野生歐洲李原生分布地土壤養(yǎng)分分布特征

歐陽麗婷，頡剛剛，謝 軍，尤 斌，耿文娟

（1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)與園藝學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052；2.新疆維吾爾自治區(qū)環(huán)境監(jiān)測總站，新疆 烏魯木齊 830011）

土壤是在氣候、植被、地形、母質(zhì)等因子綜合作用下形成的，不同植被類型影響著土壤養(yǎng)分的積累、分布與循環(huán)，而土壤養(yǎng)分含量又是植被生長的重要影響因子[1]，且土壤中的微量元素是植物體內(nèi)酶類、維生素和生長激素等的重要組成成分，直接參與機(jī)體的代謝活動，對植物的生長發(fā)育具有十分重要的作用[2-3]。隨著生態(tài)環(huán)境問題的日趨尖銳，人們越來越重視對土壤與植被之間關(guān)系的研究[4]。土壤養(yǎng)分已經(jīng)成為土壤學(xué)、環(huán)境化學(xué)和地球化學(xué)的研究點(diǎn)之一[5-7]。當(dāng)前，對農(nóng)田土壤養(yǎng)分[8-9]以及草地土壤養(yǎng)分[10-11]分析評價(jià)的文章較多，但對西天山山區(qū)土壤養(yǎng)分[12]研究的文章相對較少。穆葉賽爾等人[12]對天山北坡林沿土壤養(yǎng)分含量的區(qū)域差異進(jìn)行研究，結(jié)果表明所研究的3個(gè)區(qū)段（昭蘇、新源、巴里坤）不同土層土壤養(yǎng)分含量均存在顯著差異，均屬于肥沃級。孫繼坤等[13]對天山山地土壤中微量元素含量進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，天山山地土壤中微量元素含量是比較豐富的，全量含量大多超過我國和世界土壤平均含量。但前人僅對天山北坡的土壤養(yǎng)分含量的區(qū)域差異進(jìn)行了報(bào)道，而對野生歐洲李原生分布地的土壤養(yǎng)分分布特征未見報(bào)道

新疆野生歐洲李Prunus domestica L.俗名野酸梅，屬于薔薇科Rosaceae，李屬Prunus植物，該種僅分布在新疆伊犁地區(qū)新源等地天山野果林天然植被的有限范圍內(nèi)，性喜溫暖濕潤。其抗性弱，分布區(qū)域很小。受人為活動的影響，其種群數(shù)量和分布面積急劇減少[14]。目前有關(guān)野生歐洲李原生分布地的土壤養(yǎng)分分布特征未見報(bào)道，本文通過野外采樣與室內(nèi)分析，從區(qū)域養(yǎng)分分布到土壤空間不同深度養(yǎng)分分布，系統(tǒng)分析野生歐洲李分布地土壤養(yǎng)分分布特征。通過研究野生歐洲李各分布地的土壤養(yǎng)分分布特征，探討土壤養(yǎng)分的供給不足或過剩與野生歐洲李的瀕危與樹勢狀況差之間的關(guān)系，以期為野生歐洲李的原地、遷地保護(hù)提供理論依據(jù)，從而為制定更有效的保護(hù)措施，為栽培馴化提供理論依據(jù)。同時(shí)為西天山同類環(huán)境的相關(guān)研究及土壤肥力的協(xié)調(diào)與改善以及環(huán)境保護(hù)提供參考。

1 材料與方法

1.1 樣品采集與處理

2016年7月，在伊犁新源縣、鞏留縣野生歐洲李原生分布地（改良場三隊(duì)、交吾托海、博樂賽、西阿克塞、鐵礦溝、伊力格達(dá)依），見表1。每個(gè)分布地隨機(jī)設(shè)計(jì)3個(gè)取樣點(diǎn)，按0～30 cm（上層）、30～60 cm（中層）、60～90 cm（下層）分層，各取土壤500 g組成混合樣品，帶回實(shí)驗(yàn)室后晾干、去除細(xì)根和雜物、碾碎、過1 mm篩并混勻，在新疆維吾爾自治區(qū)環(huán)境監(jiān)測總站及新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)特色果樹中心實(shí)驗(yàn)室開展相關(guān)測定。

表1 野生歐洲李不同原生分布地環(huán)境情況Table 1 Environment conditions in different distributed areas of wild European plum

1.2 測定方法

土壤理化指標(biāo)測定方法參照鮑士旦[15]和中國環(huán)境監(jiān)測總站[16]的相關(guān)方法，其中有機(jī)質(zhì)含量的測定采用重鉻酸鉀容量法；pH值采用玻璃電極法測定；全氮含量測定采用H2SO4消煮-凱氏定氮法；全磷含量測定采用H2SO4-HCLO4消煮-鉬銻抗比色法；全鉀、全鈣、全鎂、有效鉀、有效鈣、有效鎂含量的測定采用原子吸收光度法。銅、錳、鋅、鉬元素含量的測定采用火焰原子吸收分光光度法。

1.3 土壤養(yǎng)分指標(biāo)評價(jià)

參照全國第二次土壤普查養(yǎng)分分級標(biāo)準(zhǔn)[17]對各土壤養(yǎng)分進(jìn)行分級，每個(gè)養(yǎng)分指標(biāo)均分為6級水平，分別為1級（很豐富）、2級（豐富）、3級（中等）、4級（缺乏）、5級（很缺乏）、6級（極缺乏）。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)分析軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 野生歐洲李不同原生分布地土壤養(yǎng)分含量分布特征分析

方差分析表明，不同原生分布地不同土層單位土壤體積中有機(jī)質(zhì)、pH、全氮、全磷、全鉀、有效鉀含量存在不同程度的差異。6處分布地土壤中氮元素含量變化、有機(jī)質(zhì)含量變化與全磷含量的變化趨勢一致，隨土層深度的增加，有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷含量逐漸減少，見表2。

0～30 cm土層深度，土壤中有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷含量最大值出現(xiàn)在新源改良場三隊(duì)，分別為86.0、3.73、2.72 g·kg-1；全鉀含量的最大值出現(xiàn)在新源鐵礦溝，為3.59 g·kg-1；土壤中有效鉀含量最大值出現(xiàn)在鞏留伊力格達(dá)依，為2.119 mg·kg-1。

表2 野生歐洲李不同原生分布地土壤養(yǎng)分含量?Table 2 The contents of soil nutrient in wild European plum at different distributed areas

30～60 cm土層深度，土壤中有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、有效鉀含量最大值出現(xiàn)在新源改良場三隊(duì)，分別為77.4、3.35、2.45 g·kg-1、1.85 mg·kg-1；土壤中全鉀含量最大值出現(xiàn)在新源鐵礦溝，為2.64 g·kg-1。

60～90 m土層深度，土壤中有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、有效鉀含量最大值均在鞏留伊力格達(dá)依，分別為70.4、3.05、2.23、2.60 g·kg-1、2.003 mg·kg-1。

由表3可知，6處原生分布地0～90 cm土層深度pH值介于7.5～8.5之間，呈弱堿性，土壤pH隨土層深度變化趨勢不明顯。由表4可知，6處原生分布地土壤有機(jī)質(zhì)含量遠(yuǎn)大于一級標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)值；在鞏留伊力格達(dá)依與新源改良場三隊(duì)分布地0～90 cm土層全氮、全磷含量均大于一級標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)值；6處原生分布地全鉀含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于全國第二次土壤普查土壤養(yǎng)分分級標(biāo)準(zhǔn)的6級標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)值，在6處分布地的不同土層之間全鉀含量變化無規(guī)律可循。

綜上所述，在0～60 cm土層深度，土壤養(yǎng)分含量大多在新源改良場三隊(duì)表現(xiàn)較高，在60～90 cm土層深度，土壤養(yǎng)分含量在鞏留伊力格達(dá)依表現(xiàn)較高。在0～90 cm土層深度，土壤養(yǎng)分含量大多在新源西阿克塞表現(xiàn)偏低。

2.2 不同分布地土壤中量和微量元素含量分析

不同分布地土壤中量和微量元素含量分析情況見表5。由表5可知，各原生分布地間及同一原生分布地各土層間的土壤微量元素鉬、錳、鋅、銅的含量均存在顯著差異；與其他分布地相比，鞏留伊力格達(dá)依在60～90 cm土層深度的全量鉬、錳、鋅、銅的含量最高，分別為3、1 253、471.8、44.6 mg·kg-1；在0～90 cm土層深度，全鈣、全鎂、有效鈣、有效鎂含量在不同原生分布地不同土層深度均存在顯著差異，新源交吾托海、新源博樂賽在0～90 cm土層深度全鈣、全鎂含量均顯著高于其余4處原生分布地，鞏留伊力格達(dá)依的有效鎂含量顯著低于其余5處原生分布地，這5處分布地有效鎂的含量遠(yuǎn)超出全國第二次土壤普查土壤養(yǎng)分分級標(biāo)準(zhǔn)的一級標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)值。6處原生分布地土壤有效鈣的含量均處于土壤養(yǎng)分2級標(biāo)準(zhǔn)。

表3 土壤pH值分級標(biāo)準(zhǔn)對照表?Table 3 Criteria for grading of soil pH

表4 土壤養(yǎng)分分級標(biāo)準(zhǔn)對照表Table 4 Criteria for grading of soil nutrients

表5 野生歐洲李不同原生分布地土壤中量和微量元素含量Table 5 Medium element and minor element contents of soil in wild European plum at different distributed areas

2.3 不同分布地土壤養(yǎng)分相關(guān)性分析

不同分布地土壤養(yǎng)分相關(guān)性分析情況見表6。由表6可知，在鞏留伊力格達(dá)依分布地，全鈣與全鎂、有效鎂呈顯著正相關(guān)，速效鉀與pH呈顯著正相關(guān)，全鎂與有效鎂呈顯著正相關(guān)。銅與有效鎂呈顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05），銅與全鈣、全鎂呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01）。在新源改良場三隊(duì)分布地，有機(jī)質(zhì)、全鈣與全鎂兩兩之間呈顯著正相關(guān)，全鉀與錳呈顯著負(fù)相關(guān)，有效鎂與銅呈顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05），有效鎂與全鉀呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01）。新源交吾托海分布地，全氮與有效鈣呈顯著正相關(guān)，全鈣與有效鎂呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），全鈣與全氮、有效鎂呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01）。在新源博樂賽分布地，全氮與速效鉀、全鎂呈顯著正相關(guān)，有效鈣與全氮、速效鉀呈顯著正相關(guān)，全鈣與全鎂、有效鎂呈顯著正相關(guān)（P＜0.05）。在新源鐵礦溝分布地，全氮與速效鉀、全鎂呈顯著正相關(guān)，全鉀與有機(jī)質(zhì)呈顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05），速效鉀與全鎂呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01）。在新源西阿克塞分布地，全氮與全鈣、有效鎂呈顯著正相關(guān)，全鎂與速效鉀、有效鈣呈顯著正相關(guān)，速效鉀與全鎂呈顯著正相關(guān)，有機(jī)質(zhì)與pH呈顯著正相關(guān)，全磷與錳呈顯著正相關(guān)（P＜0.05）。綜上所述，6處原生分布地土壤養(yǎng)分中各元素間以及在同一分布地不同養(yǎng)分各元素間其相關(guān)性均存在差異。

表6 野生歐洲李不同原生分布地土壤養(yǎng)分相關(guān)性分析?Table 6 Soil nutrient correlation analysis in wild European plum at different distributed area

續(xù)表6Continuation of table 6

3 討 論

3.1 土壤養(yǎng)分分布特征

6處野生歐洲李原生分布地土壤養(yǎng)分含量較高，與天山北坡新源等地主要土壤類型是黑鈣土、栗鈣土，黑鈣土自然肥力水平較高，土壤養(yǎng)分含量較高[12]相吻合。本研究發(fā)現(xiàn)6處原生分布地不同土層深度土壤養(yǎng)分富集但都存在不同程度的差異，與西天山的主要土壤類型有淡栗鈣土、棕鈣土、草甸土和鹽土4個(gè)類型[18]有關(guān)。

3.2 土壤養(yǎng)分相關(guān)性分析

生態(tài)系統(tǒng)中，各生態(tài)因子之間是相互影響、相互作用的，土壤養(yǎng)分之間也是一樣的，或者彼此輔助增長、或者彼此抑制[19]。本研究中，土壤大量、中量、微量元素含量具有不同程度的相關(guān)性，可表明土壤中的元素與元素之間起著相輔相成的作用，互相影響。不同土壤類型上生長的植被，其覆蓋度和土壤利用方式有很大的差異，故土壤養(yǎng)分各個(gè)指標(biāo)之間的相關(guān)性相對也小[20]。

3.3 土壤養(yǎng)分含量對植物生長發(fā)育的影響

6處原生分布地土壤全氮元素含量與有機(jī)質(zhì)含量均呈現(xiàn)出隨著土層加深而下降的規(guī)律，原因可能是土壤表層有豐富的動物及微生物種群及密集的植物根系。隨著土層加深，土壤的環(huán)境變差，不利于土壤動物、微生物生存以及植物根系生長，導(dǎo)致從表層到更深層有機(jī)質(zhì)來源減少、生物固氮能力也逐漸減弱，從而使土壤中氮元素含量逐漸減少。這與黃笑[21]的不同林分類型閩楠人工林土壤養(yǎng)分對比分析的研究結(jié)果一致。植物所利用的磷素主要來源于土壤，而能夠被植物直接吸收利用的磷僅占土壤全磷的很小部分，絕大部分（95%～99%）的磷以難以利用的遲效狀態(tài)存在[22-23]，成為地質(zhì)時(shí)代尺度上生物生產(chǎn)力限制性養(yǎng)分元素[24]，土壤中的磷是植物生理生化過程中不可缺少的元素，磷素的形成可分為有機(jī)磷和無機(jī)磷，其中有機(jī)磷占多數(shù)。一般全磷含量小于0.8～1.0 g·kg-1時(shí)土壤出現(xiàn)磷素供應(yīng)不足[21]。新源交吾托海與西阿克塞分布地0～90 cm土層均表現(xiàn)出磷素供應(yīng)不足的現(xiàn)象，這與新源交吾托海處在農(nóng)田邊、該分布地已經(jīng)農(nóng)田化有關(guān)，新源西阿克塞處在草場山底地帶，位于水源的下游區(qū)域邊，可能與土壤水分的淋洗與沖刷有關(guān)，這可能是限制這兩處分布地野生歐洲李生長的因素。

除去鞏留伊力格達(dá)依分布地，其余5處分布地有效鎂含量遠(yuǎn)超出一級標(biāo)準(zhǔn)，6處原生分布地有效鈣含量均處于土壤養(yǎng)分分級二級標(biāo)準(zhǔn)（1 200～4 800 mg·kg-1），而當(dāng)中量元素及微量元素供應(yīng)不足或過多時(shí)，植物的正常生長發(fā)育受阻，產(chǎn)量和質(zhì)量降低[25-26]，由此可以推測目前野生歐洲李樹勢弱，生長能力差，坐果率低可能與有效鈣、鎂含量過高有關(guān)。

本研究僅對野生歐洲李的6處分布地的土壤養(yǎng)分分布情況進(jìn)行了比較，隨機(jī)取樣范圍與重復(fù)度較小，對于充分說明野生歐洲李所處分布地土壤養(yǎng)分分布狀況具有一定的局限性，但對西天山同類環(huán)境的相關(guān)研究及土壤肥力的協(xié)調(diào)與改善提供參考具有一定的生態(tài)意義。在今后的研究中可以適當(dāng)增加6處分布地凋落物的養(yǎng)分狀況，了解森林凋落物養(yǎng)分的積累量，對森林經(jīng)營管理和林地肥力維持機(jī)制具有重要的意義[27]。

4 結(jié) 論

野生歐洲李6處原生分布地0～90 cm土層深度pH值介于7.5～8.5之間，呈弱堿性，土壤pH隨土層深度變化趨勢不明顯。新源交吾托海與西阿克塞分布地的土壤均表現(xiàn)出磷素供應(yīng)不足（小于0.8～1.0 g·kg-1）的現(xiàn)象，全磷含量在0.17～0.53 g·kg-1之間；鞏留伊力格達(dá)依、新源改良場三隊(duì)在0～90 cm土層深度有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷含量均高于其余4處原生分布地；新源改良場三隊(duì)、鞏留伊力格達(dá)依全氮含量大于一級標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)值2 g·kg-1，分別為3.73、3.51 g·kg-1；除去鞏留伊力格達(dá)依分布地有效鎂含量為47.8～63.3 mg·kg-1，其余5處分布地有效鎂的含量均處于肥沃狀態(tài)（150 mg·kg-1），6處原生分布地有效鈣含量均處于土壤養(yǎng)分二級標(biāo)準(zhǔn)水平（1 200～4 800 mg·kg-1）；土壤養(yǎng)分中各元素并不是單獨(dú)起作用的，它們之間相互影響和相互制約，6處原生分布地土壤養(yǎng)分中各元素間以及在同一分布地不同養(yǎng)分各元素間其相關(guān)性均存在差異，其中大部分土壤元素具有良好的獨(dú)立性。