野生欧洲李原生分布地土壤养分分布特征

欧阳丽婷，颉刚刚，谢 军，尤 斌，耿文娟

（1.新疆农业大学 林学与园艺学院，新疆 乌鲁木齐 830052；2.新疆维吾尔自治区环境监测总站，新疆 乌鲁木齐 830011）

土壤是在气候、植被、地形、母质等因子综合作用下形成的，不同植被类型影响着土壤养分的积累、分布与循环，而土壤养分含量又是植被生长的重要影响因子[1]，且土壤中的微量元素是植物体内酶类、维生素和生长激素等的重要组成成分，直接参与机体的代谢活动，对植物的生长发育具有十分重要的作用[2-3]。随着生态环境问题的日趋尖锐，人们越来越重视对土壤与植被之间关系的研究[4]。土壤养分已经成为土壤学、环境化学和地球化学的研究点之一[5-7]。当前，对农田土壤养分[8-9]以及草地土壤养分[10-11]分析评价的文章较多，但对西天山山区土壤养分[12]研究的文章相对较少。穆叶赛尔等人[12]对天山北坡林沿土壤养分含量的区域差异进行研究，结果表明所研究的3个区段（昭苏、新源、巴里坤）不同土层土壤养分含量均存在显著差异，均属于肥沃级。孙继坤等[13]对天山山地土壤中微量元素含量进行研究发现，天山山地土壤中微量元素含量是比较丰富的，全量含量大多超过我国和世界土壤平均含量。但前人仅对天山北坡的土壤养分含量的区域差异进行了报道，而对野生欧洲李原生分布地的土壤养分分布特征未见报道

新疆野生欧洲李Prunus domestica L.俗名野酸梅，属于蔷薇科Rosaceae，李属Prunus植物，该种仅分布在新疆伊犁地区新源等地天山野果林天然植被的有限范围内，性喜温暖湿润。其抗性弱，分布区域很小。受人为活动的影响，其种群数量和分布面积急剧减少[14]。目前有关野生欧洲李原生分布地的土壤养分分布特征未见报道，本文通过野外采样与室内分析，从区域养分分布到土壤空间不同深度养分分布，系统分析野生欧洲李分布地土壤养分分布特征。通过研究野生欧洲李各分布地的土壤养分分布特征，探讨土壤养分的供给不足或过剩与野生欧洲李的濒危与树势状况差之间的关系，以期为野生欧洲李的原地、迁地保护提供理论依据，从而为制定更有效的保护措施，为栽培驯化提供理论依据。同时为西天山同类环境的相关研究及土壤肥力的协调与改善以及环境保护提供参考。

1 材料与方法

1.1 样品采集与处理

2016年7月，在伊犁新源县、巩留县野生欧洲李原生分布地（改良场三队、交吾托海、博乐赛、西阿克塞、铁矿沟、伊力格达依），见表1。每个分布地随机设计3个取样点，按0～30 cm（上层）、30～60 cm（中层）、60～90 cm（下层）分层，各取土壤500 g组成混合样品，带回实验室后晾干、去除细根和杂物、碾碎、过1 mm筛并混匀，在新疆维吾尔自治区环境监测总站及新疆农业大学特色果树中心实验室开展相关测定。

表1 野生欧洲李不同原生分布地环境情况Table 1 Environment conditions in different distributed areas of wild European plum

1.2 测定方法

土壤理化指标测定方法参照鲍士旦[15]和中国环境监测总站[16]的相关方法，其中有机质含量的测定采用重铬酸钾容量法；pH值采用玻璃电极法测定；全氮含量测定采用H2SO4消煮-凯氏定氮法；全磷含量测定采用H2SO4-HCLO4消煮-钼锑抗比色法；全钾、全钙、全镁、有效钾、有效钙、有效镁含量的测定采用原子吸收光度法。铜、锰、锌、钼元素含量的测定采用火焰原子吸收分光光度法。

1.3 土壤养分指标评价

参照全国第二次土壤普查养分分级标准[17]对各土壤养分进行分级，每个养分指标均分为6级水平，分别为1级（很丰富）、2级（丰富）、3级（中等）、4级（缺乏）、5级（很缺乏）、6级（极缺乏）。

1.4 数据处理

采用Excel 2010进行数据整理，SPSS 19.0统计分析软件对试验数据进行分析。

2 结果与分析

2.1 野生欧洲李不同原生分布地土壤养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层单位土壤体积中有机质、pH、全氮、全磷、全钾、有效钾含量存在不同程度的差异。6处分布地土壤中氮元素含量变化、有机质含量变化与全磷含量的变化趋势一致，随土层深度的增加，有机质、全氮、全磷含量逐渐减少，见表2。

0～30 cm土层深度，土壤中有机质、全氮、全磷含量最大值出现在新源改良场三队，分别为86.0、3.73、2.72 g·kg-1；全钾含量的最大值出现在新源铁矿沟，为3.59 g·kg-1；土壤中有效钾含量最大值出现在巩留伊力格达依，为2.119 mg·kg-1。

表2 野生欧洲李不同原生分布地土壤养分含量†Table 2 The contents of soil nutrient in wild European plum at different distributed areas

30～60 cm土层深度，土壤中有机质、全氮、全磷、有效钾含量最大值出现在新源改良场三队，分别为77.4、3.35、2.45 g·kg-1、1.85 mg·kg-1；土壤中全钾含量最大值出现在新源铁矿沟，为2.64 g·kg-1。

60～90 m土层深度，土壤中有机质、全氮、全磷、全钾、有效钾含量最大值均在巩留伊力格达依，分别为70.4、3.05、2.23、2.60 g·kg-1、2.003 mg·kg-1。

由表3可知，6处原生分布地0～90 cm土层深度pH值介于7.5～8.5之间，呈弱碱性，土壤pH随土层深度变化趋势不明显。由表4可知，6处原生分布地土壤有机质含量远大于一级标准参数值；在巩留伊力格达依与新源改良场三队分布地0～90 cm土层全氮、全磷含量均大于一级标准参数值；6处原生分布地全钾含量远远低于全国第二次土壤普查土壤养分分级标准的6级标准参数值，在6处分布地的不同土层之间全钾含量变化无规律可循。

综上所述，在0～60 cm土层深度，土壤养分含量大多在新源改良场三队表现较高，在60～90 cm土层深度，土壤养分含量在巩留伊力格达依表现较高。在0～90 cm土层深度，土壤养分含量大多在新源西阿克塞表现偏低。

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况见表5。由表5可知，各原生分布地间及同一原生分布地各土层间的土壤微量元素钼、锰、锌、铜的含量均存在显著差异；与其他分布地相比，巩留伊力格达依在60～90 cm土层深度的全量钼、锰、锌、铜的含量最高，分别为3、1 253、471.8、44.6 mg·kg-1；在0～90 cm土层深度，全钙、全镁、有效钙、有效镁含量在不同原生分布地不同土层深度均存在显著差异，新源交吾托海、新源博乐赛在0～90 cm土层深度全钙、全镁含量均显著高于其余4处原生分布地，巩留伊力格达依的有效镁含量显著低于其余5处原生分布地，这5处分布地有效镁的含量远超出全国第二次土壤普查土壤养分分级标准的一级标准参数值。6处原生分布地土壤有效钙的含量均处于土壤养分2级标准。

表3 土壤pH值分级标准对照表†Table 3 Criteria for grading of soil pH

表4 土壤养分分级标准对照表Table 4 Criteria for grading of soil nutrients

表5 野生欧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 不同分布地土壤养分相关性分析

不同分布地土壤养分相关性分析情况见表6。由表6可知，在巩留伊力格达依分布地，全钙与全镁、有效镁呈显著正相关，速效钾与pH呈显著正相关，全镁与有效镁呈显著正相关。铜与有效镁呈显著负相关（P＜0.05），铜与全钙、全镁呈极显著负相关（P＜0.01）。在新源改良场三队分布地，有机质、全钙与全镁两两之间呈显著正相关，全钾与锰呈显著负相关，有效镁与铜呈显著负相关（P＜0.05），有效镁与全钾呈极显著正相关（P＜0.01）。新源交吾托海分布地，全氮与有效钙呈显著正相关，全钙与有效镁呈显著正相关（P＜0.05），全钙与全氮、有效镁呈极显著正相关（P＜0.01）。在新源博乐赛分布地，全氮与速效钾、全镁呈显著正相关，有效钙与全氮、速效钾呈显著正相关，全钙与全镁、有效镁呈显著正相关（P＜0.05）。在新源铁矿沟分布地，全氮与速效钾、全镁呈显著正相关，全钾与有机质呈显著负相关（P＜0.05），速效钾与全镁呈极显著正相关（P＜0.01）。在新源西阿克塞分布地，全氮与全钙、有效镁呈显著正相关，全镁与速效钾、有效钙呈显著正相关，速效钾与全镁呈显著正相关，有机质与pH呈显著正相关，全磷与锰呈显著正相关（P＜0.05）。综上所述，6处原生分布地土壤养分中各元素间以及在同一分布地不同养分各元素间其相关性均存在差异。

表6 野生欧洲李不同原生分布地土壤养分相关性分析†Table 6 Soil nutrient correlation analysis in wild European plum at different distributed area

续表6Continuation of table 6

3 讨 论

3.1 土壤养分分布特征

6处野生欧洲李原生分布地土壤养分含量较高，与天山北坡新源等地主要土壤类型是黑钙土、栗钙土，黑钙土自然肥力水平较高，土壤养分含量较高[12]相吻合。本研究发现6处原生分布地不同土层深度土壤养分富集但都存在不同程度的差异，与西天山的主要土壤类型有淡栗钙土、棕钙土、草甸土和盐土4个类型[18]有关。

3.2 土壤养分相关性分析

生态系统中，各生态因子之间是相互影响、相互作用的，土壤养分之间也是一样的，或者彼此辅助增长、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关性，可表明土壤中的元素与元素之间起着相辅相成的作用，互相影响。不同土壤类型上生长的植被，其覆盖度和土壤利用方式有很大的差异，故土壤养分各个指标之间的相关性相对也小[20]。

3.3 土壤养分含量对植物生长发育的影响

6处原生分布地土壤全氮元素含量与有机质含量均呈现出随着土层加深而下降的规律，原因可能是土壤表层有丰富的动物及微生物种群及密集的植物根系。随着土层加深，土壤的环境变差，不利于土壤动物、微生物生存以及植物根系生长，导致从表层到更深层有机质来源减少、生物固氮能力也逐渐减弱，从而使土壤中氮元素含量逐渐减少。这与黄笑[21]的不同林分类型闽楠人工林土壤养分对比分析的研究结果一致。植物所利用的磷素主要来源于土壤，而能够被植物直接吸收利用的磷仅占土壤全磷的很小部分，绝大部分（95%～99%）的磷以难以利用的迟效状态存在[22-23]，成为地质时代尺度上生物生产力限制性养分元素[24]，土壤中的磷是植物生理生化过程中不可缺少的元素，磷素的形成可分为有机磷和无机磷，其中有机磷占多数。一般全磷含量小于0.8～1.0 g·kg-1时土壤出现磷素供应不足[21]。新源交吾托海与西阿克塞分布地0～90 cm土层均表现出磷素供应不足的现象，这与新源交吾托海处在农田边、该分布地已经农田化有关，新源西阿克塞处在草场山底地带，位于水源的下游区域边，可能与土壤水分的淋洗与冲刷有关，这可能是限制这两处分布地野生欧洲李生长的因素。

除去巩留伊力格达依分布地，其余5处分布地有效镁含量远超出一级标准，6处原生分布地有效钙含量均处于土壤养分分级二级标准（1 200～4 800 mg·kg-1），而当中量元素及微量元素供应不足或过多时，植物的正常生长发育受阻，产量和质量降低[25-26]，由此可以推测目前野生欧洲李树势弱，生长能力差，坐果率低可能与有效钙、镁含量过高有关。

本研究仅对野生欧洲李的6处分布地的土壤养分分布情况进行了比较，随机取样范围与重复度较小，对于充分说明野生欧洲李所处分布地土壤养分分布状况具有一定的局限性，但对西天山同类环境的相关研究及土壤肥力的协调与改善提供参考具有一定的生态意义。在今后的研究中可以适当增加6处分布地凋落物的养分状况，了解森林凋落物养分的积累量，对森林经营管理和林地肥力维持机制具有重要的意义[27]。

4 结 论

野生欧洲李6处原生分布地0～90 cm土层深度pH值介于7.5～8.5之间，呈弱碱性，土壤pH随土层深度变化趋势不明显。新源交吾托海与西阿克塞分布地的土壤均表现出磷素供应不足（小于0.8～1.0 g·kg-1）的现象，全磷含量在0.17～0.53 g·kg-1之间；巩留伊力格达依、新源改良场三队在0～90 cm土层深度有机质、全氮、全磷含量均高于其余4处原生分布地；新源改良场三队、巩留伊力格达依全氮含量大于一级标准参数值2 g·kg-1，分别为3.73、3.51 g·kg-1；除去巩留伊力格达依分布地有效镁含量为47.8～63.3 mg·kg-1，其余5处分布地有效镁的含量均处于肥沃状态（150 mg·kg-1），6处原生分布地有效钙含量均处于土壤养分二级标准水平（1 200～4 800 mg·kg-1）；土壤养分中各元素并不是单独起作用的，它们之间相互影响和相互制约，6处原生分布地土壤养分中各元素间以及在同一分布地不同养分各元素间其相关性均存在差异，其中大部分土壤元素具有良好的独立性。