楊青 段旭 趙洋毅 盧華興

(西南林業(yè)大學，昆明，650224)

干熱河谷是指高溫、低濕河谷地帶，具有獨特的氣候特點，主要集中在怒江、瀾滄江、金沙江、元江等流域[1]。云南省金沙江元謀干熱河谷，由于常年高溫少雨，造成植被覆蓋率低、水土流失嚴重、生態(tài)環(huán)境脆弱等問題[2]，因此恢復植被覆蓋率，治理水土流失，是元謀生態(tài)環(huán)境治理重點。針對元謀干熱河谷的研究主要集中在氣候及植被恢復等方面[3-4]。植物根系是評價植株生長發(fā)育的重要指標之一，對改良土壤，增加降水等水因子下滲能力，能有效提高對土壤的固定作用，同時也是衡量選種植株對當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境適應性的一個指標[5-7]。根系是植物與外界環(huán)境交流的一個重要橋梁，植物通過根系向外分泌糖類、有機酸類、氨基酸類、酚類、醇類、烷烴類等物質，改變根際土壤的環(huán)境，活化土壤養(yǎng)分，甚至抑制周邊其他植物生長，進而增強自身對環(huán)境的適應性，以達到更好生長的目的[8-9]。而關于根系分泌物的研究主要集中在根系分泌物的分離提取、根系分泌物與土壤理化性質、土壤酶活性、根際微生物之間的關系、以及不同脅迫對根系分泌物影響等方面，且主要集中在水生植物及農(nóng)作物[10-13]。關于林木、草本根系分泌物的研究鮮有報道，因此對干熱河谷3種典型植被根系分泌物與土壤環(huán)境之間相互作用進行深入研究，以達到提高土壤養(yǎng)分、加強水資源管理和提高植物抗旱性有重要意義[14-15]。

銀合歡(Leucaenaleucocephala(Lam.) de Wit)、車桑子(Odonaeaviscosa(L.) Jacq)、扭黃茅(Heteropogoncontortus(Linn) Beauv)是元謀干熱河谷喬、灌、草的典型代表，屬于豆科、無患子科以及禾本科，都具有耐干旱、耐貧瘠、適應性強等特性，目前關于3種植物的研究主要集中在造林綠化上[16-17]。本文以銀合歡、車桑子、扭黃茅為研究對象，分析其根系分泌物的主要成分，并進一步探討3種植物根系分泌物對土壤環(huán)境的影響，旨在為元謀干熱河谷水土保持、提高植被覆蓋率、治理生態(tài)環(huán)境提供科學依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

本實驗研究區(qū)云南省楚雄市元謀縣，地處滇中高原北部，東經(jīng)101°35′～102°6′、北緯25°23′～26°6′之間。最低海拔898 m，最高海拔2 835.9 m，位于金沙江干熱河谷的典型代表地段，為典型南亞熱帶季風河谷干熱氣候區(qū)。元謀干熱區(qū)多年平均氣溫21 ℃，最熱月(5月)均溫27.1 ℃。極端最高氣溫43 ℃，最冷月(12月)均溫14.9 ℃，極端最低氣溫-2.1 ℃，年積溫7 996 ℃，無霜期350～365 d；年日照時間2 550～2 744 h；年降水量623.95 mm，主要集中在6～10月(雨季)，占年降水量的90%；年蒸發(fā)量3 507.2 mm，為降水量的5.6倍[3]。元謀干熱河谷主要以銀合歡林地、車桑子灌叢地、扭黃茅草地等為主，植被覆蓋率低，生態(tài)環(huán)境脆弱[18]。

2 研究方法

2.1 樣地設置及樣品采集

根據(jù)元謀縣老城鄉(xiāng)水土保持示范區(qū)的具體情況，選擇相同立地條件且坡面長度在90～110 m的銀合歡林地、車桑子灌叢地、扭黃茅草地，按照海拔梯度各布設3個(上、中、下坡位)樣地，銀合歡、車桑子樣地大小為20 m×20 m、扭黃茅樣地大小為15 m×15 m。在設置好的3塊固定樣地內(nèi)，每塊樣地隨機設置3個采樣點，3種植物植株樣本的每個采樣點各設置5個重復，且扭黃茅為草本植物，根系主要分布在0～20 cm土層，因此每個采樣點取1個根際土樣(土層深度(h)，0≤h<20 cm)，其余兩種植被每個采樣點取2個根際土樣(0≤h<20 cm，20 cm≤h<40 cm)，并設置3個重復采集土壤樣品。并將采集到的樣品立即帶回實驗室進行測定。樣地基本情況見表1。

表1 樣地基本情況

2.2 根系分泌物的收集與分離提取

將采集的銀合歡、車桑子、扭黃茅植株樣本的根系用清水沖洗干凈，之后用根系分泌物提取液(提取液組成：硼酸(H3BO3)5 μmol·L-1，氯化鈣(CaCl2)600 μmol·L-1，氯化鉀(KCl)100 μmol·L-1，氯化鎂(MgCl2)200 μmol·L-1，pH值為5.6)反復沖洗3次后，容器中裝入2 L的根系分泌物收集液，并加入1 mL的微生物抑制劑，遮光收集4 h，用二氯甲烷(CH2Cl2)萃取根系分泌物收集液，得到萃取液，并將萃取液用抽真空旋轉蒸發(fā)儀旋轉蒸發(fā)濃縮至干，再至干的旋轉蒸發(fā)瓶中加入5 mL的二氯甲烷分析純，充分混合均勻后，通過0.45 μm的針頭過濾膜后放入小棕瓶中待測[19]。

2.3 根系分泌物的測定

將分離提取的根系分泌物溶液用液相色譜/質譜聯(lián)用儀(GC-MS：安捷倫7890B型儀)進行分析。色譜條件為毛細管柱為HP-5MS柱(30 m×250 μm×0.25 μm)，進樣口溫度260 ℃，載氣為氦氣(純度不小于99.999%)，流量1 mL·min-1；進樣量為1 μL，不分流進樣，1 min后打開分流閥；柱程序升溫，起始溫度50 ℃，保持2 min；以每分鐘20 ℃升溫至150 ℃，再以每分鐘5 ℃升溫至220 ℃，以每分鐘6 ℃升溫至250 ℃，保持15 min[20]。質譜條件為電子轟擊源(EI)，電離能70 eV，離子源溫度200 ℃，接口溫度280 ℃，四極桿溫度150 ℃，溶液延遲時間為3.75 min，掃描方式為全掃描模式(SCAN)，掃描范圍M/Z33-453，調(diào)諧文件為標準調(diào)諧[21]。銀合歡、車桑子、扭黃茅根系分泌物的鑒定采用人工分析總離子流圖與NIST08質譜數(shù)據(jù)庫的標準圖譜核對，通過計算機檢索進行根系分泌物確定，本文各類物質的相對質量分數(shù)均是根據(jù)色譜圖檢出成分的峰面積計算。

2.4 土壤化學性質測定方法

按照《土壤農(nóng)化分析》的方法測定土壤理化性質，通過環(huán)刀法測定土壤密度、孔隙度、飽和持水量、毛管持水量、田間持水量；濃硫酸-重鉻酸鉀外熱源法測定土壤有機質質量分數(shù)；pH酸度計測定土壤pH值；凱氏定氮法測定全氮質量分數(shù)；堿熔-鉬銻抗顯色法測定全磷質量分數(shù)；堿熔-火焰光度法測定全鉀質量分數(shù)[22]。

3 結果與分析

3.1 元謀干熱河谷典型植被根系分泌物成分特征

由圖1、表2、表3可知，3種植物根系分泌物特征峰明顯且密集，銀合歡主要出峰時間段為7～35 min，而車桑子、扭黃茅根系分泌物主要出峰時間較銀合歡更為集中，主要出峰時間段分別為7～29、6～26 min。銀合歡、車桑子、扭黃茅的最高出峰時間均為11～12 min，都檢測出酸、醛、醇、苯酚、酯、烷烴及烯烴7類化合物，分別包括54、53、62種主要根系分泌物有效物質，通過分析，結果顯示三種植物中7類化合物總相對質量分數(shù)各不相同。

銀合歡根系分泌物的主要化合物種類為酸、醛、醇、苯酚、酯、烷烴和烯烴7類。酸類化合物共20種，種類最多，相對質量分數(shù)也最高，占總質量分數(shù)的42.35%，其主要為有機酸，包括鄰苯二甲酸、丁二酸、草酸、乙酸、丙酸、羧酸、戊酸、戊二酸和己二酸9種物質，占酸類物質的68.21%；酚酸有3種，為苯二甲酸、苯甲酸和苯乙酸，總相對質量分數(shù)僅次于有機酸，占酸類物質的16.92%；脂肪酸，主要包括十一酸、十三烷酸、十四烷酸、十五烷酸、十六烷酸、十八烷酸和正癸酸，占酸類物質的13.38%；此外，還包括亞硫酸屬于無機酸。醛類、醇類、苯酚類、酯類、烷烴類、烯烴類化合物種類分別為：5、11、1、3、5、9種，占總質量分數(shù)的比例分別為：6.38%、13.75%、8.03%、3.07%、5.57%、20.84%。銀合歡根系分泌物中2,4-雙(1,1-二甲基乙基)苯酚、乙酸、戊酸、戊二酸4種化合物的總相對質量分數(shù)高達29.14%，表明這4種物質可能對銀合歡根際環(huán)境的影響較大。

圖1 干熱河谷典型植被根系分泌物GC-MS掃描圖

表2 干熱河谷典型植被主要根系分泌物不同化合物類別及比例

車桑子根系分泌物各類化合物相對質量分數(shù)占根系分泌物總質量分數(shù)由大到小的順序為：酸類、烯烴類、醇類、苯酚類、烷烴類、醛類、酯類。酸類化合物也是車桑子根系分泌物的主要化合物，共有19種，有機酸包括鄰苯二甲酸、丁酸、丁二酸、草酸、乙酸、丙酸、羧酸、戊酸、戊二酸9種，乙酸、戊酸、戊二酸的相對質量分數(shù)明顯高于其他6種有機酸；酚酸包括苯二甲酸和苯甲酸；脂肪酸包括十三烷酸、十四烷酸、十五烷酸、十六烷酸、正癸酸、辛酸和十八烷酸7種；無機酸為亞硫酸；其中有機酸、酚酸、脂肪酸占酸類物質總含量的比重分別為：72.46%、17.72%、8.58%。除酸類化合物外，車桑子根系分泌物中還包括醛類物質5種；醇類9種；酯類3種；烷烴類6種；烯烴類10種，其中1-十八碳烯、1-壬烯、1-二十碳烯3種化合物質量分數(shù)高于其他7種烯類化合物；以及苯酚類物質1種(2,4-雙(1,1-二甲基乙基)苯酚)；相對質量分數(shù)分別占根系分泌物總質量分數(shù)的6.19%、13.17%、3.16%、6.46%、19.80%和7.87%。元謀干熱河谷車桑子根系分泌物的53種有效物質中，2,4-雙(1,1-二甲基乙基)苯酚、乙酸、戊酸、戊二酸4種物質的質量分數(shù)占根系分泌物總質量分數(shù)的30.88%，因此可知，車桑子根際環(huán)境可能受這4種化合物的影響較大。

扭黃茅根系分泌物的7類有效化合物中，包括醛類5種、醇類11種、苯酚類1種、酯類3種、烷烴類17種、烯烴類13種以及酸類物質12種，但各類化合物總相對質量分數(shù)由大到小的順序為：酸類、烯烴類、烷烴類、醇類、苯酚類、醛類、酯類。酸類是相對質量分數(shù)最高的物質，包括有機酸7種，即鄰苯二甲酸、乙酸、丙酸、丁二酸、草酸、戊酸以及戊二酸占酸類物質總量的67.27%；酚酸包括苯二甲酸、苯甲酸、苯乙酸3種占酸類物質總量的30.12%；脂肪酸(十八烷酸)占酸類物質總量的1.17%；此外，還包括亞硫酸屬無機酸類。烷烴類化合物是種類最多的物質，其中十六烷、十七烷、十八烷、十九烷、二十一烷、二十二烷、二十八烷、三十烷、三十一烷以及四十四烷都是銀合歡和車桑子根系分泌物中不存在的物質；除此之外，烯烴類、醇類、苯酚類、醛類以及酯類物質在根系分泌物總量中的占比分別為19.89%、11.17%、7.65%、5.46%和2.46%。2,4-雙(1,1-二甲基乙基)苯酚、乙酸、苯甲酸、戊酸、戊二酸5種化合物質的相對質量分數(shù)占根系分泌物總量的35.50%，因此，扭黃茅根際環(huán)境可能受這5種化合物質的影響較大。

表3 干熱河谷典型植被主要根系分泌物

續(xù)(表3)

將元謀干熱河谷喬、灌、草典型代表植被銀合歡、車桑子、扭黃茅的根系分泌物的種類和相對質量分數(shù)進行對比分析，結果顯示，3者存在差異，但差異不大。3種典型植被主要根系分泌物相同物質共有42種。均包含醛類、醇類、苯酚類、酯類、烷烴類、烯烴類和酸類物質，其中酸類物質占根系分泌物總量的比重最大，分別為42.35%、43.35%和39.85%；銀合歡根系分泌物中的有機酸和酚酸的相對質量分數(shù)占酸類物質總量為68.21%和16.92%，車桑子根系分泌物中的有機酸和酚酸的相對質量分數(shù)占酸類物質總量為72.46%和17.72%，扭黃茅根系分泌物中的有機酸和酚酸的相對質量分數(shù)占酸類物質總量為67.27%和30.12%；3種典型植被根系分泌物中的乙酸相對質量分數(shù)差異較小，分別為24.88%、25.69%和24.95%；戊酸的相對質量分數(shù)差異較大，由大到小順序表現(xiàn)為扭黃茅(33.78%)、車桑子(30.91%)、銀合歡(28.76%)，戊二酸相對質量分數(shù)的差異也較大，由大到小順序表現(xiàn)扭黃茅(36.71%)、車桑子(33.15%)、銀合歡(21.49%)。此外，3種典型植被主要根系分泌物中，銀合歡不包含丁酸、辛酸，車桑子不包含己二酸、苯乙酸，扭黃茅不包含丁酸、羧酸和己二酸；扭黃茅只包括十八烷酸1種脂肪酸有效物質，與銀合歡、車桑子的差異較大，而剩余兩種植被的主要根系分泌物中，除車桑子不含有十一酸之外，其余脂肪酸的種類和相對質量分數(shù)兩者差異不大。

除酸類物質外，銀合歡、車桑子、扭黃茅根系分泌物中醛類、酯類、苯酚類化合物種類相同，相對質量分數(shù)的差異較?。淮碱愇镔|中，除車桑子根系分泌物中不含有十四烷醇、1-十八碳醇外，其余物質的種類相同，相對質量分數(shù)接近，差異不大。但扭黃茅主要根系分泌物中的烷烴類及烯烴類物質與其余兩種植物主要根系分泌物的差異較大，其中，十六烷、十七烷、十八烷、十九烷、二十一烷、二十二烷、二十八烷、三十烷、三十一烷、四十四烷、1,15-十六碳二烯、1-十三碳烯、9-己烯只存在扭黃茅根系分泌物中。因此，銀合歡與車桑子主要根系分泌物的差異較小，而扭黃茅在種類上與前兩種植被主要根系分泌物的差異較大。

3.2 3種植被根系分泌物對土壤環(huán)境因子的影響

植物根系分泌物與土壤環(huán)境是相互作用的關系，為探究元謀干熱河谷典型植被根系分泌物對土壤環(huán)境的影響，將根際土與非根際土進行比較分析，能有效的反應出銀合歡、車桑子、扭黃茅根系分泌物對土壤環(huán)境的影響。

表4顯示，在3種典型植被根系分泌物介導下，根際土與非根際土均存在差異。其中，在銀合歡根系分泌物影響下，0≤h<20 cm、20 cm≤h<40 cm土層均表現(xiàn)為非根際土壤pH、有機質的質量分數(shù)高于根際土，其余均低于根際土的質量分數(shù)。通過對0≤h<20 cm、20 cm≤h<40 cm土層根際土與非根際土進行差異性分析，銀合歡根際土和非根際土pH差異極顯著(P<0.01)，有機質質量分數(shù)差異顯著(P<0.05)，全氮、全磷、全鉀質量分數(shù)根際土與非根際土差異不顯著(P>0.05)。因此在銀合歡根系分泌物的介導下土壤環(huán)境狀況會發(fā)生變化。

表4 典型植被根際土與非根際土養(yǎng)分對比

在車桑根系分泌物的影響下，土壤有機質、全氮、全磷的質量分數(shù)增加；全鉀質量分數(shù)在0≤h<20 cm土層全鉀質量分數(shù)表現(xiàn)為根際土大于非根際土，20 cm≤h<40 cm土層全鉀質量分數(shù)根際土小于非根際土，但全鉀質量分數(shù)整體顯示根際土大于非根際土；土壤pH降低。在根系分泌物的作用下各土壤指標均存在差異，根際土與非根際土pH、有機質質量分數(shù)差異極顯著(P<0.01)，全磷質量分數(shù)差異顯著(P<0.05)，全氮、全鉀質量分數(shù)差異不顯著(P>0.05)。因此，車桑子根系分泌物能酸化土壤，降低全鉀質量分數(shù)，增加土壤有機質、全磷的質量分數(shù)，但對土壤全氮質量分數(shù)沒有影響。

在扭黃茅根系分泌物的作用下，土壤pH、全鉀質量分數(shù)根際土小于非根際土，其余有機質、全氮、全磷質量分數(shù)均為根際土大于非根際土。差異性分析結果顯示：根際土與非根際土的pH存在極顯著差異(P<0.01)，有機質質量分數(shù)存在顯著差異(P<0.05)，全氮、全磷、全鉀質量分數(shù)均不存在顯著差異(P>0.05)。因此，扭黃茅根系分泌物也能起到酸化土壤、增加土壤中有機質的質量分數(shù)，但對土壤全氮、全磷、全鉀的質量分數(shù)均沒有影響。

因此，在銀合歡、車桑子、扭黃茅根系分泌物的介導下，根際土與非根際之間均存在差異，表現(xiàn)為3種典型植被根系分泌物能酸化土壤；銀合歡根系分泌物顯著降低了土壤有機質的質量分數(shù)，車桑子、扭黃茅根系分泌物均顯著增加了土壤有機質的質量分數(shù)，車桑子根系分泌物顯著增加了土壤全磷的質量分數(shù)。

3.3 3種典型植被根系分泌物與土壤環(huán)境因子的相關性

由表5可知，3種典型植被根系分泌物與土壤養(yǎng)分、pH相關性分析顯示，銀合歡根系分泌物總量、苯酚類(2,4-雙(1,1-二甲基乙基)苯酚)、酸類、有機酸、脂肪酸、乙酸、戊酸、戊二酸與土壤pH均表現(xiàn)為極顯著正相關(P<0.01)。有機質與銀合歡根系分泌物總量、苯酚類(2,4-雙(1,1-二甲基乙基)苯酚)、有機酸、脂肪酸、乙酸、戊酸、戊二酸均存在極顯著正相關關系(P<0.01)，且與戊二酸的相關性最好，相關系數(shù)為0.837，與烷烴類、酸類有顯著正相關(P<0.05)，相關系數(shù)分別為0.434、0.480；全氮與根系分泌物總量、乙酸間有正相關關系(P<0.05)；全磷與烷烴類及戊酸間也有正相關關系(P<0.05)；全鉀與銀合歡根系分泌物間均不存在相關關系(P>0.05)。由此可知，元謀干熱河谷銀合歡根系分泌物能酸化土壤、活化土壤養(yǎng)分。其中酸類物質與土壤養(yǎng)分及pH的關系最為密切，主要以有機酸、脂肪酸、乙酸、戊酸及戊二酸為主，此外與苯酚類(2,4-雙(1,1-二甲基乙基)苯酚)的關系也較為密切。因此，銀合歡根系分泌物中的酸類和苯酚類物質對根際土壤的影響最大，這驗證了銀合歡根際環(huán)境受2,4-雙(1,1-二甲基乙基)苯酚、乙酸、戊酸、戊二酸的影響較大。

表5 3種典型植被根系分泌物與土壤養(yǎng)分及pH的相關性

車桑子根系分泌物總量、醇類、苯酚類(2,4-雙(1,1-二甲基乙基)苯酚)、酸類、有機酸、酚酸、脂肪酸、乙酸、戊酸、戊二酸與土壤養(yǎng)分、pH存在相關關系，其中土壤pH與根系分泌物總量、苯酚類、酸類、有機酸、酚酸、脂肪酸、乙酸、戊酸、戊二酸間均存在極顯著正相關關系(P<0.01)，與醇類有顯著負相關(P<0.05)；有機質與苯酚類、酸類、脂肪酸、酚酸有極顯著正相關(P<0.01)，與根系分泌物總量、乙酸、戊酸、戊二酸有顯著正相關(P<0.05)；全氮與苯酚類、脂肪酸有顯著正相關(P<0.01)，與酚酸、戊二酸有顯著正相關(P<0.05)；全磷與根系分泌物總量有顯著正相關(P<0.05)，與有機酸有極顯著正相關(P<0.01)?？傮w上看，土壤養(yǎng)分及pH與車桑子根系分泌物中酸類物質的相關性最強，且與酸類物質中相對含量較高的乙酸、戊酸、戊二酸均存在正相關關系，因此車桑子根際土壤環(huán)境受酸類物質特別是乙酸、戊酸、戊二酸的影響最大。此外，2,4-雙(1,1-二甲基乙基)苯酚也是車桑子根系分泌物中相對含量較高的物質，分析表明其與土壤養(yǎng)分及pH關系密切，鑒于此，可知車桑子根際環(huán)境受車桑子分泌的酸類物質及苯酚類物質的影響較大，特別是乙酸、戊酸、戊二酸及2,4-雙(1,1-二甲基乙基)苯酚的影響最大。

扭黃茅是草地的典型代表，研究表明在扭黃茅根系分泌物的介導下，扭黃茅根際土與非根際土存在差異。如表5所示，土壤養(yǎng)分、pH與根系分泌物間存在密切關系，具體表現(xiàn)為土壤pH與苯酚類、酸類為極顯著正相關關系(P<0.01)，且與苯酚類物質的相關性最為密切，相關系數(shù)為0.529；與有機酸、酚酸、戊酸間存在顯著正相關(P<0.05)；與烷烴類有顯著負相關(P<0.05)。土壤有機質與根系分泌物總量、苯酚類、酸類、有機酸、酚酸、乙酸、戊酸、戊二酸、苯甲酸間均存在極顯著正相關關系(P<0.01)，其中與酸類物質的相關性最好；此外，全氮與醇類及酚酸、全鉀與醇類均存在顯著正相關關系(P<0.05)，全磷與脂肪酸為顯著負相關(P<0.05)，其余均不存在相關性(P>0.05)。因此，扭黃茅根際環(huán)境2,4-雙(1,1-二甲基乙基)苯酚、乙酸、戊酸、戊二酸的影響最大。

元謀干熱河谷3種典型植被根系分泌物均會對土壤養(yǎng)分及pH產(chǎn)生影響，且受酸類及苯酚類(2,4-雙(1,1-二甲基乙基)苯酚)的影響最大。其中乙酸、戊酸、戊二酸及2,4-雙(1,1-二甲基乙基)苯酚對銀合歡、車桑子、扭黃茅根際土壤影響較大，此外扭黃茅根系分泌物中的苯甲酸對根際土壤影響也較大。

4 討論

植物根系作為植物與外界溝通的橋梁，是植物個體與微生態(tài)環(huán)境聯(lián)系的直接載體，根系分泌物對植物主動適應環(huán)境和抵御不良環(huán)境具有重要作用[23]。銀合歡、車桑子、扭黃茅是元謀干熱河谷喬、灌、草的典型代表，通過對3種植物根系分泌物的取液提取，二氯甲烷萃取，液相色譜質譜聯(lián)用儀(GC-MS)分析，得銀合歡、車桑子、扭黃茅等3種植物根系分泌物的主要化合物分別為54、53、62種，具體包括醛類、醇類、酯類、苯酚類、烷烴類、烯烴類、酸類等物質。這與張豆豆等[24]的研究結果一致，但與馬鳳鳴等[25]通過GC-MS鑒定出大豆根系分泌物中含有苯類化合物、劉欣宇等[26]通過乙酸乙酯萃取木欖根系分泌物中含有萜類化合物，通過二氯甲烷萃取含有胺類化合物等不同，是因為研究的植物不同、采用的萃取方式不同以及植物生長環(huán)境不同等。銀合歡、車桑子、扭黃茅根系分泌物中相對質量分數(shù)最高的化合物均為酸類，主要包括有機酸、脂肪酸和酚酸。銀合歡根系分泌物中乙酸、戊酸、戊二酸相對質量分數(shù)分別為24.88%、28.76%、21.49%，車桑子根系分泌物中乙酸、戊酸、戊二酸相對質量分數(shù)分別為25.69%、30.91%、33.15%，扭黃茅根系分泌物中乙酸、戊酸、戊二酸相對質量分數(shù)分別為24.95%、33.78%、36.71%，且扭黃茅根系分泌物中苯甲酸的相對質量分數(shù)為29.92%。這與董哲等[27]研究沙棘根系分泌物中酸類物質的相對質量分數(shù)最高(主要包括有機酸、脂肪酸，酚酸)的研究結果一致，但與其不同的是沙棘根系分泌物中酸類物質相對質量分數(shù)較高的為苯甲酸、肉桂酸。這是因為沙棘、銀合歡、車桑子雖然都是喜光、耐旱、耐貧瘠的樹種，但植物的分布和種類不同。沙棘屬于胡頹子科，主要分布于我國西部地區(qū)，銀合歡豆科主要分布在廣西、云南等低海拔的荒地或疏林地；車桑子無患子科，分布在我國東南部、南部、西南部地區(qū)；扭黃茅喜熱抗旱耐貧瘠屬禾本科、主要分布于中國西南及華南等地。因此，種類不同、生長地區(qū)不同導致根系分泌物化合物的相對質量分數(shù)也不相同。

植物根系是與外界進行能量交換的橋梁，一方面植物通過根系從外界吸收生長所需要的營養(yǎng)物質，另一方面植物通過根系向外界釋放各類化合物質，從而影響土壤環(huán)境。植物與土壤環(huán)境的相互關系，離不開根系分泌物與土壤環(huán)境的相互作用，根系分泌物的種類和質量分數(shù)受根際土壤影響，同時植物釋放的根系分泌物也會對根際土壤產(chǎn)生影響[28]。在銀合歡、車桑子、扭黃茅等3種典型植被根系分泌物介導下，根際土壤pH、有機質質量分數(shù)、全氮質量分數(shù)、全磷質量分數(shù)、全鉀質量分數(shù)與非根際土壤之間存在差異，但差異的大小程度不同。在銀合歡根系分泌物影響下土壤有機質質量分數(shù)呈下降趨勢，在車桑子、扭黃茅根系分泌影響下土壤有機質質量分數(shù)呈上升趨勢，3種植物根系分泌物均能有效酸化土壤，同時車桑子根系分泌降低了土壤全磷的質量分數(shù)。銀合歡根系分泌物能降低土壤有機質質量分數(shù)，與張立芙等[29]研究黃瓜根系分泌物的結果相一致，但與車桑子、扭黃茅能增加土壤有機質的研究結果不同；根系分泌物降低土壤pH，與楊倩[30]通過在香椿盆栽中加入柏樹根系分泌物的研究結果一致；但根系分泌物對土壤全氮、全磷、全鉀質量分數(shù)的影響，與易艷靈等[31]研究柏樹根系分泌物對欒樹土壤全氮、全磷、全鉀質量分數(shù)影響不一致，由于不同植物根系分泌物種類不同而對土壤環(huán)境的影響也不相同，此外還與溫度、氣候、根際土壤微生物等外界環(huán)境有關。

根系分泌物與土壤環(huán)境互為影響。本研究發(fā)現(xiàn)，元謀干熱河谷3種典型植被根系分泌物與根際土土壤養(yǎng)分、pH之間存在密切關系，且苯酚類及酸類物質與根際土壤養(yǎng)分的關系最為密切，有機酸、酚酸與根際土土壤養(yǎng)分的相關性最大。這與董哲[32]研究發(fā)現(xiàn)沙棘根系分泌物中的酸類物質與土壤養(yǎng)分間存在密切關系，且生長良好的沙棘根系分泌物比生長較差的根系分泌物與土壤養(yǎng)分的相關性的結果相一致，但不同的是銀合歡、車桑子、扭黃茅根系分泌物中的苯酚類物質與土壤養(yǎng)分及pH的關系也極為密切。乙酸、戊酸、戊二酸及2,4-雙(1,1-二甲基乙基)苯酚是對銀合歡、車桑子、扭黃茅根際土壤影響較大的幾種物質，扭黃茅根系分泌物中的苯甲酸對根際土壤影響也較大，與3種植物根系分泌物中乙酸、戊酸、戊二酸、苯酚類以及苯甲酸(扭黃茅)物質的相對含量較高有關。因此，根系分泌物與土壤環(huán)境互為作用，土壤環(huán)境會對植物的根系分泌物產(chǎn)生影響，同時植物根系分泌物也會使土壤環(huán)境發(fā)生改變。

5 結論

(1)銀合歡、車桑子、扭黃茅是元謀干熱河谷喬灌草的典型代表，3種植物主要根系分泌物中均包括醛類、醇類、酚類、苯酯類、烷烴類、烯烴類、酸類物質，其中酸類物質是相對質量分數(shù)最豐富的化合物；酯類物質為相對質量分數(shù)最少的化合物；苯酚類1種(2,4,-雙(1,1-二甲基乙基4)苯酚)。

(2)銀合歡、車桑子、扭黃茅根際土壤與非根際土壤養(yǎng)分、pH存在差異，且銀合歡根際土壤與非根際土壤pH差異極顯著(P<0.01)，有機質差異顯著(P<0.05)，全氮、全磷、全鉀質量分數(shù)差異不顯著(P>0.05)；車桑子根際土壤與非根際土壤的pH、有機質質量分數(shù)差異極顯著(P<0.01)，全磷質量分數(shù)差異顯著(P<0.05)，全氮、全鉀質量分數(shù)差異不顯著(P>0.05)；扭黃茅根際土壤與非根際土壤的pH、有機質質量分數(shù)差異極顯著(P<0.01)。元謀干熱河谷3種典型植被根系分泌物均能有效酸化土壤，除銀合歡根系分泌物能降低土壤pH外，其余兩種植被根系分泌物均能增加土壤有機質質量分數(shù)。因此，銀合歡、車桑子、扭黃茅根系分泌物均能有效的改善土壤環(huán)境，有利于元謀干熱河谷植被恢復及生態(tài)環(huán)境的改善。

(3)3種典型植被根系分泌物與土壤養(yǎng)分、pH均存在密切關系，都表現(xiàn)為酸類及苯酚類物質與土壤pH、土壤養(yǎng)分的相關性最大，其中乙酸、戊酸、戊二酸、2,4-雙(1,1-二甲基乙基)苯酚是影響較大的幾類物質，此外，扭黃茅根系分泌物中的苯甲酸對根際土的影響也較大。因此，元謀干熱河谷銀合歡、車桑子、扭黃茅根系分泌物中的酸類、苯酚類物質對土壤環(huán)境的影響較大。