張亞娟, 賀學(xué)禮, 趙麗莉, 張 娟, 許 偉

河北大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院， 河北 保定 071002

塞北荒漠植物根圍球囊霉素和生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征的空間分布

張亞娟, 賀學(xué)禮*, 趙麗莉, 張 娟, 許 偉

河北大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院， 河北 保定 071002

為探明塞北荒漠梁地植物根圍土壤球囊霉素和生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征的空間分布規(guī)律，于2013年6月選取內(nèi)蒙古正藍(lán)旗青格勒?qǐng)D典型梁地陽坡，設(shè)置梁底、梁坡和梁頂3個(gè)樣地，按照0～10、>10～20、>20～30、>30～40、>40～50 cm五個(gè)土層分別采集沙鞭(Psammochloavillosa)和沙蒿(Artemisiasphaerocephala)根圍土壤樣品，分析土壤因子、球囊霉素含量和生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征. 結(jié)果表明，梁底土壤w(SOC)(SOC為有機(jī)碳)、w(TN)、w(堿解氮)、w(TP)、w(有效鉀)和w(球囊霉素)明顯高于梁坡和梁頂，不同樣地內(nèi)，隨著土層加深，土壤養(yǎng)分含量逐漸降低，w(球囊霉素)顯著降低，但生態(tài)化學(xué)計(jì)量比隨坡位及土層變化不顯著. 不同樣地土壤w(SOC)、w(TN)、w(TP)平均值分別為5.936、1.286、0.115 mgg，CN〔w(SOC)w(TN)〕、CP〔w(SOC)w(TP)〕、NP〔w(TN)w(TP)〕平均 值分別為4.918、58.349、11.876，均低于全國(guó)陸地土壤平均水平. 土壤中w(總球囊霉素)和w(易提取球囊霉素)平均值分別為1.822和0.838 mgg，低于森林生態(tài)系統(tǒng)和草地生態(tài)系統(tǒng)，w(總球囊霉素)約占有機(jī)碳庫的29.9%，具有較高的貢獻(xiàn)值. 研究顯示，塞北荒漠植物根圍土壤養(yǎng)分貧乏，磷素缺乏嚴(yán)重；球囊霉素含量及其生態(tài)分布規(guī)律可作為監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量狀況的有效指標(biāo).

土壤因子; 球囊霉素; 生態(tài)化學(xué)計(jì)量; 沙鞭; 沙蒿

生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)是研究生態(tài)系統(tǒng)各組分主要組成元素平衡關(guān)系和耦合關(guān)系的科學(xué)，主要揭示土壤化學(xué)元素的可獲得性、循環(huán)和平衡機(jī)制，以及生態(tài)系統(tǒng)植被養(yǎng)分限制性等，是當(dāng)前全球變化生態(tài)學(xué)和生物地球化學(xué)循環(huán)的熱點(diǎn)領(lǐng)域[1-2]. 土壤中碳氮磷是限制植物生長(zhǎng)發(fā)育的重要養(yǎng)分元素，其含量多寡及其平衡關(guān)系與植物體內(nèi)養(yǎng)分含量及化學(xué)計(jì)量特征密切相關(guān)[3]. 它們不僅影響植物個(gè)體生長(zhǎng)狀況，群落組成和生產(chǎn)力高低，還能影響陸地生態(tài)系統(tǒng)群落結(jié)構(gòu)、生物多樣性以及植物、動(dòng)物和微生物種群間的相互關(guān)系[4]. 干旱區(qū)土壤礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素貧乏，開展荒漠地區(qū)生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)研究，有助于探明極端貧瘠環(huán)境中土壤氮磷缺乏對(duì)生物有效性、植物養(yǎng)分吸收和利用的影響，為荒漠地區(qū)生態(tài)修復(fù)提供依據(jù). 目前，國(guó)內(nèi)外生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)研究主要集中在森林和草地生態(tài)系統(tǒng)，對(duì)荒漠生態(tài)系統(tǒng)的研究非常有限，涉及沙化梁地的研究更鮮見報(bào)道[5].

球囊霉素相關(guān)土壤蛋白(glomalin-related soil protein，GRSP，簡(jiǎn)稱球囊霉素)，是AM(arbuscular mycorrhiza)真菌產(chǎn)生的一類帶有硫氧還原分子和金屬離子的堿性可溶性糖蛋白，球囊霉素在土壤中穩(wěn)定性強(qiáng)，是土壤碳庫的重要組成部分，也是土壤團(tuán)聚體形成的重要黏合劑[6]. 研究[7-8]表明，球囊霉素對(duì)維持土壤有機(jī)碳平衡、改善土壤團(tuán)聚體、提高土壤抗風(fēng)蝕水蝕能力等有重要作用. 因此，探明球囊霉素的含量和分布對(duì)于評(píng)價(jià)土壤團(tuán)聚化過程、土壤質(zhì)量具有重要意義[9]. 研究[10]發(fā)現(xiàn)，干旱、半干旱地區(qū)土壤球囊霉素含量受研究區(qū)域氣候條件、宿主植物和AM真菌等多種因素共同影響，其中土壤因子的作用更為突出. 而對(duì)于坡面微地貌下球囊霉素空間分布特征尚不明了. 研究球囊霉素與土壤因子的相互關(guān)系，可為土壤結(jié)構(gòu)改善和土壤養(yǎng)分持續(xù)利用提供依據(jù).

由于受風(fēng)蝕水蝕的影響，在塞北荒漠草原形成了許多沙化梁地，在同一地貌區(qū)內(nèi)，也會(huì)形成特有的坡面微地貌和垂直地帶性[11]. 近年來，由于人為活動(dòng)加劇和過度放牧，塞北荒漠地區(qū)沙化現(xiàn)象日益嚴(yán)重. 因此，改善荒漠地區(qū)生態(tài)環(huán)境，維護(hù)生態(tài)環(huán)境健康對(duì)保障人們生活和促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展至關(guān)重要. 該研究以塞北荒漠帶的內(nèi)蒙古青格勒?qǐng)D典型梁地為樣地，沿梁地坡面不同位置和土壤深度采集植物根圍土壤樣品，分析土壤養(yǎng)分、生態(tài)化學(xué)計(jì)量單位、球囊霉素空間異質(zhì)性，以期為沙化梁地土壤環(huán)境檢測(cè)和生態(tài)修復(fù)提供依據(jù).

1 材料與方法

1.1樣地概況

樣地位于內(nèi)蒙古正藍(lán)旗青格勒?qǐng)D元上都，是由梁底、梁坡和梁頂組成的典型沙化梁地(42°09′N、115°55′E). 該地區(qū)年均氣溫3 ℃，年均降水量380 mm，由于受風(fēng)蝕沙化影響，形成了許多沙化梁地，梁頂由于海拔較高，所處環(huán)境比荒漠草原更為惡劣. 梁地土壤類型為沙質(zhì)土壤，以沙鞭(Psammochloavillosa)群落為主，伴生有沙蒿(Artemisiasphaerocephala)、羊柴(Hedysarumlaeve)、檸條錦雞兒(Caraganakorshinskii)等荒漠植物群落. 梁底、梁坡和梁頂植被構(gòu)成情況基本相同，梁底植物覆蓋度明顯高于梁坡和梁頂.

1.2目標(biāo)植物

沙鞭是禾本科沙鞭屬根莖型多年生草本植物，具典型的游擊型克隆構(gòu)型，主要生境類型為流動(dòng)和半流動(dòng)沙地，植株根狀莖在沙中水平橫走. 沙鞭克隆生長(zhǎng)與克隆整合特性，使其在水分短缺、營(yíng)養(yǎng)貧乏以及經(jīng)常遭受擾動(dòng)的沙地生境中生存，在改善土壤環(huán)境和固沙方面起著重要作用[12].

沙蒿為菊科蒿屬半灌木，生長(zhǎng)于流動(dòng)沙丘、沙地、覆沙戈壁，抗旱能力強(qiáng)，是我國(guó)草原帶和荒漠帶優(yōu)良固沙植物，在荒漠生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定、退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)和重建中發(fā)揮著重要作用[13].

1.3試驗(yàn)方法

1.3.1樣品采集

選取兩個(gè)代表性的梁地，梁地由東到西長(zhǎng)約100 m. 2013年6月于梁地陽面分梁底(海拔 1 330 m)、梁坡(海拔 1 335 m)和梁頂(海拔 1 340 m)3個(gè)樣地分別隨機(jī)選取生長(zhǎng)良好的沙鞭和沙蒿各4株，植株間距50 m. 貼近植株根頸部除去枯枝落葉層，距離植株主根系0～30 cm范圍內(nèi)按0～10、>10～20、>20～30、>30～40、>40～50 cm 5個(gè)土層采集土樣1 kg，記錄采樣時(shí)間、地點(diǎn)等并編號(hào). 將樣品置于隔熱性能良好的塑料袋密封帶回實(shí)驗(yàn)室，自然風(fēng)干后，土壤樣品均過2 mm篩，保存于4 ℃冰箱中，以備土壤成分分析.

1.3.2樣品測(cè)定

土壤濕度采用溫濕度儀實(shí)地測(cè)定；土壤pH采用精密酸度計(jì)(PHS-3C)測(cè)定；土壤w(SOC)(SOC為有機(jī)碳)采用馬弗爐烘干法測(cè)定[14]；w(堿解氮)采用堿解擴(kuò)散法[14]；w(速效磷)采用NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定[15]；w(速效鉀)采用火焰光度法測(cè)定[15]；w(TN)采用凱氏定氮法測(cè)定[15]；w(TP)采用高氯酸-硫酸消化-鉬銻抗比色法測(cè)定[15].w(球囊霉素)測(cè)定參照許偉等[16]的測(cè)定方法.

1.4數(shù)據(jù)分析

土層深度cm: 1—0～10; 2—>10～20; 3—>20～30; 4—>30～40; 5—>40～50.注：不同大寫字母表示不同樣地同一土層差異顯著(P<0.05)；不同小寫字母表示同一樣地不同土層差異顯著(P<0.05). 圖1 沙鞭和沙蒿根圍土壤因子空間分布Fig.1 The spatial distribution of soil factors under P. villosa and A. rhizosphere

利用SPSS 13.0統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，采用雙因素方差分析(two-way ANOVA)的最小顯著差異(LSD)法對(duì)土壤因子、球囊霉素含量和土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量比進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)，采用Pearson相關(guān)系數(shù)法對(duì)各指標(biāo)之間進(jìn)行相關(guān)性分析. 用Origin 8.0軟件繪圖. 所有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)均用平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差表示.

2 結(jié)果與討論

2.1土壤因子空間分布

由圖1可知，土壤理化因子表現(xiàn)出明顯的空間異質(zhì)性. 梁底w(SOC)顯著高于梁頂，并且隨土層加深顯著下降.w(TN)和w(堿解氮)均以梁底為最高，并且隨土層加深顯著下降.w(TP)和w(有效磷)均以梁底最高，0～30 cm土層顯著高于>30～50 cm.w(速效鉀)由梁底到梁頂顯著降低，并隨土層加深顯著下降. 0～30 cm土層土壤濕度顯著高于>30～50 cm. 沙鞭根圍土壤濕度、w(有效磷)和w(TP)高于沙蒿根圍土壤，而pH低于沙蒿根圍土壤. 相關(guān)性分析表明，w(SOC)與w(TN)、w(有效磷)、w(堿解氮)、w(TP)之間均呈顯著正相關(guān)(P<0.01)，并且與土壤濕度呈顯著正相關(guān)(P<0.01)；w(有效氮)與pH呈顯著正相關(guān)(P<0.01)(見表1).

表1 沙鞭與沙蒿根圍土壤因子的相關(guān)系數(shù)

注：*表示二者在P<0.05水平上有顯著相關(guān)性； ** 表示二者在P<0.01水平上有極顯著相關(guān)性. H—土壤濕度； pH—土壤pH； SOC—w(SOC)； A-P—w(有效磷)； A-N—w(堿解氮)； A-K—w(速效鉀)； EEG—w(易提取球囊霉素)； TG—w(總球囊霉素)； TN—w(TN)； TP—w(TP). 下同.

2.2球囊霉素空間分布及與土壤因子的相關(guān)性

不同樣地土壤中w(球囊霉素)存在差異(見圖2). 土壤中w(總球囊霉素)和w(易提取球囊霉素)平均值分別為1.822和0.838 mgg. 梁底w(總球囊霉素)和w(易提取球囊霉素)顯著高于梁坡和梁頂，并且隨土層加深而逐漸降低，0～20 cm土層顯著高于其他土層. 不同樣地TGSOC為17.9%～41.6%，并隨土層加深逐漸降低，0～20 cm土層顯著高于>20～50 cm土層，樣地間差異不顯著. EEGSOC為9.6%～18.3%，并隨土層加深逐漸降低，0～30 cm土層顯著高于>40～50 cm土層，樣地間差異不顯著.

土層深度cm: 1—0～10; 2—>10～20; 3—>20～30; 4—>30～40; 5—>40～50.注：不同大寫字母表示不同樣地同一土層差異顯著(P<0.05)；不同小寫字母表示同一樣地不同土層差異顯著(P<0.05). 圖2 沙鞭和沙蒿根圍土壤球囊霉素及與有機(jī)碳比值的空間分布Fig.2 The spatial distribution of GRSP and GRSPSOC under P. villosa and A. rhizosphere

相關(guān)性分析表明，w(總球囊霉素)和w(易提取球囊霉素)與土壤濕度、w(SOC)、w(TN)、w(堿解氮)、w(TP)、w(有效磷)均呈極顯著正相關(guān)，EEGSOC與土壤濕度、w(SOC)、w(TN)、w(堿解氮)、w(TP)、w(有效磷)、w(總球囊霉素)、w(易提取球囊霉素)均呈極顯著正相關(guān)，TGSOC與w(總球囊霉素)呈顯著極正相關(guān)(見表1).

2.3土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征及其相關(guān)性

沙鞭和沙蒿根圍土壤中w(SOC)、w(TN)、w(TP)平均為5.936、1.286、0.115 mgg；土壤CN、CP、NP平均為4.918、58.349、11.876(見圖1、表2).w(SOC)、w(TN)和w(TP)在不同土層差異明顯，均隨土層加深而逐漸減??；CN隨土層加深而逐漸增高，>40～50 cm土層顯著高于其他土層；NP與CP在土層間差異不顯著. 不同樣地，CN、NP與CP差異不顯著. 相關(guān)性分析表明，CN與w(SOC)、w(TN)、w(TP)均呈極顯著正相關(guān)，CP與w(SOC)、w(TN)、w(TP) 均呈極顯著正相關(guān)，NP與w(TP)呈極顯著正相關(guān)(見表3).

2.4討論

2.4.1荒漠植物根圍土壤因子的空間分布

塞北荒漠帶為我國(guó)生態(tài)環(huán)境脆弱地區(qū)，土壤侵蝕劇烈，植被退化嚴(yán)重，風(fēng)水復(fù)合侵蝕加速了生態(tài)系統(tǒng)的退化[16]. 該試驗(yàn)中，由梁頂?shù)搅旱祝寥乐衱(SOC)、w(堿解氮)、w(有效磷)、w(速效鉀)、w(TN)和w(TP)均逐漸升高，土壤養(yǎng)分狀況逐漸好轉(zhuǎn). 可能是由于該區(qū)降水主要集中在6—9月，并且多以暴雨形式發(fā)生，易造成坡面土壤流失. 對(duì)于典型梁地生態(tài)系統(tǒng)，頂部和中部為降雨過程中水分和養(yǎng)分的流失區(qū)，而梁底則為水分和養(yǎng)分匯集區(qū)，植物水土保持能力以及相對(duì)豐富的凋落物，促進(jìn)了土壤有機(jī)碳和氮的積累；磷元素在土壤中相對(duì)穩(wěn)定，但極端缺水土壤會(huì)降低磷的生物活性，其有效性與有機(jī)質(zhì)分解速率有關(guān)，而且由于梁底受風(fēng)蝕影響較小，植被覆蓋度優(yōu)于梁坡和梁頂，動(dòng)物排泄物較多，導(dǎo)致土壤磷含量相對(duì)較高. 因此，梁底的土壤養(yǎng)分顯著高于梁頂和梁坡，良好的土壤養(yǎng)分和水分積累有利于地表植被生長(zhǎng)，所以梁底植被生物量高于梁坡和梁頂[17]. 該研究中，隨土層加深，土壤碳、氮、磷含量逐漸下降，0～20 cm土層顯著高于>20～50 cm土層. 可能是由于土壤表層與外界環(huán)境相接，植物根系以及土壤微生物等作用有利于有機(jī)碳在土壤表層積累，地表凋落物、動(dòng)植物殘?bào)w及排泄物也會(huì)增加有機(jī)碳對(duì)表層土壤的輸入；而土壤氮主要來源于土壤植物殘?bào)w分解與合成所形成的有機(jī)質(zhì)，與土壤碳密切相關(guān). 此外，還有少部分氮來自于大氣，大氣中的氮必須通過固氮細(xì)菌等微生物的作用才能進(jìn)入生物體，而生物活動(dòng)區(qū)主要集中于土壤表層，故0～10 cm和>10～20 cm土層中w(TN)均顯著高于>20～50 cm土層，與w(有機(jī)質(zhì))的空間分布具有一致性[18]. 土壤磷素是一種沉積性礦物，在土壤中的遷移率較低，磷的垂直相變化相對(duì)穩(wěn)定，而該試驗(yàn)中0～30 cm土層磷含量高于>30～50 cm土層，可能是由于沙鞭和沙蒿根系主要分布于0～30 cm土層，植物的生長(zhǎng)影響到土壤養(yǎng)分的狀況，再者豐富的凋落物也有利于表層土壤磷的累積[19].

表2 沙鞭和沙蒿根圍土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量空間分布特征

注：不同大寫字母表示不同樣地同一土層差異顯著(P<0.05)；不同小寫字母表示同一樣地不同土層差異顯著(P<0.05).

表3 沙鞭和沙蒿根圍土壤碳氮磷及生態(tài)化學(xué)計(jì)量比之間的相關(guān)系數(shù)

注：*表示二者在P<0.05水平上有顯著相關(guān)性；** 表示二者在P<0.01水平上有極顯著相關(guān)性.

2.4.2化學(xué)計(jì)量特征

土壤是植物生長(zhǎng)的基質(zhì)，土壤碳、氮、磷元素作為影響植物生長(zhǎng)發(fā)育必需養(yǎng)分，對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育、種群動(dòng)態(tài)及養(yǎng)分循環(huán)有重要作用[5]. 該試驗(yàn)中，土壤中w(SOC)平均值為5.936 mgg，遠(yuǎn)低于我國(guó)陸地土壤平均水平(25.91 mgg)[20]，與準(zhǔn)噶爾荒漠土壤碳含量(5.73 mgg)相似[21]，這可能與荒漠地區(qū)降水少、土壤礦質(zhì)風(fēng)化速率低有關(guān). 土壤氮主要來源于凋落物歸還、大氣沉降以及固氮植物，與土壤有機(jī)碳密切相關(guān)[19]. 該試驗(yàn)中，土壤中w(TN)為1.286 mgg，顯著低于我國(guó)陸地土壤平均水平(2.30 mgg)[20]，但高于準(zhǔn)噶爾荒漠區(qū)(0.21 mgg)[21]、寧夏荒漠區(qū)(0.50 mgg)[22]和黃土高原(0.76 mgg)[23]. 土壤磷元素主要依靠巖石風(fēng)化，其含量相對(duì)穩(wěn)定，不同樣地土壤中w(TP)為0.115 mgg，遠(yuǎn)低于全國(guó)平均水平(0.56 mgg)[20]，也低于準(zhǔn)噶爾荒漠區(qū)(0.31 mgg)[21]、寧夏荒漠區(qū)(0.44 mgg)[22]、黃土高原區(qū)(0.40 mgg)[23]. 說明塞北荒漠土壤碳、氮、磷缺乏，與國(guó)內(nèi)其他荒漠區(qū)相比，磷缺乏更為嚴(yán)重.

氮和磷作為荒漠生態(tài)系統(tǒng)重要的營(yíng)養(yǎng)元素和限制性元素，其比值可以作為土壤氮飽和的診斷指標(biāo)，還可判斷當(dāng)前限制性養(yǎng)分[19,23]. 該研究結(jié)果高于全國(guó)陸地土壤CP平均水平(3.9)[20]，準(zhǔn)噶爾荒漠(0.598)[21]、寧夏荒漠(1.14)[22]及黃土高原溝壑區(qū)(0.86)[23]等，表明塞北荒漠土壤磷元素較氮元素更為缺乏.

2.4.3土壤球囊霉素的空間分布

球囊霉素廣泛存在于土壤生態(tài)系統(tǒng)中，對(duì)維持土壤有機(jī)碳平衡和土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性有重要作用[26]. 有研究[27]表明，不同生態(tài)系統(tǒng)中w(總球囊霉素)為2.0～14.8 mgg，w(總球囊霉素)高至w(腐殖質(zhì))的2～24倍，占到土壤有機(jī)碳源的27%左右. 而在熱帶雨林土壤中，w(總球囊霉素)占到了整個(gè)土壤碳庫的 3%～5%[9]，但生態(tài)系統(tǒng)之間土壤球囊霉素含量差異明顯[28]. 該研究中，土壤中w(總球囊霉素)和w(易提取球囊霉素)平均值為1.822和0.838 mgg，低于森林生態(tài)系統(tǒng)[7]和草地生態(tài)系統(tǒng)[29]，高于毛烏素沙地[11]. 可能是由于青格勒?qǐng)D地處塞北荒漠區(qū)，為農(nóng)牧交錯(cuò)帶，人為放牧擾動(dòng)較大，常年受風(fēng)蝕水蝕影響，草地退化嚴(yán)重. 該研究中w(總球囊霉素)與w(SOC)呈顯著正相關(guān)，總球囊霉素約占有機(jī)碳庫的29.9%，低于毛烏素沙地[12]，高于森林、草地和農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)[7,8,29]，表明球囊霉素是土壤有機(jī)碳的重要來源和組成部分，其含量可能會(huì)受樣地環(huán)境因素和植物種類等多因素影響，而且在荒漠生態(tài)系統(tǒng)中，土壤有機(jī)碳來源有限，球囊霉素對(duì)有機(jī)碳的貢獻(xiàn)更為突出，在提高土壤肥力方面起著更重要的作用.

該研究區(qū)域不同樣地內(nèi)，梁底的w(總球囊霉素)和w(易提取球囊霉素)明顯高于梁坡和梁頂，可能是由于球囊霉素源于AM真菌，其含量受AM真菌生長(zhǎng)狀況的直接影響[30]. 梁底植被覆蓋度明顯較高，土壤養(yǎng)分高于梁坡和梁頂，更有利于AM真菌生長(zhǎng). 相關(guān)性分析也表明w(球囊霉素)與土壤水分、w(SOC)、w(TN)、w(TP)呈正相關(guān). 隨土層加深，w(總球囊霉素)和w(易提取球囊霉素)逐漸降低. 可能是表層土壤透氣性和土壤養(yǎng)分優(yōu)于下層土壤，AM真菌代謝更加旺盛，并且AM真菌侵染草本植物，淺根系居多，形成的菌根共生體多分布于表層土壤. 總球囊霉素和易提取球囊霉素能綜合反映土壤AM真菌群落特性、有機(jī)質(zhì)動(dòng)態(tài)、以及土壤生態(tài)健康狀況，因此可以將其作為土壤質(zhì)量及功能評(píng)價(jià)的新指標(biāo)來進(jìn)一步深入研究.

3 結(jié)論

a) 塞北荒漠帶沙鞭和沙蒿根圍土壤碳、氮、磷缺乏，磷素缺乏更為嚴(yán)重.

b) 沙化梁地土壤養(yǎng)分和生態(tài)化學(xué)計(jì)量具有明顯空間異質(zhì)性，隨坡位下降，梁底土壤有機(jī)碳、氮、磷含量顯著高于梁頂和梁坡；隨土層加深，土壤有機(jī)碳、氮、磷含量有降低趨勢(shì)，0～20 cm土層顯著高于>20～50 cm土層.

c) 塞北荒漠土壤球囊霉素含量低于森林生態(tài)系統(tǒng)和草原生態(tài)系統(tǒng)，但其占有機(jī)碳庫的比例高于森林、草地和農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，表明在荒漠生態(tài)系統(tǒng)中球囊霉素對(duì)土壤碳庫有重要貢獻(xiàn).

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SpatialDistributionofGlomalinandEcologicalStoichiometryCharacteristicsunderDesertPlantsinSaibeiSandland

ZHANG Yajuan, HE Xueli*, ZHAO Lili, ZHANG Juan, XU Wei

College of Life Sciences, Hebei University, Baoding 071002, China

The spatial distribution characteristics of glomalin and ecological stoichiometry of soils were explored along dunes under desert plants in Saibei sandland. The soil samples in the rhizosphere ofPsammochloavillosaandArtemisiasphaerocephalawere collected from three sites (top-dune, mid-dune, and foot-dune) along one typical dune in June 2013, and divided into five depth intervals: 0-10, >10-20, >20-30, >30-40 and >40-50 cm. The results showed that soil nutrients and glomalin content were significantly different among the three studied sites and different soil layers. The contents of soil organic carbon, nitrogen, phosphorus and potassium at the bottom of the slope were significantly higher than those at the middle and top. The soil nutrient contents significantly decreased with the depth of soil layer. The glomalin content at the bottom of the slope was obviously lower than those at the middle and top of the slope. However, there was no significant difference in ecological stoichiometry ratios with slope position and soil layer. The mean contents of soil organic carbon (SOC), total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP) were 5.936 mgg, 1.286 mgg and 0.115 mgg, respectively, and CN, CP and NP ratios in the soil were 4.918, 58.349 and 11.876, respectively. These values were significantly lower than the average levels for terrestrial soil in China. The means of the total glomalin-related soil proteins (GRSP) and easily extractable glomalin-related soil proteins (GRSP) were 1.822 and 0.838 mgg, respectively, which were lower than those in grassland and forest ecosystems. The total GRSP was about 29.9% of the total organic carbon pool. The results showed that soil nutrients in the rhizosphere soil of Saibei desert plants were poor, and phosphorus deficiency was serious. Therefore, the distribution of glomalin could be used as an effective index to monitor and evaluate soil quality.

glomalin; edephic factors; ecological stoichiometry;Psammochloavillosa;Artemisiasphaerocephala

2017-02-20

2017-07-04

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31270460)；河北省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(C2014201060)

張亞娟(1978-)，女，河北保定人，碩士，主要從事生態(tài)學(xué)研究，zyj0212@126.com.

*責(zé)任作者，賀學(xué)禮(1964-)，男，陜西蒲城人，教授，博士，博導(dǎo)，主要從事生態(tài)學(xué)研究，xuelh1256@126.com

張亞娟,賀學(xué)禮,趙麗莉,等.塞北荒漠植物根圍球囊霉素和生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征的空間分布[J].環(huán)境科學(xué)研究,2017,30(11):1723-1971.

ZHANG Yajuan,HE Xueli,ZHAO Lili,etal.Spatial distribution of glomalin and ecological stoichiometry characteristics under desert plants in Saibei Sandland[J].Research of Environmental Sciences,2017,30(11):1723-1971.

X142; S153.6

1001-6929(2017)11-1723-09

A

10.13198j.issn.1001-6929.2017.03.06

?小知識(shí)?

科技期刊常用量的符號(hào)、名稱及釋義

注： 源自GB 3102.8—1993《物理化學(xué)和分子物理學(xué)的量和單位》等.