新疆甘家湖梭梭林林地土壤養分、鹽分的累積特征1)

寧虎森 羅青紅 吉小敏 孫慧瑛 褚 玲

(新疆林業科學院造林治沙研究所，烏魯木齊，830063)

新疆甘家湖梭梭林林地土壤養分、鹽分的累積特征1)

寧虎森 羅青紅 吉小敏 孫慧瑛 褚 玲

(新疆林業科學院造林治沙研究所，烏魯木齊，830063)

梭梭林林地；土壤養分；土壤鹽分；土壤質量

Haloxylon woodland; Soil nutrient; Soil salinity; Soil quality

植被與土壤是一個相互作用、相互影響、相互制約、協調發展的系統[1]。土壤為植被提供必要的物質基礎，其理化特性不僅影響植被群落的發生、發育和演替速度，而且也對植物生態系統構成、生產力和結構具有重要影響。而植被的出現也增加了土壤中氮素和有機質的質量分數，改善了土壤的物理性質，影響著土壤的形成和發育，影響著土壤養分的積累、分布與循環[2]。植物演替過程同時也豐富了土壤資源，增加了其空間異質性，維持了物種間關系、種的分布格局以及干擾下的群落物種多樣性[3]。因此，研究干旱荒漠區梭梭林土壤養分特征，對了解梭梭群落不同植被蓋度土壤肥力和營養元素循環機制具有重要意義，對人工調控與促進植被演化以加快生態恢復具有重要作用。

土壤作為荒漠生態系統中的生態因子，影響著地上荒漠植被群落，其鹽堿度變異直接影響該區域的生態演替方向[4]。我國鹽漬土的面積約34億hm2，其中80%左右迄今尚未得到開發利用[5]。鈉鹽、尤其是堿性鈉鹽的存在及其在土壤體內的頻繁積累移動會造成土壤堿化，同時鹽分過多會派生出許多不良土壤性狀而使土壤肥力不能發揮，危害植物生長發育[6]。因此，研究干旱荒漠區梭梭林土壤鹽分特征，分析鹽分組成及離子不平衡性的危害性，對于了解梭梭林土壤鹽分與植被生長的關系，加強梭梭林管理，加強區域土地資源的可持續利用是非常重要的。

土壤是氣候、植被、母巖、水文及地貌等自然因素綜合作用的產物。長期以來，人為擾動導致土壤質量下降等問題頻有發生[7]。近幾十年來，新疆甘家湖梭梭林國家級自然保護區，就因人類持續大量圍墾甘家湖濕地，使其自然濕地面積迅速減少，加之濕地上游地區的水土流失嚴重，導致大量濕地淤積，防洪蓄水功能減弱，造成了生態環境的破壞和土地的退化[8]。而土壤養分和鹽分積累特征及其影響因素，會直接或間接地影響林木的生長，一些學者對甘加湖邊緣的土壤特性也開展過研究[9-11]，而對于甘加湖保護區內梭梭林土壤的養分、鹽分分布特征的研究鮮有報道。因此，本研究就是要通過比較分析不同蓋度梭梭林土壤養分、鹽分特征，為進一步闡明梭梭林土壤與植被的互作關系提供基礎數據，從而為合理開發、利用、恢復和保護甘家湖梭梭林保護區提供一定的理論依據。

1 研究區概況

研究地位于新疆甘家湖梭梭林國家級自然保護區內(44°54′21′′～44°54′37′′N，83°38′56′′～83°39′11′′E)，海拔248 m，總面積約為5 000 km2，劃定保護區范圍為104km2。年均太陽總輻射量為536 J·cm-2，全年日照時間為2 493.9 h，≥10 ℃積溫為3 423.8 ℃左右，年平均氣溫6.7 ℃，氣溫年際變化5.9～8.5 ℃，年平均最高氣溫13.8 ℃，7月份平均氣溫26.3 ℃，1月份平均氣溫-19.2 ℃，氣溫年較差45.5 ℃；年均降水量166.6 mm，年蒸發量達到1 973.1 mm，蒸發量是降水量的11.8倍；保護區年均風速6 m·s-1，年均大風(17 m·s-1)日高達165 d，瞬間最大風速達55 m·s-1，屬于典型的溫帶大陸性干旱氣候。研究區內自然分布著以藜科、十字花科、菊科和蓼科為主的共42科137屬233種荒漠植物。

2 材料與方法

根據《森林資源二類調查技術規范》的林分蓋度劃分標準，于2013年6月28—6月29日在研究區選擇梭梭林植被蓋度C≥70%(HC)、50%≤C<70%(MC)、30%≤C<50%(LC)和無林地(NL)四類典型梭梭林林地，在每種蓋度林地中選取3個標準樣地(100 cm×100 cm)，共12個樣地。采用“S”形五點取樣法，在樣地中用取土鉆分別取土層深(H)0

土樣在新疆農業科學院土壤肥料與農業節水研究所土壤農化試驗室進行分析。將原土樣自然風干、壓碎，并分成3等份，分別過18目(1 mm)、60目(0.25 mm)和100目(0.1 mm)備用。其中過18目篩的樣品用于速效N、P、K質量分數的測定，過60目篩的樣品用于有機質質量分數的測定，過100目篩的樣品用于全N、P、K質量分數的測定。

參照鮑士旦[12]土壤養分、鹽分指標測定方法，采用重鉻酸鉀—硫酸氧化法測定有機質質量分數；采用凱氏定氮儀法測定全氮質量分數；采用碳酸鈉堿熔—鉬銻抗比色法測定全磷質量分數；采用火焰光度法測定全鉀質量分數；采用擴散稀釋法測定速效氮質量分數；采用碳酸氫鈉法測定速效磷質量分數；采用火焰光度法測定速效鉀質量分數。

采用Microsoft Excel 2007軟件對數據進行處理，采用Spass19.0統計軟件進行pearson相關系數檢驗。

3 結果與分析

3.1 4種蓋度梭梭林林地土壤養分積累特征比較

3.1.1 土壤養分在不同蓋度林地的垂直空間分布

比較表1中4種蓋度梭梭林林地土壤養分質量分數可見，植被恢復的過程(NL-LC-MC-HC)，其實是養分的積累與消耗的動態過程。從各養分質量分數的變化程度來看，土壤有機質對地上植被蓋度表現較為敏感，其次為全氮，而全磷和全鉀幾乎沒有變化，說明植被恢復過程對土壤中鉀和磷的影響具有滯后性。HC、MC、LC、NL土壤中有機質質量分數均不高，分別為6.90、2.80、2.70、3.38 g·kg-1，在垂直空間上的變幅(最大值與最小值之差)分別為2.65、2.19、2.46、2.43 g·kg-1；4種林地土壤中全氮的質量分數分別為0.30、0.18、0.18、0.26 g·kg-1，對應剖面上的變幅分別為0.173、0.057、0.161、0.173 g·kg-1；4種蓋度下速效氮質量分數分別為24.25、12.94、19.00、56.06 mg·kg-1，在剖面上的變幅分別為0.236、0.233、0.335、0.303 mg·kg-1。

表1 4種蓋度梭梭林林地各土層土壤養分質量分數

進一步比較土壤養分在垂直空間上的差異可以看出(表1)，整體上，在0

3.1.2 氮、磷、鉀與有機質間質量分數的關系

土壤中有機質質量分數與氮、磷、鉀的相關性分析顯示(圖1)，全效氮、磷和速效氮、磷、鉀與有機質呈極顯著正相關(P<0.001)，且全氮、全磷與有機質質量分數的比值相近(0.033 0、0.033 2)，說明全氮、全磷質量分數分別隨有機質質量分數增加的增幅相近；速效氮與有機質質量分數的比值(2.469)遠大于速效磷與有機質質量分數的比值(1.005)，說明土壤中增加相同的有機質，速效氮的增量是速效磷增量的2倍多。另外，有機質與全鉀的質量分數也呈直線正相關，只是未達到極顯著水平。在常年的自然作用下，全磷和全鉀受梭梭蓋度影響較小，且在土壤垂向剖面上變異較??；速效磷和速效鉀的垂直分布體現了梭梭對速效磷和速效鉀的表聚性，另一個原因是梭梭根系對下層土壤吸收轉移走的養分較多。

3.2 4種蓋度梭梭林林地土壤鹽堿特征比較

3.2.1 不同植被蓋度土壤鹽分質量分數及pH值比較

圖1 梭梭林林地土壤中氮、磷、鉀與有機質質量分數的相關性

植被蓋度土層深度(H)/cmpH值總鹽質量分數/g·kg-1CO2-3質量分數/g·kg-1HCO2-3質量分數/g·kg-1Cl-質量分數/g·kg-1SO2-4質量分數/g·kg-1Ca2+質量分數/g·kg-1Mg2+質量分數/g·kg-1Na+質量分數/g·kg-1K+質量分數/g·kg-1HC0

3.2.2 土壤鹽堿指標間相關性分析

表3 梭梭林林地土壤鹽離子相關系數及顯著性分析

注：*表示差異顯著(P<0.05)；** 表示差異極顯著(P<0.01)。

4 結束語

土壤有機質是土壤中各種營養元素特別是氮、磷的重要來源。它能使土壤具有保肥力和緩沖性，還能使土壤疏松和形成結構，從而可改善土壤的物理性狀。它也是土壤微生物必不可少的碳源和能源，一般來說，土壤有機質質量分數的多少，是土壤肥力高低的一個重要指標[16]。研究區土壤養分是天然植被演替積累的結果，季節更替過程植被每年都有一定量枯枝落葉歸還給土壤，經過腐殖化作用形成土壤有機質，礦化分解釋放出速效養分，因此，植被蓋度較高的梭梭林林地，最有利于土壤養分離子的形成。研究區地處極干旱區，土壤常年處于疏干狀態，普遍缺少有機膠結體，有機質不易形成團粒結構，這是導致甘家湖土壤有機質普遍較低的主要原因。

Crow et al.[17]對新墨西哥中南部半干旱生態系統的研究表明，植被對土壤養分分布特別是對磷的分布有明顯的調整作用。張如龍等[18]的研究也顯示,土壤有機質與土壤全磷質量分數有顯著的相關性，而本試驗也得到了磷與有機質質量分數呈正相關的結論。

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寧虎森，男，1966年7月生，新疆林業科學院造林治沙研究所，教授級高級工程師。

吉小敏，新疆林業科學院造林治沙研究所，高級工程師。E-mail:jxmlr1996@126.com。

2014年4月2日。

S759.9; S714.2

1) 中央財政林業科技推廣項目(xjlk[2013]010)、新疆林業生態服務功能監測評估項目(xjlk[2013]001)。

責任編輯：任 俐。

Characteristics of Soil Nutrient, Salt Accumulation of Ganjiahu Haloxylon National Nature Reserve in Xinjiang/Ning Husen, Luo Qinghong, Ji Xiaomin, Sun Huiying, Chu Ling(Institute of Afforestation and Sand Control, Xinjiang Academy of Forestry Sciences, Urumqi 830063, P. R. China)//Journal of Northeast Forestry University.-2014,42(9).-83～87