亚热带不同树种根际土壤养分及酶活性比较研究

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根际是土壤-根系-微生物相互作用的微区域,受植物根系活动影响,在物理、化学和生物学性质上不同于土壤本体,根际土壤的养分状况影响着植物的生长发育,了解土壤-根系-微生物相互作用的机制对探究植物的养分吸收利用策略有着极为重要的意义。本研究以亚热带18种常见树种为研究对象,在生长初期(4月)和生长旺盛期(7月)进行根际和非根际土壤的取样,对土壤pH、养分含量、微生物生物量、酶活性和氮转化速率进行测定。比较亚热带森林不同共生树种土壤养分、微生物生物量和酶活性根际效应的差异,探讨不同类型(菌根类型和生活型)树种的根际效应,分析了 18个树种根际和非根际土壤、微生物生物量和酶C、N、P化学计量特征,并对15个土壤指标的根际效应进行主成分分析,得到了 18个树种根际效应的综合得分。本研究为亚热带森林的根际养分循环及森林培育和物种选育提供了一定的理论依据。主要的研究结果如下:(1)18个树种根际土壤绝大多数养分含量、微生物生物量和酶活性的平均值均高于非根际土壤,而根际土壤TK、Fe和Mg含量均低于非根际土壤。在生长初期,根际土壤Nnit和Nmin速率均显著高于非根际土壤。在不同生长季,生长旺盛期18个树种根际和非根际土壤的绝大多数养分含量、微生物生物量和酶活性均高于生长初期。菌根类型对绝大多数土壤性质有显著影响,其中AM树种根际和非根际土壤SOC含量、TN含量、NH4+-N含量、微生物生物量和酶活性低于ECM树种,而TP含量、NO3--N含量、Nit速率和Nmin速率表现出相反的趋势。另外,生活型对绝大多数土壤性质也有显著影响。土壤性质之间存在较强的相关性,但在根际和非根际土壤中存在差异。(2)不同树种之间根际和非根际土壤、微生物生物量和酶C、N、P化学计量比存在差异,表明不同树种之间养分限制和根际活化效应存在差异。此外,本研究区土壤整体上受P限制,相比于非根际土壤,植物根系对根际土壤P素的吸收利用可能导致了根际土壤更强的P限制,而相比于生长初期,在生长旺盛期植物对土壤P素有着更高的需求,这可能导致土壤中的P限制更加严重。(3)不同树种之间土壤性质的根际效应存在差异,并且大多数土壤性质的根际效应总体上表现为:ECM树种>AM树种;落叶树种>常绿树种。土壤性质的根际效应之间存在较强的相关性,但相比ECM树种,AM树种中土壤性质的根际效应之间具有更强的相关性。(4)本研究选取了 pH、含水率(SWC)、SOC含量、TN含量、TP含量、有效养分含量、微生物生物量和酶活性的根际效应进行主成分分析,其中酶活性、微生物生物量和AP含量的根际效应影响最大,进而得到了 18个树种根际效应的综合得分。18个树种中,杉木、青冈、日本杜英和台湾冬青的根际效应综合得分较高,檫木和香樟的得分处于居中位置,而马尾松、南酸枣、鹅掌楸和木荷的得分较低。本研究中,绝大多数土壤养分含量、微生物生物量和酶活性均表现为生长旺盛期(7月)高于生长初期(4月),且绝大多数土壤性质表现出正的根际效应。研究区土壤整体上受P限制,相比于非根际土壤,根际土壤中表现出更强的P限制,相比于生长初期,生长旺盛期土壤中的P限制更加严重。大多数土壤性质的根际效应总体上表现为:ECM树种>AM树种;落叶树种>常绿树种。此外,18种共生树种中,杉木、青冈、日本杜英和台湾冬青具有较强的根际效应,而马尾松、南酸枣、鹅掌楸和木荷的根际效应相对较弱。
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