武功山不同海拔高度土壤速效鉀與植物全鉀分布格局及相關(guān)性

鄭翔++李真真++鄭利亞 +劉倩 +郭曉敏+牛德奎

摘要：鉀是植物必需的營養(yǎng)元素之一，而土壤速效鉀是土壤鉀素供應(yīng)的指標(biāo)之一。以江西省武功山海拔800～1 900 m 為研究對(duì)象，分析不同海拔高度的土壤速效鉀、植物全鉀的分布格局及相關(guān)性。結(jié)果表明，土壤速效鉀含量的變異范圍為24.33～138.53 mg/kg，均值為86.99 mg/kg，土壤速效鉀含量為草甸區(qū)>灌木區(qū)>毛竹區(qū)>針闊混交區(qū)。植物全鉀含量的變異范圍為1.01～7.16 g/kg，均值為4.82 g/kg，植物全鉀含量為草甸區(qū)>針闊混交區(qū)>灌木區(qū)>毛竹區(qū)。海拔高度與土壤速效鉀含量、植物全鉀含量之間均存在極顯著的正相關(guān)，土壤速效鉀含量與植物全鉀含量具有極顯著的正相關(guān)。

關(guān)鍵詞：海拔；土壤速效鉀；植物全鉀

中圖分類號(hào)：S153文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1002-1302（2017）04-0211-04

鉀元素是植物生長發(fā)育所必需的元素，是與氮、磷并列的植物營養(yǎng)的三大要素之一。鉀能促進(jìn)植物的光合作用，制造更多的養(yǎng)料，尤其是對(duì)淀粉和糖分的形成有重要作用，同時(shí)，鉀還能促進(jìn)植物對(duì)氮、磷的吸收，有利于蛋白質(zhì)的形成，參與細(xì)胞滲透調(diào)節(jié)作用，調(diào)控氣孔運(yùn)動(dòng)，激活酶的活性，促進(jìn)有機(jī)酸代謝，增強(qiáng)植物的抗逆性[1]。鉀在植物體內(nèi)主要以離子形態(tài)和可溶性鹽存在，或者吸附在原生質(zhì)表面上。植物體內(nèi)鉀離子濃度往往比其他離子高，而且遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于外界環(huán)境中的速效鉀濃度[2]。鉀元素關(guān)系到植物群落的穩(wěn)定和可持續(xù)發(fā)展。土壤是植物生長最主要的營養(yǎng)來源，植物必須從土壤中獲取大量的營養(yǎng)元素以滿足其生長發(fā)育的需要。在自然條件下植物生長所需要的鉀來自含鉀礦物的風(fēng)化，尤其是土壤表層的速效鉀含量直接決定了植物的生長狀況[3]。武功山由于山體垂直海拔較高且山勢(shì)陡峻，導(dǎo)致氣候、土壤、植被的垂直地帶性分異明顯。近年來，眾多學(xué)者以山地草甸為研究對(duì)象，分析海拔1 600～1 900 m的草甸區(qū)土壤的理化性質(zhì)，而很少有人研究不同植被類型的鉀含量的分布格局。本研究根據(jù)植被類型將武功山海拔800～1 900 m劃分為毛竹區(qū)、針闊混交區(qū)、灌木區(qū)、山地草甸區(qū)，以這4個(gè)區(qū)為研究對(duì)象，分析測(cè)定不同植被類型的土壤和凋落物鉀含量，以期揭示武功山垂直梯度上土壤速效鉀、植物全鉀的分布格局，為合理開發(fā)利用土壤和植物資源以及可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1武功山概況

武功山位于江西省中西部，毗鄰湖南省，地處114°10′～114°17′E、27°25′～27°35′N，屬羅霄山脈北段，南北走向綿延約120 km，總面積大約260 km2，年平均溫度為14～16 ℃，年降水量1 350～1 750 mm，為贛江水系和湘江水系的分水嶺。武功山巖石主要由花崗巖和片麻巖構(gòu)成，山體垂直，海拔較高，且山勢(shì)陡峻，導(dǎo)致氣候、土壤、植被的垂直地帶性分異明顯。地貌類型主要以中山和低山類型為主，紅壤、黃壤、黃棕壤、高原草甸土沿海拔高度梯型分布。武功山的地帶性植被屬于典型的中亞熱帶常綠闊葉林。在山脈南坡的植被帶具有較強(qiáng)的熱帶性，北坡則有較強(qiáng)的溫帶性。垂直地帶性的植被類型包括常綠、落葉闊葉混交林、竹林、常綠闊葉林、針葉林、灌木、草甸等。主峰金頂海拔1 918.3 m，在我國華東植被區(qū)劃中具有重要地位。

1.2試驗(yàn)樣地設(shè)置和樣品采集

根據(jù)其植被類型將武功山在海拔800～1 900 m梯度劃分為毛竹區(qū)、針闊混交區(qū)、灌木區(qū)、山地草甸區(qū)。在區(qū)域內(nèi)根據(jù)植被群落和海拔設(shè)置樣地，樣地的具體情況見表1。在樣地內(nèi)設(shè)置3個(gè)30 m×30 m樣方。在樣方內(nèi)采用土鉆多點(diǎn)取土混合均勻，帶回實(shí)驗(yàn)室風(fēng)干后，挑出細(xì)根、石粒等雜質(zhì)，過篩保存，供土壤有效鉀測(cè)定使用。每個(gè)樣方沿坡向分為0～10 m、>10～20 m、>20～30 m 3層，每一層在樣方左右兩端分別取新鮮凋落物混合裝入自封袋，風(fēng)干，磨碎用于植物鉀的測(cè)定。

1.3試驗(yàn)方法

1.3.1測(cè)定方法

土壤速效鉀采用1 mol/L 3COONH4浸提-火焰光度法測(cè)定；植物全鉀采用用H2SO4-H2O2消煮，制備成待測(cè)液，火焰光度計(jì)對(duì)待測(cè)液進(jìn)行測(cè)定。

1.3.2分析方法

運(yùn)用SPSS 17. 0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，顯著性水平設(shè)定為α=0.01、α=0.05。數(shù)據(jù)經(jīng)正態(tài)分布檢驗(yàn)，用方差分析和Duncan′s檢驗(yàn)分析土壤速效鉀、植物全鉀的垂直梯度上的空間分布狀況，用Pearson相關(guān)系數(shù)評(píng)價(jià)土壤速效鉀和植物全鉀的相關(guān)性，采用origin 8.0軟件制圖。

2結(jié)果與分析

2.1土壤速效鉀和植物全鉀的空間分布[HT]

2.1.1毛竹區(qū)土壤速效鉀、植物全鉀含量

鉀元素與氮、磷元素不同，鉀元素不是植物有機(jī)體的結(jié)構(gòu)物質(zhì)，以自由離子或吸附形式存在于細(xì)胞液中，并且在細(xì)胞之間和整個(gè)植物體內(nèi)具有流動(dòng)性，活性強(qiáng)，容易被淋溶[4]，在不同植物中鉀元素具有不同的分布特征[5]。

通過對(duì)海拔800～1 000 m高度的毛竹區(qū)土壤速效鉀以及新鮮凋落物的植物全鉀進(jìn)行測(cè)定，土壤速效鉀含量變異范圍為50.88～59.40 mg/kg，植物全鉀含量的變異范圍為1.01～4.05 g/kg。從圖1可以看出，土壤速效鉀在海拔800 m與900 m高度沒有差異，在海拔1 000 m土壤速效鉀最低，與海拔800、900 m高度差異極顯著。植物全鉀具有明顯的垂直分布規(guī)律，即隨著海拔的升高，植物全鉀也隨之升高。海拔 1 000 m 高度的植物全鉀是海拔800、900 m高度的4.00、270倍。土壤中的鉀素主要來源于成土母巖中礦物風(fēng)化釋放，其含量多少還與成土區(qū)氣候、降雨量以及植被種類的差異密切相關(guān)[6-7]。土壤速效鉀是土壤鉀素的現(xiàn)實(shí)供應(yīng)指標(biāo)[8]。海拔1 000 m高度的植物全鉀最大因?yàn)槠錁臃絻?nèi)含有闊葉樹種和灌木導(dǎo)致，對(duì)鉀吸收較毛竹純林大，導(dǎo)致其土壤速效鉀較低。而海拔800、900 m高度植物全鉀差異可能是因?yàn)槊窳置衲挲g和徑階不同而引起的。

2.1.2針闊混交區(qū)土壤速效鉀、植物全鉀含量森林植被類型不同，其林地表層的枯落物構(gòu)成及地下根系的生長發(fā)育狀況，枯落物的分解等均存在差異，因而所造成的林地土壤理化性質(zhì)也存在差異[9]。在海拔1 000～1 400 m高度的針闊混交區(qū)土壤速效鉀含量變異范圍為24.33～46.70 mg/kg，植物全鉀含量的變異范圍為3.00～4.50 g/kg。從圖2可以看出，不同海拔高度土壤速效鉀和植物全鉀的含量差異極顯著，其中海拔高度1 150 m土壤速效鉀、植物全鉀含量最低，1 200 m土壤速效鉀、植物全鉀含量最高?；凶饔檬侵参锿ㄟ^釋放化學(xué)物質(zhì)到環(huán)境中而對(duì)其他植物產(chǎn)生直接或間接的有害或有利作用，從而對(duì)植物生長產(chǎn)生不同程度的影響[10-11]。海拔高度1 150 m土壤速效鉀、植物全鉀低的原因可能是馬尾松的化感作用，不利于灌木和草本植物生長，樣地內(nèi)的灌木和草本植物稀疏，均不及海拔高度1 100、1 200 m。雨水沖刷以及風(fēng)力侵蝕造成表層土壤營養(yǎng)流失，造成土壤速效鉀、植物全鉀較低。楓香為落葉喬木[12-13]，生物量大，養(yǎng)分歸還給土壤較針葉多，且樣地內(nèi)灌木和草本植物比較茂盛，所以其土壤速效鉀、植物全鉀的含量較高。

[FK（W12][TPZX22.tif][FK）]

2.1.3灌木區(qū)不同海拔高度土壤速效鉀、植物全鉀含量隨著海拔的升高，由于水分、溫度、風(fēng)的限制[14]，海拔1 400～1 600 m 植物的類型屬于灌木。在灌木區(qū)土壤速效鉀含量的變異范圍為89.89～141.06 mg/kg，植物全鉀含量變異范圍為2.99～4.16 g/kg。不同植物對(duì)鉀的吸收存在一定的差異，即使是同種植物的不同品種對(duì)鉀的吸收都存在一定的差異[15]。從圖3可以看出，不同海拔高度的土壤速效鉀、植物全鉀含量差異顯著，海拔高度1 450 m土壤速效鉀含量最高，但植物全鉀含量最低，1 550 m土壤速效鉀含量最低，1 400 m植物全鉀含量最高。

3結(jié)論

通過對(duì)武功山海拔高度800～1 900 m的土壤速效鉀、植物全鉀進(jìn)行分析，結(jié)果表明，土壤速效鉀含量為草甸區(qū)[JP2] 118.41 mg/kg>灌木區(qū)118.35 mg/kg>毛竹區(qū)56.03 mg/kg>[JP]針闊混交區(qū)37.59 mg/kg。毛竹區(qū)、針闊混交區(qū)土壤速效鉀含量處于低水平的30～60 mg/kg，灌木區(qū)、草甸區(qū)土壤速效鉀含量處于高水平的100～160 mg/kg。武功山海拔高度 800～1 900 m 的土壤速效鉀變異范圍為24.33～138.53 mg/kg，變異范圍較大，土壤速效鉀在海拔梯度上分布極其不均。其土壤速效鉀含量均值為86.99 mg/kg。研究區(qū)域的植被具有垂直地帶性分布，且植被種類豐富，所處土壤母質(zhì)和土壤類型也不同，植物全鉀含量為草甸區(qū)7.36 g/kg>針闊混交區(qū)3.67 g/kg>灌木區(qū)3.67 g/kg>毛竹區(qū) 2.19 g/kg。植物全鉀含量的變異范圍為1.01～7.16 g/kg，均值為 4.82 g/kg。植物全鉀含量變異范圍大，分布極其不均。在海拔梯度上植物全鉀含量無明顯的分布規(guī)律。海拔高度與土壤速效鉀含量、植物全鉀含量之間均存在極顯著正相關(guān)，土壤速效鉀含量與植物全鉀含量具有極顯著正相關(guān)。在海拔梯度上土壤母質(zhì)和其他因素如溫度、降水、風(fēng)對(duì)土壤速效鉀、植物全鉀含量分布還有待于進(jìn)一步研究。

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