全 文 :[文章编号]1001-3601(2012)06-0340-0177-04
小蓬竹不同小生境土壤的理化性质
刘济明,王 敏,张东凯,廖小峰,闫国华,文 萍,赵晓鹏
(贵州大学 林学院,贵州 贵阳550025)
[摘 要]为了对小蓬竹的保护及其在石漠化治理中的应用提供理论基础,以小蓬竹群落为研究对象,
采用常规样品采集和室内分析方法,对小蓬竹不同小生境土壤的理化性质进行了分析。结果表明:小蓬竹分
布地的土壤酸碱性为弱碱性,质地为中壤土和重壤土,含水量坡下部各小生境高于坡上部,同一坡位以石缝
小生境的含水量最高,其次为石沟、石槽、石洞、土面,坡下部各小生境的土壤养分均高于坡上部各小生境;坡
上部各小生境的土壤有机质、水解性氮、速效钾含量均以石缝最高,有效磷以石槽最高;坡下部各小生境的土
壤有机质、水解性氮、有效磷含量均以石槽最高,速效钾以石缝含量最高。
[关键词]小蓬竹;生境;理化性质;土壤
[中图分类号]S795.9 [文献标识码]A
Soil Physico-chemical Properties of Drepanostachyum
luodianensein Diferent Microhabitats
LIU Ji-ming,WANG Min,ZHANG Dong-kai,LIAO Xiao-feng,
YAN Guo-hua,WEN Ping,ZHAO Xiao-peng
(Guizhou University,College of Forestry,Guiyang,Guizhou550025,China)
Abstract:To provide theoretical basis for the protection of D.luodianense and its application in the
desertification control,the soil physic-chemical properties of different microhabitats of D.luodianense was
studied thought routine sample colection and lab analysis.The results showed that the soil in the
distribution area of D.luodianense was medium loam and heavy loam,the soil pH was of weak alkali.The
soil moisture content at the foot slope was higher than at the upper slope in al kinds of microhabitats.At
the same slope,the soil moisture content in stone crevice was the highest,the next were stone ditch,stone
slot,stone cavern and soil surface.The nutrient level at the foot slope was higher than at the upper slope
in al kinds of microhabitats.At the upper slope,the organic matter of soil,hydrolysis-nitrogen and rapid
available potassium in stone crevice were the highest,and the content of available phosphorus in stone slot
was the highest.At the foot slope,the contents of soil organic matter,hydrolysis-nitrogen and available
phosphorus in stone slot were the highest,and the content of rapid available potassium in stone crevice was
the highest.
Key words:Drepanostachyum luodianense;habitats;physic-chemical properties;soil
小蓬竹(Drepanostachyum luodianense)属竹
亚科镰序竹属(Drepanostachyum Kengf),为我国
特产。在IUCN 红色名录中,小蓬竹被定为濒危
种。小蓬竹系一次性开花结实的合轴丛生型竹种,
[收稿日期] 2012-03-08;2012-04-27修回
[基金项目] 贵州省国际科技合作计划“濒危植物小蓬竹生态适应性及育苗技术研究”[黔科合外G字(2009)700101];贵州大学引进人才
科研项目“濒危植物小蓬竹个体生态特征及其小生境特点研究”
[作者简介] 刘济明(1963-),男,教授,从事植物生态学研究。E-mail:karst0623@
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(责任编辑:姜 萍)
贵州农业科学 2012,40(6):177~180
Guizhou Agricultural Sciences
主要分布在贵州罗甸县、平塘县、紫云县及长顺县的
喀斯特山地,于海拔600~1 000m的石灰岩裸露石
山上成小片生长,是喀斯特石山地区的适生性竹
种[1]。土壤是植物生长发育的载体,土壤质量是表
征土壤运行能力的土壤内在和本质属性,通过直接
测定的土壤性质的综合评价能被间接了解[2-3]。而
土壤理化性质是土壤质量的重要指标[4-5],也是了解
植物生境现状的重要指标。目前对小蓬竹的研究比
较少,且主要在于小蓬竹自身的生理生态特征方面,
对于小蓬竹生境因子的研究还没有。笔者对小蓬竹
不同小生境的土壤理化性质进行研究,旨在从微观的
角度了解小蓬竹生长地区土壤的质量状况,为小蓬竹
的保护及其在石漠化治理中的应用提供理论基础。
1 材料与方法
1.1 研究地概况
研究在罗甸县董架乡董架村进行,地处东经
106°53′53″~106°54′39″,北 纬 25°35′38″~
25°37′17″,海拔900~950m,研究地为典型的喀斯
特石坡,系小蓬竹主要的分布区域之一。研究区域
内土壤可划分为7个土类(红壤、赤红壤、黄壤、红色
石灰土、石灰土、紫色土和水稻土),16个亚类,52个
土属和164个土种,以石灰土、红壤和黄壤为主。
1.2 样地设置及样品采集、处理
1.2.1 样地设置 在以小蓬竹为建群种的代表性
地段设置3个样地,样地按上坡和下坡划分,在同一
高度上有代表性的土面、石槽、石沟、石缝、石洞小生
境随机选取3个进行土壤样品的采集。由于样地各
小生境的土层厚度较浅,所以不进行分层取样。
1.2.2 样品采集 在小蓬竹根部附近用环刀取土
用于土壤容重的测定;在离小蓬竹根部20cm范围
内随机选取5点进行取样,并按四分法获得适量的
混合样装入自封袋中用于测定土壤理化性质。
1.2.3 样品处理 将样品分别放置于通风干燥处
自然风干,挑出自然风干土样中的植物残体,充分混
匀,自然风干后磨细,使其全部通过孔径为1mm(18
号筛)的土筛;将通过1mm孔径筛的土样混匀后铺
成薄层,划成若干小格,用匙从每一方格中取出少量
土样,总量约50g;将其置于乳钵中反复研磨,使其
全部通过孔径0.25mm(60号筛)的土筛,然后混合
均匀,装入广口瓶,贴上标签。
1.3 测定项目及方法
土壤自然含水量测定用酒精烧失速测法,土壤
容量测定用环刀法,土壤比重测定用比重瓶法,土壤
总空隙度用计算得出,土壤机械组成用比重计法,水
解性氮测定用碱解扩散法,有效磷测定用0.5mol/L
NaHCO3浸 提-钼 锑 抗 比 色 法,速 效 钾 测 定 用
1mol/L NH4AC浸提-火焰光度法,pH 值测定用
2.5∶1.0浸提电位法,有机质含量测定用油浴加热
重铬酸钾氧化-容量法[6-7]。
2 结果与分析
2.1 不同小生境土壤的物理性质
由表1可知,不同小生境坡下部的土壤含水量
均高于坡上部,而坡上部、坡下部各小生境的土壤含
水量都为石缝>石沟>石槽>石洞>土面。土壤容
重坡上部大于坡下部,且变化幅度小;坡上部各小生
境的土壤容重为土面>石洞>石槽>石沟>石缝,
坡下部为石洞>石沟>土面>石槽>石缝。土壤总
孔隙度以石缝、石沟和石槽的较高,土面和石洞的较
小;坡 下 部 大 于 坡 上 部。土 壤 比 重 在 2.34~
2.50g/cm3,坡上部大于坡下部,且变化幅度较大,但
同一坡位各小生境的土壤比重变化幅度较小;坡上部
各小生境的土壤比重为土面>石沟>石洞>石槽>
石缝,坡下部为石洞>石沟>土面>石缝>石槽。
由土壤机械组成(表2)可知,无论是何种坡位,
土壤颗粒组成主要集中在0.001~0.01mm和1~
0.05mm,4种粒级中,<0.001mm 粘粒的含量最
少,且从上坡位至下坡位逐渐减少。土壤质地坡上
部除石缝小生境为中壤土外,其他小生境均为重壤
土,坡下部各小生境的土壤质地均为中壤土。4种
粒级在各小生境土壤颗粒组成中所占百分比以同一
粒级各小生境间变化幅度较小。
2.2 不同小生境土壤的化学性质
从表3看出,土壤有机质含量坡下部均高于坡
上部,而各小生境的土壤有机质含量丰富,均达到一
级水平;坡上部各小生境的土壤有机质含量为石
缝>石沟>石槽>土面>石洞,有机质含量最高与
最低值相差28.91g/kg;坡下部各小生境的土壤有
机质含量为石槽>石缝>土面>石沟>石洞,最高
和最低值间相差较大,达到60.74g/kg。土壤水解
性氮含量坡下部各小生境均高于坡上部,坡上部各
小生境的土壤水解性氮含量为石缝>石槽>石沟>
石洞>土面,坡下部为石槽>石沟>石缝>土面>
表1 小蓬竹不同小生境土壤样品的物理性质
Table 1 Physical properties of sample soil for D.luodianensein different microhabitats
生境
Habitats
土壤自然含水量/%
Natural soil water content
坡上部 坡下部
土壤容量/(g/m3)
Soil capacity
坡上部 坡下部
土壤比重(g/cm3)
Specific weight of soil
坡上部 坡下部
土壤总孔隙度/%
Total porosity of soil
坡上部 坡下部
土面Soil surface 25.000 28.000 1.310 1.150 2.500 2.420 46.500 52.500
石槽Stone cistern 30.000 32.000 1.210 1.040 2.460 2.335 50.500 55.000
石缝Crack of stone 38.000 39.500 1.110 1.000 2.450 2.355 54.500 57.500
石沟 Guly 32.500 36.000 1.170 1.150 2.485 2.445 52.500 52.500
石洞Pit hole 26.500 28.500 1.270 1.250 2.480 2.460 48.000 48.500
·871·
贵 州 农 业 科 学
Guizhou Agricultural Sciences
表2 小蓬竹不同小生境土壤样品比重
Table 2 The proportion of soil samples for D.luodianensein different microhabitats
部位
Location
生境
Habitats
粘粒
Clay
细粉及中粉砂
Fine and silt-
sized sand
粗粉砂
Coarse
silt
粗砂粒
Coarse
sand
物理性粘粒
Physical
clay
土壤质地类型
Soil texture
type
坡上部 土面 20.32±3.22 31.26±0.82 20.58±1.76 27.84±3.65 51.59±3.62 重壤土
Upper slope 石槽 14.96±0.65 33.38±1.56 23.05±1.58 28.60±1.99 48.35±1.97 重壤土
石缝 15.62±1.89 27.78±1.16 21.36±2.08 35.25±2.93 43.39±1.36 中壤土
石沟 21.03±5.22 34.69±1.14 18.06±2.15 26.22±2.08 55.72±4.09 重壤土
石洞 23.23±5.88 31.46±1.73 20.75±0.73 24.56±6.03 54.69±6.00 重壤土
坡下部 土面 13.54±4.22 30.60±1.71 23.57±5.82 32.28±0.73 44.15±5.58 中壤土
Lower slope 石槽 10.92±2.57 31.07±1.27 26.04±3.57 31.97±2.11 41.99±1.94 中壤土
石缝 13.18±2.30 32.11±2.84 27.28±3.35 27.43±3.29 45.29±4.77 中壤土
石沟 11.78±2.98 31.67±1.34 27.05±1.34 29.51±3.86 43.44±4.20 中壤土
石洞 13.82±0.50 30.90±1.30 23.40±2.98 31.87±3.52 44.73±1.00 中壤土
注:表中土壤颗粒分级标准:<0.001mm为粘粒,0.001~0.01mm为细粉及中粉砂,0.01~0.05mm为粗粉砂,1~0.05mm为粗砂粒,
<0.01mm为物理性粘粒。
Note:Grading standards of soil particle above:<0.001mm was clay,0.001~0.01mm was fine and silt-sized sand,0.01~0.05mm was
coarse silt,1~0.04mm was coarse sand,<0.01mm was physical clay.
表3 小蓬竹不同小生境土壤样品的物理性质
Table 3 Physical Properties of sample soil for D.luodianensein different microhabitats
项目
Project
pH
坡上部 坡下部
有机质含量/(g/kg)
Organic
content
坡上部 坡下部
水解性氮含量/(mg/kg)
Hydrolysis of nitrogen
content
坡上部 坡下部
有效磷含量/(mg/kg)
Available phosphorus
content
坡上部 坡下部
速效钾含量/(mg/kg)
Available potassium
content
坡上部 坡下部
土面 Soil surface 7.65 7.43 116.05 167.77 391.29 443.32 6.00 6.18 171.05 191.27
石槽 Stone cistern 7.30 7.53 132.58 190.36 418.35 528.66 6.57 12.70 172.22 216.41
石缝 Crack of stone 7.86 7.48 138.80 178.08 442.28 447.49 6.48 9.36 216.42 253.97
石沟 Guly 7.15 7.58 138.77 154.39 370.48 478.08 5.86 8.91 156.21 197.72
石洞 Pit hole 7.70 7.81 109.89 129.63 391.29 427.71 6.53 7.04 179.15 173.44
注:根据第2次土壤普查,土壤有机质含量分级标准[8]为:1级有机质含量>40g/kg,2级30~40g/kg,3级20~30g/kg,4级10~20g/kg,5
级6~10g/kg,6级<6g/kg。土壤水解氮含量分级标准[9]为:水解氮含量<80,偏低;80~120mg/kg,中等;>120为丰富。土壤有效磷含量分
级标准[10]为:>40,丰;20~40mg/kg,稍丰;10~20mg/kg,中等;5~10mg/kg,稍缺;3~5mg/kg,缺;<3mg/kg,极缺。土壤速效钾含量分级
标准[8]为:>160mg/kg,极高;100~160mg/kg,高;60~100mg/kg,中;30~60mg/kg,低;<30mg/kg,极低。
Note:According to the second general survey of soil,the grading standards of soil organic matter content[8]:1grade organic matter content
of grade 1~6are>40g/kg,30~40g/kg,20~30g/kg,10~20g/kg,6~10g/kg and<6g/kg respectively.Grading standards of soil hydrolys-
able N:hydrolyzed nitrogen content<80mg/kg,lower;80~120mg/kg,middle;>120,rich.Grading standards of soil available phosphorus
content:>40mg/kg,rich;20~40mg/kg,slightly rich;5~10mg/kg,a little lack;3~5mg/kg,lack;<3mg/kg,deadly short.Grading
standards of soil available potassium content:>160mg/kg,extremely high;100~160mg/kg,high,60~100mg/kg,middle;30~60mg/kg,
low;<30mg/kg,extremely low.
石洞,各小生境的土壤水解性氮均达丰富水平。不
同坡位各小生境土壤有效磷的含量变化特点与有机
质和水解性氮一致,坡下部大于坡上部;坡上部石
槽>石洞>石缝>土面>石沟,坡下部石槽>石
缝>石沟>石洞>土面,各小生境中土壤有效磷含
量变化幅度较小,仅坡下部的石槽小生境到达中等
水平,其他小生境均为稍缺。土壤速效钾的含量不
同坡位各小生境土变化特点与有机质、水解性氮及
有效磷一致,均为坡下部大于坡上部;坡上部各小生
境的土壤速效钾高低顺序为石缝>石洞>石槽>土
面>石沟,坡下部为石缝>石槽>石沟>土面>石
洞;各小生境间土壤速效钾的含量变幅较大,最高的
小生境比含量最低的高97.77mg/kg,除坡上部的
石沟小生境外,各小生境的速效钾含量均达极高水
平。土壤pH 各小生境在7.15~7.86,坡上部、坡
下部不同小生境pH 值的大小顺序有所不同,坡上
部为石缝>石洞>土面>石槽>石沟,坡下部为石
洞>石沟>石槽>石缝>土面。
3 结论与讨论
1)坡下部各小生境土壤含水量均高于坡上部,
同一坡位各小生境的土壤含水量为石缝>石沟>石
槽>石洞>土面,与朱守谦等[11]对茂兰喀斯特森林
小生境雨后土壤含水量(土面>石槽>石缝>石沟)
有差异,造成差异的原因与其雨后测定及不同地区
植被状况不同有关。研究结果表明,小蓬竹分布地
区石缝、石沟、石槽小生境的保水能力与通气性都较
土面、石洞好。这不仅与各小生境的外部形态、土壤
的结构等有关,还与人为的干扰作用力因素有关。
土壤比重大小可以间接反映土壤的矿物组成和有机
·971·
刘济明 等 小蓬竹不同小生境土壤的理化性质
LIU Ji-ming et al Study on Soil Physico-chemical Properties of Drepanostachyum luodianense in Different Microhabitats
质含量[12],本研究也证实了这一结论。研究测得的
土壤颗粒构成主要为细粉及中粉沙和粗沙粒,原因
为松散的砂粒随水流失,粘结性较强的粉粒和胶粒
不易流失,含量相对较多[13-14]。试验还表明,小蓬竹
分布地为壤土,其坡上部除石缝小生境为中壤土外,
其余小生境均为重壤土;坡下部各小生境的土壤质
地均为中壤土;这两类土壤通透性良好,对水和养分
又有较好的保蓄性,土壤类型比较理想,但重壤土粘
性较中壤土强,通透性稍差。从4种粒级在各小生
境土壤颗粒组成中所占百分比来看,同一粒级各小
生境间变化幅度较小,这种差异是由小生境自身特
点和其受水流侵蚀程度不同造成的。
2)土壤的有机质是表征土壤质量的重要因
子[15],有机质的含量通常作为土壤肥力水平高低的
一个重要指标。在石漠化地区,土壤有机质含量的
高低直接影响该地区的土壤质量,并直接影响石漠
化地区的生态演化[15]。试验测得的不同坡位有机
质分布差异是因为坡上部及坡顶、山脊等部位,坡度
大,水土流失严重,属于物质输出区,且短时间内母
岩、大气、降水等系统外的补充量很少,而坡下部一
般坡度较缓,重力减小,向下侵蚀减弱,加坡中上部
和坡上部冲积物的补充,使之成为水分、养分、土壤
的输入区[13]。另外,不同小生境中土壤有机质含量
的差异与岩石大量裸露、流水的侵蚀、植物分布状况
及各小生境自身的特点有关,使得有机质在不同小
生境之间积累不一致。
3)土壤速效养分是反映土壤养分供应能力的
重要指标,氮是植物生长必不可少的大量营养元素,
直接影响植物的生长发育[16],目前,常把水解性氮
作为衡量土壤速效性 N素的指标[14]。磷是植物生
长的主要营养元素之一,对植株的分孽、分枝以及根
系生长都有良好的作用[17]。土壤有效磷是反映土
壤养分供应能力的重要指标,了解土壤中有效磷供
应状况,可为科学营林、植被恢复、了解小生境养分
现状等提供参考。钾是土壤重要的理化指标,为养
分的三要素之一,土壤速效钾的含量反应了土壤钾
素的现实供应状况。试验不同小生境土壤水解性氮
含量变化顺序与有机质含量的变化顺序略有不同,
是因为土壤水解性氮不仅与岩石大量裸露、流水的
侵蚀、植物分布状况及各小生境自身的特点有关,还
与土壤的湿度、通气状况、光照条件等因素有关,如
林内枯落物层较厚,且湿度较大,土壤透气性不佳,
致使反硝化作用及生物脱氮活动旺盛,形成的速效
态氮减少,使速效氮的含量相对较低[14]。坡上部、
坡下部各小生境的土壤有效磷含量顺序与有机质含
量、水解性氮含量的变化顺序略有不同,是因为不同
小生境中土壤有效磷含量的差异除与影响有机质和
水解性氮含量高低外,还与土壤的酸碱度有关。
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(责任编辑:聂克艳)
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