董燕妮,徐鑫磊,馬海贏,宋彥濤
(大連民族大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院,遼寧 大連 116600)
植物性狀已成為重要生態(tài)系統(tǒng)特性的預(yù)測因子,指示植物生產(chǎn)力的變化[1,2]。植物功能性狀的種間變異正迅速成為理解和預(yù)測地球植被組成的工具[3],與葉礦物元素相似,葉片pH值是由氣候、土壤及植物功能類型的共同作用決定的[4]。葉片pH值被證明是一種很有前景的新的候選性狀,是植物重要的性狀之一[5]。因此,葉片pH值是一個(gè)復(fù)雜而綜合的特征,依賴于多個(gè)化合物的動(dòng)態(tài)濃度、遷移率和相互作用[6~8]。草地生態(tài)系統(tǒng)是我陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分,施肥和刈割是常見的草地管理的措施[9,10],不同施肥和刈割處理對(duì)植物功能性狀產(chǎn)生影響,而植物葉片pH值對(duì)施肥和刈割的響應(yīng)規(guī)律還需要進(jìn)一步研究。
羊草是內(nèi)蒙古呼倫貝爾草甸草原的優(yōu)勢物種[11],研究其葉片pH值的變化有助于了解草甸草原群落結(jié)構(gòu)的變化,在施肥和刈割兩個(gè)因素處理下,葉片pH值作為一種物種性狀會(huì)有何變化。通過在對(duì)比不同刈割和施肥條件下羊草葉片的pH值進(jìn)行驗(yàn)證。
研究地點(diǎn)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾額爾古納市黑山頭鎮(zhèn)草甸草原,該區(qū)域?qū)贉貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候,年平均氣溫在-2.0~3.0 ℃,年降雨量為200~280 mm,主要集中在夏季,日照時(shí)間為2500~3000 h。地帶性植被為草甸草原,主要土壤類型為黑鈣土。
實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建立于2016年,采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),包括施肥和刈割兩個(gè)因素,12個(gè)實(shí)驗(yàn)處理,8次重復(fù),96個(gè)小區(qū)。施肥處理每年5月進(jìn)行,包括2個(gè)施肥梯度:施肥(N)、不施肥(NF),施肥處理每個(gè)小區(qū)添加量為:3gN、0.3gP、40mgMo、200mgB、200mgZn/m2;刈割處理每年8月份進(jìn)行,包括6個(gè)留茬高度:3(D3),6(D6),9(D9),12(D12),15cm(D15),不刈割(ND)。
2019年8月份生物量最大時(shí)取樣,在樣地隨機(jī)選取2個(gè)0.5 m×0.5 m樣方進(jìn)行齊地面收割,將羊草放入信封中,105 ℃殺青,75 ℃烘干,粉碎,待測。2020年9月份在實(shí)驗(yàn)室中將羊草的莖葉分離,分別裝袋后烘干,之后將各樣本葉片進(jìn)行粉碎,進(jìn)行完準(zhǔn)備工作后,于2020年11月份對(duì)其pH值進(jìn)行測量(校準(zhǔn)pH值分別為4.00、6.86、9.18),準(zhǔn)確稱取1 g粉碎后的葉片,放入250 mL錐形瓶中,加入10 mL去離子水(即質(zhì)量比為1∶10)。將混合物以250 rpm 振蕩,離心5 min。最后使用pH值計(jì)測量上清液的pH值。
變異系數(shù)用標(biāo)準(zhǔn)差與平均值之比計(jì)算,應(yīng)用Excel2013和SPSS19.0統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行雙因素方差分析。
各處理羊草葉片pH值變異系數(shù)在1%~4%之間,變異程度小(圖1)。隨著留茬高度的增加羊草葉片pH值變異系數(shù)呈現(xiàn)先降低后增加的趨勢。各刈割留茬梯度下,施肥處理對(duì)羊草葉片pH變異系數(shù)無顯著影響,在留茬高度為3、6、9、12 cm時(shí),施肥處理下羊草葉片pH值變異系數(shù)大于不施肥處理,在留茬高度為15cm和不刈割時(shí),施肥處理下羊草葉片pH值變異系數(shù)小于不施肥處理。
圖1 不同施肥和刈割留茬高度處理對(duì)羊草葉片pH值的影響
雙因素方差分析結(jié)果表明施肥、刈割及其交互作用對(duì)羊草葉片pH值均無顯著影響(表1)。通過對(duì)12組實(shí)驗(yàn)樣本實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析,羊草葉片pH值范圍在5.5~6之間,范圍變化較小(圖2)。施肥留茬高度6 cm時(shí),葉片pH值最小,為5.63,施肥不刈割時(shí)的葉片pH值最大,為5.78。隨著留茬高度的增加,葉片pH值呈現(xiàn)增加的趨勢。各留茬高度處理下,施肥處理對(duì)羊草葉片pH值無明顯規(guī)律,當(dāng)留茬高度為6 cm和12 cm時(shí)施肥處理的葉片pH值略低于不施肥的葉片pH值,其他處理下,施肥處理的葉片pH值略高于不施肥處理的葉片pH值。
圖2 不同施肥和刈割留茬高度處理對(duì)羊草葉片pH值的影響
表1 施肥和刈割對(duì)羊草葉片pH值影響的雙因素方差分析
本實(shí)驗(yàn)表明施肥與刈割對(duì)草甸草原優(yōu)勢種羊草葉片pH值無顯著影響,葉片pH值在5.5~6之間,且各處理葉片pH值變異系數(shù)較小,推測葉片pH值可能對(duì)草甸草原干擾響應(yīng)不明顯,不適合作為研究羊草種內(nèi)變異的性狀。