韓錦華, 張朝暉,*, 王智慧

1 貴州師范大學(xué)貴州省山地環(huán)境信息系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,貴陽 550001

2 貴州師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,貴陽 550001

泥炭蘚屬植物(Sphagnum)是一類形態(tài)特殊、分布廣泛的苔蘚植物[1],由于其具有強(qiáng)大的吸水性和天然抗菌性,所以被廣泛應(yīng)用于園藝花卉、工業(yè)污水處理、醫(yī)藥、瓜果蔬菜保鮮、清新空氣等領(lǐng)域[2],市場需求量大,應(yīng)用前景廣闊。水苔村(水苔即泥炭蘚商品名)是我國首個(gè)以泥炭蘚命名的村莊,據(jù)2020年統(tǒng)計(jì),水苔村泥炭蘚種植面積達(dá)233 hm2,占總耕地面積40%,產(chǎn)值約是當(dāng)?shù)厮井a(chǎn)值的3至4倍[3],被當(dāng)?shù)卣袨榫珳?zhǔn)扶貧項(xiàng)目,形成經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益共同增長的良好態(tài)勢。但相比于進(jìn)口泥炭蘚,國產(chǎn)泥炭蘚具有產(chǎn)量低,莖葉纖細(xì),絨毛稀少,耐分解能力差等缺點(diǎn)[4]。

苔蘚植物是由水生向陸生環(huán)境過渡的植物類群[5],因其沒有真正的根,缺乏疏導(dǎo)組織,所以主要通過體表從外部環(huán)境直接吸收水分[6]。泥炭蘚屬植物(Sphagnum)作為一種特殊的苔蘚植物,沒有氣孔和根,水分對(duì)泥炭蘚生長有顯著影響[7—8]。在沒有灌溉條件或者灌溉系統(tǒng)不完善的地方,泥炭蘚生長受到了嚴(yán)重抑制,限制了泥炭蘚的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。國內(nèi)外關(guān)于水位對(duì)自然狀態(tài)下生長的泥炭蘚的影響進(jìn)行了大量的研究,楊盼盼[9]和鄭星星[10]等人研究了不同水位對(duì)泥炭沼澤濕地恢復(fù)的影響；Manukjanová[11]等人研究發(fā)現(xiàn)中歐多地泥炭蘚受低水位影響成活率顯著下降；葛佳麗[12]等人在室內(nèi)模擬水位條件下,選取3種泥炭蘚為實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行研究,結(jié)果表明低水位對(duì)3種泥炭蘚的生物量、株高、萌蘗數(shù)均有抑制效應(yīng)；Bu[13]等人研究表明水位降低顯著抑制大泥炭蘚(Sphagnumpalustre)、尖葉泥炭蘚(S.capillifolium)和喙葉泥炭蘚(S.fallax)的株高、萌蘗數(shù)及生物量；Sardans[14]等人通過室內(nèi)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)水位影響泥炭蘚營養(yǎng)來源及化學(xué)計(jì)量特征；Strack[15]等人在加拿大魁北克地區(qū)利用排水系統(tǒng)對(duì)泥炭蘚進(jìn)行了25 a的水位下降處理,發(fā)現(xiàn)低水位抑制泥炭蘚的光合作用；Bates[16]等人研究發(fā)現(xiàn)低水位會(huì)導(dǎo)致苔蘚總蓋度下降,相反適度增加水分會(huì)提高泥炭蘚的生物量。目前,關(guān)于泥炭蘚的研究主要集中在沼澤濕地或室內(nèi)實(shí)驗(yàn)的研究,而對(duì)農(nóng)田泥炭蘚種植產(chǎn)業(yè)的研究鮮見報(bào)道,對(duì)農(nóng)田泥炭蘚在不同水位條件下,多個(gè)土壤因子對(duì)泥炭蘚產(chǎn)量影響的分析報(bào)道更少。因此,農(nóng)田泥炭蘚生長環(huán)境的控制、增產(chǎn)提質(zhì)手段等方面的研究迫在眉睫。

本文以貴州省龍里縣水苔村農(nóng)田泥炭蘚為研究對(duì)象,分析不同水位泥炭蘚優(yōu)勢種生理生態(tài)指標(biāo)與土壤因子差異性,結(jié)合冗余分析篩選影響泥炭蘚生長性狀的主要土壤因子,探討如何高產(chǎn)高效種植泥炭蘚。旨在為科學(xué)高效種植泥炭蘚及田間管理提供理論依據(jù),進(jìn)而提高農(nóng)民收入,助推鄉(xiāng)村振興。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

本研究區(qū)域位于黔中腹地、苗嶺山脈中段[17]；地處東經(jīng)106°45′18″—107°15′1″,北緯26°10′19″—26°49′33″之間；海拔1556—1582 m；地勢西南高,東北低,中部隆起,山地、丘陵、盆地、河谷相互交錯(cuò)；氣候?qū)儆趤啛釒Ъ撅L(fēng)濕潤氣候,溫和舒適,日照充沛,冬無嚴(yán)寒,夏無酷暑,年平均氣溫14.8℃,最冷月均溫4.6℃,最熱月均溫23.6℃；年降水量1100 mm左右,多集中在夏季；土壤類型以酸性黃壤土為主[17],具備泥炭蘚生長的有利氣象條件。截止2020年,水苔村泥炭蘚種植面積達(dá)233 hm2,其中高產(chǎn)面積67 hm2,年產(chǎn)泥炭蘚20萬kg,產(chǎn)值達(dá)330萬元,為當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)支柱型產(chǎn)業(yè)[3]。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2020年7月,基于前期走訪調(diào)查,選取貴州龍里縣水苔村泥炭蘚種植年限、地勢、水位和土壤較為一致的農(nóng)田,受排水溝限制,選擇31m×10m的區(qū)域設(shè)置樣地。廂溝水位(即水位線距地面的距離)設(shè)置3個(gè)水平[18]：高水位(0—5 cm)、中水位(15—20 cm)、低水位(25—30 cm),每個(gè)水平做3個(gè)生物學(xué)重復(fù),共9個(gè)10 m×3 m樣地,樣地間距0.5 m。木板攔堵排水溝控制水位[9]。

1.3 樣本采集

于2021年1月采集泥炭蘚及土壤樣品。按照S型取樣法,每個(gè)樣地選取5個(gè)采樣點(diǎn),采集30 cm×30 cm樣方框內(nèi)全部泥炭蘚,用不透光塑封袋帶回室內(nèi)測生理生態(tài)指標(biāo)；根據(jù)五點(diǎn)四分法,用環(huán)刀、鋁盒采集泥炭蘚對(duì)應(yīng)的原狀表層土壤,每層重復(fù)取樣3個(gè),帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行土壤容重、含水量、總孔隙度等物理指標(biāo)的測定。

1.4 室內(nèi)分析

本研究分析的泥炭蘚生理生態(tài)指標(biāo)包括株高(Pla)、主莖粗(Ste)、萌蘗數(shù)(Til)、生物量(Bio)、葉綠素含量(Chl)和優(yōu)勢種蓋度(Cov)。測試方法分別為：株高和主莖粗采用直尺測量；萌蘗數(shù)采用計(jì)數(shù)法；生物量采用65℃恒溫箱烘干稱重法[19]；葉綠素采用722型分光光度計(jì)[20]；蓋度采用目視估計(jì)法[21]估算各物種的分蓋度與樣方植被總蓋度,取平均值。分析的土壤因子包括容重(BD)、孔隙度(STP)、含水量(SWC)、脲酶(URE)、過氧化氫酶(CAT)、pH、總氮(TN)、總磷(TP)、總鉀(TK)、有效磷(AP)、有效鉀(AK)、有機(jī)碳(SOC)。測試方法分別為：BD和STP采用環(huán)刀浸水法測定[22]；SWC采用鋁盒烘干法測定；URE采用靛酚藍(lán)比色法測定[23]；CAT采用高錳酸鉀滴定法測定[24]；pH采用水土比為2.5∶1的懸液pH計(jì)測定；TN利用全自動(dòng)凱氏定氮法測定；TP含量測定采用硫酸-高氯酸-鉬銻抗比色法；TK含量測定采用堿融-火焰光度計(jì)法；AP含量采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測定；AK含量測定采用醋酸銨浸提-火焰光度法；SOC采用重鉻酸鉀氧化-分光光度法測定。

1.5 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)

重要值：

IV=(相對(duì)蓋度+相對(duì)頻度)/200

(1)

生態(tài)優(yōu)勢度：

(2)

生態(tài)位寬度：

(3)

式中：相對(duì)蓋度或頻度指某一種的蓋度或頻度占全部種蓋度或頻度的百分比,S為樣地內(nèi)群落個(gè)數(shù),IVi為群落i的重要值,IV為群落中所有群落的重要值之和,Pij為群落i在j個(gè)資源狀態(tài)下的蓋度占該群落所有蓋度的比例,Bi的范圍為1-n。

葉綠素含量：

C總=C葉綠素a+C葉綠素b=8.02OD663+20.21OD645

(4)

式中：OD663為663nm處的光密度值,OD645為645nm處的光密度值。

數(shù)據(jù)分析在SPSS 19.0中進(jìn)行,采用方差分析對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行齊性檢驗(yàn),采用排序法及Pearson分析法研究泥炭蘚生理生態(tài)特征與土壤因子之間的相關(guān)性；采用Canoco 5.0分析泥炭蘚生理生態(tài)指標(biāo)與土壤因子的關(guān)系。

2 結(jié)果與分析

2.1 泥炭蘚物種多樣性統(tǒng)計(jì)分析

經(jīng)鑒定,水苔村農(nóng)田泥炭蘚種植區(qū)域共有5種泥炭蘚,分別為：泥炭蘚原亞種(Sphagnumpalustre),卵葉泥炭蘚(S.ovatum),擬寬葉泥炭蘚(S.platyphylloides),垂枝泥炭蘚(S.jensenii)和多紋泥炭蘚(S.multifibrosum)(表1)。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),每個(gè)樣地中泥炭蘚原亞種蓋度最高,平均蓋度為80.29%,約占泥炭蘚總蓋度的88.33%。為進(jìn)一步證明泥炭蘚原亞種為該地區(qū)優(yōu)勢種,分別計(jì)算了每個(gè)樣地中各泥炭蘚的重要值、生態(tài)優(yōu)勢度和生態(tài)位寬度,其中泥炭蘚原亞種的三項(xiàng)指標(biāo)均為最大值,變化范圍依次為0.91—0.98、0.131—0.421、1.242—1.792,表明泥炭蘚原亞種在該區(qū)域占有重要的生態(tài)地位,對(duì)該區(qū)域環(huán)境具有較強(qiáng)的生態(tài)適應(yīng)能力,為該地區(qū)優(yōu)勢種。

表1 農(nóng)田泥炭蘚種植樣地及優(yōu)勢種基本信息Table 1 Basic information of planting sphagnum plots and dominant species

2.2 不同水位控制下優(yōu)勢種生理生態(tài)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)分析

為明確水位對(duì)S.palustre生長性狀的影響,對(duì)不同水位控制下S.palustre生理生態(tài)指標(biāo)做單因素方差分析及差異性檢驗(yàn)(圖1),結(jié)果顯示,S.palustre的株高、主莖粗、萌蘗數(shù)、蓋度、生物量值均隨水位升高而增大,在高水位下達(dá)到最大值,分別為32.70 cm,0.93 mm,2.80,83.9%,15.71 g/dm2；葉綠素含量在不同水位下無顯著性差異(P>0.05),但高水位下葉綠素含量(158.36 pmol/L)高于中、低水位條件下含量。綜上所述,S.palustre的生理生態(tài)指標(biāo)均隨水位的增高逐漸增大,在高水位條件下達(dá)到最大值。

圖1 不同水位下泥炭蘚生理生態(tài)指標(biāo)單因素方差分析Fig.1 One-way ANOVA of physiological and ecological indexes of sphagnum in different water levels不同小寫字母表示不同水位下泥炭蘚生理生態(tài)指標(biāo)有顯著性差異(P<0.05),相同小寫字母表示不同水位下泥炭蘚生理生態(tài)指標(biāo)無顯著性差異(P>0.05)；字母L,M,H分別表示低水位,中水位,高水位,下表相同

2.3 不同水位控制下土壤因子統(tǒng)計(jì)分析

為明確水位對(duì)泥炭蘚種植地土壤環(huán)境的影響,對(duì)不同水位控制下土壤因子做單因素方差分析及差異性檢驗(yàn)(圖2),結(jié)果顯示,不同水位下BD、TN、AP、TP含量隨水位的升高逐漸降低,在高水位達(dá)最小值,分別為0.57 g/cm3、11.87 mg/g、7.96 μg/g、12.11 μg/g；SWC、STP、URE、CAT、SOC含量隨水位的升高逐漸增大,在高水位達(dá)最大值,分別99%、55%、1197.87 mg/g、8.51 mL/g、107.31 μg/g；pH、AK含量亦隨著水位的升高逐漸增大,但中水位與高水位含量無顯著差異(P>0.05)；TK在低水位為最大值30.84 μg/g,中水位與高水位含量無顯著差異(P>0.05)。綜上所述,土壤因子均隨水位變化不同程度產(chǎn)生響應(yīng),除TK含量隨水位變化無顯著規(guī)律外,其余土壤因子均呈現(xiàn)遞增或遞減的規(guī)律。

圖2 不同水位下土壤因子單因素方差分析Fig.2 One-way ANOVA of soil indexes in different water levels

2.4 不同水位控制下泥炭蘚生理生態(tài)指標(biāo)與土壤因子的相關(guān)性分析

2.4.1泥炭蘚生理生態(tài)指標(biāo)與土壤因子Pearson相關(guān)性分析

為了探究S.palustre生長性狀與土壤因子之間的相關(guān)程度,對(duì)不同水位控制下S.palustre生理生態(tài)指標(biāo)和土壤因子間做Pearson相關(guān)分析(表2),結(jié)果顯示,BD、TN、TK、TP、AP與S.palustre生理生態(tài)指標(biāo)呈負(fù)相關(guān),說明土壤中氮磷鉀等營養(yǎng)元素抑制S.palustre的生長；株高(Pla)與TK、AK無顯著相關(guān)性(P>0.05),與其余土壤因子均不同程度相關(guān),相關(guān)性大小為URE>Wat>SWC>CAT>pH>SOC>STP；主莖粗(Ste)與SWC、URE、CAT、pH、Wat呈極顯著正相關(guān)(P<0.01),與Wat和URE相關(guān)系數(shù)較大,說明影響S.palustre主莖粗的主要因素為水位和脲酶；SWC、STP與葉綠素含量(Chl)呈顯著正相關(guān)(P<0.05)；萌蘗數(shù)(Til)和蓋度(Cov)與土壤因子Wat、URE、SWC、pH、STP、SOC呈顯著正相關(guān)性(P<0.05),與Wat和URE相關(guān)系數(shù)較大,說明水位和脲酶是影響萌蘗數(shù)和蓋度的主要土壤因子；生物量(Bio)和土壤因子均呈顯著相關(guān)性(P<0.05),其中與Wat相關(guān)系數(shù)最大。綜上所述,水位和脲酶含量是影響泥炭蘚生長狀況的主要因子。

表2 S.palustre生理生態(tài)指標(biāo)與土壤因子的相關(guān)性分析Table 2 Correlation analysis of physiological indexes of S.palustre and soil factors

2.4.2泥炭蘚生理生態(tài)指標(biāo)與土壤因子相關(guān)關(guān)系的冗余分析

為進(jìn)一步明確影響S.palustre生長性狀的主要土壤因子及其對(duì)S.palustre生長性狀影響程度大小,首先對(duì)土壤因子進(jìn)行除趨勢對(duì)應(yīng)分析(DCA),得出排序軸梯度長度(LGA),在本研究中,計(jì)算得出排序軸梯度長度均小于3,故選用冗余分析(RDA),然后對(duì)12個(gè)土壤因子采用蒙特卡洛檢驗(yàn),最終篩選出7個(gè)土壤因子和泥炭蘚生理生態(tài)指標(biāo)進(jìn)行排序分析(圖3)。結(jié)果顯示主成分軸Ⅰ和軸Ⅱ的特征值分別為0.8785和0.1003,即前2個(gè)軸共解釋了97.88%的物種對(duì)環(huán)境的適應(yīng)特征,由此可知第Ⅰ軸和第Ⅱ軸能夠很好的解釋泥炭蘚生理生態(tài)指標(biāo)與土壤因子的關(guān)系,且主要由第Ⅰ軸決定。pH、SWC、URE與S.palustre生理生態(tài)指標(biāo)呈正相關(guān),TK、TP、TN、AP與S.palustre生理生態(tài)指標(biāo)呈負(fù)相關(guān),說明土壤pH、含水量、脲酶含量利于泥炭蘚生長,氮磷鉀含量抑制泥炭蘚生長。綜上所述,pH、SWC、URE、TK、TP、TN、AP是影響S.palustre生長的主要因子,且各因子的影響存在功能冗余。通過冗余分析進(jìn)一步提取出各因子對(duì)S.palustre生理生態(tài)的簡單效應(yīng)和條件效應(yīng),從而更加明確各土壤因子對(duì)泥炭蘚生長性狀貢獻(xiàn)率(表3),從簡單效應(yīng)來看,土壤因子TP、URE、SWC、AP對(duì)S.palustre生長性狀的影響達(dá)極顯著水平(P<0.01),差異性解釋量分別為82.7%、77.7%、62.6%、57.7%；AP對(duì)S.palustre生長性狀的影響達(dá)顯著水平(P<0.05),解釋量為58.6%。從條件效應(yīng)來看,S.palustre生長性狀主要受TP、TN、TK、AP的影響,分別解釋了S.palustre生長性狀信息的82.7%、4.4%、4.4%、3.6%,累計(jì)解釋量為95.1%。

圖3 S.palustre生理生態(tài)指標(biāo)與土壤因子的RDA二維排序圖Fig.3 Redundancy analysis (RDA) two-dimensional ordination diagram of S.palustre and soil factors圖中帶箭頭實(shí)線代表土壤因子,帶箭頭虛線代表S.palustre生理生態(tài)指標(biāo)。Chl: 葉綠素含量,Chlorophyll; Bio: 生物量, Biomass; Cov: 蓋度, Coverage; Pla: 株高, Plant height; Ste: 主莖粗, Stem diameter; Til: 萌蘗數(shù), Tillers number

表3 土壤因子解釋量和顯著性檢驗(yàn)Table 3 Explanation rate of soil factors and Duncan test

3 討論

3.1 水位對(duì)泥炭蘚生理生態(tài)指標(biāo)的影響

水位梯度是泥炭地最為重要的生態(tài)梯度[25—28],水位高低影響泥炭蘚的生長和生理特征,從而影響其生存、發(fā)育和分布[29]。水分不足會(huì)削弱苔蘚植物的光合作用,影響其正常生長[30—31]。株高、主莖粗、萌蘗數(shù)為泥炭蘚的表觀形態(tài),可以直觀反映泥炭蘚的營養(yǎng)狀況,是快速判斷泥炭蘚是否可以收割以及估算泥炭蘚生物量的重要指標(biāo)[11]。本研究表明,泥炭蘚株高、主莖粗、萌蘗數(shù)與水位呈顯著正相關(guān),說明增加水分含量有助于泥炭蘚生長。這與Grosvernier[8],胡雪鳳[12],葛佳麗[32]等的研究結(jié)果一致,低水位是限制S.pal生長的關(guān)鍵因素,因此建議將水苔村農(nóng)田泥炭蘚種植地廂溝水位由15—20 cm上調(diào)至0—5 cm,可能更有利于實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)目標(biāo)。生物量和蓋度是反映物種在群落中功能和作用大小的生態(tài)學(xué)指標(biāo),在植物分析中扮演非常重要的角色[20]。本研究表明,水苔村S.pal的蓋度最高,生物量最大,為該區(qū)域的優(yōu)勢種,因此建議當(dāng)?shù)赝茝V種植S.pal。葉綠素是植物進(jìn)行光合作用的主要色素,植物體中葉綠素含量的高低在很大程度上反映了植物的光能吸收、轉(zhuǎn)化和傳遞能力,且葉綠素含量與葉片光合速率、外界環(huán)境條件等密切相關(guān),通常可通過測定葉綠素含量來表征植物光合作用能力及生命活動(dòng)強(qiáng)弱[5]。在諸多環(huán)境條件中,水分是影響葉綠素合成的主要條件之一[20]。本研究中泥炭蘚葉綠素含量變化趨勢與劉正剛[33]、麻俊虎[5]等人研究結(jié)果基本一致,即在高水位條件下,葉綠素含量達(dá)最大值,因?yàn)樵诟咚粭l件下光照降低,泥炭蘚為了適應(yīng)低光脅迫,不斷增強(qiáng)光和作用能力,最終達(dá)到耗-益的最大獲取,從而進(jìn)一步適應(yīng)環(huán)境；相反,在低水位條件下,過強(qiáng)的光照環(huán)境將導(dǎo)致植物光和能力下降,從而影響泥炭蘚葉綠素的合成,促使已合成的葉綠素分解使其含量下降,進(jìn)而對(duì)植物的生長產(chǎn)生抑制作用。

3.2 水位對(duì)土壤因子的影響

土壤是生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分,為泥炭蘚生長提供了生長發(fā)育場所和礦質(zhì)養(yǎng)分[34],土壤通過供給泥炭蘚所必須的水分及營養(yǎng)物質(zhì)而與周圍生態(tài)系統(tǒng)有著緊密的聯(lián)系[35]。土壤質(zhì)量的好壞直接影響著泥炭蘚的生長環(huán)境和品質(zhì)優(yōu)劣,關(guān)系到農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收入和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。評(píng)價(jià)農(nóng)田泥炭蘚種植地土壤質(zhì)量的指標(biāo)主要由土壤物理指標(biāo)、肥力指標(biāo)和土壤酶組成[36]。SWC、ST、BD值大小與土壤質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、松緊以及有機(jī)質(zhì)含量等因子有關(guān)[37]。本研究表明,隨水位升高,BD與水位呈負(fù)相關(guān),SWC和STP與水位呈正相關(guān),與張陽武等人[37]在泥炭沼澤地研究結(jié)果一致,表明高水位有利于降低土壤緊實(shí)度,增強(qiáng)土壤透水、透氣性及蓄水保墑性。因此,在種植泥炭蘚之前增加翻土、灌水這一步驟可能更有利于泥炭蘚生長。土壤養(yǎng)分含量是衡量土壤肥力的有效指標(biāo)之一[34]。本研究表明,土壤TN、TP、TK、AP與水位呈負(fù)相關(guān),與管博[38]、龐喆[39]等研究結(jié)果一致,可能由于土壤水位過高會(huì)使土體內(nèi)的氮磷鉀等營養(yǎng)元素通過地表徑流水和沉積物的橫向遷移或隨水分下滲形成的縱向遷移等途徑流失,導(dǎo)致表土營養(yǎng)貧瘠,但在貧營養(yǎng)環(huán)境中泥炭蘚卻生長較好,由此推測泥炭蘚對(duì)土壤營養(yǎng)物質(zhì)需求較低,因此,應(yīng)避免在泥炭蘚種植地施肥。土壤酶是土壤生物化學(xué)反應(yīng)的催化劑,其大小反映了土壤進(jìn)行各種生物化學(xué)過程的強(qiáng)度與方向[40],也可作為農(nóng)業(yè)管理實(shí)踐中土壤質(zhì)量演變的生物活性指標(biāo)[41],土壤酶活性變化對(duì)土壤中碳、氮、磷等物質(zhì)的轉(zhuǎn)化強(qiáng)度和土壤健康狀況反應(yīng)十分敏感[42]。本研究表明土壤脲酶(URE)和過氧化氫酶(CAT)與土壤含水量(37%—99%)呈正相關(guān),這是因?yàn)楫?dāng)土壤水位增高,微生物胞外酶與底物運(yùn)輸效率增大,增多了酶與底物的接觸機(jī)率,土壤酶活性增大[43],與靳振江[44]等人研究結(jié)果一致,因此泥炭地保持高水位有利于提高土壤酶活性,進(jìn)而促進(jìn)泥炭蘚生長。土壤pH直接影響泥炭地養(yǎng)分的存在狀態(tài)、轉(zhuǎn)化和有效性,從而影響泥炭蘚生長發(fā)育[45]。Bartels[46]、Soudzilovskaia[47]等人研究表明隨著水位的升高,土壤處于缺氧環(huán)境,氧化還原電位的降低和還原條件下H+的消耗導(dǎo)致土壤酸化。本研究表明pH含量與水位變化無顯著相關(guān)性,可能原因有：研究區(qū)域土壤類型為酸性的腐殖質(zhì)豐富的泥炭土,pH值5.0—6.7；泥炭蘚能吸收鈣和鎂等陽離子并釋放氫離子,從而酸化周圍環(huán)境,以上原因使泥炭蘚廣泛分布于適宜其生存的酸性環(huán)境中,所以土壤酸堿度隨水位無顯著變化。

3.3 不同水位控制下泥炭蘚生理生態(tài)指標(biāo)與土壤因子的相關(guān)性

水位影響泥炭蘚種植地土壤理化性質(zhì)及泥炭蘚生長,進(jìn)而影響泥炭蘚產(chǎn)量[48]。本研究對(duì)S.palustre生理生態(tài)特征與土壤因子相關(guān)分析表明,影響S.palustre存在的主要土壤因子為TN、TK、TP、AP、SWC、URE、pH。其中TN、TK、TP、AP與S.palustre生理生態(tài)指標(biāo)呈負(fù)相關(guān),說明土壤中氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素抑制S.palustre的生長。王曉宇[45]通過人工栽培條件下研究表明營養(yǎng)試劑對(duì)泥炭蘚具有抑制或毒害作用,甚至使其死亡；德國研究者們?cè)诮⒌脑囼?yàn)區(qū)內(nèi)分別控制其生長條件,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明施入磷、鉀肥對(duì)泥炭蘚生長影響不大,甚至適得其反[49]。從增產(chǎn)提質(zhì)的角度出發(fā),避免在泥炭蘚種植地施氮肥、磷肥和鉀肥,保持足夠的含水量便能有效增加S.palustre的生物量,帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益。S.palustre生理生態(tài)指標(biāo)與主要影響因子的RDA分析結(jié)果表明URE與TN、TP、TK等呈負(fù)相關(guān),說明URE活性一定程度反映土壤營養(yǎng)狀況貧瘠。SWC、URE、pH與S.pal生理生態(tài)指標(biāo)呈正相關(guān),說明S.palustre在很大程度上依賴于土壤SWC、URE和pH含量。因此,從增產(chǎn)提質(zhì)的角度出發(fā),一方面應(yīng)控制泥炭地土壤的酸堿度,避免使用含化肥農(nóng)藥的污廢水灌溉；另一方面通過噴施特定量的馬鈴薯或紅薯淀粉加工廢水提高土壤URE含量[50]。

4 結(jié)論

本文以貴州省龍里縣水苔村種植年限相同的泥炭蘚及對(duì)應(yīng)的土壤為研究對(duì)象,得出如下結(jié)論：

(1)在水苔村共發(fā)現(xiàn)5種泥炭蘚,其中泥炭蘚原亞種(Sphagnumpalustre)的蓋度、重要值、生態(tài)優(yōu)勢度和生態(tài)位寬度等指標(biāo)均為最大值,表明S.palustre在該區(qū)域有非常重要的生態(tài)地位,對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境有較強(qiáng)的生態(tài)適應(yīng)能力,建議當(dāng)?shù)赝茝V種植S.palustre。

(2)泥炭蘚生理生態(tài)指標(biāo)與水位呈極顯著正相關(guān),表明土壤含水量是限制泥炭蘚生長的主要因素,建議將《貴州省黔南州地方標(biāo)準(zhǔn)DB5227/T 083—2018》規(guī)定的農(nóng)田泥炭蘚種植地廂溝水位“15—20 cm”上調(diào)至0—5 cm,可能更有利于實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)目標(biāo),同時(shí)建議當(dāng)?shù)卣块T完善灌溉系統(tǒng),修建水渠及溝壩,增加蓄水能力。

(3)土壤因子SWC、STP與水位呈顯著正相關(guān)關(guān)系,表明增加水位有益于改變土壤質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、松緊度；TN、TP、TK、AP與水位呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系,表明水位促使土壤營養(yǎng)元素淋融,形成貧營養(yǎng)環(huán)境；因此推測泥炭蘚更適合在土壤松弛、營養(yǎng)貧瘠的環(huán)境下生長。