武功山不同海拔高度土壤速效钾与植物全钾分布格局及相关性

时间：2024-05-21

郑翔++李真真++郑利亚 +刘倩 +郭晓敏+牛德奎

摘要：钾是植物必需的营养元素之一，而土壤速效钾是土壤钾素供应的指标之一。以江西省武功山海拔800～1 900 m 为研究对象，分析不同海拔高度的土壤速效钾、植物全钾的分布格局及相关性。结果表明，土壤速效钾含量的变异范围为24.33～138.53 mg/kg，均值为86.99 mg/kg，土壤速效钾含量为草甸区>灌木区>毛竹区>针阔混交区。植物全钾含量的变异范围为1.01～7.16 g/kg，均值为4.82 g/kg，植物全钾含量为草甸区>针阔混交区>灌木区>毛竹区。海拔高度与土壤速效钾含量、植物全钾含量之间均存在极显著的正相关，土壤速效钾含量与植物全钾含量具有极显著的正相关。

关键词：海拔；土壤速效钾；植物全钾

中图分类号：S153文献标志码：A

文章编号：1002-1302（2017）04-0211-04

钾元素是植物生长发育所必需的元素，是与氮、磷并列的植物营养的三大要素之一。钾能促进植物的光合作用，制造更多的养料，尤其是对淀粉和糖分的形成有重要作用，同时，钾还能促进植物对氮、磷的吸收，有利于蛋白质的形成，参与细胞渗透调节作用，调控气孔运动，激活酶的活性，促進有机酸代谢，增强植物的抗逆性[1]。钾在植物体内主要以离子形态和可溶性盐存在，或者吸附在原生质表面上。植物体内钾离子浓度往往比其他离子高，而且远远高于外界环境中的速效钾浓度[2]。钾元素关系到植物群落的稳定和可持续发展。土壤是植物生长最主要的营养来源，植物必须从土壤中获取大量的营养元素以满足其生长发育的需要。在自然条件下植物生长所需要的钾来自含钾矿物的风化，尤其是土壤表层的速效钾含量直接决定了植物的生长状况[3]。武功山由于山体垂直海拔较高且山势陡峻，导致气候、土壤、植被的垂直地带性分异明显。近年来，众多学者以山地草甸为研究对象，分析海拔1 600～1 900 m的草甸区土壤的理化性质，而很少有人研究不同植被类型的钾含量的分布格局。本研究根据植被类型将武功山海拔800～1 900 m划分为毛竹区、针阔混交区、灌木区、山地草甸区，以这4个区为研究对象，分析测定不同植被类型的土壤和凋落物钾含量，以期揭示武功山垂直梯度上土壤速效钾、植物全钾的分布格局，为合理开发利用土壤和植物资源以及可持续发展提供科学依据。

1材料与方法

1.1武功山概况

武功山位于江西省中西部，毗邻湖南省，地处114°10′～114°17′E、27°25′～27°35′N，属罗霄山脉北段，南北走向绵延约120 km，总面积大约260 km2，年平均温度为14～16 ℃，年降水量1 350～1 750 mm，为赣江水系和湘江水系的分水岭。武功山岩石主要由花岗岩和片麻岩构成，山体垂直，海拔较高，且山势陡峻，导致气候、土壤、植被的垂直地带性分异明显。地貌类型主要以中山和低山类型为主，红壤、黄壤、黄棕壤、高原草甸土沿海拔高度梯型分布。武功山的地带性植被属于典型的中亚热带常绿阔叶林。在山脉南坡的植被带具有较强的热带性，北坡则有较强的温带性。垂直地带性的植被类型包括常绿、落叶阔叶混交林、竹林、常绿阔叶林、针叶林、灌木、草甸等。主峰金顶海拔1 918.3 m，在我国华东植被区划中具有重要地位。

1.2试验样地设置和样品采集

根据其植被类型将武功山在海拔800～1 900 m梯度划分为毛竹区、针阔混交区、灌木区、山地草甸区。在区域内根据植被群落和海拔设置样地，样地的具体情况见表1。在样地内设置3个30 m×30 m样方。在样方内采用土钻多点取土混合均匀，带回实验室风干后，挑出细根、石粒等杂质，过筛保存，供土壤有效钾测定使用。每个样方沿坡向分为0～10 m、>10～20 m、>20～30 m 3层，每一层在样方左右两端分别取新鲜凋落物混合装入自封袋，风干，磨碎用于植物钾的测定。

1.3试验方法

1.3.1测定方法

土壤速效钾采用1 mol/L 3COONH4浸提-火焰光度法测定；植物全钾采用用H2SO4-H2O2消煮，制备成待测液，火焰光度计对待测液进行测定。

1.3.2分析方法

运用SPSS 17. 0进行统计分析，显著性水平设定为α=0.01、α=0.05。数据经正态分布检验，用方差分析和Duncan′s检验分析土壤速效钾、植物全钾的垂直梯度上的空间分布状况，用Pearson相关系数评价土壤速效钾和植物全钾的相关性，采用origin 8.0软件制图。

2结果与分析

2.1土壤速效钾和植物全钾的空间分布[HT]

2.1.1毛竹区土壤速效钾、植物全钾含量

钾元素与氮、磷元素不同，钾元素不是植物有机体的结构物质，以自由离子或吸附形式存在于细胞液中，并且在细胞之间和整个植物体内具有流动性，活性强，容易被淋溶[4]，在不同植物中钾元素具有不同的分布特征[5]。

通过对海拔800～1 000 m高度的毛竹区土壤速效钾以及新鲜凋落物的植物全钾进行测定，土壤速效钾含量变异范围为50.88～59.40 mg/kg，植物全钾含量的变异范围为1.01～4.05 g/kg。从图1可以看出，土壤速效钾在海拔800 m与900 m高度没有差异，在海拔1 000 m土壤速效钾最低，与海拔800、900 m高度差异极显著。植物全钾具有明显的垂直分布规律，即随着海拔的升高，植物全钾也随之升高。海拔 1 000 m 高度的植物全钾是海拔800、900 m高度的4.00、270倍。土壤中的钾素主要来源于成土母岩中矿物风化释放，其含量多少还与成土区气候、降雨量以及植被种类的差异密切相关[6-7]。土壤速效钾是土壤钾素的现实供应指标[8]。海拔1 000 m高度的植物全钾最大因为其样方内含有阔叶树种和灌木导致，对钾吸收较毛竹纯林大，导致其土壤速效钾较低。而海拔800、900 m高度植物全钾差异可能是因为毛竹林毛竹年龄和径阶不同而引起的。

2.1.2针阔混交区土壤速效钾、植物全钾含量森林植被类型不同，其林地表层的枯落物构成及地下根系的生长发育状况，枯落物的分解等均存在差异，因而所造成的林地土壤理化性质也存在差异[9]。在海拔1 000～1 400 m高度的针阔混交区土壤速效钾含量变异范围为24.33～46.70 mg/kg，植物全钾含量的变异范围为3.00～4.50 g/kg。从图2可以看出，不同海拔高度土壤速效钾和植物全钾的含量差异极显著，其中海拔高度1 150 m土壤速效钾、植物全钾含量最低，1 200 m土壤速效钾、植物全钾含量最高。化感作用是植物通过释放化学物质到环境中而对其他植物产生直接或间接的有害或有利作用，从而对植物生长产生不同程度的影响[10-11]。海拔高度1 150 m土壤速效钾、植物全钾低的原因可能是马尾松的化感作用，不利于灌木和草本植物生长，样地内的灌木和草本植物稀疏，均不及海拔高度1 100、1 200 m。雨水冲刷以及风力侵蚀造成表层土壤营养流失，造成土壤速效钾、植物全钾较低。枫香为落叶乔木[12-13]，生物量大，养分归还给土壤较针叶多，且样地内灌木和草本植物比较茂盛，所以其土壤速效钾、植物全钾的含量较高。

[FK（W12][TPZX22.tif][FK）]

2.1.3灌木区不同海拔高度土壤速效钾、植物全钾含量随着海拔的升高，由于水分、温度、风的限制[14]，海拔1 400～1 600 m 植物的类型属于灌木。在灌木区土壤速效钾含量的变异范围为89.89～141.06 mg/kg，植物全钾含量变异范围为2.99～4.16 g/kg。不同植物对钾的吸收存在一定的差异，即使是同种植物的不同品种对钾的吸收都存在一定的差异[15]。从图3可以看出，不同海拔高度的土壤速效钾、植物全钾含量差异显著，海拔高度1 450 m土壤速效钾含量最高，但植物全钾含量最低，1 550 m土壤速效钾含量最低，1 400 m植物全钾含量最高。

3结论

通过对武功山海拔高度800～1 900 m的土壤速效钾、植物全钾进行分析，结果表明，土壤速效钾含量为草甸区[JP2] 118.41 mg/kg>灌木区118.35 mg/kg>毛竹区56.03 mg/kg>[JP]针阔混交区37.59 mg/kg。毛竹区、针阔混交区土壤速效钾含量处于低水平的30～60 mg/kg，灌木区、草甸区土壤速效钾含量处于高水平的100～160 mg/kg。武功山海拔高度 800～1 900 m 的土壤速效钾变异范围为24.33～138.53 mg/kg，变异范围较大，土壤速效钾在海拔梯度上分布极其不均。其土壤速效钾含量均值为86.99 mg/kg。研究区域的植被具有垂直地带性分布，且植被种类丰富，所处土壤母質和土壤类型也不同，植物全钾含量为草甸区7.36 g/kg>针阔混交区3.67 g/kg>灌木区3.67 g/kg>毛竹区 2.19 g/kg。植物全钾含量的变异范围为1.01～7.16 g/kg，均值为 4.82 g/kg。植物全钾含量变异范围大，分布极其不均。在海拔梯度上植物全钾含量无明显的分布规律。海拔高度与土壤速效钾含量、植物全钾含量之间均存在极显著正相关，土壤速效钾含量与植物全钾含量具有极显著正相关。在海拔梯度上土壤母质和其他因素如温度、降水、风对土壤速效钾、植物全钾含量分布还有待于进一步研究。

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