全 文 ：第 wu卷 第 z期
u s s y年 z 月
林 业 科 学
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不同植物对黑色石灰岩土壤磷素的利用 3
朱海燕t ou 钟章成t ou 刘忠德t
kt1 西南大学生命科学学院 重庆 wssztx ~ u1 三峡库区生态环境教育部重点实验室 重庆 wssztxl
关键词 }石灰岩土壤 ~适生植物 ~根际 ~磷
中图分类号 }±twu1v 文献标识码 }„ 文章编号 }tsst p zw{{kussylsz p stuz p sw
收稿日期 }ussx p sy p tv ∀
基金项目 }国家自然科学基金项目kvsvzsuz|l ∀
3 钟章成为通讯作者 ∀
Υτιλιζατιον οφ Πηοσπηορυσ βψ Πλαντσιν Βλαχκ Χαλχαρεουσ Σοιλ
«∏‹¤¬¼¤±tou «²±ª«¤±ª¦«¨ ±ªtou ¬∏«²±ª§¨t
kt1 Φαχυλτψοφ Λιφε Σχιενχεσo Σουτηωεστ Υνιϖερσιτψ Χηονγθινγ wssztx ~ u1 ΚεψΛαβορατορψοφ Εχο2ενϖιρονµεντσιν Τηρεε Γοργεσ
Ρεσερϖοιρ Ρεγιον οφ Μινιστρψοφ Εδυχατιον Χηονγθινγ wssztxl
Αβστραχτ} °¯¤±·∏·¬¯¬½¤·¬²± ²© ³«²¶³«²µ∏¶¬± ¥¯¤¦® ¦¤¯¦¤µ¨²∏¶¶²¬¯ º¤¶¶·∏§¬¨§¬± Βιδενσ πιλοσαo Μαηονια φορτυνει ¤±§
Χυπρεσσυσφυνεβρισq≥²¬¯ ³‹ √¤¯∏¨ o¤√¤¬¯¤¥¯¨³«²¶³«²µ∏¶¦²±·¨±·o·«¨ §¬¶·µ¬¥∏·¬²± ¤±§·µ¤±¶©²µ°¤·¬²± ²©¬±²µª¤±¬¦³«²¶³«²µ∏¶¬±
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µ«¬½²¶³«¨µ¨ ¶²¬¯o·«¨ ¦²±·¨±·¶²©≤¤up° ¤±§k≤¤{p°n ƒ p¨° n „¯ p°l ²© Βq πιλοσᬱµ«¬½²¶³«¨µ¨ ¶²¬¯ º¨ µ¨ ¬±¦µ¨¤¶¨§¥¼ s1{| h
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·«¤·¬±·«¨ ²·«¨µ·º² ³¯¤±·¶q
Κεψ ωορδσ} ¦¤¯¦¤µ¨²∏¶¶²¬¯~¤§¤³·¬√¨ ³¯¤±·~µ«¬½²¶³«¨µ¨ ~³«²¶³«²µ∏¶
在我国西南石灰岩地区 o不合理土地利用导致了大面积土地退化 o甚至形成/石漠化0 o严重破坏了生态
环境 o阻碍了社会经济的可持续发展 ∀因此 o该地区的植被恢复和生态重建工作就显得尤为重要 ∀目前的研
究大多集中于石漠化成因治理措施 k唐健生等 ousst ~苏维词 oussu ~周政贤等 oussul及喀斯特森林基于岩溶
脆弱生态系统保护等方面 k朱守谦等 ot||x ~杜道林等 ot||y ~喻理飞等 ousss ~ussul o另一方面也开展了对喀
斯特生态系统碳循环 k蒋忠诚 ousss ~姚长宏等 ousst¤l 及土壤理化性质的研究 k姚长宏等 ousst¥~龙健等 o
ussu ~刘方等 oussxl o而对喀斯特生境土壤磷的含量及其转化 o以及植物对磷的吸收利用机制研究则较少 ∀
磷是植物生长的必须元素 o但在土壤中的扩散速率较小k≥°¬·«oussul o且在石灰性土壤中易为多种成分固定 o
生物有效性低 k…¨ µ·µ¤±§ ετ αλqot||| ~«∏ ετ αλqoussul o常成为植物生长的限制因子 ∀由于植物根系吸收 !分
泌 !根系细胞脱落及其周围微生物活动等影响 o根际土壤物理 !化学和生物性质与土体截然不同 k陈有 等 o
ussu ~‹¬±¶¬±ª¨µousstl o根际环境的改善对养分的有效性具有直接影响 ∀因此 o本研究选取重庆石灰岩退化地
区的 v种适生植物作为研究对象 o分析植物 p土壤系统磷的含量及土壤中不同形态无机磷的分布及其转化 o
从而探讨不同植物对石灰岩土壤中磷素的利用能力 o以期为重庆石灰岩地区脆弱的生态环境恢复提供理论
依据 ∀
1 实验材料与方法
t1t 实验材料 试验于 ussw年 z月在西南大学生态园内进行 ktsyβuwχx|δ∞ou|βw|χt{δ‘l ∀供试土壤为重庆
市北碚区鸡公山黑色石灰土 o供试植物为三叶鬼针草k Βιδενσ πιλοσαl !十大功劳k Μαηονια φορτυνειl和川柏木
k Χυπρεσσυσφυνεβρισl实生苗 ∀每种植物 {s盆 o共 uws盆 o每盆留苗 t株 o组成 v个植物种群 o环境条件和管理措
施一致 o不对其进行施肥 ∀
t1u 分析材料的获取 每种植物随机选取 x盆 o取抖落后仍粘着在植物根系上的土壤作为根际土壤样品 o
相应花盆中剩下的土壤作为根外土壤样品 o装于塑料袋中 o带回实验室 o分出杂物 o风干过筛 o分装于广口瓶
中 o待测 ∀同时采集这 x盆中的全株植物样品 o清洗干净 o装于信封内 o杀青烘干 o粉碎过筛 o分装于信封内 o
用于植物全株磷含量的测定 ∀
t1v 分析方法 土壤全磷用 ‘¤u ≤’v 熔融 o钼锑抗比色法测定 ~速效磷用 s1x°²¯#pt ‘¤‹≤’v 提取 o钼锑抗比
色法测定k南京农业大学 ot|{tl ~用梅特勒 p托利多 ≥¨ √¨ ±∏¯·¬型多功能测量仪测定 ³‹值k中国土壤学会农
业化学专业委员会 ot|{vl ~土壤无机磷分级采用顾益初 p蒋柏藩无机磷分组方法测定k顾益初等 ot||sl ∀
植物磷用 ‹u≥’w2‹u ’u 消煮 o钒钼黄比色法测定k南京农业大学 ot|{tl ∀比色采用岛津 ˜∂uxxs紫外可见
分光光度计进行 ∀
统计分析采用 ≥°≥≥ts1s在计算机上完成 ∀
图 t v种植物含磷量k¤o¥代表不同植物间
在 s1sx水平上的差异性l
ƒ¬ªqt °«²¶³«²µ∏¶¦²±·¨±·²©§¬©©¨µ¨±·³¯¤±·¶³¨¦¬¨¶
k¤o¥¬±§¬¦¤·¨ ¶¬ª±¬©¬¦¤±·§¬©©¨µ¨±¦¨ ¤°²±ª
·«¨ ³¯¤±·¶³¨¦¬¨¶¤··«¨ s1sx ¯¨ √¨¯l
2 结果与讨论
u1t 植物磷含量 与氮 !硫等营养元素不同 o植
物获得磷素的重要途径就是根系从土壤中吸收
k王庆仁等 ot|||l ∀由于物种差异 o相同条件下 o
植物对土壤磷的吸收能力具有明显区别 ∀v种植
物磷含量分别为鬼针草 v wzx °ª#®ªpt o川柏木
v wyy °ª#®ªpt o十大功劳 u ys| °ª#®ªpt ∀
u1u 植物根际土壤 ³‹ 值 土壤 ³‹ 值在很大程
度上影响着磷的形态转化及其有效性k范晓晖等 o
t||ul ∀根据测定结果k图 ul o鬼针草 !十大功劳
和川柏木这 v种植物根际土壤 ³‹值均小于 { o分
别为 z1vx !z1wz和 z1wu o且低于相应的根外土壤
³‹值 ~鬼针草根际土壤 ³‹ 值小于川柏木和十大
功劳 ∀这可能是由于根系分泌质子 !有机酸和呼
吸作用产生的 ≤’u 形成 ‹≤’v p o导致根际土壤酸
性增加 ∀由于不同物种根系形态及生理功能存在差异 o根际土壤 ³‹值相对于根外土壤的降低程度也不相
同 ∀对于钙质土壤 o当 ³‹值小于 {时 o磷酸钙盐的溶解度随着 ³‹值的下降而升高 o土壤中固定的磷酸钙盐
趋于溶解 o提高了土壤中可利用磷素的浓度k‹¬±¶¬±ª¨µousstl o即在相同的土壤基质上 ov种植物中鬼针草根
际可利用磷的浓度最高 o其次是川柏木和十大功劳 ∀
u1v 植物根际土壤磷 速效磷是植物当季可以直接利用的磷 o反映土壤的供磷能力 ∀v种植物中 o根际和
根外土壤速效磷的含量均较低 o低于 v °ª#®ªpt o除鬼针草根际土壤速效磷含量较根外高 o其他 u种植物均为
根际低于根外 o鬼针草根际土壤速效磷含量高于十大功劳和川柏木k图 vl o说明在相同的土壤基质上 o鬼针
草根系能改善根际土壤养分环境 o提高土壤磷的有效性和供磷能力 ∀
土壤中无机磷的分布因植物类型而异k表 t !ul ∀鬼针草和川柏木根际土壤无机磷总量较根外低 o十大
功劳根际土壤无机磷含量则较根外高 o其中鬼针草根际 !根外土壤无机磷含量的差异达显著水平 ∀v种植物
{ut 林 业 科 学 wu卷
图 u v种植物根际和根外土壤 ³‹值k¤o¥o¦o§代表
不同植物间在 s1sx水平上的差异性l
ƒ¬ªqu ≥²¬¯ ³‹ √¤¯∏¨ ¬±µ«¬½²¶³«¨µ¨ ¤±§±²±2µ«¬½²¶³«¨µ¨
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·«¨ ³¯¤±·¶³¨¦¬¨¶¤··«¨ s1sx ¯¨ √¨ l¯
图 v v种植物根际和根外土壤速效磷含量
k¤o¥o¦o§代表不同植物间在 s1sx水平上的差异性l
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¤°²±ª·«¨ ³¯¤±·¶³¨¦¬¨¶¤··«¨ s1sx ¯¨ √¨ l¯
根际土壤无机磷总量大小顺序为十大功劳 川柏木 鬼针草 ∀v种植物根际根外土壤中各级形态无机磷的
分布规律均为 ’p°  ≤¤tsp°  ƒ p¨°  ≤¤{p°  „¯ p°  ≤¤up°∀ ’p°和 ≤¤tsp°两种形态的无机磷总量超过了 {s h o
说明土壤中磷的有效性非常低 ∀通常在石灰性土壤中 o无机磷主要由磷酸钙盐组成 o’p°相对较少 o但本研
究发现 v种植物根际土壤的 ’p°含量占土壤无机磷总量的百分比均在 zx h以上 o说明这时包被磷酸盐的胶
膜可能不是氧化铁一类的物质 o而是属于钙质的不溶性化合物k朱祖祥 ot|{vl ∀
与根外土壤相比 o鬼针草根际的 ≤¤up°含量高于根外土壤 o其他形态的无机磷则相反 ~川柏木根际的
≤¤up° !’p°低于根外土壤 o其他形态无机磷的分布格局为内高外低 ~十大功劳根际的 ≤¤up° !’p° ! ƒ p¨° !„¯ p°
含量高于根外 o≤¤{p°和 ≤¤tsp°则较根外低k表 tl ∀
表 1 植物根际 !根外土壤无机磷组分含量
Ταβ .1 Ινοργανιχ πηοσπηορυσ χοντεντσιν ρηιζοσπηερε ανδ νον−ρηιζοσπηερε σοιλ °ª#®ªpt
植物种类 ≥³¨¦¬¨¶ 分布范围 ⁄¬¶·µ¬¥∏·¬²±µ¤±ª¨ ≤¤up° ≤¤{p° „¯ p° ƒ p¨° ’p° ≤¤tsp°
鬼针草 Β q πιλοσα 根外 ‘²±pµ«¬½²¶³«¨µ¨ w1vy ? s1tz tt1yu ? t1tx {1ys ? s1vt tz1{w ? u1zy vsy1w{ ? ty qwx us1vw ? s1xw根际 • «¬½²¶³«¨µ¨ w1|| ? s1ty |1|{ ? s1st y1uw ? s1vx tv1zy ? v1ts t{y1{u ? tu qw| t|1tw ? s1st
十大功劳 Μq φορτυνει 根外 ‘²±pµ«¬½²¶³«¨µ¨ w1{z ? s1t{ ts1{u ? t1t| x1tu ? s1xw tu1{y ? u1ty tzt1w| ? tt qxv us1v| ? t1s|
根际 • «¬½²¶³«¨µ¨ y1tt ? s1uw ts1ws ? s1xz y1vy ? s1u{ tx1y{ ? v1u| uux1vz ? ts q{x t{1zt ? s1yt
川柏木 Χq φυνεβρισ 根外 ‘²±pµ«¬½²¶³«¨µ¨ w1zw ? s1vx tt1yv ? t1vx x1vy ? s1xv tv1s| ? u1t{ utt1{y ? v qxu t{1y| ? s1x|
根际 • «¬½²¶³«¨µ¨ w1vy ? s1tz tu1wy ? t1ty x1{y ? s1tz tv1vx ? t1sz usu1vt ? s qvs t|1|w ? s1{u
各形态无机磷中 o≤¤up°型磷酸盐被认为是最有效的 o也是植物磷素营养的主要来源 ~≤¤{p° !ƒ p¨°和 „¯ p°
型磷酸盐可以作为缓效磷源 ~≤¤tsp°和 ’p°型磷酸盐是一种潜在磷源k吕家珑等 ot||| ~沈仁芳等 ot||ul ∀与
根外土壤相比 o鬼针草根际土壤中的 ≤¤up°增加了 s1{| h o缓效磷源增加了 u1tv h o潜在磷源减少了 v1sv h ~
川柏木根际土壤中的 ≤¤up°减少了 s1s| h o缓效磷源增加了 s1|u h o潜在磷源减少了 s1{v h ~十大功劳根际
土壤的 ≤¤up°基本上没有变化 o缓效磷源减少了 t1u| h o潜在磷源增加 t1u| h k表 ul ~这 v种植物根际和根外
土壤速效磷的分析结果说明 o在鬼针草根际土壤中的缓效磷源和潜在磷源可能发生了一定程度的活化 ~川柏
木根际无机磷形态可能正发生从潜在磷源向缓效磷源转化的过程 ~十大功劳根际土壤无机磷可能产生了固
定 ∀产生这种结果的原因可能是草本植物鬼针草根系多由细嫩的幼根组成 o侧根和根毛发达 o且根冠比
ks1wuwl较大 o对磷的活化 !吸收能力较强 ∀
|ut 第 z期 朱海燕等 }不同植物对黑色石灰岩土壤磷素的利用
表 2 植物根际 !根外土壤无机磷相对含量变化
Ταβ .2 Ινοργανιχ πηοσπηορυσ ρελατιϖε χοντεντσιν ρηιζοσπηερε ανδ νον−ρηιζοσπηερε σοιλ
鬼针草 Β q πιλοσα 十大功劳 Μq φορτυνει 川柏木 Χq φυνεβρισ
根外
‘²±pµ«¬½²¶³«¨µ¨
根际
• «¬½²¶³«¨µ¨
根外
‘²±pµ«¬½²¶³«¨µ¨
根际
• «¬½²¶³«¨µ¨
根外
‘²±pµ«¬½²¶³«¨µ¨
根际
• «¬½²¶³«¨µ¨
≤¤up° ? ≥ q⁄Π h t1t{ ? s1ut u1sz ? s1tv u1ty ? s1uv u1ty ? s1x{ t1z{ ? s1sz t1y| ? s1sv
k≤¤{p° n ƒ p¨° n „¯ p°l ? ≥ q⁄Πh ts1vt ? s1vv tu1ww ? s1zw tu1zz ? s1zt tt1w{ ? s1|t tt1vw ? t1xs tu1uy ? s1y{
k≤¤tsp° n ’p°l ? ≥ q⁄Π h {{1xt ? s1xv {x1w{ ? s1yt {x1sz ? s1|w {y1vy ? t1w| {y1{{ ? t1xz {y1sx ? s1zt
3 结论
由于植物的根系形态和生理特征不同 o植物对磷的吸收 !利用和累积量也不同 ∀v种植物中 o鬼针草和
川柏木获取土壤磷素的能力较强 o但鬼针草能有效地降低根际土壤 ³‹ 值 o促使根际土壤中固定态磷的活
化 o提高了土壤中磷素的生物有效性 o同时鬼针草为 t年生草本植物 o生命周期短 o有利于加快磷素的生态循
环 o这对改善重庆石灰岩地区退化土壤的磷素养分状况具有重要意义 ∀
参 考 文 献
陈有 o黄 艺 o曹 军 o等 qussu1 玉米根际土壤中铜形态的动态变化 q生态学报 ouu ktsl }tyyy p tyzt
杜道林 o刘玉成 o苏 杰 qt||y1 茂兰喀斯特山地广东松种群结构和动态初步研究 q植物生态学报 ous kul }tx| p tyy
范晓晖 o刘芷宇 qt||u1 根际 ³‹环境与磷素利用研究进展 q土壤通报 ouv kxl }uv{ p uws
顾益初 o蒋柏藩 qt||s1 石灰性土壤无机磷分级的测定方法 q土壤 ouu kul }tst p tsu otts
蒋忠诚 qusss1 中国南方表层岩溶系统的碳循环及其生态效应 q第四纪研究 ous kwl }vty p vuw
刘 方 o王世杰 o刘元生 o等 qussx1 喀斯特石漠化过程土壤质量变化及生态环境影响评价 q生态学报 oux kvl }yv| p yww
龙 健 o李 娟 o黄昌勇 qussu1 我国西南地区的喀斯特环境与土壤退化及其恢复 q水土保持学报 oty kxl }x p {
吕家珑 o张一平 o马爱生 o等 qt|||1 石灰性土壤小麦根际 ³‹及磷动态变化的研究 q植物营养与肥料学报 ox ktl }vu p v|
南京农业大学 qt|{t1 土壤农化分析 }第 u版 q北京 }农业出版社 ozs p zw
沈仁芳 o蒋柏藩 qt||u1 石灰性土壤无机磷的形态分级及其有效性 q土壤学报 ou| ktl }{s p {y
苏维词 qussu1 中国西南岩溶山区石漠化的现状成因及治理的优化模式 q水土保持学报 oty kul }u| p vu
唐健生 o夏日元 qusst1 南方岩溶石山区资源环境特征与生态环境治理对策探讨 q中国岩溶 ous kul }tws p tw{
王庆仁 o李继云 o李振声 qt|||1 高效利用土壤磷素的植物营养学研究 q生态学报 ot| kvl }wtz p wut
姚长宏 o蒋忠诚 o袁道先 qusst¤q西南岩溶地区植被喀斯特效应 q地球学报 ouu kul }tx| p tyw
姚长宏 o杨桂芳 o蒋忠诚 o等 qusst¥q岩溶地区生态系统养分平衡研究 q中国岩溶 ous ktl }wt p wy
喻理飞 o朱守谦 o叶镜中 o等 qussu1 退化喀斯特森林自然恢复中群落动态研究研究 q林业科学 ov{ ktl }t p z
喻理飞 o朱守谦 o叶镜中 qusss1 退化喀斯特森林自然恢复评价研究 q林业科学 ovy kyl }tu p t|
中国土壤学会农业化学专业委员会 qt|{v1 土壤农业化学分析方法 q北京 }科学出版社 otyy
周政贤 o毛志忠 o喻理飞 o等 qussu1 贵州石漠化退化土地及植被恢复模式 q贵州科学 ous ktl }t p y
朱守谦 o魏鲁明 o陈正仁 qt||x1 茂兰喀斯特森林生物量构成初步研究 q植物生态学报 ow }vxw p vyz
朱祖祥 qt|{v1 土壤学 q北京 }农业出版社 outt
…¨ µ·µ¤±§Œo ‹¬±¶¬±ª¨µ° o¤¬¯¯¤µ§ …o ετ αλqt|||1 ⁄¼±¤°¬¦¶²© ³«²¶³«²µ∏¶¬± ·«¨ µ«¬½²¶³«¨µ¨ ²© °¤¬½¨ ¤±§µ¤³¨ ªµ²º± ²± ¶¼±·«¨·¬¦o³«²¶³«¤·¨§¦¤¯¦¬·¨ ¤±§
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«∏≠ Š o ‹¨ ≠ ± o≥°¬·«≥ ∞o ετ αλqussu1 …∏¦®º«¨¤·kƒ¤ª²³¼µ∏° ¶¨¦∏¯ ±¨·∏° ²¨ ±¦«l «¤¶«¬ª«¦¤³¤¦¬·¼·²·¤®¨ ∏³³«²¶³«²µ∏¶k°l ©µ²° ¤¦¤¯¦¬∏° k≤¤lp
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k责任编辑 于静娴 张君颖l
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