新疆甘家湖梭梭林林地土壤养分、盐分的累积特征1)

宁虎森 罗青红 吉小敏 孙慧瑛 褚 玲

(新疆林业科学院造林治沙研究所，乌鲁木齐，830063)

新疆甘家湖梭梭林林地土壤养分、盐分的累积特征1)

宁虎森 罗青红 吉小敏 孙慧瑛 褚 玲

(新疆林业科学院造林治沙研究所，乌鲁木齐，830063)

梭梭林林地；土壤养分；土壤盐分；土壤质量

Haloxylon woodland; Soil nutrient; Soil salinity; Soil quality

植被与土壤是一个相互作用、相互影响、相互制约、协调发展的系统[1]。土壤为植被提供必要的物质基础，其理化特性不仅影响植被群落的发生、发育和演替速度，而且也对植物生态系统构成、生产力和结构具有重要影响。而植被的出现也增加了土壤中氮素和有机质的质量分数，改善了土壤的物理性质，影响着土壤的形成和发育，影响着土壤养分的积累、分布与循环[2]。植物演替过程同时也丰富了土壤资源，增加了其空间异质性，维持了物种间关系、种的分布格局以及干扰下的群落物种多样性[3]。因此，研究干旱荒漠区梭梭林土壤养分特征，对了解梭梭群落不同植被盖度土壤肥力和营养元素循环机制具有重要意义，对人工调控与促进植被演化以加快生态恢复具有重要作用。

土壤作为荒漠生态系统中的生态因子，影响着地上荒漠植被群落，其盐碱度变异直接影响该区域的生态演替方向[4]。我国盐渍土的面积约34亿hm2，其中80%左右迄今尚未得到开发利用[5]。钠盐、尤其是碱性钠盐的存在及其在土壤体内的频繁积累移动会造成土壤碱化，同时盐分过多会派生出许多不良土壤性状而使土壤肥力不能发挥，危害植物生长发育[6]。因此，研究干旱荒漠区梭梭林土壤盐分特征，分析盐分组成及离子不平衡性的危害性，对于了解梭梭林土壤盐分与植被生长的关系，加强梭梭林管理，加强区域土地资源的可持续利用是非常重要的。

土壤是气候、植被、母岩、水文及地貌等自然因素综合作用的产物。长期以来，人为扰动导致土壤质量下降等问题频有发生[7]。近几十年来，新疆甘家湖梭梭林国家级自然保护区，就因人类持续大量围垦甘家湖湿地，使其自然湿地面积迅速减少，加之湿地上游地区的水土流失严重，导致大量湿地淤积，防洪蓄水功能减弱，造成了生态环境的破坏和土地的退化[8]。而土壤养分和盐分积累特征及其影响因素，会直接或间接地影响林木的生长，一些学者对甘加湖边缘的土壤特性也开展过研究[9-11]，而对于甘加湖保护区内梭梭林土壤的养分、盐分分布特征的研究鲜有报道。因此，本研究就是要通过比较分析不同盖度梭梭林土壤养分、盐分特征，为进一步阐明梭梭林土壤与植被的互作关系提供基础数据，从而为合理开发、利用、恢复和保护甘家湖梭梭林保护区提供一定的理论依据。

1 研究区概况

研究地位于新疆甘家湖梭梭林国家级自然保护区内(44°54′21′′～44°54′37′′N，83°38′56′′～83°39′11′′E)，海拔248 m，总面积约为5 000 km2，划定保护区范围为104km2。年均太阳总辐射量为536 J·cm-2，全年日照时间为2 493.9 h，≥10 ℃积温为3 423.8 ℃左右，年平均气温6.7 ℃，气温年际变化5.9～8.5 ℃，年平均最高气温13.8 ℃，7月份平均气温26.3 ℃，1月份平均气温-19.2 ℃，气温年较差45.5 ℃；年均降水量166.6 mm，年蒸发量达到1 973.1 mm，蒸发量是降水量的11.8倍；保护区年均风速6 m·s-1，年均大风(17 m·s-1)日高达165 d，瞬间最大风速达55 m·s-1，属于典型的温带大陆性干旱气候。研究区内自然分布着以藜科、十字花科、菊科和蓼科为主的共42科137属233种荒漠植物。

2 材料与方法

根据《森林资源二类调查技术规范》的林分盖度划分标准，于2013年6月28—6月29日在研究区选择梭梭林植被盖度C≥70%(HC)、50%≤C<70%(MC)、30%≤C<50%(LC)和无林地(NL)四类典型梭梭林林地，在每种盖度林地中选取3个标准样地(100 cm×100 cm)，共12个样地。采用“S”形五点取样法，在样地中用取土钻分别取土层深(H)0

土样在新疆农业科学院土壤肥料与农业节水研究所土壤农化试验室进行分析。将原土样自然风干、压碎，并分成3等份，分别过18目(1 mm)、60目(0.25 mm)和100目(0.1 mm)备用。其中过18目筛的样品用于速效N、P、K质量分数的测定，过60目筛的样品用于有机质质量分数的测定，过100目筛的样品用于全N、P、K质量分数的测定。

参照鲍士旦[12]土壤养分、盐分指标测定方法，采用重铬酸钾—硫酸氧化法测定有机质质量分数；采用凯氏定氮仪法测定全氮质量分数；采用碳酸钠碱熔—钼锑抗比色法测定全磷质量分数；采用火焰光度法测定全钾质量分数；采用扩散稀释法测定速效氮质量分数；采用碳酸氢钠法测定速效磷质量分数；采用火焰光度法测定速效钾质量分数。

采用Microsoft Excel 2007软件对数据进行处理，采用Spass19.0统计软件进行pearson相关系数检验。

3 结果与分析

3.1 4种盖度梭梭林林地土壤养分积累特征比较

3.1.1 土壤养分在不同盖度林地的垂直空间分布

比较表1中4种盖度梭梭林林地土壤养分质量分数可见，植被恢复的过程(NL-LC-MC-HC)，其实是养分的积累与消耗的动态过程。从各养分质量分数的变化程度来看，土壤有机质对地上植被盖度表现较为敏感，其次为全氮，而全磷和全钾几乎没有变化，说明植被恢复过程对土壤中钾和磷的影响具有滞后性。HC、MC、LC、NL土壤中有机质质量分数均不高，分别为6.90、2.80、2.70、3.38 g·kg-1，在垂直空间上的变幅(最大值与最小值之差)分别为2.65、2.19、2.46、2.43 g·kg-1；4种林地土壤中全氮的质量分数分别为0.30、0.18、0.18、0.26 g·kg-1，对应剖面上的变幅分别为0.173、0.057、0.161、0.173 g·kg-1；4种盖度下速效氮质量分数分别为24.25、12.94、19.00、56.06 mg·kg-1，在剖面上的变幅分别为0.236、0.233、0.335、0.303 mg·kg-1。

表1 4种盖度梭梭林林地各土层土壤养分质量分数

进一步比较土壤养分在垂直空间上的差异可以看出(表1)，整体上，在0

3.1.2 氮、磷、钾与有机质间质量分数的关系

土壤中有机质质量分数与氮、磷、钾的相关性分析显示(图1)，全效氮、磷和速效氮、磷、钾与有机质呈极显著正相关(P<0.001)，且全氮、全磷与有机质质量分数的比值相近(0.033 0、0.033 2)，说明全氮、全磷质量分数分别随有机质质量分数增加的增幅相近；速效氮与有机质质量分数的比值(2.469)远大于速效磷与有机质质量分数的比值(1.005)，说明土壤中增加相同的有机质，速效氮的增量是速效磷增量的2倍多。另外，有机质与全钾的质量分数也呈直线正相关，只是未达到极显著水平。在常年的自然作用下，全磷和全钾受梭梭盖度影响较小，且在土壤垂向剖面上变异较小；速效磷和速效钾的垂直分布体现了梭梭对速效磷和速效钾的表聚性，另一个原因是梭梭根系对下层土壤吸收转移走的养分较多。

3.2 4种盖度梭梭林林地土壤盐碱特征比较

3.2.1 不同植被盖度土壤盐分质量分数及pH值比较

图1 梭梭林林地土壤中氮、磷、钾与有机质质量分数的相关性

植被盖度土层深度(H)/cmpH值总盐质量分数/g·kg-1CO2-3质量分数/g·kg-1HCO2-3质量分数/g·kg-1Cl-质量分数/g·kg-1SO2-4质量分数/g·kg-1Ca2+质量分数/g·kg-1Mg2+质量分数/g·kg-1Na+质量分数/g·kg-1K+质量分数/g·kg-1HC0

3.2.2 土壤盐碱指标间相关性分析

表3 梭梭林林地土壤盐离子相关系数及显著性分析

注：*表示差异显著(P<0.05)；** 表示差异极显著(P<0.01)。

4 结束语

土壤有机质是土壤中各种营养元素特别是氮、磷的重要来源。它能使土壤具有保肥力和缓冲性，还能使土壤疏松和形成结构，从而可改善土壤的物理性状。它也是土壤微生物必不可少的碳源和能源，一般来说，土壤有机质质量分数的多少，是土壤肥力高低的一个重要指标[16]。研究区土壤养分是天然植被演替积累的结果，季节更替过程植被每年都有一定量枯枝落叶归还给土壤，经过腐殖化作用形成土壤有机质，矿化分解释放出速效养分，因此，植被盖度较高的梭梭林林地，最有利于土壤养分离子的形成。研究区地处极干旱区，土壤常年处于疏干状态，普遍缺少有机胶结体，有机质不易形成团粒结构，这是导致甘家湖土壤有机质普遍较低的主要原因。

Crow et al.[17]对新墨西哥中南部半干旱生态系统的研究表明，植被对土壤养分分布特别是对磷的分布有明显的调整作用。张如龙等[18]的研究也显示,土壤有机质与土壤全磷质量分数有显著的相关性，而本试验也得到了磷与有机质质量分数呈正相关的结论。

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宁虎森，男，1966年7月生，新疆林业科学院造林治沙研究所，教授级高级工程师。

吉小敏，新疆林业科学院造林治沙研究所，高级工程师。E-mail:jxmlr1996@126.com。

2014年4月2日。

S759.9; S714.2

1) 中央财政林业科技推广项目(xjlk[2013]010)、新疆林业生态服务功能监测评估项目(xjlk[2013]001)。

责任编辑：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