張青青, 陳志強(qiáng),3, 陳志彪,3, 馬秀麗

(1.福建師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院, 福建 福州 350007; 2.濕潤(rùn)亞熱帶山地生態(tài)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地, 福建 福州 350007; 3.福建師范大學(xué)地理研究所, 福建 福州 350007)

南方稀土礦區(qū)植物根際與非根際土壤碳氮含量與pH值變化

張青青1,2, 陳志強(qiáng)1,2,3, 陳志彪1,2,3, 馬秀麗1,2

(1.福建師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院, 福建 福州 350007; 2.濕潤(rùn)亞熱帶山地生態(tài)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地, 福建 福州 350007; 3.福建師范大學(xué)地理研究所, 福建 福州 350007)

[目的] 揭示南方稀土礦區(qū)根際與非根際養(yǎng)分含量變化，為南方稀土礦區(qū)的生態(tài)恢復(fù)和侵蝕退化區(qū)的水土保持提供科學(xué)依據(jù)。[方法] 以福建省長(zhǎng)汀縣稀土礦治理區(qū)為研究對(duì)象，采用野外調(diào)查與室內(nèi)分析相結(jié)合的方法，選取3個(gè)稀土礦開(kāi)采區(qū)進(jìn)行植物樣方調(diào)查及土壤取樣，對(duì)研究區(qū)的主要水土保持植物(芒萁、楓香)根際與非根際土壤碳氮含量、pH值變化以及根際與非根際間土壤碳氮含量、pH值的差異性進(jìn)行研究分析。[結(jié)果] (1) 隨著治理年限的增加，芒萁根際土壤的有機(jī)碳、全氮含量逐漸升高，硝態(tài)氮含量逐漸減少，pH值先增加后減少，銨態(tài)氮含量無(wú)顯著性差異；楓香根際土壤的硝態(tài)氮隨著治理年限的增加而減少，而有機(jī)碳、全氮、銨態(tài)氮含量和pH值均無(wú)顯著性差異。(2) 隨著治理年限的增加，芒萁非根際土壤的有機(jī)碳、全氮、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮均無(wú)顯著性差異，pH值先增加后減少；楓香非根際土壤的有機(jī)碳、全氮、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、pH值均無(wú)顯著性差異。(3) 芒萁根際土壤的有機(jī)碳含量顯著高于非根際土壤的有機(jī)碳含量，全氮、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮和pH值均無(wú)顯著性差異；而楓香根際與非根際土壤養(yǎng)分含量均無(wú)顯著性差異。[結(jié)論] 植被能夠改善土壤，但土壤肥力恢復(fù)卻是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程。

稀土礦區(qū); 根際; 非根際; 養(yǎng)分含量

文獻(xiàn)參數(shù)： 張青青, 陳志強(qiáng), 陳志彪, 等.南方稀土礦區(qū)植物根際與非根際土壤碳氮含量與pH值變化[J].水土保持通報(bào)，2017,37(3)：102-106.DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2017.03.018； Zhang Qingqing, Chen Zhiqiang, Chen Zhibiao, et al. Variations of carbon, nitrogen and pH value in rhizosphere and non rhizosphere soil in rare earth mining area in Southern China[J]. Bulletin of Soil and Water Conservation, 2017,37(3)：102-106.DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2017.03.018

根際(rhizosphere)是指受植物根系生長(zhǎng)影響，在物理、化學(xué)和生物特性上不同于原土體的土壤微域，是植物、土壤和微生物三者相互作用的場(chǎng)所，也是各種養(yǎng)分、水分和有益或有害物質(zhì)進(jìn)入根系參與食物鏈物質(zhì)循環(huán)的門(mén)戶，是一個(gè)特殊的生態(tài)系統(tǒng)[1]。在20世紀(jì)60年代末、70年代初，Riley等[1]根據(jù)在根系表面抖落和粘著的程度來(lái)區(qū)分根際土與非根際土，松散粘附在根系表面，約距根面0～4 mm的土壤為根際土(rhizosphere soil)，抖落下的為非根際土(原土體，non-rhizosphere soil)。通過(guò)研究根際與非根際，可以間接了解植物生活環(huán)境的變化，因而受到很多學(xué)者的重視，早在1998年，劉建軍等[2]就對(duì)秦嶺火地塘林區(qū)主要樹(shù)種根際微生態(tài)系統(tǒng)土壤性狀進(jìn)行了研究，研究表明根際土壤的全氮含量和水解性氮含量均大于非根際土壤；董兆佳等[3]在2010年對(duì)海南蕉園根際與非根際土壤氮素含量特征進(jìn)行研究分析，認(rèn)為根際土壤各種形態(tài)氮素均高于非根際土壤；孟令軍等[4]在2012年對(duì)秦嶺太白山區(qū)6種中草藥根際與非根際土壤的化學(xué)性質(zhì)及酶活性進(jìn)行了研究，結(jié)果表明根際土壤有機(jī)質(zhì)比非根際土壤的有機(jī)質(zhì)含量高，富集現(xiàn)象明顯；Erktan A等[5]在2014年對(duì)地中海地區(qū)嚴(yán)重侵蝕的溝床生態(tài)系統(tǒng)中植物演替與土壤團(tuán)聚體的關(guān)系進(jìn)行研究，結(jié)果表明植物根際是其主要的驅(qū)動(dòng)因子。目前根際與非根際土壤的研究日益增多，但在南方紅壤區(qū)稀土礦區(qū)中的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。

南方紅壤區(qū)面積達(dá)2.035×106km2，水土流失面積占6.00×105km2，是南方水土流失最嚴(yán)重的地區(qū)之一[6]；離子型稀土礦是中國(guó)實(shí)施保護(hù)性開(kāi)采的特定稀土礦種，也是世界上稀缺的礦種，廣泛分布于中國(guó)南方的福建、廣東、江西、湖南、云南、廣西、浙江等7省區(qū)，具有稀土元素配分齊全、富含中重稀土元素、放射性元素含量低等特點(diǎn)，其中，中重稀土儲(chǔ)量占世界的80%以上[7]。其因切溝、沖溝和崩塌廣泛分布，導(dǎo)致土壤養(yǎng)分大量流失，形成大面積嚴(yán)重退化的生態(tài)系統(tǒng)。

本文擬以南方紅壤區(qū)長(zhǎng)汀縣稀土礦區(qū)為研究區(qū)，通過(guò)實(shí)地調(diào)查、植物采樣及土壤取樣，對(duì)3個(gè)不同治理年限的稀土礦區(qū)(牛屎塘、下坑和三洲桐壩)中的芒萁和楓香進(jìn)行研究分析，通過(guò)對(duì)其根際與非根際土壤有機(jī)碳含量、不同形態(tài)的氮素以及pH值進(jìn)行方差分析，來(lái)揭示南方稀土礦區(qū)根際與非根際養(yǎng)分含量變化，以期為南方稀土礦區(qū)的生態(tài)恢復(fù)和侵蝕退化區(qū)的水土保持提供科學(xué)依據(jù)和數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

長(zhǎng)汀縣地處福建省的西南部(25°38′15″—25°42′55″N，116°23′30″—116°30′30″E)，屬中亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，年均相對(duì)濕度80%，年均氣溫18.5 ℃，年均蒸發(fā)量1 403 mm，年均降雨量1 710 mm，降水主要集中在3—8月；地貌以丘陵為主；土壤類型以紅壤為主。該地區(qū)人類活動(dòng)劇烈，水土流失極為嚴(yán)重，原生植被破壞殆盡，以馬尾松、灌叢等次生植被為主，由于地面植被遭到破壞，紅色風(fēng)化殼直接受到流水的強(qiáng)烈侵蝕，坡面呈現(xiàn)千溝萬(wàn)壑的景象，近幾年來(lái)，經(jīng)過(guò)植被恢復(fù)措施，已經(jīng)取得了一定的成效，水土流失也得到了一定程度的遏制。但與全省平均值相比，長(zhǎng)汀縣仍屬福建省水土流失嚴(yán)重地區(qū)[8]。1940年福建省研究院即在此設(shè)立土壤保肥試驗(yàn)區(qū)，開(kāi)展土壤侵蝕治理的試驗(yàn)研究[9]。

選取不同植被蓋度但立地條件基本一致的3個(gè)不同治理年限的稀土礦區(qū)作為研究區(qū)。牛屎塘稀土礦區(qū)治理時(shí)間為2006年，植被覆蓋度較高，主要的植被類型有芒萁(Dicranopterisdichotoma)、楓香(Liquidambarformosana)、木荷(Schimasuperba)、寬葉雀稗(Paspalumwetsfeteini)、馬尾松(Pinusmassoniana)5種植物，芒萁長(zhǎng)勢(shì)較好，覆蓋度達(dá)到了73%左右，野外調(diào)查顯示，芒萁呈蔓延擴(kuò)張的態(tài)勢(shì)；下坑稀土礦區(qū)治理時(shí)間為2008年，主要的植被類型有芒萁、楓香、寬葉雀稗、木荷等，寬葉雀稗蓋度達(dá)到了69%左右，而芒萁的長(zhǎng)勢(shì)較牛屎塘差，土壤采樣過(guò)程中發(fā)現(xiàn)有明顯的黏層，水土流失現(xiàn)象較為嚴(yán)重；三洲桐壩稀土礦區(qū)治理時(shí)間為2011年，裸露地表比例較大，植被覆蓋度不高，植被類型主要是寬葉雀稗，芒萁比下坑的更為矮小。芒萁為中國(guó)亞熱帶地區(qū)廣泛分布的古老蕨類植物，耐旱、喜酸性土、耐瘠薄，繁殖力極強(qiáng)，是侵蝕劣地的先鋒草種植物[10]；楓香屬金縷梅科，抗風(fēng)力強(qiáng)，具有耐干旱、耐貧瘠，是稀土礦區(qū)恢復(fù)過(guò)程中分布最廣的植物，所以本文以芒萁和楓香為各稀土礦區(qū)的代表植物，以分析3個(gè)礦區(qū)根際與非根際土壤養(yǎng)分含量的時(shí)間變化。

1.2 野外調(diào)查與采樣

根據(jù)典型性和代表性的原則，在實(shí)地勘察的基礎(chǔ)上，于2013年11月對(duì)牛屎塘、下坑和三洲桐壩進(jìn)行植物群落樣方調(diào)查。為避免植樹(shù)造林措施所挖溝穴對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的干擾，在采樣中我們避開(kāi)了溝穴的位置，分別在牛屎塘、下坑和三洲桐壩這3個(gè)稀土礦區(qū)選取植被長(zhǎng)勢(shì)基本相近的區(qū)域構(gòu)建3個(gè)5 m×5 m的灌木樣方，在每個(gè)灌木樣方內(nèi)沿對(duì)角線構(gòu)建2個(gè)2 m×2 m的草本樣方。采用抖落分離法獲取根際土壤與非根際土壤，取土前先將土壤表面枯枝落葉清除，然后用土壤刀從植物底部開(kāi)始逐段、逐層挖去0—10 cm的上層覆土，沿著直徑大于2 mm根系的生長(zhǎng)方向，找到植株的須根部分，用剪刀剪下分枝，將抖動(dòng)后掉下的土壤作為非根際土壤，收到自封袋中標(biāo)記保存，仍然附著在根系上并距根圍0—5 mm為根際土壤，用毛刷收集到土壤袋保存，供分析用[11-13]。

1.3 樣品處理與測(cè)定

將所采集的土壤樣品迅速帶回實(shí)驗(yàn)室，自然風(fēng)干后，挑去植物根系、殘?bào)w等，采用四分法將其混合均勻，將混合土樣研磨，過(guò)2 mm篩用于樣品銨態(tài)氮、硝態(tài)氮和pH值的測(cè)定，過(guò)0.149 mm篩用于樣品有機(jī)碳、全氮的測(cè)定。測(cè)定方法如下：有機(jī)碳和全氮采用德國(guó)Elemantar vario MAX碳氮元素分析儀測(cè)定；銨態(tài)氮和硝態(tài)氮采用2 mol/L KCl溶液浸提，用連續(xù)流動(dòng)分析儀(Skalar san++，荷蘭)測(cè)定；pH值采用水∶土=1∶2.5水浸—電位測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

本文的全部試驗(yàn)數(shù)據(jù)均是在Microsoft Excel 2007和SPSS 19.0軟件下處理完成。應(yīng)用SPSS 19.0分別對(duì)根際與非根際土壤養(yǎng)分含量進(jìn)行單因素方差分析，對(duì)根際與非根際的土壤養(yǎng)分含量進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，分別探討各土壤養(yǎng)分含量在根際與非根際土壤中的時(shí)間變化，以及各土壤養(yǎng)分含量在根際與非根際土壤中的差異性。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同植物根際土壤養(yǎng)分含量變化

由圖1可知，隨著稀土礦區(qū)治理年限的增加，芒萁根際土壤的有機(jī)碳、全氮含量趨于升高(p<0.05)，銨態(tài)氮含量無(wú)顯著性差異，硝態(tài)氮含量趨于減少(p<0.05)，pH值先增加后減少(p<0.05)；楓香根際土壤的硝態(tài)氮含量隨著治理年限的增加而減少(p<0.05)，而有機(jī)碳、全氮、銨態(tài)氮含量和pH值均無(wú)顯著性差異。牛屎塘稀土礦區(qū)芒萁根際土壤的有機(jī)碳、全氮含量分別比三洲桐壩稀土礦區(qū)芒萁根際土壤的有機(jī)碳、全氮含量高62%和48%，硝態(tài)氮含量比三洲桐壩稀土礦區(qū)芒萁根際土壤的硝態(tài)氮含量低92%；三洲桐壩稀土礦區(qū)楓香根際土壤的硝態(tài)氮含量分別比下坑和牛屎塘稀土礦區(qū)楓香根際土壤的硝態(tài)氮含量高75%和85%。

圖1 芒萁和楓香在不同稀土礦區(qū)的根際土壤養(yǎng)分含量

注：不同字母表示同一土壤養(yǎng)分在不同樣區(qū)具有顯著性差異(p<0.05)，反之，則無(wú)顯著性差異，其中，有機(jī)碳和全氮(g/kg)，硝態(tài)氮和銨態(tài)氮(mg/kg)。下同。

2.2 不同植物非根際土壤養(yǎng)分含量變化

由圖2可知，芒萁非根際土壤的pH值存在顯著性差異(p<0.05)，隨著治理年限的增加，芒萁非根際土壤的pH值先增加后減少，有機(jī)碳、全氮、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮含量均無(wú)顯著性差異；而楓香非根際土壤的有機(jī)碳、全氮、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮含量和pH值均無(wú)顯著性差異。

2.3 不同植物根際與非根際土壤養(yǎng)分含量的差異性

由圖3可知，在芒萁根際土壤與非根際土壤之間，有機(jī)碳含量呈現(xiàn)出了顯著的差異(p<0.05)，芒萁根際土壤的有機(jī)碳含量比非根際土壤的有機(jī)碳含量高46%，而全氮、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮和pH值均無(wú)顯著性差異；在楓香根際土壤與非根際土壤之間，有機(jī)碳、全氮、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮含量和pH值均無(wú)顯著性差異。

圖2 芒萁和楓香在不同稀土礦區(qū)的非根際土壤養(yǎng)分含量

圖3 芒萁和楓香根際與非根際土壤養(yǎng)分含量

3 討 論

3.1 植被能有效改善根際土壤的養(yǎng)分狀況

本研究表明，隨著稀土礦區(qū)治理年限的增加，芒萁根際土壤的有機(jī)碳含量、全氮含量逐漸升高，銨態(tài)氮含量無(wú)顯著差異，硝態(tài)氮含量逐漸減少，pH值先增加后減少；芒萁非根際土壤的有機(jī)碳、全氮、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮均無(wú)顯著性差異，pH值先增加后減少。楓香根際土壤的硝態(tài)氮含量隨著治理年限的增加而減少，而有機(jī)碳、全氮、銨態(tài)氮含量和pH值均無(wú)顯著性差異；楓香非根際土壤的有機(jī)碳、全氮、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮含量和pH值均無(wú)顯著性差異。根際土壤是植物生長(zhǎng)過(guò)程中形成的復(fù)雜的、動(dòng)態(tài)的微型生態(tài)系統(tǒng)[14]；它的性質(zhì)與植物的生長(zhǎng)有著直接的聯(lián)系，植物在生長(zhǎng)過(guò)程中吸收的養(yǎng)分主要來(lái)自根際土壤，根際微區(qū)的養(yǎng)分狀況很大程度上決定了植物的生長(zhǎng)狀況[15]。相較于根際土壤，非根際土壤養(yǎng)分含量的年際變化不大，未達(dá)到顯著性差異，這主要是因?yàn)楦档挠绊懛秶邢蓿荒苡绊懙礁H的土壤，對(duì)非根際的土壤影響不大，因此隨著治理年限的增加，部分根際土壤的養(yǎng)分含量達(dá)到了顯著性差異，而非根際土壤的養(yǎng)分含量變化不大。

相關(guān)研究表明，根系分泌物或溢泌產(chǎn)物、根組織的脫落物等根產(chǎn)物是土壤有機(jī)碳的重要來(lái)源之一[16]。土壤有機(jī)碳不僅能夠增強(qiáng)土壤的保肥和供肥能力，提高土壤養(yǎng)分的有效性，而且可促進(jìn)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，改善土壤的透水性、蓄水能力及通氣性，增強(qiáng)土壤的緩沖性等[17]。隨著治理年限的增加，芒萁根際土壤的有機(jī)碳含量也隨著增加，這與芒萁的生理學(xué)特征不無(wú)關(guān)系，芒萁作為一種草本植物，具有龐大的根系，枯枝落葉多，其凋落物可以更多歸還到土壤中去，從而增加了土壤中的有機(jī)碳含量，且植被恢復(fù)程度越高，土壤有機(jī)碳含量也就越高。

土壤全氮是衡量土壤肥力的重要指標(biāo)，多項(xiàng)研究表明：植物的殘?bào)w以及根系脫落物等根的產(chǎn)物是土壤中全氮含量的重要來(lái)源之一，隨著治理年限的增加，芒萁根際土壤中的全氮含量隨之增加，這可能是由于芒萁具有較龐大的根系，根系的活動(dòng)能夠更多地聚集氮素，同時(shí)植物根系產(chǎn)生了大量含氮分泌物，死亡的根系、根毛組織表皮的脫落物和大量根際微生物等有機(jī)物質(zhì)在根際的聚集使得全氮含量逐漸增加。

土壤中的氮素形態(tài)包括無(wú)機(jī)態(tài)氮和有機(jī)態(tài)氮，銨態(tài)氮和硝態(tài)氮是土壤無(wú)機(jī)態(tài)氮的主要組成成分，這2種形態(tài)的氮素是土壤氨化與硝化作用的結(jié)果，它們是能夠直接被植物吸收利用的生物有效氮[18]。研究結(jié)果表明，芒萁和楓香根際土壤硝態(tài)氮含量隨著治理年限的增加逐漸減少，銨態(tài)氮含量無(wú)顯著性差異，一方面，這與兩者的物理性質(zhì)有關(guān)，硝態(tài)氮隨水移動(dòng)，易向土壤深層淋失，而銨態(tài)氮容易揮發(fā)損失[19]；另一方面也可能與大部分硝態(tài)氮被植物吸收，而銨態(tài)氮需求量不高有關(guān)。長(zhǎng)汀縣是福建省稀土資源儲(chǔ)量最多，稀土產(chǎn)業(yè)發(fā)展最早的省份，但在最近幾年，隨著稀土礦區(qū)大規(guī)模的開(kāi)采，地表植被及表層土壤遭到嚴(yán)重破壞，降低了抗侵蝕的能力，加上強(qiáng)降雨及地表徑流，造成嚴(yán)重的水土流失，硝態(tài)氮隨著水土流失的加劇而大量流失；植被蓋度下降，土壤氮素的氨揮發(fā)和反硝化損失提高，從而導(dǎo)致了銨態(tài)氮的流失加劇[20]；銨態(tài)氮和硝態(tài)氮是能被植物直接吸收利用的無(wú)機(jī)態(tài)氮，詹媛媛等[1]對(duì)阿拉善荒漠區(qū)的旱生灌木進(jìn)行了研究分析，根際對(duì)銨態(tài)氮、硝態(tài)氮均有很強(qiáng)的富集作用，說(shuō)明植物對(duì)硝態(tài)氮和銨態(tài)氮的需求量較高，且富集作用越強(qiáng)，植物越能適應(yīng)貧瘠的生活環(huán)境，因此隨著治理年限的增加，硝態(tài)氮的含量逐漸減少，而銨態(tài)氮也有減少的趨勢(shì)。

根際pH值的變化，會(huì)很大程度影響根際土壤中養(yǎng)分的化學(xué)性質(zhì)和有效性，對(duì)根系的生長(zhǎng)、離子吸收、重金屬元素毒害作用的忍耐、分泌物的組成和數(shù)量以及微生物的種類數(shù)量和酶的活性都有重要影響[21]。研究結(jié)果表明：芒萁根際土壤的pH值與非根際土壤的pH值均隨著治理年限的增加先增加后減少，由此可知，根際土壤的pH值與非根際土壤的pH值具有相同的規(guī)律性，其變化規(guī)律的原因仍需進(jìn)一步研究。

3.2 土壤肥力恢復(fù)是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程

本研究表明，芒萁根際土壤的有機(jī)碳含量大于非根際土壤的有機(jī)碳含量，并達(dá)到了顯著性水平；在根際土壤與非根際土壤之間，全氮、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮含量和pH值未表現(xiàn)出差異性。在楓香的根際土壤與非根際土壤之間，有機(jī)碳、全氮、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮含量和pH值均未表現(xiàn)出顯著的差異性。

經(jīng)過(guò)多年的自然恢復(fù)，只有芒萁根際土壤與非根際土壤的有機(jī)碳含量表現(xiàn)出顯著性差異，而根際土壤與非根際土壤的全氮、硝態(tài)氮和銨態(tài)氮沒(méi)有顯著差異性，說(shuō)明南方離子型稀土礦區(qū)的土壤肥力恢復(fù)十分緩慢且困難。長(zhǎng)汀縣地處中國(guó)福建省西部，是中國(guó)南方亞熱帶水土流失典型區(qū)域，在亞熱帶高溫多雨的氣候條件下，花崗巖發(fā)育的風(fēng)化殼殘積物深厚，加之長(zhǎng)期以來(lái)不合理的開(kāi)山砍樹(shù)以及開(kāi)礦開(kāi)荒等大量人為活動(dòng)影響，使得地表植被遭受?chē)?yán)重破壞，水土流失極其嚴(yán)重，土壤肥力恢復(fù)極慢；特別是南方離子型稀土礦區(qū)，由于多年的開(kāi)采，礦區(qū)內(nèi)沖溝、切溝和崩塌廣布，水土流失嚴(yán)重，環(huán)境非常惡劣，土壤養(yǎng)分大量流失，土壤肥力需要漫長(zhǎng)時(shí)間恢復(fù)；根據(jù)長(zhǎng)汀縣的生態(tài)恢復(fù)研究，森林生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)約需40 a，土壤肥力的恢復(fù)則約需140 a[9]。我們認(rèn)為，芒萁的持續(xù)生長(zhǎng)將促使植物群落轉(zhuǎn)向灌叢或森林，今后可能會(huì)形成森林，隨著植物因子提高，土壤肥力也會(huì)隨之提高。

4 結(jié) 論

研究表明，隨著治理年限的增加，芒萁根際土壤中的全氮含量和有機(jī)碳含量隨之增加，說(shuō)明根際土壤的養(yǎng)分狀況會(huì)隨著治理年限的增加而得到改善；芒萁根際土壤中的有機(jī)碳含量顯著高于非根際土壤中的有機(jī)碳含量，而全氮、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮含量無(wú)顯著性差異，這間接證實(shí)了生態(tài)恢復(fù)的長(zhǎng)期性，土壤肥力恢復(fù)的艱巨性。通過(guò)研究不同植物根際與非根際土壤性質(zhì)的差異性，可以闡明典型植物根際對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)和土壤肥力的影響，揭示植物根際對(duì)土壤質(zhì)量作用的機(jī)理，為改善土壤質(zhì)量、提高土壤養(yǎng)分資源利用效率和保護(hù)生態(tài)環(huán)境等提供重要科學(xué)依據(jù)。

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Variations of Carbon, Nitrogen and pH Value in Rhizosphere and Non Rhizosphere Soil in Rare Earth Mining Area in Southern China

ZHANG Qingqing1,2, CHEN Zhiqiang1,2,3, CHEN Zhibiao1,2,3, MA Xiuli1,2

(1.CollegeofGeographicalSciences,FujianNormalUniversity,Fuzhou,Fujian350007,China;2.KeyLaboratoryforSubtropicalMountainEcology,MinistryofScienceandTechnologyandFujianProvince,Fuzhou,Fujian350007,China; 3.InstituteofGeography,FujianNormalUniversity,Fuzhou,Fujian350007,China)

[Objective] To reveal the variations of nutrients in rhizosphere and non-rhizosphere soil in rare earth mining area in Southern China, and to provide scientific basis and data support for local ecological restoration and soil and water conservation in erosive area. [Methods] Sample survey of rare mine in Changting County of Fujian Province was conducted and soil samples were assayed indoor to obtain carbon and nitrogen contents, pH values of two main soil and water conservation plants (DicranopterisdichotomaandLiquidambarformosana) in three mines with different rehabilitation ages, and their values in the rhizosphere and the non-rhizosphere were compared among the three mines. [Results] (1) With the prolongation of mine harness, nutrients inD.dichotomarhizosphere soil exhibited different changes: the contents of organic carbon and total nitrogen both increased, nitrate nitrogen content gradually reduced, pH value increased first and then decreased, ammonium nitrogen had no obvious change. In Liquidambar rhizosphere, the nitrate nitrogen content decreased, organic carbon, total nitrogen, ammonium nitrogen, pH value had no significant differences. (2) With the prolongation of harness, items of organic carbon, total nitrogen, ammonium nitrogen, nitrate nitrogen inD.dichotomanon-rhizosphere soil all had no significant difference; pH value increased first and then decreased. InL.formosananon rhizosphere soil, no significant differences of organic carbon, total nitrogen, ammonium nitrogen, nitrate nitrogen, pH value among the three mines were observed. (3) The organic carbon content ofD.dichotomarhizosphere soil was significantly higher than that of non-rhizosphere soil. The contents of total nitrogen and ammonium nitrogen, nitrate nitrogen and pH value all had no significant differences; the soil nutrient content had no significant difference betweenL.formosanarhizosphere and non-rhizosphere. [Conclusions] Vegetation can improve soil, but the soil fertility restoration is a long-term process.

rare earth mining area; rhizosphere; non-rhizosphere; nutrient contents

2016-09-12

2016-10-15

國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目“南方離子型稀土礦區(qū)芒萁的蔓延格局與稀土遷聚響應(yīng)”(41371512)

張青青(1992—),女(漢族),江西省九江市人,碩士研究生,研究方向?yàn)樗帘３?。E-mail:15390825072@163.com。

陳志強(qiáng)(1978—),男(漢族),福建省莆田市人,博士,教授,主要從事生態(tài)恢復(fù)以及水土保持等方面的研究。E-mail:soiltuqiang061@163.com。

A

1000-288X(2017)03-0102-05

S154.1， S153