有效性的關鍵過程。此外，根際與非根際土壤磷含量及其對環境因子的響應也存在差異。例如，有研究發現根際土壤的酶活性普遍高于非根際土壤的[3]，而Yu等[4]觀察到根際土壤中的有效磷含量始終低于非根際土壤的，表明活化過程可能受其他因素限制。這種不一致性凸顯了根際磷循環過程的復雜性。因此，深入探討亞熱帶土壤磷形態的動態變化及其驅動機制，對解析磷有效性調控的關鍵環節、緩解土壤缺磷現狀及實現磷資源可持續利用具有重要意義。

土壤理化性質在土壤磷素利用過程中起重要作用[5]。例如，土壤pH值變化可能影響黏土礦物中鐵、鋁和錳氮肥活性，導致正磷酸根離子沉積[6-10]，從而降低土壤有效磷含量。研究表明，土壤碳、氮是影響活性磷及中等活性磷的重要因素[1I-12]。土壤全碳（TC）易改變微生物及酸性磷酸酶活性[13-14]，進而影響磷礦化過程[13]；土壤有機碳（SOC）含量的增加會增強有機質對磷的吸附[14]，減少活性磷流失。而氮（N）元素的增加則能提高微生物活性[15]，并促進酸性磷酸酶釋放以加速磷礦化[1]，從而提高有效磷含量。在生物因素方面，吳君梅等[發現亞熱帶森林土壤磷素有效性與土壤酸性磷酸酶活性密切相關。成祥等[研究則表明，與磷素匱乏區域相比，云南松林群落在土壤磷素含量較高區域的植物多樣性指數顯著較高。由此可見，土壤磷素有效性受生物與非生物因素影響顯著。因此，探究根際與非根際土壤磷庫（如活性磷、中等活性磷、穩定性磷）的差異及其對土壤理化性質、酶活性等的影響，有助于深入理解土壤磷養分循環過程。

云錦杜鵑（Rhododendronfortunei）屬杜鵑花科（Ericaceae）杜鵑花屬（RhododendronL.），是亞熱帶高山杜鵑的典型代表，在園林景觀營造中和生態修復中價值顯著。湖南省的云錦杜鵑主要分布于高海拔區域，但近年來陽明山國家森林公園的云錦杜鵑群落出現了花期縮短、開花效果不佳、賞花面積縮小等現象[17]。當前云錦杜鵑的研究多聚焦于群落結構調查[18]、根部真菌群落[19]及林相改造[20]等方面，而對云錦杜鵑林根際土壤與非根際土壤的磷素形態差異及其與環境因子的相關關系研究較少。因此，本文以湖南省陽明山國家森林公園云錦杜鵑林王壤作為研究對象，通過對比分析根際與非根際土壤的磷素特征、理化性質差異，闡明土壤磷組分與理化性質及其他土壤特性間的關聯，旨在為提高云錦杜鵑生長適應能力、促進開花、維持群落穩定性及杜鵑產業可持續發展提供數據支撐。

1 材料與方法

1.1 樣地概況和設計

研究區位于湖南省永州市雙牌縣東北隅的陽明山國家森林公園（ 111^°50^′E ， 26^°10^′N ），地處雙牌、寧遠、祁陽三縣交界處，屬南嶺支脈中山地貌群山區，是南嶺山脈北部的一片獨立山地。該地年平均氣溫為14.2% ，全年雨水均勻，年平均降水量 1607.5mm 年日照少，年平均相對濕度高達 87% 。云錦杜鵑群落主要分布在高海拔梯度，且分布區域較集中，最高海拔為 1624.6m 。土壤以砂巖和板頁巖發育而成的山地黃棕壤和山地黃壤為主，屬中亞熱帶季風濕潤氣候區。本研究在陽明山國家森林公園云錦杜鵑群落中選取6塊樣地作為研究對象，樣地基本概況見表1。

1.2 土壤樣品采集

2023年7月，在野生云錦杜鵑群落分布區域內隨機設置6個 20m×20m 的樣地，每個樣地相隔10m 以上，并在每塊樣地內按照“S”形采樣法設置10個采樣點，10個點采樣后混合為1個樣品，在每個樣地內隨機選擇5～8株云錦杜鵑，利用抖落法[21]采集附著于杜鵑細根表面的根際土壤。利用 100cm³ 的環刀采集 0～20cm 深度的云錦杜鵑非根際土壤，在去除表層凋落物、根系和石頭后，用四分法對土樣進行充分混合，存于干冰中運回實驗室。將一部分土壤樣品儲存在 -20% 冰箱內，過 2mm 篩后用于測定土壤銨態氮（ NH₄⁺-N ）、硝態氮（ ）含量和酸性磷酸酶（ACP）活性；另一部分樣品在室溫下自然風干、研磨，過篩后用于磷素及其他理化性質的測定。

表1云錦杜鵑采樣點信息概況

1.3 土壤磷素與理化性質測定

采用鉬銻抗比色法測定有效磷（AP）[22]。通過改進的Hedley萃取法分別添加不同的提取劑來測定不同的磷組分[23]。根據前人研究[24]將磷素形態分為活性磷：Resin-Pi、 NaHCO₃ -Pi和 NaHCO₃–Po ；中等活性磷：NaOH-Pi、NaOH-Po和D.HCl-Pi;穩定性磷：C.HCl-Pi、C.HCl-Po和Residual-Pt。關于土壤理化性質，應用質量法測定土壤含水量[25]（SMC）；通過電位法[2（土：水 =1：2.5 ）測定土壤pH值；利用氫氧化鈉熔融法[27]測定全鉀（TK）；采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法[2測定有機碳（SOC）和全碳（TC）；采用半微量凱氏定氮法[29]測定硝態氮（ ）、銨態氮（ NH₄⁺-N ）、全氮（TN）；通過鉬藍比色法[30]測定生成的磷酸量來反映酸性磷酸酶（ACP）活性。

1.4 數據統計分析

采用Excel2010和SPSS25.0對數據進行單因素方差分析（one-wayANOVA）檢驗根際與非根際土壤磷素及理化性質的差異顯著性。以土壤磷組分為響應變量，土壤理化性質、溫度、海拔、坡度、濕度和植物多樣性指標為解釋變量，對云錦杜鵑林根際和非根際土壤的磷素與土壤理化性質等因素進行Mantel-test相關性分析。

2 結果與分析

2.1 云錦杜鵑林土壤理化性質特征

由圖1可知，除了土壤含水量和pH值之外，陽明山云錦杜鵑群落根際與非根際土壤理化性質指標均存在顯著、極顯著和極其顯著差異。其中，根際土壤的 NO₃^--N NH₄⁺ -N、TN、TC、SOC含量和ACP活性均明顯高于非根際土壤，差值分別為 16.87mg/kg 24.04mg/kg 、 4.42g/kg 、 78.11g/kg 、 40.34g/kg 和630μmol/（g?h） ，且土壤TC差異極其顯著（ Plt;0.001 ）；而云錦杜鵑非根際土壤的TK含量則極其顯著高于根際土壤（ Plt;0.001 ）。此外，土壤含水量和pH值也同樣呈現出非根際土壤大于根際的趨勢。

2.2 云錦杜鵑林土壤磷組分特征

由圖2可知，陽明山云錦杜鵑林根際與非根際土壤的磷素存在差異。根際土壤的有效磷含量高于非根際土壤的，但差異不顯著；根際土壤的活性磷和中等活性磷均顯著高于非根際土壤的（ Plt;0.05 ），根際土壤的穩定性磷（ 223.92mg/kg ）則極其顯著低于后者（ 508.60mg/kg ， Plt;0.001 ）。這表明根際土壤的磷素主要以活性磷和中等活性磷存在，而非根際土壤的磷素主要以較難溶的穩定性磷存在。

2.3磷組分與環境因子的相關性

圖3展示了陽明山國家森林公園內不同類型磷（活性磷、中等活性磷和穩定性磷）與土壤等環境變量的關系，并通過Mantel檢驗與Spearman相關性矩陣綜合分析變量間的相關性。云錦杜鵑群落土壤活性磷和中等活性磷均與土壤 NH₄⁺-N，ΩTN 、TC和SOC呈現極顯著正相關（ Plt;0.01 ），并且這2種類型的磷素類型均與土壤有效磷呈顯著正相關（ Plt; 0.05）。然而除土壤 NH₄⁺ -N、TN、TC和SOC外，土壤穩定性磷還受 NO₃?-N 、TK以及ACP的正向顯著影響。此外，根據Spearman相關性可知，土壤NH₄⁺ -N、 ΔTN 、TC與SOC間具有相互作用，表現為顯著正相關，并且均與TK間呈顯著負相關。綜上所述，土壤 NH₄⁺ -N、TN、TC和SOC對云錦杜鵑林土壤不同磷組分具有重要影響，均呈顯著正相關。

3 結論與討論

3.1 討論

3.1.1 云錦杜鵑林土壤磷素差異 根際土壤是植物通過根系吸收利用土壤養分的重要區域，與植物生長情況具有一定的關系。研究發現，根際土壤的活性磷、中等活性磷和有效磷含量，以及土壤硝態氮（ NO₃^--N ）銨態氮（ NH₄⁺-N ）全氮（TN）全碳（TC）有機碳（SOC）的含量均明顯高于非根際土壤，酸性磷酸酶（ACP）活性也強于非根際土壤。這說明云錦杜鵑林根際土壤為植物根系與微生物提供空間的同時，微生物與植物根系反作用于根際土壤并產生一定影響，產生更多的分泌物導致凋落物更易分解，從而表現出根際土壤碳和氮的養分含量積累顯著大于非根際土壤，土壤碳、氮和磷通常是相互耦合的關系，根際土壤中的碳和氮的積累在滿足碳氮需求的同時也會緩解磷素限制，而該耦合關系與土壤養分具有一定的聯系。本研究結果與該觀點一致[31-32]此外，根際土壤與非根際土壤間的酶活性存在較大差異，根系分泌物及微生物活動會產生多種化合物[33]，會增加根際土壤的活性磷、中等活性磷和有效磷含量，而非根際土壤缺少這類物質，穩定性磷含量較高，這可能是導致根際與非根際土壤之間的土壤磷素有效性存在顯著差異的原因。

圖2云錦杜鵑林土壤磷庫特征差異

圖3云錦杜鵑林土壤磷形態與環境因子相關性分析

3.1.2云錦杜鵑林土壤磷素有效性與環境因子的相關性土壤有效磷是植物吸收磷的重要來源，其含量和動態變化受多種因素的調控。本研究結果表明，土壤有效磷含量顯著受土壤銨態氮（ NH₄⁺-N ）、全氮（TN）、全碳（TC）和土壤有機碳（SOC）的影響，呈現正相關關系。該發現為揭示土壤養分之間的相互關系提供了新的視角。銨態氮是土壤氮素的重要形態之一，其影響土壤有效磷素的機制可能主要通過以下2個方面。首先，銨態氮可能通過影響土壤微生物活性間接調控磷素有效性，即氮素輸入促進王壤中磷礦化微生物的生長，從而增強有機磷向無機磷的轉化效率[34]。其次，銨態氮還可能通過降低土壤pH值來影響磷的溶解性，即通過酸化效應增加磷酸鹽礦物溶解度，從而提升磷素有效性[35]。而全氮（TN）作為氮素儲量的綜合指標，與土壤磷素的動態密切相關。一方面，全氮水平越高，土壤中氮循環的活躍程度可能越高，從而提升土壤中磷的有效形態含量和生物可利用性；另一方面，氮素過量可能導致磷素的固定或競爭效應，尤其是在低磷環境中，微生物可能優先吸收氮素而非釋放有機磷[3]。因此在調節土壤有效磷素含量時應注意控制氮素的含量。全碳（TC）和土壤有機碳（SOC）顯著影響土壤有效磷素含量。一方面，有機碳為微生物提供能源與底物，促進微生物活性及其代謝過程，從而加速有機磷的礦化和釋放[37。另一方面，有機碳可以改善土壤結構，增強土壤持水能力與養分交換容量，間接提高有效磷素的可利用性[38]。還有研究表明，有機碳的輸入能顯著減少磷的吸附固定作用，從而提高有效磷素的釋放量[39]。氮、碳與磷在土壤生態系統中通常表現出高度的耦合關系，這種耦合對土壤養分平衡和植物生長至關重要[4]。在實際土壤環境中，銨態氮、全氮和有機碳共同作用于土壤磷素的可利用性。氮素的輸入和碳源的存在促進磷素生物可利用性的同時，也可能通過改變土壤氮磷比等途徑長期影響土壤磷素庫的穩定性。高氮投人易導致土壤氮磷比失衡，抑制植物對磷的吸收；而合理調控有機碳輸入則能有效緩解這種失衡及其負面效應[41]。在生產中合理增加氮肥和有機肥的投入，可以促進云錦杜鵑林對磷素的吸收。

3.2 結論

陽明山國家森林公園云錦杜鵑林土壤有效磷和不同磷組分含量在根際與非根際區域存在顯著差異。除穩定性磷外，均表現為根際土壤大于非根際土壤。土壤銨態氮（ NH₄⁺-N ）、全氮（TN）、全碳（TC）和土壤有機碳（SOC）是土壤磷素有效性主要的調控因子，與土壤有效磷素間呈顯著正相關。本試驗通過探討磷素有效性的影響因素，揭示了土壤氮、碳和磷元素之間的復雜關系，為理解土壤養分動態提供了新視角。

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（責任編輯：肖彥資）