杨青 段旭 赵洋毅 卢华兴

(西南林业大学，昆明，650224)

干热河谷是指高温、低湿河谷地带，具有独特的气候特点，主要集中在怒江、澜沧江、金沙江、元江等流域[1]。云南省金沙江元谋干热河谷，由于常年高温少雨，造成植被覆盖率低、水土流失严重、生态环境脆弱等问题[2]，因此恢复植被覆盖率，治理水土流失，是元谋生态环境治理重点。针对元谋干热河谷的研究主要集中在气候及植被恢复等方面[3-4]。植物根系是评价植株生长发育的重要指标之一，对改良土壤，增加降水等水因子下渗能力，能有效提高对土壤的固定作用，同时也是衡量选种植株对当地生态环境适应性的一个指标[5-7]。根系是植物与外界环境交流的一个重要桥梁，植物通过根系向外分泌糖类、有机酸类、氨基酸类、酚类、醇类、烷烃类等物质，改变根际土壤的环境，活化土壤养分，甚至抑制周边其他植物生长，进而增强自身对环境的适应性，以达到更好生长的目的[8-9]。而关于根系分泌物的研究主要集中在根系分泌物的分离提取、根系分泌物与土壤理化性质、土壤酶活性、根际微生物之间的关系、以及不同胁迫对根系分泌物影响等方面，且主要集中在水生植物及农作物[10-13]。关于林木、草本根系分泌物的研究鲜有报道，因此对干热河谷3种典型植被根系分泌物与土壤环境之间相互作用进行深入研究，以达到提高土壤养分、加强水资源管理和提高植物抗旱性有重要意义[14-15]。

银合欢(Leucaenaleucocephala(Lam.) de Wit)、车桑子(Odonaeaviscosa(L.) Jacq)、扭黄茅(Heteropogoncontortus(Linn) Beauv)是元谋干热河谷乔、灌、草的典型代表，属于豆科、无患子科以及禾本科，都具有耐干旱、耐贫瘠、适应性强等特性，目前关于3种植物的研究主要集中在造林绿化上[16-17]。本文以银合欢、车桑子、扭黄茅为研究对象，分析其根系分泌物的主要成分，并进一步探讨3种植物根系分泌物对土壤环境的影响，旨在为元谋干热河谷水土保持、提高植被覆盖率、治理生态环境提供科学依据。

1 研究区概况

本实验研究区云南省楚雄市元谋县，地处滇中高原北部，东经101°35′～102°6′、北纬25°23′～26°6′之间。最低海拔898 m，最高海拔2 835.9 m，位于金沙江干热河谷的典型代表地段，为典型南亚热带季风河谷干热气候区。元谋干热区多年平均气温21 ℃，最热月(5月)均温27.1 ℃。极端最高气温43 ℃，最冷月(12月)均温14.9 ℃，极端最低气温-2.1 ℃，年积温7 996 ℃，无霜期350～365 d；年日照时间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%；年蒸发量3 507.2 mm，为降水量的5.6倍[3]。元谋干热河谷主要以银合欢林地、车桑子灌丛地、扭黄茅草地等为主，植被覆盖率低，生态环境脆弱[18]。

2 研究方法

2.1 样地设置及样品采集

根据元谋县老城乡水土保持示范区的具体情况，选择相同立地条件且坡面长度在90～110 m的银合欢林地、车桑子灌丛地、扭黄茅草地，按照海拔梯度各布设3个(上、中、下坡位)样地，银合欢、车桑子样地大小为20 m×20 m、扭黄茅样地大小为15 m×15 m。在设置好的3块固定样地内，每块样地随机设置3个采样点，3种植物植株样本的每个采样点各设置5个重复，且扭黄茅为草本植物，根系主要分布在0～20 cm土层，因此每个采样点取1个根际土样(土层深度(h)，0≤h<20 cm)，其余两种植被每个采样点取2个根际土样(0≤h<20 cm，20 cm≤h<40 cm)，并设置3个重复采集土壤样品。并将采集到的样品立即带回实验室进行测定。样地基本情况见表1。

表1 样地基本情况

2.2 根系分泌物的收集与分离提取

将采集的银合欢、车桑子、扭黄茅植株样本的根系用清水冲洗干净，之后用根系分泌物提取液(提取液组成：硼酸(H3BO3)5 μmol·L-1，氯化钙(CaCl2)600 μmol·L-1，氯化钾(KCl)100 μmol·L-1，氯化镁(MgCl2)200 μmol·L-1，pH值为5.6)反复冲洗3次后，容器中装入2 L的根系分泌物收集液，并加入1 mL的微生物抑制剂，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，并将萃取液用抽真空旋转蒸发仪旋转蒸发浓缩至干，再至干的旋转蒸发瓶中加入5 mL的二氯甲烷分析纯，充分混合均匀后，通过0.45 μm的针头过滤膜后放入小棕瓶中待测[19]。

2.3 根系分泌物的测定

将分离提取的根系分泌物溶液用液相色谱/质谱联用仪(GC-MS：安捷伦7890B型仪)进行分析。色谱条件为毛细管柱为HP-5MS柱(30 m×250 μm×0.25 μm)，进样口温度260 ℃，载气为氦气(纯度不小于99.999%)，流量1 mL·min-1；进样量为1 μL，不分流进样，1 min后打开分流阀；柱程序升温，起始温度50 ℃，保持2 min；以每分钟20 ℃升温至150 ℃，再以每分钟5 ℃升温至220 ℃，以每分钟6 ℃升温至250 ℃，保持15 min[20]。质谱条件为电子轰击源(EI)，电离能70 eV，离子源温度200 ℃，接口温度280 ℃，四极杆温度150 ℃，溶液延迟时间为3.75 min，扫描方式为全扫描模式(SCAN)，扫描范围M/Z33-453，调谐文件为标准调谐[21]。银合欢、车桑子、扭黄茅根系分泌物的鉴定采用人工分析总离子流图与NIST08质谱数据库的标准图谱核对，通过计算机检索进行根系分泌物确定，本文各类物质的相对质量分数均是根据色谱图检出成分的峰面积计算。

2.4 土壤化学性质测定方法

按照《土壤农化分析》的方法测定土壤理化性质，通过环刀法测定土壤密度、孔隙度、饱和持水量、毛管持水量、田间持水量；浓硫酸-重铬酸钾外热源法测定土壤有机质质量分数；pH酸度计测定土壤pH值；凯氏定氮法测定全氮质量分数；碱熔-钼锑抗显色法测定全磷质量分数；碱熔-火焰光度法测定全钾质量分数[22]。

3 结果与分析

3.1 元谋干热河谷典型植被根系分泌物成分特征

由图1、表2、表3可知，3种植物根系分泌物特征峰明显且密集，银合欢主要出峰时间段为7～35 min，而车桑子、扭黄茅根系分泌物主要出峰时间较银合欢更为集中，主要出峰时间段分别为7～29、6～26 min。银合欢、车桑子、扭黄茅的最高出峰时间均为11～12 min，都检测出酸、醛、醇、苯酚、酯、烷烃及烯烃7类化合物，分别包括54、53、62种主要根系分泌物有效物质，通过分析，结果显示三种植物中7类化合物总相对质量分数各不相同。

银合欢根系分泌物的主要化合物种类为酸、醛、醇、苯酚、酯、烷烃和烯烃7类。酸类化合物共20种，种类最多，相对质量分数也最高，占总质量分数的42.35%，其主要为有机酸，包括邻苯二甲酸、丁二酸、草酸、乙酸、丙酸、羧酸、戊酸、戊二酸和己二酸9种物质，占酸类物质的68.21%；酚酸有3种，为苯二甲酸、苯甲酸和苯乙酸，总相对质量分数仅次于有机酸，占酸类物质的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，占酸类物质的13.38%；此外，还包括亚硫酸属于无机酸。醛类、醇类、苯酚类、酯类、烷烃类、烯烃类化合物种类分别为：5、11、1、3、5、9种，占总质量分数的比例分别为：6.38%、13.75%、8.03%、3.07%、5.57%、20.84%。银合欢根系分泌物中2,4-双(1,1-二甲基乙基)苯酚、乙酸、戊酸、戊二酸4种化合物的总相对质量分数高达29.14%，表明这4种物质可能对银合欢根际环境的影响较大。

图1 干热河谷典型植被根系分泌物GC-MS扫描图

表2 干热河谷典型植被主要根系分泌物不同化合物类别及比例

车桑子根系分泌物各类化合物相对质量分数占根系分泌物总质量分数由大到小的顺序为：酸类、烯烃类、醇类、苯酚类、烷烃类、醛类、酯类。酸类化合物也是车桑子根系分泌物的主要化合物，共有19种，有机酸包括邻苯二甲酸、丁酸、丁二酸、草酸、乙酸、丙酸、羧酸、戊酸、戊二酸9种，乙酸、戊酸、戊二酸的相对质量分数明显高于其他6种有机酸；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种；无机酸为亚硫酸；其中有机酸、酚酸、脂肪酸占酸类物质总含量的比重分别为：72.46%、17.72%、8.58%。除酸类化合物外，车桑子根系分泌物中还包括醛类物质5种；醇类9种；酯类3种；烷烃类6种；烯烃类10种，其中1-十八碳烯、1-壬烯、1-二十碳烯3种化合物质量分数高于其他7种烯类化合物；以及苯酚类物质1种(2,4-双(1,1-二甲基乙基)苯酚)；相对质量分数分别占根系分泌物总质量分数的6.19%、13.17%、3.16%、6.46%、19.80%和7.87%。元谋干热河谷车桑子根系分泌物的53种有效物质中，2,4-双(1,1-二甲基乙基)苯酚、乙酸、戊酸、戊二酸4种物质的质量分数占根系分泌物总质量分数的30.88%，因此可知，车桑子根际环境可能受这4种化合物的影响较大。

扭黄茅根系分泌物的7类有效化合物中，包括醛类5种、醇类11种、苯酚类1种、酯类3种、烷烃类17种、烯烃类13种以及酸类物质12种，但各类化合物总相对质量分数由大到小的顺序为：酸类、烯烃类、烷烃类、醇类、苯酚类、醛类、酯类。酸类是相对质量分数最高的物质，包括有机酸7种，即邻苯二甲酸、乙酸、丙酸、丁二酸、草酸、戊酸以及戊二酸占酸类物质总量的67.27%；酚酸包括苯二甲酸、苯甲酸、苯乙酸3种占酸类物质总量的30.12%；脂肪酸(十八烷酸)占酸类物质总量的1.17%；此外，还包括亚硫酸属无机酸类。烷烃类化合物是种类最多的物质，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银合欢和车桑子根系分泌物中不存在的物质；除此之外，烯烃类、醇类、苯酚类、醛类以及酯类物质在根系分泌物总量中的占比分别为19.89%、11.17%、7.65%、5.46%和2.46%。2,4-双(1,1-二甲基乙基)苯酚、乙酸、苯甲酸、戊酸、戊二酸5种化合物质的相对质量分数占根系分泌物总量的35.50%，因此，扭黄茅根际环境可能受这5种化合物质的影响较大。

表3 干热河谷典型植被主要根系分泌物

续(表3)

将元谋干热河谷乔、灌、草典型代表植被银合欢、车桑子、扭黄茅的根系分泌物的种类和相对质量分数进行对比分析，结果显示，3者存在差异，但差异不大。3种典型植被主要根系分泌物相同物质共有42种。均包含醛类、醇类、苯酚类、酯类、烷烃类、烯烃类和酸类物质，其中酸类物质占根系分泌物总量的比重最大，分别为42.35%、43.35%和39.85%；银合欢根系分泌物中的有机酸和酚酸的相对质量分数占酸类物质总量为68.21%和16.92%，车桑子根系分泌物中的有机酸和酚酸的相对质量分数占酸类物质总量为72.46%和17.72%，扭黄茅根系分泌物中的有机酸和酚酸的相对质量分数占酸类物质总量为67.27%和30.12%；3种典型植被根系分泌物中的乙酸相对质量分数差异较小，分别为24.88%、25.69%和24.95%；戊酸的相对质量分数差异较大，由大到小顺序表现为扭黄茅(33.78%)、车桑子(30.91%)、银合欢(28.76%)，戊二酸相对质量分数的差异也较大，由大到小顺序表现扭黄茅(36.71%)、车桑子(33.15%)、银合欢(21.49%)。此外，3种典型植被主要根系分泌物中，银合欢不包含丁酸、辛酸，车桑子不包含己二酸、苯乙酸，扭黄茅不包含丁酸、羧酸和己二酸；扭黄茅只包括十八烷酸1种脂肪酸有效物质，与银合欢、车桑子的差异较大，而剩余两种植被的主要根系分泌物中，除车桑子不含有十一酸之外，其余脂肪酸的种类和相对质量分数两者差异不大。

除酸类物质外，银合欢、车桑子、扭黄茅根系分泌物中醛类、酯类、苯酚类化合物种类相同，相对质量分数的差异较小；醇类物质中，除车桑子根系分泌物中不含有十四烷醇、1-十八碳醇外，其余物质的种类相同，相对质量分数接近，差异不大。但扭黄茅主要根系分泌物中的烷烃类及烯烃类物质与其余两种植物主要根系分泌物的差异较大，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-己烯只存在扭黄茅根系分泌物中。因此，银合欢与车桑子主要根系分泌物的差异较小，而扭黄茅在种类上与前两种植被主要根系分泌物的差异较大。

3.2 3种植被根系分泌物对土壤环境因子的影响

植物根系分泌物与土壤环境是相互作用的关系，为探究元谋干热河谷典型植被根系分泌物对土壤环境的影响，将根际土与非根际土进行比较分析，能有效的反应出银合欢、车桑子、扭黄茅根系分泌物对土壤环境的影响。

表4显示，在3种典型植被根系分泌物介导下，根际土与非根际土均存在差异。其中，在银合欢根系分泌物影响下，0≤h<20 cm、20 cm≤h<40 cm土层均表现为非根际土壤pH、有机质的质量分数高于根际土，其余均低于根际土的质量分数。通过对0≤h<20 cm、20 cm≤h<40 cm土层根际土与非根际土进行差异性分析，银合欢根际土和非根际土pH差异极显著(P<0.01)，有机质质量分数差异显著(P<0.05)，全氮、全磷、全钾质量分数根际土与非根际土差异不显著(P>0.05)。因此在银合欢根系分泌物的介导下土壤环境状况会发生变化。

表4 典型植被根际土与非根际土养分对比

在车桑根系分泌物的影响下，土壤有机质、全氮、全磷的质量分数增加；全钾质量分数在0≤h<20 cm土层全钾质量分数表现为根际土大于非根际土，20 cm≤h<40 cm土层全钾质量分数根际土小于非根际土，但全钾质量分数整体显示根际土大于非根际土；土壤pH降低。在根系分泌物的作用下各土壤指标均存在差异，根际土与非根际土pH、有机质质量分数差异极显著(P<0.01)，全磷质量分数差异显著(P<0.05)，全氮、全钾质量分数差异不显著(P>0.05)。因此，车桑子根系分泌物能酸化土壤，降低全钾质量分数，增加土壤有机质、全磷的质量分数，但对土壤全氮质量分数没有影响。

在扭黄茅根系分泌物的作用下，土壤pH、全钾质量分数根际土小于非根际土，其余有机质、全氮、全磷质量分数均为根际土大于非根际土。差异性分析结果显示：根际土与非根际土的pH存在极显著差异(P<0.01)，有机质质量分数存在显著差异(P<0.05)，全氮、全磷、全钾质量分数均不存在显著差异(P>0.05)。因此，扭黄茅根系分泌物也能起到酸化土壤、增加土壤中有机质的质量分数，但对土壤全氮、全磷、全钾的质量分数均没有影响。

因此，在银合欢、车桑子、扭黄茅根系分泌物的介导下，根际土与非根际之间均存在差异，表现为3种典型植被根系分泌物能酸化土壤；银合欢根系分泌物显著降低了土壤有机质的质量分数，车桑子、扭黄茅根系分泌物均显著增加了土壤有机质的质量分数，车桑子根系分泌物显著增加了土壤全磷的质量分数。

3.3 3种典型植被根系分泌物与土壤环境因子的相关性

由表5可知，3种典型植被根系分泌物与土壤养分、pH相关性分析显示，银合欢根系分泌物总量、苯酚类(2,4-双(1,1-二甲基乙基)苯酚)、酸类、有机酸、脂肪酸、乙酸、戊酸、戊二酸与土壤pH均表现为极显著正相关(P<0.01)。有机质与银合欢根系分泌物总量、苯酚类(2,4-双(1,1-二甲基乙基)苯酚)、有机酸、脂肪酸、乙酸、戊酸、戊二酸均存在极显著正相关关系(P<0.01)，且与戊二酸的相关性最好，相关系数为0.837，与烷烃类、酸类有显著正相关(P<0.05)，相关系数分别为0.434、0.480；全氮与根系分泌物总量、乙酸间有正相关关系(P<0.05)；全磷与烷烃类及戊酸间也有正相关关系(P<0.05)；全钾与银合欢根系分泌物间均不存在相关关系(P>0.05)。由此可知，元谋干热河谷银合欢根系分泌物能酸化土壤、活化土壤养分。其中酸类物质与土壤养分及pH的关系最为密切，主要以有机酸、脂肪酸、乙酸、戊酸及戊二酸为主，此外与苯酚类(2,4-双(1,1-二甲基乙基)苯酚)的关系也较为密切。因此，银合欢根系分泌物中的酸类和苯酚类物质对根际土壤的影响最大，这验证了银合欢根际环境受2,4-双(1,1-二甲基乙基)苯酚、乙酸、戊酸、戊二酸的影响较大。

表5 3种典型植被根系分泌物与土壤养分及pH的相关性

车桑子根系分泌物总量、醇类、苯酚类(2,4-双(1,1-二甲基乙基)苯酚)、酸类、有机酸、酚酸、脂肪酸、乙酸、戊酸、戊二酸与土壤养分、pH存在相关关系，其中土壤pH与根系分泌物总量、苯酚类、酸类、有机酸、酚酸、脂肪酸、乙酸、戊酸、戊二酸间均存在极显著正相关关系(P<0.01)，与醇类有显著负相关(P<0.05)；有机质与苯酚类、酸类、脂肪酸、酚酸有极显著正相关(P<0.01)，与根系分泌物总量、乙酸、戊酸、戊二酸有显著正相关(P<0.05)；全氮与苯酚类、脂肪酸有显著正相关(P<0.01)，与酚酸、戊二酸有显著正相关(P<0.05)；全磷与根系分泌物总量有显著正相关(P<0.05)，与有机酸有极显著正相关(P<0.01)。总体上看，土壤养分及pH与车桑子根系分泌物中酸类物质的相关性最强，且与酸类物质中相对含量较高的乙酸、戊酸、戊二酸均存在正相关关系，因此车桑子根际土壤环境受酸类物质特别是乙酸、戊酸、戊二酸的影响最大。此外，2,4-双(1,1-二甲基乙基)苯酚也是车桑子根系分泌物中相对含量较高的物质，分析表明其与土壤养分及pH关系密切，鉴于此，可知车桑子根际环境受车桑子分泌的酸类物质及苯酚类物质的影响较大，特别是乙酸、戊酸、戊二酸及2,4-双(1,1-二甲基乙基)苯酚的影响最大。

扭黄茅是草地的典型代表，研究表明在扭黄茅根系分泌物的介导下，扭黄茅根际土与非根际土存在差异。如表5所示，土壤养分、pH与根系分泌物间存在密切关系，具体表现为土壤pH与苯酚类、酸类为极显著正相关关系(P<0.01)，且与苯酚类物质的相关性最为密切，相关系数为0.529；与有机酸、酚酸、戊酸间存在显著正相关(P<0.05)；与烷烃类有显著负相关(P<0.05)。土壤有机质与根系分泌物总量、苯酚类、酸类、有机酸、酚酸、乙酸、戊酸、戊二酸、苯甲酸间均存在极显著正相关关系(P<0.01)，其中与酸类物质的相关性最好；此外，全氮与醇类及酚酸、全钾与醇类均存在显著正相关关系(P<0.05)，全磷与脂肪酸为显著负相关(P<0.05)，其余均不存在相关性(P>0.05)。因此，扭黄茅根际环境2,4-双(1,1-二甲基乙基)苯酚、乙酸、戊酸、戊二酸的影响最大。

元谋干热河谷3种典型植被根系分泌物均会对土壤养分及pH产生影响，且受酸类及苯酚类(2,4-双(1,1-二甲基乙基)苯酚)的影响最大。其中乙酸、戊酸、戊二酸及2,4-双(1,1-二甲基乙基)苯酚对银合欢、车桑子、扭黄茅根际土壤影响较大，此外扭黄茅根系分泌物中的苯甲酸对根际土壤影响也较大。

4 讨论

植物根系作为植物与外界沟通的桥梁，是植物个体与微生态环境联系的直接载体，根系分泌物对植物主动适应环境和抵御不良环境具有重要作用[23]。银合欢、车桑子、扭黄茅是元谋干热河谷乔、灌、草的典型代表，通过对3种植物根系分泌物的取液提取，二氯甲烷萃取，液相色谱质谱联用仪(GC-MS)分析，得银合欢、车桑子、扭黄茅等3种植物根系分泌物的主要化合物分别为54、53、62种，具体包括醛类、醇类、酯类、苯酚类、烷烃类、烯烃类、酸类等物质。这与张豆豆等[24]的研究结果一致，但与马凤鸣等[25]通过GC-MS鉴定出大豆根系分泌物中含有苯类化合物、刘欣宇等[26]通过乙酸乙酯萃取木榄根系分泌物中含有萜类化合物，通过二氯甲烷萃取含有胺类化合物等不同，是因为研究的植物不同、采用的萃取方式不同以及植物生长环境不同等。银合欢、车桑子、扭黄茅根系分泌物中相对质量分数最高的化合物均为酸类，主要包括有机酸、脂肪酸和酚酸。银合欢根系分泌物中乙酸、戊酸、戊二酸相对质量分数分别为24.88%、28.76%、21.49%，车桑子根系分泌物中乙酸、戊酸、戊二酸相对质量分数分别为25.69%、30.91%、33.15%，扭黄茅根系分泌物中乙酸、戊酸、戊二酸相对质量分数分别为24.95%、33.78%、36.71%，且扭黄茅根系分泌物中苯甲酸的相对质量分数为29.92%。这与董哲等[27]研究沙棘根系分泌物中酸类物质的相对质量分数最高(主要包括有机酸、脂肪酸，酚酸)的研究结果一致，但与其不同的是沙棘根系分泌物中酸类物质相对质量分数较高的为苯甲酸、肉桂酸。这是因为沙棘、银合欢、车桑子虽然都是喜光、耐旱、耐贫瘠的树种，但植物的分布和种类不同。沙棘属于胡颓子科，主要分布于我国西部地区，银合欢豆科主要分布在广西、云南等低海拔的荒地或疏林地；车桑子无患子科，分布在我国东南部、南部、西南部地区；扭黄茅喜热抗旱耐贫瘠属禾本科、主要分布于中国西南及华南等地。因此，种类不同、生长地区不同导致根系分泌物化合物的相对质量分数也不相同。

植物根系是与外界进行能量交换的桥梁，一方面植物通过根系从外界吸收生长所需要的营养物质，另一方面植物通过根系向外界释放各类化合物质，从而影响土壤环境。植物与土壤环境的相互关系，离不开根系分泌物与土壤环境的相互作用，根系分泌物的种类和质量分数受根际土壤影响，同时植物释放的根系分泌物也会对根际土壤产生影响[28]。在银合欢、车桑子、扭黄茅等3种典型植被根系分泌物介导下，根际土壤pH、有机质质量分数、全氮质量分数、全磷质量分数、全钾质量分数与非根际土壤之间存在差异，但差异的大小程度不同。在银合欢根系分泌物影响下土壤有机质质量分数呈下降趋势，在车桑子、扭黄茅根系分泌影响下土壤有机质质量分数呈上升趋势，3种植物根系分泌物均能有效酸化土壤，同时车桑子根系分泌降低了土壤全磷的质量分数。银合欢根系分泌物能降低土壤有机质质量分数，与张立芙等[29]研究黄瓜根系分泌物的结果相一致，但与车桑子、扭黄茅能增加土壤有机质的研究结果不同；根系分泌物降低土壤pH，与杨倩[30]通过在香椿盆栽中加入柏树根系分泌物的研究结果一致；但根系分泌物对土壤全氮、全磷、全钾质量分数的影响，与易艳灵等[31]研究柏树根系分泌物对栾树土壤全氮、全磷、全钾质量分数影响不一致，由于不同植物根系分泌物种类不同而对土壤环境的影响也不相同，此外还与温度、气候、根际土壤微生物等外界环境有关。

根系分泌物与土壤环境互为影响。本研究发现，元谋干热河谷3种典型植被根系分泌物与根际土土壤养分、pH之间存在密切关系，且苯酚类及酸类物质与根际土壤养分的关系最为密切，有机酸、酚酸与根际土土壤养分的相关性最大。这与董哲[32]研究发现沙棘根系分泌物中的酸类物质与土壤养分间存在密切关系，且生长良好的沙棘根系分泌物比生长较差的根系分泌物与土壤养分的相关性的结果相一致，但不同的是银合欢、车桑子、扭黄茅根系分泌物中的苯酚类物质与土壤养分及pH的关系也极为密切。乙酸、戊酸、戊二酸及2,4-双(1,1-二甲基乙基)苯酚是对银合欢、车桑子、扭黄茅根际土壤影响较大的几种物质，扭黄茅根系分泌物中的苯甲酸对根际土壤影响也较大，与3种植物根系分泌物中乙酸、戊酸、戊二酸、苯酚类以及苯甲酸(扭黄茅)物质的相对含量较高有关。因此，根系分泌物与土壤环境互为作用，土壤环境会对植物的根系分泌物产生影响，同时植物根系分泌物也会使土壤环境发生改变。

5 结论

(1)银合欢、车桑子、扭黄茅是元谋干热河谷乔灌草的典型代表，3种植物主要根系分泌物中均包括醛类、醇类、酚类、苯酯类、烷烃类、烯烃类、酸类物质，其中酸类物质是相对质量分数最丰富的化合物；酯类物质为相对质量分数最少的化合物；苯酚类1种(2,4,-双(1,1-二甲基乙基4)苯酚)。

(2)银合欢、车桑子、扭黄茅根际土壤与非根际土壤养分、pH存在差异，且银合欢根际土壤与非根际土壤pH差异极显著(P<0.01)，有机质差异显著(P<0.05)，全氮、全磷、全钾质量分数差异不显著(P>0.05)；车桑子根际土壤与非根际土壤的pH、有机质质量分数差异极显著(P<0.01)，全磷质量分数差异显著(P<0.05)，全氮、全钾质量分数差异不显著(P>0.05)；扭黄茅根际土壤与非根际土壤的pH、有机质质量分数差异极显著(P<0.01)。元谋干热河谷3种典型植被根系分泌物均能有效酸化土壤，除银合欢根系分泌物能降低土壤pH外，其余两种植被根系分泌物均能增加土壤有机质质量分数。因此，银合欢、车桑子、扭黄茅根系分泌物均能有效的改善土壤环境，有利于元谋干热河谷植被恢复及生态环境的改善。

(3)3种典型植被根系分泌物与土壤养分、pH均存在密切关系，都表现为酸类及苯酚类物质与土壤pH、土壤养分的相关性最大，其中乙酸、戊酸、戊二酸、2,4-双(1,1-二甲基乙基)苯酚是影响较大的几类物质，此外，扭黄茅根系分泌物中的苯甲酸对根际土的影响也较大。因此，元谋干热河谷银合欢、车桑子、扭黄茅根系分泌物中的酸类、苯酚类物质对土壤环境的影响较大。