福 英, 白學(xué)良, 張 樂(lè), 畢庚辰, 馮 超, 寇 瑾, 薩如拉

內(nèi)蒙古大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院, 呼和浩特 010021

五大連池火山熔巖地貌苔蘚植物對(duì)土壤養(yǎng)分積累的作用

福 英, 白學(xué)良*, 張 樂(lè), 畢庚辰, 馮 超, 寇 瑾, 薩如拉

內(nèi)蒙古大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院, 呼和浩特 010021

為了解五大連池火山熔巖地貌土壤主要礦質(zhì)養(yǎng)分含量及其特點(diǎn)，同時(shí)探討苔蘚植物對(duì)土壤養(yǎng)分積累的影響，選取了6座形成年代不同的火山，對(duì)其進(jìn)行了苔蘚植物生境分布、蓋度調(diào)查及土壤養(yǎng)分含量的測(cè)定。結(jié)果表明：(1)西焦得布山、臥虎山、南格拉球山、莫拉布山等老期火山闊葉林下苔蘚種類(lèi)匱乏，其蓋度<1%；老期火山石塘林苔蘚種類(lèi)較豐富，蓋度可達(dá)10%—15%，主要分布有毛尖紫萼蘚、山羽蘚、美灰蘚、虎尾蘚等石生蘚類(lèi)，同時(shí)還有石縫蘚、卷葉鳳尾蘚等生于石縫內(nèi)。(2)新期火山中老黑山的林下以垂枝蘚為優(yōu)勢(shì)種，蓋度可達(dá)50%—80%，常見(jiàn)伴生種有山羽蘚、狹葉小羽蘚、金灰蘚、毛尖紫萼蘚等。老黑山火山礫生境以砂蘚為優(yōu)勢(shì)種，蓋度可達(dá)45%；常見(jiàn)伴生種有垂枝蘚、美灰蘚、真蘚、檜葉金發(fā)蘚等。(3)新期火山中的火燒山上分布的苔蘚以毛尖紫萼蘚、垂枝蘚、美灰蘚等干燥石生蘚類(lèi)為主，蓋度為10%左右，峭壁背陰處和石縫等小生境中分布有密葉三瓣苔、毛尖金發(fā)蘚、檜葉金發(fā)蘚等。(4)土壤N、P、K三大營(yíng)養(yǎng)元素含量在老期火山土壤中基本上都為豐；全N、S、有機(jī)質(zhì)含量在新期火山土壤中的含量最低，有隨火山形成年代的增加而升高的趨勢(shì)；全K、Ca、Mg、Fe、Zn、B含量在新期火山土壤中都最高，有隨年代的增加而減少的趨勢(shì)；全Mn和Cl含量在新期火山土壤中較高，也隨年代的增加而有下降的趨勢(shì)；全P的量在各火山土壤中的含量都較高，沒(méi)有明顯的變化趨勢(shì)；新期火山土壤pH值高于老期火山，土壤酸堿反應(yīng)總體上呈中性。(5)土壤全N、S含量與有機(jī)質(zhì)含量，全K含量與全Mg、Fe含量，全Mg含量與全Fe含量呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)；全S含量和有機(jī)質(zhì)含量具有顯著正相關(guān)性(P<0.05)；全N含量與全K含量呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)；全N與全Zn，全K、S與有機(jī)質(zhì)，全Ca與Cl，全S與全Zn，全Zn與有機(jī)質(zhì)含量間具有顯著的負(fù)相關(guān)性(P<0.05)。(6)表面有苔蘚植物覆蓋的火燒山土壤所含N、S、P、有機(jī)質(zhì)等的含量高于火山礫；老黑山路邊土壤養(yǎng)分含量幾乎都低于林下樣品，老黑山表面覆蓋有垂枝蘚、山羽蘚、砂蘚和檜葉金發(fā)蘚的火山礫所含N、S、有機(jī)質(zhì)的含量高于只有砂蘚覆蓋的火山礫。

苔蘚植物; 蓋度;養(yǎng)分積累;五大連池; 火山熔巖地貌; 礦質(zhì)元素

五大連池火山群是我國(guó)第四紀(jì)著名的火山群之一，是由2座新期火山和12座老期火山組成的天然的火山公園，被譽(yù)為“火山博物館”[1]。第四紀(jì)以來(lái)，該區(qū)域發(fā)生多次火山活動(dòng)，噴發(fā)出大量熔巖和火山碎屑物，形成了大面積的原生裸地[2- 3]。

苔蘚植物作為演替過(guò)程中的先鋒植物[4- 7]，繼藻類(lèi)、地衣之后，率先進(jìn)入火山地貌生境。它們能分泌酸性物質(zhì)，逐步溶解巖面，加速了巖石的風(fēng)化速度，對(duì)巖石表面薄層土壤的形成起到了極其重要的作用[6,8]。苔蘚個(gè)體矮小，但具有巨大的表面積和極強(qiáng)的吸附能力，并且常呈大片墊叢狀群落，形成大量的毛細(xì)空間[6,9- 10]。因此，大面積生長(zhǎng)的苔蘚植物可以有效地截獲降水、攔蓄徑流，從而積累風(fēng)塵物質(zhì)包括植物的一些必需元素(如K、P、S)，減少土壤水分中礦質(zhì)養(yǎng)分的流失，增加營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的保留，有助于水土和土壤肥力的保持[6,9- 12]。同時(shí)，通過(guò)產(chǎn)生凋落物、提高微生物的活動(dòng)，不斷地改造土壤理化性質(zhì)，促進(jìn)土壤改良，為維管植物的進(jìn)入創(chuàng)造了有利條件[5- 6,13- 14]。

本文調(diào)查了五大連池6座火山苔蘚植物的物種組成與蓋度，測(cè)定了土壤中主要礦質(zhì)元素、有機(jī)質(zhì)含量與pH值，以探討苔蘚植物對(duì)原生裸地土壤礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素的積累作用，為火山資源的合理開(kāi)發(fā)利用和保護(hù)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)域概況

五大連池世界地質(zhì)公園位于黑河市南部的五大連池國(guó)家自然保護(hù)區(qū)及風(fēng)景區(qū)內(nèi)，地理坐標(biāo)為126°00′—126°25′E，48°30′—48°50′N(xiāo)[15- 16]。研究區(qū)域分布14座火山，海拔從353.7到602.6 m[1]。該區(qū)屬于寒溫帶大陸性季風(fēng)氣候：夏季涼爽短促，冬季嚴(yán)寒漫長(zhǎng)，年平均氣溫在-0.5 ℃左右，年平均降水量為467.3 mm，無(wú)霜期平均為120 d左右[1,17]。該區(qū)地帶性植被為溫帶針闊混交林，但由于受大興安嶺寒溫帶濕潤(rùn)氣候和松嫩平原溫帶半濕潤(rùn)、半干燥氣候的綜合影響，其植被中混有寒溫帶針葉林和溫帶森林草原成分[3,17]。

2 材料與方法

2012年7月13日至19日，從五大連池火山群里選老黑山、火燒山兩座新期火山和西焦得布、臥虎山、南格拉球、莫拉布山四座老期火山[18- 19]作為樣地，根據(jù)不同的海拔、坡度、植被等設(shè)置3—5個(gè)樣方(1 m×1 m)，進(jìn)行苔蘚植物物種組成和蓋度調(diào)查。同時(shí)，采集覆蓋苔蘚植物的表層土壤，采樣深度為0—20 cm。將土樣混合，采用四分法取樣品1 kg左右。將土壤放入密封塑料袋，附上標(biāo)簽，記錄采樣時(shí)間、采樣地點(diǎn)、生境、樣品編號(hào)等。將土壤樣品帶回實(shí)驗(yàn)室，于陰涼處風(fēng)干保存?zhèn)溆谩?/p>

將風(fēng)干的土樣內(nèi)的石塊、根莖及其他雜質(zhì)挑除，以排除生物有機(jī)體對(duì)土壤養(yǎng)分含量的干擾。土壤樣品通過(guò)18目篩(1 mm孔徑)，將同一個(gè)樣地不同樣方采集的土壤混合均勻，稱(chēng)取500 g，作為該樣地的土壤樣品。將土壤樣品(共10份)送去內(nèi)蒙古農(nóng)牧科學(xué)院進(jìn)行主要礦質(zhì)元素、有機(jī)質(zhì)含量以及pH值的測(cè)定。

使用Jnoec雙筒體視顯微鏡和Olympus光學(xué)顯微鏡，參考相關(guān)專(zhuān)著[20]，進(jìn)行苔蘚植物的物種鑒定。

最后，運(yùn)用Excel 2007和SPSS 20.0數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析軟件，對(duì)測(cè)定結(jié)果進(jìn)行處理和分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 各樣地苔蘚植物生境分布及蓋度調(diào)查

為探討苔蘚對(duì)五大連池火山地貌土壤形成及養(yǎng)分積累的影響，以新期火山中的老黑山為主，對(duì)各樣地內(nèi)火山礫、石塘林、蒙古櫟(QuercusmongolicaFisch. ex Turcz.)-楓樹(shù)(AcermonoMaxim)混交林、興安落葉松(Larixgmelinii(Rupr.) Rupr.)林、黑樺(BetuladahuricaPall.)-蒙古櫟混交林等不同生境共15個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行了苔蘚植物的分布情況、優(yōu)勢(shì)種及其蓋度的調(diào)查。其中，老黑山共設(shè)9個(gè)樣方、西焦得布山2個(gè)樣方、火燒山、臥虎山、南格拉球山、莫拉布山各設(shè)1個(gè)樣方(表1)。

西焦得布、南格拉球、臥虎山等老期火山闊葉林下草本植物繁茂，林下枯枝落葉較多，基質(zhì)不穩(wěn)定，因而苔蘚種類(lèi)貧乏，其蓋度小于1%；常見(jiàn)蘚類(lèi)有密葉絹蘚 (EntodoncompressusC. Muell.)、鼠尾蘚(Myurocladamaximowiczii(Borszcz.) Steer et Schof.)、鱗葉蘚(Taxiphyllumtaxirameum(Mitt.) Fleisch.)等，生于較濕潤(rùn)的陰坡、樹(shù)干基部、巖石表面(樣方11、13、14)。西焦得布、莫拉布石塘林內(nèi)苔蘚種類(lèi)較為豐富(樣方12、15)，蓋度為10%—15%，主要有生態(tài)幅較廣的角齒蘚(Ceratodonpurpureus(Hedw.) Brid.)，干燥石生的毛尖紫萼蘚(GrimmiapiliferaP. Beauv.)，濕潤(rùn)石生的山羽蘚(Abietinellaabietina(Hedw.) Fleisch.)、美灰蘚(Eurohypnumleptothallum(C.Muell.) Ando)、樹(shù)形疣燈蘚(Trachycystisussuriensis(Maack et Regel) T. Kop.)、虎尾蘚(Hedwigiaciliata(Hedw.) Ehrh.ex P. Beauv.)、長(zhǎng)葉紐蘚(Tortellatortuosa(Hedw.) Limpr.)，巖石縫內(nèi)以石縫蘚(Saelaniaglaucescens(Hedw.) Broth. ex. Bom. et Broth.)、卷葉鳳尾蘚(FissidenscristatusWils. Ex Mitt.)、纖枝細(xì)裂瓣苔(Barbilophoziaattenuate(Mart.) Loeske)、細(xì)裂瓣苔(Barbilophoziabarbata(Schmid.) Loeske)、紅色擬大萼苔(Cephaloziellarubella(Nees) Warnst.)占優(yōu)勢(shì)。這兩座老期火山的石塘林中除石生苔蘚外還生長(zhǎng)著很多土生蘚類(lèi)，說(shuō)明該處已經(jīng)形成和積累了較厚的土壤層，為這些土生蘚類(lèi)提供了適宜的生長(zhǎng)環(huán)境。

表1 各樣方苔蘚植物物種組成及蓋度Table 1 Species of bryophytes in each quadrat and coverage

老黑山林下以垂枝蘚(Rytidiumrugosum(Hedw.) Kindb.)為優(yōu)勢(shì)種，形成大面積的地被層；在陰坡林下，其蓋度可達(dá)80%以上(樣方7—9)；對(duì)巖石的分解分化、土壤的形成和積累以及水土的保持起著重要作用。火山礫生境以石生蘚類(lèi)砂蘚(Racomitriumcanescens(Hedw.) Brid.)為優(yōu)勢(shì)種，蓋度達(dá)45%；常見(jiàn)的伴生種有：生于干燥巖面的真蘚(BryumargenteumHedw.)、垂蒴真蘚(Bryumuliginosum(Brid.) B.S.G.)、垂枝蘚、美灰蘚以及檜葉金發(fā)蘚(PolytrichumjuniperinumHedw.)(樣方1—6)。老黑山分布的苔蘚主要以耐干旱的石生蘚類(lèi)為主，檜葉金發(fā)蘚的出現(xiàn)說(shuō)明該樣地內(nèi)的火山噴發(fā)物在各種自然因素的共同作用下已經(jīng)積累了一層較薄的土壤。而上述大面積分布的苔蘚為土壤的積累起到了極重要的作用?；馃匠μ\地衣植被外無(wú)其他植被，其生境單一；以干燥石生的毛尖紫萼蘚、美灰蘚為主。在峭壁背陰處或石縫等小生境內(nèi)分布有垂枝蘚、密葉三瓣苔(Tritomariaquinquedentata(Huds.) Buch)、毛尖金發(fā)蘚(PolytrichumpiliferumHedw.)、檜葉金發(fā)蘚等，對(duì)土壤積累起到了重要作用(樣方10)。

3.2 各樣地火山土壤養(yǎng)分含量特點(diǎn)

為了解該區(qū)土壤養(yǎng)分狀況，討論苔蘚對(duì)土壤養(yǎng)分的積累作用，采集苔蘚的同時(shí)采集了土壤和火山礫，并對(duì)其N(xiāo)、P、K、Ca、Mg、S、Fe、Mn、Zn、B、Cl等礦質(zhì)元素和有機(jī)質(zhì)含量及pH值進(jìn)行了測(cè)定(表2，表3)。

表2 土壤樣品采集的各樣點(diǎn)概況Table 2 General characters of each sampling plots

*老黑山1為路邊土壤，老黑山2為林下火山細(xì)渣，老黑山3為林下土壤和火山礫的混合物；火燒山1為山頂峭壁石縫土壤，火燒山2為山頂峭壁石縫火山礫；西焦得布山1、西焦得布山2、臥虎山、南格拉球山、莫拉布山都為林下土壤

3.2.1 不同年代火山土壤中三大營(yíng)養(yǎng)元素全量含量的豐缺評(píng)價(jià)

氮、磷、鉀是植物必需的三大營(yíng)養(yǎng)元素。它們或者是細(xì)胞結(jié)構(gòu)物質(zhì)的組成成分，或者參與調(diào)解生理代謝活動(dòng)[21]，與植物生理代謝和生長(zhǎng)發(fā)育具有密切的關(guān)系。

根據(jù)對(duì)火山土壤三大營(yíng)養(yǎng)元素含量豐缺度的分析，全N在老黑山路邊土壤和林下火山礫土壤混合物中極缺，在老黑山林下火山礫中稍缺，在火燒山火山礫中為中等，在其余樣品土壤里的含量都為豐；全P除了在火燒山火山礫中的含量稍缺外，在其他樣品中的含量都為豐；全K在臥虎山中的含量稍豐，在其他樣品中的含量均為豐(表3)。整體來(lái)看，N、P、K三大營(yíng)養(yǎng)元素在老期火山土壤中基本上都為豐。從這一結(jié)果可以看出，該區(qū)火山土壤仍然保留著其富鉀玄武巖母質(zhì)的特征[22- 25]；也可以看出，由于老期火山形成年代久遠(yuǎn)、植被茂密，土壤中的有機(jī)質(zhì)含量高，從而使N大量積累于土壤中。

表3 各樣地土壤基本化學(xué)性質(zhì)Table 3 Soil chemical properties of each sampling plots

3.2.2 不同年代火山土壤各礦質(zhì)元素含量特點(diǎn)

取火燒山和老黑山土壤各養(yǎng)分含量的平均值作為新期火山養(yǎng)分含量；西焦得布山石塘林、西焦得布山林下土壤各養(yǎng)分含量的平均值，作為西焦得布山養(yǎng)分含量；然后與其他幾座火山土壤進(jìn)行比較(圖1)。

圖1 五大連池不同年代火山土壤各養(yǎng)分含量的比較

土壤全N、S與有機(jī)質(zhì)含量的變化隨年代的不同而表現(xiàn)出相同趨勢(shì)，反映了全N、S含量與有機(jī)質(zhì)含量密切相關(guān)。該三項(xiàng)測(cè)定指標(biāo)含量在新期火山土壤中最低，臥虎山最高，具有隨形成年代的增加而逐漸升高的趨勢(shì)(圖1)。隨著年代的逐漸增加，土壤發(fā)育程度加深，有機(jī)質(zhì)不斷積累[22]。N主要以有機(jī)態(tài)形式存在于土壤中，S主要存在于有機(jī)質(zhì)中[26- 27]，因此，土壤中有機(jī)質(zhì)的積累使N、S的含量也不斷增加。

土壤全P含量在所有樣地的含量都很高，不同樣地間的差異較小。其含量隨年代的變化，具有輕微下降的趨勢(shì)。全K、Ca、Mg、Fe、Zn、B含量在新期火山土壤中最高，并隨年代的增加具有下降趨勢(shì)。全Mn在南格拉球山土壤中的含量最高，新期火山次之，莫拉布山含量最低。Cl-在南格拉球山土壤中的含量最低，新期火山次之，西焦得布山最高，其含量隨年代的增加也呈下降趨勢(shì)。P、K、Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、B、Cl-等元素主要受成土母質(zhì)、風(fēng)化程度、淋溶強(qiáng)度等的影響[26- 28]。上述礦質(zhì)元素在新期火山中的含量比老期火山中的高，說(shuō)明這些元素受成土母質(zhì)的影響較大，而且可能隨著風(fēng)化程度、土壤發(fā)育程度和淋溶作用等的影響，其含量逐漸下降。

總體來(lái)看，該區(qū)土壤酸堿反應(yīng)呈中性。其中新期火山土壤pH值偏高，這可能與該地土壤中的有機(jī)質(zhì)含量相對(duì)較少有關(guān)。

3.2.3 五大連池火山區(qū)土壤養(yǎng)分含量之間的相關(guān)性分析

土壤營(yíng)養(yǎng)元素間存在著復(fù)雜的相互關(guān)系。為探討研究區(qū)域土壤礦質(zhì)元素、pH以及有機(jī)質(zhì)含量之間的相互關(guān)系，對(duì)其進(jìn)行了相關(guān)分析(Pearson 相關(guān)性)。

從表4可以看出：土壤全N含量和全S含量與有機(jī)質(zhì)含量呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，全K含量和全Mg、全Fe含量呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，全Mg含量和全Fe含量也呈極顯著正相關(guān)，全S含量和有機(jī)質(zhì)含量具有顯著正相關(guān)性(P<0.05)；土壤全N含量和全K含量呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)，全N和全Zn、全K和全S與有機(jī)質(zhì)、全Ca和Cl-、全S和全Zn、全Zn和有機(jī)質(zhì)含量間具有顯著的負(fù)相關(guān)性(P<0.05)。

S主要存在于土壤有機(jī)質(zhì)中。從表4可以看出，全S含量與有機(jī)質(zhì)含量呈顯著正相關(guān)，即有機(jī)質(zhì)含量越高，全S含量也越高。有機(jī)質(zhì)和全N含量具有極顯著的正相關(guān)性，有機(jī)質(zhì)與全P含量也具有顯著的正相關(guān)性，說(shuō)明有機(jī)質(zhì)含量的高低是影響全N、P含量的重要因素。土壤有機(jī)質(zhì)含量和pH值呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，其原因是有機(jī)質(zhì)礦化過(guò)程中產(chǎn)生的CO2溶解于水形成碳酸，降低了pH值。

表4 五大連池土壤各養(yǎng)分的相關(guān)性分析Table 4 Statistically significant relationship between nutrient characteristic within soil in different plots in Wudalianchi

3.3 苔蘚植物對(duì)土壤養(yǎng)分的積累

為探討苔蘚植物對(duì)土壤養(yǎng)分的積累的影響，對(duì)新期火山各樣品養(yǎng)分含量進(jìn)行了比較分析。

對(duì)火燒山表面覆蓋毛尖金發(fā)蘚、檜葉金發(fā)蘚、美灰蘚、密葉三瓣苔等的土壤與火山礫的養(yǎng)分含量進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)土壤中的全N、P、S、Cl-和有機(jī)質(zhì)含量均高于火山礫中的含量(表3)。老黑山路邊土壤中除Ca和Zn以外其他養(yǎng)分含量都低于老黑山林下樣品(表3)。這可能與路邊土壤積累年代較短、覆蓋的苔蘚植物蓋度較小有關(guān)。由于上述原因，路邊土壤所積累的N、P、S、有機(jī)質(zhì)較少；也因?yàn)樘μ\蓋度較小，淋溶作用較大，土壤養(yǎng)分流失較多，所以K、Ca、Mg等的含量也低于林下樣品。老黑山林下覆蓋有垂枝蘚、山羽蘚、砂蘚和檜葉金發(fā)蘚的火山礫所含N、S、有機(jī)質(zhì)的含量高于只覆蓋砂蘚的火山礫(表2，表3)。從以上結(jié)果可以看出來(lái)，苔蘚植物對(duì)火山熔巖裸地土壤的形成和礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的積累具有較明顯的作用。而且，也有利于土壤N、P、S、有機(jī)質(zhì)的積累以及土壤養(yǎng)分的保持。

4 結(jié)論

(1)新期火山林下和火山礫生境苔蘚植物蓋度達(dá)30%—40%，甚至達(dá)到80%以上，對(duì)原生裸地土壤的形成和礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的積累具有十分明顯的作用。老期火山主要是被子植物的作用，但是苔蘚對(duì)小生境土壤的積累也具有一定的作用。

(2)土壤全N、S、有機(jī)質(zhì)在老期火山中含量高于新期火山，隨火山形成年代的增加而積累于土壤中。全P、K、Ca、Mg、Fe、Zn、B、Mn在新期火山土壤中的含量高于老期火山，這些元素在新期和老期火山土壤中的含量都高于黑土表層的平均值，說(shuō)明它們受成土母質(zhì)的影響較大[22- 25]；但是受風(fēng)化程度、土壤發(fā)育程度和淋溶作用等的影響，其含量隨著火山形成年代的增加而逐漸下降。

(3)全N與全S和有機(jī)質(zhì)含量呈極顯著正相關(guān)，全K含量和全Mg、Fe含量呈極顯著正相關(guān)，全Mg含量和全Fe含量也呈極顯著正相關(guān)，全S含量和有機(jī)質(zhì)含量具有顯著正相關(guān)性；全N含量和全K含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，全N和全Zn、全K和全S與有機(jī)質(zhì)、全Ca和Cl-、全S和全Zn、全Zn和有機(jī)質(zhì)含量間具有顯著的負(fù)相關(guān)性。

(4)苔蘚植物不僅有利于土壤的形成和積累，也有利于土壤N、P、S、有機(jī)質(zhì)等養(yǎng)分的積累和土壤養(yǎng)分的保持?；馃酵寥篮屠虾谏交鹕降[(細(xì)渣)采樣點(diǎn)都生長(zhǎng)有金發(fā)蘚屬(Polytrichum)植物。金發(fā)蘚是多年土生蘚類(lèi)，只在富含養(yǎng)分的較厚的土壤上才能生長(zhǎng)。而這些土生苔蘚的生長(zhǎng)，也有利于土壤養(yǎng)分的積累。

致謝：黑龍江省五大連池風(fēng)景名勝自然保護(hù)區(qū)申報(bào)世界自然遺產(chǎn)辦公室李洪光、張言國(guó)、李偉東對(duì)本項(xiàng)目野外考察給予幫助，特此致謝。

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The effect of bryophytes on nutrient accumulation in surface soil in the Wudalianchi volcanic area

FU Ying, BAI Xueliang*, ZHANG Le, BI Gengchen, FENG Chao, KOU Jin, Sarula

CollegeofLifeScience,InnerMongoliaUniversity,Hohhot010021,China

Studying the content and characteristics of soil nutrients and the bryophytes community is crucial to revealing the soil nutrition conditions and the effect of bryophytes on soil nutrient accumulation. In our study we selected Laoheishan, Huoshaoshan, Xijiaodebushan, Wohushan, Nangelaqiushan and Molaushan volcanoes as sampling plots. Laoheishan and Huoshaoshan are new-period volcanoes and the rest are old volcanoes. We arranged 15 quadrats to investigate the habitat distribution and coverage of bryophytes; and tested for total N, P, K, Ca, Mg, S, Fe, Mn, Zn, B, Cl, soil organic matter and pH values in ten surface soil/lapilli samples (0—20cm) collected from those sampling plots.The research results showed that: (1) Bryophyte species were deficient under broadleaf forest on old volcanoes，with coverage of under 1%. There were some common species likeEntodoncompressusC. Muell.,Myurocladamaximowiczii(Borszcz.) Steer et Schof.,Taxiphyllumtaxirameum(Mitt.) Fleisch. distributed in humid habitats. Bryophyte species were abundant in old stone forests. There, not only distributed epilithic mosses likeGrimmiapiliferaP.Beauv.,Abietinellaabietina(Hedw.) Fleisch.,Hedwigiaciliata(Hedw.) Ehrh. ex P. Beauv.,Eurohypnumleptothallum(C.Muell.) Ando; but also many distributed geophilous mosses likeSaelaniaglaucescens(Hedw.) Broth. ex. Bom. et Broth.,FissidenscristatusWils. ex Mitt. and so on. (2)Rhytidiumrugosum(Hedw.) Kindb. was the dominant species under Laoheishan volcano forest with coverage of 50%—80%.Abietinellaabietina,WeissiaedentulaMitt.,Haplocladiumangustifolium(Hamp.et C.Muell.) Broth.,Haplocladiummicrophyllum(Hedw.) Broth.,Pylaisiellapolyantha(Hedw.) Grout,Grimmiapilifera, were common accompanying species in this habitat.Racomitriumcanescens(Hedw.) Brid. was the dominant species of lapilli habitat on Laoheishan volcano with coverage of 45%.Eurohypnumleptothallum,Rytidiumrugosum,PolytrichumjuniperinumHedw.,BryumargenteumHedw.,Bryumuliginosum(Brid.) B.S.G. were common accompanying species in this habitat. (3) The dominant species on Huoshaoshan volcano wereRytidiumrugosum,Grimmiapilifera,Eurohypnumleptothallum,PolytrichumpiliferumHedw. andTritomariaquinquedentata(Huds.) Buch, which were distributed in shady spots in cliffs or rock crevices. (4) The total N, S, and organic matter were lowest in the soil collected from new-period volcanoes; while in contrast, the total K, Ca, Mg, Fe, Zn, B, Mn and Cl were highest in new-period volcanic soil. The pH value of new-period volcanic soil was also higher than old volcanic soil. Total P in the different soil samples had no significant differences. The total N, P, S, Cl, and organic matter in volcanic soil were higher than in lapilli. (5) The total N had a significantly positive correlation with total S and soil organic matter; total K with total Mg and total Fe, and total Mg with total Fe also had significantly positive correlations (P<0.01). Total S has a positive correlation with soil organic matter (P<0.05). Total N has a significantly negative correlation with total K. Total N with total Zn; total K, S, and soil organic matter; total Ca with Cl; total S with total Zn; total Zn with soil organic matter also had negative correlations (P<0.05). (6) The N, S, P and organic matter from Huoshaoshan which were covered by bryophytes are higher than those of lapilli. The nutrient contents of roadside soil were less than values obtained from samples from Laoheishan forest, except for Ca and Zn. The N, S and organic matter of samples from Laoheishan which were covered byRytidiumrugosum,Abietinellaabietina,Racomitriumcanescens,Polytrichumjuniperinum, are all higher than the sample which was only covered byRacomitriumcanescens.

bryophytes; coverage; nutrient accumulation; Wudalianchi; volcanic lava landform; mineral elements

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(31170497)

2013- 06- 22;

2014- 05- 30

10.5846/stxb201306221758

*通訊作者Corresponding author.E-mail: bxliangmoss@aliyun.com

福英, 白學(xué)良, 張樂(lè), 畢庚辰, 馮超, 寇瑾, 薩如拉.五大連池火山熔巖地貌苔蘚植物對(duì)土壤養(yǎng)分積累的作用.生態(tài)學(xué)報(bào),2015,35(10):3288- 3297.

Fu Y, Bai X L, Zhang L, Bi G C, Feng C, Kou J, Sarula. The effect of bryophytes on nutrient accumulation in surface soil in the Wudalianchi volcanic area.Acta Ecologica Sinica,2015,35(10):3288- 3297.