全 文 ：文章编号:1000-694X(2011)05-1174-07
梭梭和白梭梭主根周围土壤养分的梯度分布
　　收稿日期:2010-12-09;改回日期:2011-01-25
　　基金项目:国家自然科学基金项目(40971042;41030530)和中国科学院“西部之光”人才培养项目联合资助
　　作者简介:李从娟(1982—),女 ,陕西渭南人 ,博士研究生 ,主要从事植物生态学研究。 Email:li congju an@163.com
　　＊通讯作者:马健(Emai l:m ajian@m s.xjb.ac.cn)
李从娟1 , 2 , 马健1＊ , 李彦1 , 李 惠1 , 2
(1.中国科学院 新疆生态与地理研究所阜康荒漠生态站 , 新疆 乌鲁木齐 830011;2.国家荒漠-绿洲生态建设工程技术中
心 , 新疆乌鲁木齐 830011)
摘　要:采用野外原位分层取样的方法 ,研究了古尔班通古特沙漠两个主要建群种———生长于丘间低地的梭梭
(Haloxy lon ammodendron)和生长于沙丘顶部流沙地上的白梭梭(Haloxylon persicum)———主根周围土壤的 pH 值、
电导率及养分的梯度变化状况。结果显示, 梭梭和白梭梭根际微区(0 ～ 1 cm)pH 值均较土体(1 ～ 10 cm)低 ,电导率和
各养分在根际微区均出现了聚集现象 ,最大聚集率在 0～ 0.2 cm圈层 ,梭梭 、白梭梭的最大根际效应 R/ S 分别为电导
率 1.17 、1.23 ,有机质 2.00、2.41 , 全 N 2.64、2.86 ,有效 N 2.42、3.26 ,有效 P 2.14、1.71 ,全 P 1.14 、1.12(在两种植物
根围土壤变化不是很大 ,但也存在正的根际效应),这说明梭梭和白梭梭根际微区均有显著的养分聚集的现象。结果
还显示 ,梭梭根围土壤各因子均较白梭梭高 ,这可能是梭梭和白梭梭生活在不同生境所致。 R/S 分析表明, 除有效磷
外, 白梭梭根际的“肥岛”效应均较梭梭明显, 这说明了越是在养分胁迫的土壤环境 ,荒漠灌木的“肥岛”效应越显著。
关键词:梭梭;白梭梭;根际;肥岛
中图分类号:Q948.113 文献标识码:A
　　梭梭(Haloxy lon)是典型的荒漠地带性的灌木
或小乔木 , 包括梭梭(Haloxy lon ammodendron
Bge)和白梭梭(Haloxy lon persicum Bge)[ 1] 。梭梭
是典型的荒漠地带性植被 ,是中亚荒漠中分布最广
的荒漠植被类型 ,分布于中国新疆 、甘肃西部 、宁夏
西北部 、青海北部 、内蒙古 ,中亚和前苏联也有分布 。
由于其分枝多 、耐瘠薄 、抗旱性极强 ,是干旱荒漠区
的优良固沙植物[ 2-3] ,也是干旱区固沙造林面积最
大的树种[ 4] 。白梭梭是一种典型的沙生荒漠植物 ,
小半乔木 ,具有极强的抗旱性 ,也是干旱地区主要固
沙树种[ 1] 。它们是古尔班通古特沙漠植被群落两个
主要建群种 ,对干旱 、贫瘠的荒漠土壤有着极强的适
应性 ,但在分布上存在较大分异 ,梭梭主要分布在沙
丘底部和陇间低地 ,白梭梭多分布在流动 、半流动沙
丘顶上 ,分布区较为狭窄 。总之 ,梭梭和白梭梭在维
护区域生态平衡和促进区域可持续发展中起着重要
作用 ,均被列为国家三级濒危保护植物[ 5] 。
在植物-根际-土体这一微系统研究中 ,研究由植
物引起的土壤变化 ,对了解系统的养分动态 、植物对
环境的适应以及植物对土体的反馈作用有重要的意
义[ 6] 。在荒漠景观下 ,灌丛“肥岛”的形成和有机物质
的沉积是灌木植物适应贫瘠沙质环境的主要机制和
有效利用养分的主要对策[ 7-10] 。荒漠区不同灌木植
物对胁迫环境的生理学适应机制和抗逆性特
征[ 8, 11-14] ,以及荒漠灌木灌丛的“肥岛”效应已有研究报
道 ,主要集中在根冠内外的对比 ,其尺度一般在米级尺
度上[ 11-14] ,而在根围的毫米和厘米级尺度上有关荒漠
植物对胁迫环境的适应对策以及对土壤养分的利用和
根际的“肥岛”效应的研究还未见报道。以往对根际研
究的主要方法如根袋法 、水平根垫法 、根箱法都是模拟
实验法 ,改变了植物生长的原始环境;野外抖落法不能
对根际微区土壤进行分层取样[ 15-18] ,都不适合进行荒
漠区多年生灌木植物的主根周围土壤的梯度分析。因
此 ,选用野外原位分层取样的方法 ,研究了古尔班通古
特沙漠两个主要建群种梭梭和白梭梭主根周围土壤的
养分的梯度变化 ,以期能从根际养分和盐分运移过程
的角度探究梭梭和白梭梭对干旱 、盐碱 、贫瘠的荒漠土
壤环境的适应机理 ,分析其在同一群落中占据着不同
的生态位的原因何在以及荒漠灌木在根际尺度上的
“肥岛”效应是否存在 ,最终能够明晰梭梭和白梭梭在
荒漠土壤恢复过程中的作用机理。
1　研究区概况
古尔班通古特沙漠地处半封闭的准噶尔盆地 ,
是中国最大的固定与半固定沙漠[ 19-22] 。沙漠区为
温带干旱荒漠 ,年平均气温 5 ～ 5.7 ℃,极端最低气
第 31卷　第 5期
2011年 9月 　　　　　　　 　　　　　　
中　国　沙　漠
JOURNAL OF DESERT RESEARCH
　　　　　　　　　　　　　V ol.31　No.5
S ep.2011
温小于-40 ℃,极端最高温度 40 ℃以上 ,年降水量
在 80 ～ 160 mm 之间 ,年潜在蒸发量达2 000 mm以
上 ,沙漠中几乎无地表径流 , 地下水位较深 ,边缘
>5 m ,内部>16 m ,为典型的内陆干旱型气候[ 23] 。
沙漠内部植被覆盖率 20%～ 30%,其中梭梭和白梭
梭是该沙漠两个最主要的建群种。
2　材料与方法
2.1　野外分层取样
本研究选取梭梭和白梭梭为研究对象 ,其基本
特征见表 1。
表 1　供试植物种特征
Table 1　Characteristics of the sampled plants
植物种 拉丁名 生活型 生境 基茎 冠幅 株高
梭梭 Ha loxy lon ammodend ron 多年生大灌木 沙丘底部和陇间低地 10 cm 左右 2 m×2 m 左右 1.5～ 2 m
白梭梭 H alo xylon per sicum 多年生大灌木 沙丘顶部和丘坡 10 cm 左右 2 m×2 m 左右 1.5～ 2 m
　　2008 年 4月中下旬在古尔班通古特沙漠南缘
采集土样 ,此时积雪融化 ,土壤含水量较高 ,有利于
沙漠中土壤的分层取样。分别选取长势基本一致的
梭梭和白梭梭各 6株(基径 10 cm 左右 ,冠幅 2 m ×
2 m 左右),在植物根部一边挖一个深 50 cm 剖面 ,
在离地表 20 ～ 40 cm 处分别取离主根面 0 ～ 0.2
cm , 0.2 ～ 0.4 cm , 0.4 ～ 0.6 cm , 0.6 ～ 0.8 cm ,
0.8 ～ 1 cm , 1 ～ 1.5 cm , 1.5 ～ 2 cm , 2 ～ 2.5 cm ,
2.5 ～ 3 cm , 3 ～ 3.5 cm , 3.5 ～ 4 cm , 4 ～ 4.5 cm ,
4.5 ～ 5 cm ,5 ～ 6 cm , 6 ～ 7 cm , 7 ～ 8 cm ,8 ～ 9 cm ,
9 ～ 10 cm的 18层土壤样品 ,每个土样大约 200 g 以
上 。因根系密度随离主根的距离而减小 ,本研究将
原位取样0 ～ 1 cm层土壤作为根际微区土壤看待 ,1
～ 10 cm 层土壤作为土体看待 ,将所研究的根际微
区及周围土体在文中简称为根围土壤 ,根际效应用
根际与土体的相应参数比值 R/S 表示。梭梭主要
分布在沙丘底部和陇间低地 ,白梭梭多分布在流动 、
半流动沙丘顶上 ,两种生境土壤的基本性质见表2 ,
表 2　研究区两种生境的土壤基本特征
Table 2　Characteristics of two types of habitats around the sampled plants
生境 pH 值 电导率/(ms · cm-1)
有机质
/(g· kg -1)
全氮
/(g· kg -1)
有效氮
/(mg· kg -1)
全磷
/(g· k g -1)
有效磷
/(mg· kg -1)
含水量
/ %
丘底和陇间低地 9.52 0.19 2.40 0.13 22.93 0.44 3.54 1.54
丘顶和丘坡 9.19 0.06 1.48 0.06 5.98 0.29 2.40 0.78
土样采集于 12株植物附近的裸地 。
2.2　样品分析
土样在自然状态下阴干 ,过 0.2 mm 筛 , pH 值
和电导率用土水比 1∶5待测液测定;有机质用重铬
酸钾外热法测定;全氮用凯氏法测定;有效氮含量用
碱解扩散法测定;全磷用 HC l-HF 消化钼锑抗比色
法测定;有效磷含量用 Bray 法测定[ 24] 。
2.3　数据分析处理
数据分析使用 Excel和 SPSS 12.0 ,利用统计
报表 、单因素方差(One w ay ANOVA)进行差异显
著性分析 ,Pear son 相关分析用于检验各因子之间
的相关性 ,同时结合 Orgin7.5进行制图。
3　结果与分析
3.1　pH 值和电导率的变化状况
野外原位取样结果(图 1A)显示 ,随着距主根面
距离的增加 ,梭梭和白梭梭根围土壤的 pH 值都表
现出不同程度的增加 ,在紧贴梭梭主根面一层(0 ～
0.2 cm)土壤的 pH 值最低为 9.27 ,在0 ～ 1.5 cm 区
域内增大较多 ,增大到 9.5 ,在 2 ～ 2.5 cm 处 pH 值
出现了明显的降低 ,其值为 9.37 ,随后一直缓慢上
升 ,最大值为 9.6(距根面 8 ～ 9 cm 层),根际和土体
间最大差异达 0.33 个单位 , 但差异不显著(P >
0.05)。白梭梭根围土壤的 pH 值在整个区域也呈
增加趋势 ,0 ～ 0.2 cm 层 pH 值最低(8.83),它的主
要上升范围在距根面 0 ～ 2 cm 之间 ,在 2 ～ 2.5 cm
处也出现了明显降低 ,为 9.03 ,随后缓慢上升 ,最大
值为 9.23 ,最大相差达 0.41个单位 ,差异显著(P<
0.05)。对比两种植物根围土壤 ,梭梭每层土壤的
pH 值都较白梭梭高 ,高 0.25 ～ 0.45 个单位。此
外 ,pH 值在根围土壤均较生境土壤低。
　　梭梭根围土壤的电导率在 0 ～ 1 cm 层土壤中呈
逐渐下降趋势 ,即从 0.221 ms· cm-1减小到 0.189
ms· cm-1(图 1B),其最大根际效应 R/S 为 1.17
(根际最大值与土体最小值之比 ,下同),在1 ～ 4 cm
1175　第 5 期 李从娟等:梭梭和白梭梭主根周围土壤养分的梯度分布 　　　
图 1　距根面不同距离土壤的 pH 和电导率的变化
Fig.1　Variations of pH and electrical conductivity of soil layer s a t diffe rent distance s f rom roo t plane
层土壤中都保持在 0.189 ms· cm -1左右 ,在 4 ～ 10
cm 间呈逐渐上升 ,达 0.225 ms·cm-1(9 ～ 10 cm),
在整个区域里电导率的变化不存在显著差异(P >
0.05)。
电导率在白梭梭根围土壤的整个区域内变化趋
势表现为根际层有稍微聚集 , 0 ～ 0.2 cm 层电导率
为 0.098 ms · cm-1 , 随后则从 0.087 ms · cm-1
(0.2 ～ 0.4 cm)缓慢降低到 0.081 ms· cm-1(1.5 ～
2 cm),其余各层基本保持在一个水平 ,最大根际效
应 R/S 为 1.23。与梭梭相比 ,白梭梭每一层土壤的
电导率仅为梭梭的一半 ,但根际的聚集程度并不比
梭梭小 ,且两种植物根围土壤的电导率均较其生境
土壤的电导率高 。
3.2　土壤全量养分
梭梭和白梭梭根围土壤全量养分含量见图 2。
土壤有机质被认为是土壤质量的一个重要的指示指
标 ,它是土壤养分的源与库 ,并能改善土壤的物理和
化学性状 ,促进土壤生物活动。梭梭和白梭梭根际
微区及土体有机质含量见图 2A ,根围土壤的有机质
含量均呈有规律的梯度分布 ,即土体有机质含量较
根际微区下降 ,且距根面越近 ,有机质含量越低 。在
梭梭 、白梭梭根围 0 ～ 0.2 cm 层有机质含量分别为
14.63 g ·kg-1 、8.60 g ·kg-1 ,而在 9 ～ 10 cm 土壤
层中的含量分别为 7.30 g ·kg-1 、3.57 g ·kg-1 ,最
大根际效应R/S分别为2.00 、2.41(P <0.05)。从
图 2　距根面不同距离土壤全量养分含量的变化状况
Fig.2　Variations of to tal nutrient contents in so il laye rs at different distances from roo t plane
图中可以看出 ,梭梭在整个根际微区及土体的有机
质含量均明显较白梭梭根际微区含量高 4 ～ 6
g ·kg -1(P <0.05)。此外 ,根围土壤有机质含量均
较其生境高。
　　梭梭和白梭梭根围土壤全氮含量与有机质含量
变化一致(图 2B),在紧贴主根面一层聚集显著(P
<0.05),但梭梭和白梭梭的聚集程度不同 ,最大根
际效应 R/S分别为 2.64和 2.85。随着距根面距离
的增加 ,全氮在梭梭和白梭梭根际微区及周围土体
的含量也呈有规律的梯度分布 。从土体到根际 ,全
氮含量逐渐上升 ,且在 0.4 ～ 0 cm 层上升最快 ,分别
上升了 0.22 g ·kg -1(梭梭)和 0.13 g ·kg-1(白梭
1176　　　　　　　　　　　　 　　　 中　国　沙　漠 　　　　　　　　　　　　　第 31卷　
梭)。此外 ,在研究区域内 ,全氮含量在梭梭根围土
壤较白梭梭根围土壤高 0.12 ～ 0.32 g ·kg-1 。
全磷含量在梭梭和白梭梭根围土壤的变化不是
很大(图 2C)(P>0.05),但依然在根际微区有聚集
现象 ,最大根际效应 R/S 分别为 1.14和 1.12。与
有机质和全氮含量不同 , 全磷含量在梭梭根围
0.6 ～ 0.8 cm和 2 ～ 2.5 cm 层均出现了相对亏缺 ,
亏缺率为 0.39%,在白梭梭根围 2 ～ 2.5 cm 层也出
现了相对亏缺 ,亏缺率为 0.70%。此外 ,全磷在梭
梭根围的含量都是在白梭梭根围含量的两倍左右
(P<0.05)。
3.3　土壤速效养分
梭梭和白梭梭根围土壤有效氮和有效磷含量变
化趋势与全氮和有机质含量变化一致(图 3),在紧
贴主根面一层聚集显著(P <0.05),最大根际效应
R/S分别为 2.42(梭梭有效氮), 3.26(白梭梭有效
氮),2.14(梭梭有效磷)和 1.71(白梭梭有效磷)(P
<0.05)。随着距根面距离的增加 ,有效养分含量呈
逐渐减小趋势 ,和其他土壤指标一样 ,梭梭根际微区
的有效养分含量都较白梭梭高 ,有效氮在梭梭根
际微区的含量较白梭梭高6.69 ～ 13.94 mg ·kg-1
图 3　距根面不同距离土壤速效养分含量的变化状况
Fig.3　Variations o f available nut rient contents in soil layer s a t differ ent distance s fr om roo t plane
(P<0.05),有效磷在梭梭根围的含量达白梭梭根
围土壤含量的两倍左右(P<0.05)。
3.4　相关分析
从表 3可以看出 ,梭梭主根周围土壤 pH 值与
有机质 、全氮 、有效氮 、全磷 、有效磷和均呈极显著负
相关(P <0.01), 与有机质的相关系数最大 , 为
-0.826 ,这说明根际微区土壤 pH 值的减小 ,土壤
碱性的减弱 ,有利于有机质和各种养分元素的积累;
电导率除了与全磷显著负相关外(r =-0.569 , P <
0.05),与其他土壤因子相关性均不显著 ,这说明土
壤含盐量的增高 ,对其他土壤养分的含量没有显著
影响 ,仅对全磷的积累有影响;有机质与全氮 、有效
氮 、全磷和有效磷之间都是极显著相关(P<0.01),
其中与全氮 、有效氮和有效磷相关系数达 0.9以上 ,
说明根际微区土壤有机质的积累 ,有利于其他各养
分在根际的聚集;全氮 、有效氮和有效磷三者之间也
极显著相关(P <0.01),而与全磷显著相关(P <
0.05),这说明根际中任何一种养分的聚集 ,有利于
其他养分的聚集。
表 3　梭梭根围土壤各因子相关系数矩阵
Table 3　Correlation coeff icients matrix of soil parameters around taproot of Haloxy lon ammodendron
土壤因子 pH 值 电导率 有机质 全氮 有效氮 全磷 有效磷
pH 值 1.000
电导率 0.179 1.000
有机质 -0.826＊＊ -0.033 1.000
全氮 -0.747＊＊ 0.269 0.910＊＊ 1.000
有效氮 -0.665＊＊ 0.322 0.903＊＊ 0.941＊＊ 1.000
全磷 -0.693＊＊ -0.569＊ 0.733＊＊ 0.521＊ 0.498＊ 1.000
有效磷 -0.674＊＊ 0.122 0.919＊＊ 0.888＊＊ 0.951＊＊ 0.613＊＊ 1.000
　　注:＊表示在 P<0.05水平上相关性显著;＊＊表示在 P<0.01相关性显著。
1177　第 5 期 李从娟等:梭梭和白梭梭主根周围土壤养分的梯度分布 　　　
　　从表 4可以看出 ,白梭梭根围土壤 pH 值与电
导率 、有机质 、全氮 、有效氮 、有效磷和均呈极显著负
相关(P<0.01),而与全磷不相关 ,这说明白梭梭根
际微区土壤 pH 值的减小 ,土壤碱性的减弱 ,有利于
盐分 、有机质 、全氮 、有效氮 、有效磷在根际的积累;
与梭梭不同之处是 pH 值的降低有利于盐分的积累
而对全磷影响不大 ,电导率 、有机质 、全氮 、有效氮和
有效磷五因子之间均呈极显著相关(P <0.01),除
有效磷与全磷显著相关外(P <0.05),其他因子均
与其不相关 。这种现象说明在白梭梭根际微区 ,养
分和盐分的聚集是相互促进的 ,白梭梭根围土壤中
全磷与其他因子均不相关。
表 4　白梭梭根围土壤各因子相关系数矩阵
Table 4　Correlation coef ficients matrix of soil parameters around taproot of Haloxy lon persicum
土壤因子 pH 值 电导率 有机质 全氮 有效氮 全磷 有效磷
pH 值 1.000
电导率 -0.690＊＊ 1.000
有机质 -0.887＊＊ 0.596＊＊ 1.000
全氮 -0.786＊＊ 0.878＊＊ 0.844＊＊ 1.000
有效氮 -0.908＊＊ 0.814＊＊ 0.930＊＊ 0.953＊＊ 1.000
全磷 -0.337 0.155 0.462 0.304 0.325 1.000
有效磷 -0.921＊＊ 0.703＊＊ 0.948＊＊ 0.987＊＊ 0.930＊＊ 0.471＊ 1.000
　　注:＊表示在 P<0.05水平上相关性显著;＊＊表示在 P<0.01相关性显著
3.5　树干茎流与雨水水样分析
表 5为 2006年 3月 30 日 、4月 23 日 、4 月 30
日和 5月 7日降雨后所取得的梭梭和白梭梭树干茎
流与雨水水样养分含量均值的对比 。从表中明显看
出 ,树干茎流的养分含量明显大于雨水的养分含量 ,
PO
3-
4 ,NO -3 和 NH +4 在树干茎流水样中的含量
(33.62 mg · L-1 , 190.50 mg · L-1 , 10.43
mg ·L -1)与其在雨水水样中含量(0 mg · L -1 ,
7.84 mg ·L-1 , 0.81 mg ·L -1)达到了数十倍的差
异 ,差异极显著(P<0.01),树干茎流水样的 pH 值
与雨水的 pH 值之间不存在显著差异。
表 5　树干茎流与雨水的养分含量比较
Table 5　Comparison of nutrients contents
between stemflow and rain water
水样 pH 值 PO 3-4/(mg· L -1)
NO -3
/(mg· L -1)
NH +4
/(mg· L-1)
树干茎流 6.40 33.62 190.50 10.43
雨水 6.45 0 7.84 0.81
4　结论与讨论
根际土壤 pH 值的降低一方面能促进土壤某些
养分有效转化和活化 ,防止沙漠土壤养分贫瘠的恶
性循环 ,另一方面能提高多种矿质养分的有效性 ,促
进植物生长和提高植物的抗病虫害的能力 ,对植物
的生长有一定促进作用[ 25-26] 。在本研究中 ,从土体
到根际的整个区域里 ,土壤 pH 值呈下降趋势 。因
此 ,在干旱 、盐碱 、贫瘠的古尔班通古特沙漠 ,梭梭和
白梭梭根系对降低根际微区的 pH 值有一定作用 ,
这对于改善根际土壤的养分状况有重要作用。沈其
荣等[ 27] 和弋良朋等[ 28] 对植物根际盐分状况的研究
表明植物根际有聚盐现象 ,本研究和这些研究结果
一致 ,梭梭和白梭梭电导率的最大根际效应 R/S 为
1.17和 1.23 ,这可能是因为梭梭和白梭梭都是泌盐
植物 ,在植物根系和土壤水分的作用下 ,可溶性盐离
子有向根系运移的现象 ,所以出现了聚集现象;但聚
集程度不显著 ,可能因为盐分达到某一浓度时 ,泌盐
植物根系就会吸收盐分;有机质 、全氮 、有效氮 、有效
磷在两种植物根际微区均显著富集 ,但相对于农作
物和林木生态系统[ 12-14] ,梭梭 、白梭梭根际微区的
养分聚集效应更显著 , 最大根际效应 R/S 分别为
2.00 、2.41(有机质), 2.64 、2.86(全氮), 2.42 、3.26
(有效氮),2.14 、1.71(有效磷),表现出荒漠区典型
的灌丛“肥岛”现象[ 8] 。此外 ,梭梭和白梭梭根围土
壤与其生境土壤的对比也证明了两种植物存在显著
的荒漠“肥岛”效应 ,因此 ,对于本研究 ,梭梭和白梭
梭在根际尺度上的“肥岛”效应是不能忽视的。树干
茎流与雨水养分含量的对比表明 ,根际“肥岛”效应
在很大程度上是由于树干茎流对养分的溶解聚集作
用 ,在水分循环过程中 ,大气降雨经过林冠后 ,林冠
不仅对降雨进行了截流再分配 ,同时还伴随着元素
的吸附 、吸收 、利用 、淋洗和淋溶等过程 ,从而改变了
大气降雨中各元素的浓度[ 29-30] 。此外 ,降雨中的元
素是完全可溶的 ,植物可以直接吸收利用 ,因此 ,树
干茎流具有加速植物生长和促进养分循环的重要作
用 。同时 ,树干茎流还是森林生态系统养分输入的
主要形式 , 甚至是养分缺乏地区输入的全部形
1178　　　　　　　　　　　　 　　　 中　国　沙　漠 　　　　　　　　　　　　　第 31卷　
式[ 31] 。中国科学院新疆生态与地理研究所周宏飞
研究员对梭梭树干茎流的研究表明 ,梭梭树干周围
普遍存在湿岛 ,树干茎流在梭梭根区周围的平均富
集比(Stem flow funnelling ratio)高达 46.4 ,而“湿
岛”和“肥岛”的形成增加了该区域土壤的养分含
量[ 32] 和水分含量[ 33 -34] 。因此 ,养分元素在梭梭和
白梭梭根际微区的富集一方面是梭梭和白梭梭应对
极端贫瘠沙漠土壤的一种生存机制 ,另一方面也是
对极端干旱条件的一种适应。根际微区“肥岛”的形
成 ,对于它们自身的生存 ,更新及扩散非常有利 ,同
时为周围的草本及小灌木植物创造有利的生活环
境。“肥岛”的发展和乔木 、灌木的繁殖存在正反馈
效应 ,彼此相互促进 ,两者的共同发展对于环境的扰
动具有更强的抵抗力 ,对于改良沙漠土壤和防止研
究区土壤的退化和沙漠化有积极作用[ 29] 。全磷含
量在整个研究区域内变化不大 ,这首先可能因为磷
本身的迁移转化相对较慢;第二可能因为沙土中各
种地球化学过程微弱 ,对磷的吸附和缓冲能力较
弱[ 26] 。
梭梭与白梭梭根围土壤的 pH 值 、电导率和各
种养分含量的变化趋势都是一致的 ,均在紧贴主根
面一层(0 ～ 0.2 cm)根际效应最大 ,距根面越近 ,聚
集率越高 。有两方面原因:其一 ,在植物的整个生长
期间 ,植物根系进行着很活跃的代谢作用 ,向根外分
泌着各种无机和有机物质;其二 ,可能与根表皮层物
质的衰老以及毛细根系的死亡分解转化有关[ 25-26] 。
随着距根面距离增大其根际效应逐渐减小 ,而根际
微区不同层土壤之间存在连续性的有规律的梯度变
化。一方面可能因为根系表面覆盖着根系分泌物和
微生物分泌物 ,以及脱落细胞的降解物等形成的黏
液层 ,向邻近土壤基质逐渐延伸 ,通过这种黏液层使
根表与土壤基质更好地联系起来;另一方面可能因
为植物根系对营养物质和盐分的吸收作用使土体的
养分和各种离子逐渐向根际迁移[ 29] 。
梭梭根围土壤各因子均较白梭梭根围土壤各因
子高许多 ,这可能是不同的生境所致(本研究中选取
的植物的生长状况基本一致 ,不考虑植物凋落物及
根系呼吸等引起的差别),也与它们的生理特性有
关。本研究结果说明梭梭较白梭梭有更强的适应
盐 、碱胁迫的能力 ,而对于干旱和养分胁迫 ,梭梭的
适应能力不及白梭梭 ,但从梭梭 、白梭梭最大根际效
应 R/S 的比值看 , 有机质为 2.00 、2.41 , 全氮为
2.64 、2.86 , 有效氮为 2.42 、3.26 ,有效磷为 2.14 、
1.71 ,除有效磷外 ,白梭梭都表现出更大的根际效
应 ,这进一步证明了越是在养分胁迫的环境下 ,荒漠
灌木根际的“肥岛”效应越大 ,这也正是荒漠植物适
应胁迫环境的一种机制 。
相关分析结果也证实了土壤 pH 值的下降有利
于土壤中各养分的积累 。两种植物根围土壤的不同
之处就是全磷与其他因子的相关性大小不同 ,白梭
梭根围土壤全磷与其他因子的相关性均不显著 ,这
进一步证实了沙土中各种地球化学过程微弱 ,对磷
的吸附和缓冲能力较弱 ,这种现象也与沙丘顶部土
壤的各养分含量明显低于沙丘底部和垄间低地的土
壤养分含量相吻合 。本研究还需进一步完善 ,结合
植物生理 、根际微生物 、根系分泌物以及根际内水分
梯度等的研究 ,探明引起根际微区土壤性质变化的
原因。
参考文献(References):
[ 1] 张立运.新疆荒漠中的梭梭和白梭梭[ J] .植物杂志 , 2002 , 5:4
-5.
[ 2] 中国科学院兰州沙漠研究所.中国沙漠植物志(第一卷)[ M ] .
北京:科学出版社 , 1985:343-344.
[ 3] 蒋礼学 ,李彦.三种荒漠灌木根系的构形特征与叶性因子对干
旱生境的适应性比较[ J] .中国沙漠 , 2008 , 28(6):1118-1124
[ 4] 常学向, 赵文智, 张智慧.荒漠区固沙植物梭梭(Halo xy lon
ammodend ron)耗水特征[ J] .生态学报 , 2007 , 27(5):1826 -
1837.
[ 5] 国家环境保护局 ,中国科学院植物研究所.中国珍稀濒危植物
保护名录[ M] .北京:科学出版社 , 1987.
[ 6] 刘建军 ,陈海滨 ,田呈明.秦岭火地塘林区主要树种根际微生
态系统土壤性状研究[ J] .土壤侵蚀与水土保持学报 , 1998 , 4
(3):52-56.
[ 7] Lynch J M , Whipp s J M .Subs t rate f low in the rhizosphere
[ J] .Plan t and S oil , 1990 ,129:1-10.
[ 8] 任雪 ,褚贵新 ,王国栋 ,等.准噶尔盆地南缘绿洲-沙漠过渡带
“肥岛”形成过程中土壤颗粒的分形研究[ J] .中国沙漠 , 2009 ,
29(2):298-304.
[ 9] Martinez E ,Whit ford W G.S temf low , th roughfall and chan-
nelizat ion of stemf low b y root s in th ree Chin huahuan desert
shrub s[ J] .Jou rnal of Arid Environm ent , 1996 , 32:271-287.
[ 10] 张宏 ,史培军 ,郑秋红.半干旱地区天然草地灌丛化与土壤异
质性关系研究进展[ J] .植物生态学报 , 2001 , 25(3):366 -
370.
[ 11] Barth R C , Klemm edson J O.Sh ru b-in du ced spatial of dry
m at ter , ni t rogen , and organic carbon[ J] .S oi l S cien ce Society
Am erican Jou rnal , 1978 , 64:635-639.
[ 12] Helal H M , Sauerb eck D R.Inf luence of plant root s on C and
P metabolism in s oi l[ J] .Plant and S oi l , 1994 , 76:175-182.
[ 13] Sch lesinger W H , Reynolds J F , Cunningh am G L , et al.Biolog-
ical feedbacks in global des ert ifi cation[ J] .Science , 1990 , 247:
1043-1048.
1179　第 5 期 李从娟等:梭梭和白梭梭主根周围土壤养分的梯度分布 　　　
[ 14] Smi th C K ,Gholz H L , de Oliveiva F A , et al.Soil ni t rogen dy-
namics and plant-induced soi l changes plantat ions an d primary
fores t in low land Am azonia Brazi l[ J] .Plan t and Soil , 1998 ,
200:193-203.
[ 15] 张学利 ,杨树军 ,刘亚萍 ,等.章古台固沙林主要树种根际土壤
性质研究[ J] .中国沙漠 , 2004 , 24(1):72-76.
[ 16] 杨玉盛 ,格氏栲天然林与人工林根际土壤微生物及其生化特
性的研究[ J] .生态学报 , 1998 , 18(2):20-23.
[ 17] 张志山 ,樊恒文 ,赵金龙 ,等.沙漠人工植物群落的根系分布及
动态[ J] .中国沙漠 , 2006 , 26(4):637-643.
[ 18] 刘建军 ,陈海滨 ,田呈明.秦岭火地塘林区主要树种根际微生
态系统土壤性状研究[ J] .土壤侵蚀与水土保持学报 , 1998 , 4
(3):52-56.
[ 19] 魏文寿 ,刘明哲.古尔班通古特沙漠现代沙漠环境与气候变化
[ J] .中国沙漠 , 2000 , 20(2):178-184.
[ 20] 李志忠 ,关有志.纵向沙丘和横向沙丘模拟流场的实验研究
[ J] .中国沙漠 , 1996 , 16(4):360-363.
[ 21] 王雪芹 ,李丙文 ,张元明.古尔班通古特沙漠沙垄表面的稳定
性与顶部流动带的形成[ J] .中国沙漠 , 2003 , 23(2):126 -
131.
[ 22] 钱亦兵 ,吴兆宁 ,张立运 ,等.古尔班通古特沙漠生境对植物群
落格局的影响[ J] .地理学报 , 2004 , 59(6):895-902.
[ 23] 陈荣毅 ,张元明 ,潘伯荣 ,等.古尔班通古特沙漠土壤养分空间
分异与干扰的关系[ J] .中国沙漠 , 2007 ,27(2):257-265.
[ 24] 鲍士旦.土壤农化分析[M ] .北京:中国农业出版社 , 2000.
[ 25] Leinw eb er P , Mcis sncr R , E ckhardt K U , et al.M anagem ente
fact s on forms of ph osphorus in s oi l and leaching losses[ J] .
European journal of Soil Science , 1999 , 50:413-424.
[ 26] Tan K H , Nopam ornbodi O.Elect ron microb eam analysi s and
scanning elect ron microscopy of soil-root interface[ J] .S oil
S cience , 1981 , 131(2):100-106.
[ 27] 沈其荣 ,王建林.两种不同耐盐大麦根际中离子的分布特征
[ J] .土壤学报, 1993 , 30(4):366-373.
[ 28] 弋良朋 ,马健 ,李彦.两种土壤条件下荒漠盐生植物根际系统
养分分布的实验研究[ J] .中国沙漠 , 2008 , 28(3):443-448.
[ 29] 鲍文 ,包维楷 ,丁德蓉 ,等.森林植被对降水水化学的影响[ J] .
生态环境 , 2004 , 13(1):112-115.
[ 30] 刘世海 ,余新晓 ,余志民.密云水库集水区人工油松水源保护
林江水化学性质研究[ J] .应用生态学报 , 2001 , 12(5):697 -
700.
[ 31] 囝文德 ,田大伦 ,陈书军 ,等.4个树种茎流养分特征研究[ J] .
林业科学 , 2005 , 41(6):50-56.
[ 32] 刘发民 ,金燕 ,张小军.梭梭林“肥岛”效应的初步研究[ J] .干
旱区资源与环境 , 1999 , 13(3):86-88.
[ 33] Elkin s N G , Sab ol G V ,Ward T V , et al.The inf luence of sub-
t erran ean termi tes on th e hy drological ch aracteri sti cs of a Chi-
huahuan Desert ecosys tem[ J] .Oecologia , 1986 , 68:521-528.
[ 34] 高军.新疆典型荒漠植物胡杨“肥岛”特征与生态学意义[ D] .
新疆农业大学 , 2008.
Nutrient Gradient Distribution in Soil around Taproots of Halox ylon
ammodendron and Haloxylon persicum
LI Cong-juan1 , 2 , MA Jian1 , LI Yan1 , LI Hui1 , 2
(1 .Fukang S tation o f Deser t Eco logy , X inj iang Insti tute o f E colog y and Geog ra phy 830011 , Urumqi X inj iang;2 .Na-
tiona l Eng ineering Technolog y Resea rch Center for Desert-Oasis Ecolog ical Con struct ion 830011 , Urumqi X inj iang )
Abstract:Soil samples around the taproots of Haloxylon ammodendron in the inter-dune area and H .per-
sicum in the top shifting-dune were taken in the Gurbantunggute Desert and were brought to laboratory to
measure pH , electrical conductivity and nutrients contents.Results show that soil pH at 0—1 cm off the
roots is lower than that at 1—10 cm off the roots , and the larger values of soil electrical conductivity and soil
nutrients contents are also at 0—1 cm off the roots , especially at 0—0.2 cm off the roots.The largest rhizo-
sphere effects(R/S)of H .ammodendron andH .persicum are respectively:1.17 and 1.23 for soil elec-
trical conductivity , 2.00 and 2.41 for soil organic matter , 2.64 and 2.86 for total N , 2.42 and 3.26 for a-
vailable N , 2.14 and 1.71 for available P , 1.14 and 1.12 for total P.It indicates that nutrients accumulate
in rhizosphere , but the accumulation of total P is not so obvious.Apart from available P , the rhizosphere
fertile-island effects of H .persicum are obvious than that of H .ammodendron , demonstrating a phenom-
enon ofmore obvious fertile island effects exist in the more soil nutrient stress environment.
Keywords:H .ammodendron Bge;H .persicum Bge;rhizosphere;fertile island
1180　　　　　　　　　　　　 　　　 中　国　沙　漠 　　　　　　　　　　　　　第 31卷