人工梭梭林对沙地土壤理化性质和微生物的影响

席军强,杨自辉*,郭树江,王强强，张剑挥,王多泽

(1.甘肃民勤荒漠草地生态系统国家野外科学观测研究站，甘肃 民勤 733300;2.甘肃农业大学林学院，甘肃 兰州 730070)



人工梭梭林对沙地土壤理化性质和微生物的影响

席军强1，2,杨自辉1，2*,郭树江1,王强强1，张剑挥1,王多泽1

(1.甘肃民勤荒漠草地生态系统国家野外科学观测研究站，甘肃 民勤 733300;2.甘肃农业大学林学院，甘肃 兰州 730070)

选取民勤生长20年的人工梭梭林沙丘和流动沙丘为对象，研究梭梭林发育过程中沙丘土壤理化性质、微生物数量的变化以及二者之间的相关性，旨在探讨人工梭梭林对沙丘土壤形成的影响，为干旱区沙化土地治理提供科学依据。结果表明，营造梭梭林使其林内土壤得到较好的改善。1)土壤粘粒、粉粒和细砂粒含量分别增加71.51%，70.64%，12.09%；有机质、全氮、全磷、全钾、水解氮、速效钾、速效磷和CaCO3含量均增加；2)细菌、放线菌数量分别增加38.43%，32.52%，真菌数量减少75.38%，土壤碱化程度得到缓解；3)在50～100 cm土层，梭梭蒸腾消耗使土壤水分含量相对减少；4)土壤微生物和土壤理化性质均具较好的相关性，尤其是真菌和放线菌数量与pH值呈显著的负相关关系(P<0.05)，有机质含量与细菌和真菌数量呈显著的正相关关系(P<0.05)；土壤微生物数量与土壤粒度大小、土壤含水量之间呈线性关系且不显著(P>0.05)。可见，梭梭林的建立有利于改善土壤物理结构，提高土壤肥力，加快沙地成土进程。

土壤微生物；土壤理化性质；沙地；人工梭梭

梭梭(Haloxylonammodendron) 广泛分布在固定、半固定沙丘、沙地上，具有耐干旱、耐贫瘠、耐沙埋风蚀、耐盐碱、容易成活、生长快等优势，在我国西北干旱荒漠区防沙治沙中得到广泛应用。20世纪60年代从新疆引入民勤[1]，已成为人工防风固沙林主栽树种，固沙造林面积3万多hm2，形成了民勤绿洲防风固沙林体系的基本骨架[2-5]。多年来，学者们对梭梭的生物学与遗传特征[6-9]、抗旱抗寒机理和光合水分生理特征[10-14]、梭梭群落分布与其生长特征[15-18]、梭梭育苗与造林技术[19-21]、梭梭林地水分平衡[22-24]和梭梭林衰退原因[25-28]等多方面进行了研究。另外，国内对梭梭林地的研究主要集中在土壤物理组成、土壤容重、孔隙度、土壤水文过程、土壤养分[29-31]及土壤结皮[32]等方面，针对不同年代人工梭梭林沙地土壤微生物及其与理化性状相关性等方面的研究尚未见有报到。

土壤微生物是评价土壤质量的生物学指标[33]，它与植物营养和土壤理化性状密切相关，并能预测土壤发育趋势。微生物在凋落物分解、土壤腐殖质形成、养分循环利用和能量流动等方面起着重要的作用[34-35]。土壤微生物和理化性质对土壤的改良和促进风沙土形成土壤具有重要的影响。

本文对栽植在流动沙丘上生长20年的梭梭人工林土壤微生物和理化性质进行了研究，旨在探讨梭梭人工林对流动沙丘风沙土的改善能力，以及对促进沙地土壤形成的影响，了解流动沙丘梭梭造林后的风沙土成土过程以及梭梭林在沙地生态系统中所起的作用，为沙化土地治理提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

研究区选在民勤绿洲荒漠过渡带，该区位于石羊河内陆河下游，属于巴丹吉林沙漠的东南边缘， 地理位置在102°03′-104°03′ E，38°05′-39°06′ N 之间。东、北、西三面被腾格里沙漠和巴丹吉林沙漠包围，属于我国典型荒漠地区。其特点为：气候干燥、降水稀少、蒸发强烈、风大沙多、气候环境十分恶劣；多年平均气温7.6℃，年均日较差15.2℃；≥10℃年积温为3036.4℃，无霜期176 d；多年平均降水量为113 mm，主要集中在每年的6-9月，占年均总降水量的60%以上；多年平均蒸发量为2664.0 mm，年≥8级大风日数为27.8 d；研究区地下水位都在20 m以下，植物生长和存活完全依靠天然降水。

民勤荒漠绿洲过渡带植被主要是人工梭梭林群落，都是20世纪 60年代以来陆续在流动沙丘上营造的防风固沙林，伴生植物种主要有唐古特白刺(Nitrariatangutorum)、 沙蒿(Artemisiaordosica)、黄花矶松(Limoniumau-reum)、盐生草(Halogetonglomeratus)、五星蒿(Echinopilondivaricatum)、画眉草(Eragrostispilosa)、猪毛菜(Salsolacollina)及沙米(Agriopyllumsquarrosum)等。 地貌类型主要以固定沙丘、半固定沙丘和流动沙丘为主，相间分布有粘质平滩地、平缓假戈壁和砾石质低山等。

1.2 研究方法

1.2.1 样地设置 研究样地设在甘肃民勤荒漠草地生态系统国家野外科学观测研究站(简称民勤国家野外站)沙漠到绿洲过渡带，在人工梭梭林和流动沙地100 m×100 m的综合观测场分别设10 m×10 m的9个固定样地，样品分别在两种类型样地中采集。

1.2.2 样品采集 土壤取样于2014年7月进行，在样地内运用土壤剖面法和多点混合取样法分别采集0～2 cm， 2～10 cm， 10～20 cm土样，各采样点相同土层混合后取样，9个样地的土样作为重复，然后挑取石块、植物残根等杂物后分两份装入无菌塑料袋，一份带回实验室放入4℃冰箱供土壤微生物类群数量测定，一份供土壤粒度组成和土壤理化性质等的测定分析。

1.2.3 测试方法 真菌数量测定采用马丁-孟加拉红培养基，以平板表面涂抹法计数[36-37]。即称取土壤鲜样10 g，在无菌条件下用无菌水配成不同浓度梯度悬浮液，取稀释度为10-2，10-3，10-4的土壤悬浮液各1 mL，接种于盛有灭菌的马丁-孟加拉红培养基的培养皿中，用无菌刮刀涂抹均匀。每个浓度3个重复，恒温(25℃)培养5～7 d，选取每皿菌落数为15～150的1个稀释度统计菌落数，按下列公式计算真菌数量。

菌数(cfu/g)=菌落平均数×稀释倍数×10/干土

放线菌数量测定采用高氏一号培养基，以平板表面涂抹法计数[36-37]。取稀释度为10-3，10-4，10-5的土壤悬浮液各1 mL接种于盛有灭菌的高氏一号培养基，其余与真菌数量测定方法相同。恒温(28℃)培养7～10 d，按上述方法和公式统计菌落数并计算放线菌数量。

细菌数量测定采用牛肉膏蛋白胨琼脂培养基，以平板表面涂抹法计数[36-37]。取稀释度为10-6，10-7，10-8的土壤悬浮液各1 mL接种于盛有灭菌的牛肉膏蛋白胨琼脂培养基，恒温(28℃)培养3 d,统计菌落数，其余与放线菌数量测定方法相同。

土壤理化性质分析方法[38]：土壤粒度组成采用Malvern 2000型激光粒度仪测量粘粒(0.01～2 μm)，粉粒(2～20 μm)，细砂粒(20～200 μm)，粗砂粒(200～2000 μm)；全氮采用半微量凯氏法；全磷采用氢氧化钠碱熔-钼锑抗比色法；全钾采用碱熔-火焰光度法；有机质采用重铬酸钾氧化-油浴加热法；水解氮采用碱解扩散法；速效磷采用碳酸氢钠提取-钼锑抗比色法；速效钾采用乙酸铵提取-火焰光度法；土壤碳酸钙采用快速中和滴定法；pH采用玻璃电极法。

土壤水分测定方法：在研究区选择典型的人工梭梭林沙丘和流动沙丘各1个作为试验样地，在每个样地埋设深150 m的水分探头并安装JY2PC-2S型土壤湿度监测仪，探头埋设的深度分别为10，30，50，70，90，110，130，150 cm，并定时记录8个土层的土壤体积含水量，每隔60 min监测1次，从每年的5月初到9月底，连续2年(2012-2014年)。

1.2.4 数据处理与分析 基本数据分析和绘图采用Microsoft Excel进行，采用SPSS 17.0软件One-way ANOVA法进行方差分析，采用DPS软件的Duncan法进行显著性检验，微生物数量和理化因子之间的相关性分析采用Pearson相关，所有数值以平均值±标准误表示。

2 结果与分析

2.1 人工梭梭林地土壤粒度特征

经Spearman相关关系检测，SMILE组和FS-LASIK组在手术前后角膜光密度的变化量与手术前后角膜厚度、曲率、眼压、等效球镜的改变量无明显相关关系。

图1 人工梭梭林地与流动沙丘土壤粒度组成Fig.1 Composition of soil particles in H. ammodendron plantation sand and flowing sand

在研究区内选择20年人工梭梭林地和流动沙丘2种沙地类型，对其土壤粒径进行对比分析。如图1所示，2种沙地的土壤粒径分布有明显的不同，人工梭梭林地主要以细砂粒为主(占56.1%)，流动沙丘以粗砂粒为主(占46.7%)。在土壤表层(0～2 cm)和2～10 cm，粘粒、粉粒和细砂粒含量人工梭梭林地远高于流动沙丘，梭梭林与流动沙丘土壤表层粘粒分别占7.5%，1.0%，粉粒占22.5%，3.0%，细砂粒占67.0%，39.0%，粗砂粒占3.0%，57.0%。在垂直方向上，随土层深度的增加，人工梭梭林地粘粒、粉粒和细砂粒含量逐渐减小，粗砂粒含量增加；而流动沙丘粘粒和粉粒含量基本保持不变，细砂粒含量逐渐增加，粗砂粒含量减少。可以看出，流动沙丘梭梭造林对土壤的形成作用非常明显。

2.2 人工梭梭林地土壤微生物数量特征

表1表明，梭梭林的营造对土壤微生物的生长和发育有显著的促进作用，表现为人工梭梭林地土壤微生物总数量明显高于流动沙丘；在梭梭林和流动沙丘中微生物类群数量特征为：细菌>放线菌>真菌；梭梭人工林地的细菌和放线菌数量显著高于流动沙丘，而真菌数量明显低于流动沙丘。

在土层垂直分布上，细菌和放线菌数量在梭梭林地各土层差异显著(P<0.05)，随着土层深度增加细菌数量先增大后减小、放线菌数量逐渐增大；而在流动沙丘各土层细菌和放线菌数量差异不显著(P>0.05)；真菌数量在梭梭林地差异不显著(P>0.05)，而在流动沙丘差异显著(P<0.01)，随着土壤深度增加依次增大。可见，在流动沙丘上营造梭梭林，对土壤微生物的影响较大，梭梭林对流动沙丘风沙土形成土壤具有重要的作用。

表1 人工梭梭林地土壤微生物区系

注:表中值为平均值±标准误，同列不同大写字母表示差异极显著(P<0.01),不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，下同。

Note: The table is the mean value±standard error, different capital letters have a extremely significant difference (P<0.01) and different lowercase letters have a significant difference (P<0.05) in the same column, the same below.

2.3 人工梭梭林地土壤化学特性

由表2 可知，随着流动沙丘上人工梭梭林的生长发育，土壤养分含量发生显著变化。梭梭林地土壤有机质、全氮、全磷、全钾、水解氮、速效磷和速效钾含量都较流动沙丘有较大幅度的提高，另外，梭梭林随沙地的逐渐固定，土壤的碱化度得到一定程度的缓解，梭梭的防风固沙作用，细颗粒物质和大气降尘在表层土壤得到积累，CaCO3含量有所增加。

在土层垂直分布上，梭梭林地和流动沙丘有机质和水解氮含量各土层差异显著(P<0.01)；全氮、全磷和全钾差异不显著(P>0.05)；而速效磷和速效钾在梭梭林地各土层差异显著，在流动沙丘差异不显著；此外，有机质、全氮、水解氮和速效钾的含量在2～20 cm内含量显著高于表层土壤(0～2 cm)，这说明植物根系本身对土壤养分的影响较大。

2014年5-9月各月平均降水量为6.6，17.3，37.5，34.6，6.0 mm，7和8月为高降水量月份。由表3可知，在流动沙丘上营建梭梭人工林后，高降水量月份表层土壤含水量高于低降水量月份，但在0～50 cm土层范围内，低降水量月份，土壤含水量随土层深度的增加含水量增加，而高降水量月份，土壤含水量随土层深度的增加含水量减小，最后两者含水量基本达到同一水平；50～100 cm范围内，5-8月土壤含水量逐渐减小并达到最低，其原因是该期为梭梭生长期，梭梭根系主要分布范围在50～100 cm，梭梭的蒸腾作用消耗了土壤水分；100～150 cm范围内，5-8月土壤含水量逐渐升高并在130 cm之后基本保持稳定。5-8月土壤含水量变化幅度比较大，而9月，土壤含水量变化幅度较小。可见，降水量的多少对0～50 cm土层影响较大，而对下层土壤基本没有影响，另外，随季节的变化各土层含水量变化不同，夏季末期和秋季初期(5月底-8月初)的多雨季节各土层水分含量变化较大，而秋季中、末期(8月底-9月底)的少雨季节变化较小。

表2 人工梭梭林地土壤化学特性

2.5 人工梭梭林地土壤微生物数量与土壤化学性状之间的相关性分析

梭梭林地中的细菌、真菌和放线菌数量与土壤化学因子之间均具有一定的相关性(表4)。真菌、放线菌数量与pH值呈极显著的负相关关系(P<0.01)，细菌与pH值呈正相关关系且不显著(P>0.05)；细菌数量与全氮、全钾、CaCO3和水解氮含量呈负相关关系且不显著，与土壤有机质含量呈极显著的正相关关系；真菌数量与全氮、有机质、水解氮、速效钾和CaCO3含量呈正相关关系且与有机质、水解氮和速效钾显著(P<0.05)，与全磷、全钾和速效磷呈负相关关系且与速效磷极显著；放线菌数量与水解氮和速效磷含量呈极显著的正相关关系，与全氮、全磷、有机质和速效钾呈正相关关系且不显著，与全钾和CaCO3含量呈负相关性且不显著。

2.6 人工梭梭林地土壤微生物数量与土壤物理性状之间的线性关系

20年的人工梭梭林地，土壤微生物数量随土壤粒度的增大而减小，随土壤含水量增大而增加(图2)，但土壤微生物数量与土壤粒度大小、土壤含水量之间相关性不显著(P=0.567，P=0.124)。

表3 人工梭梭林地土壤水分分布特征

表4 人工梭梭林地土壤微生物数量与土壤化学性状之间的相关性分析

注：**为P<0.01，极显著相关；*为P<0.05，显著相关。

Note: **forP<0.01, extremely significant correlation; * forP<0.05, significant correlation.

图2 人工梭梭林地土壤微生物数量与土壤物理性状之间的线性关系Fig.2 Relationship between soil microbial quantity and soil physical properties in H. ammodendron plantation sand

3 结论与讨论

流动沙丘营造梭梭林对促进土壤的形成作用明显。土壤是由大小、形状不同的固体组分和孔隙以一定形式连结所形成的多孔介质，固体组分的大小、数量、形状及其结合方式决定着土壤的质地与结构，进而影响土壤水分、微生物、理化性状及养分循环和能量交换[39]，尤其在干旱区沙地土壤物理组成直接影响着沙地土壤形成以及成土过程的快慢[31]。本研究发现，流动沙丘上梭梭林的营造以及人工植被的发育和沙丘固定年限的延长，流动沙丘得以固定，土壤物理组成发生了显著的变化，粘粒、粉粒和细砂粒含量相对流动沙丘明显增高，相反，粗砂粒含量减少，尤其表层土壤粘粒、粉粒含量远远高于其他土层。原因在于梭梭枝系构型本身的特性和群体梭梭林分的特征[40]，改变了局部环境，消弱了沙丘的风蚀程度。同时由于在梭梭林内风速降低，植被盖度较大，使粘粒、粉粒和细颗粒物质沉降在土壤表面，不断的积累，从而形成1层结皮，使粗砂粒所占比重减少[41]。尽管土壤下层不受风的影响，但表层风积细砂粒随降水的淋溶作用以及下层粗砂粒通过植物根系分泌物生物和化学作用的影响，从而使粗砂粒和大颗粒物质的含量产生一定的变化，但这种变化是一个长期的过程[42-44]。可见土壤物理组成的变化是由多种因素组成的，但与人工植被减弱风速后风积沙尘有直接关系。

流动沙丘营造梭梭林对土壤微生物的生长和发育有显著的促进作用。在民勤绿洲-沙漠过渡带流动沙丘上营造梭梭林，封育20年后，土壤微生物数量显著增多，尤其细菌和放线菌数量；微生物类群数量依次为：细菌>放线菌>真菌。另外，土壤有机质、全氮、全磷、全钾、水解氮、速效磷、速效钾和CaCO3含量提高，土壤的养分含量得到改善；土壤碱化程度得到缓解，这与刘乃君[31]的研究结果基本一致。主要是由于人工植被建立后，地表植被覆盖度增加，局部区域风沙活动减弱，大气降尘沉积积累，同时每年有大量植被枯落物进入土壤，在水热条件和土壤微生物的作用下，植被枯落物和植物根系分泌物、残留物发生一系列的化学反应，地表逐渐形成生物结皮，结皮的形成使土壤理化性质发生很大变化，加快了土壤的形成[42,45]；这一变化同时也为沙地植被向更高阶段的演变创造了有利条件，林冠下层及林间空地天然植被也逐渐发育起来，地上现存生物量逐渐增加，植被对土壤的生物改造作用逐渐增强；这种局部小环境的形成为地表微生物的生长发育提供了有利条件，下层土壤随着梭梭及伴生灌木植物根系横向和纵向的生长，其根系分泌物和残留物为土壤微生物的繁殖提供了营养物质，这样土壤颗粒-微生物-养分-微环境形成了局部生态系统，相互依赖，相互促进，加快了成土过程。

本研究发现梭梭生长期，土壤含水量在50～100 cm处显著低于其他土层。梭梭林地在0～50 cm土层范围内，土壤含水量增加并保持较高，50～100 cm范围内，土壤含水量减小并达到最小值；100～150 cm范围内，土壤含水量逐渐升高并在130 cm之后基本保持稳定，这与流动沙丘土壤含水量的变化恰好相反。主要是由于梭梭林的营造，改变了局部小环境气候、梭梭遮阴、林冠截留作用以及夏季末期和秋季初期的自然降水[46]，使0～50 cm土壤含水量较高；而50～100 cm范围内，梭梭主根和侧根水平分布范围较广[12,47]，为保证其自然生长根系吸收大量水分[28]，进而土壤含水量较低；100 cm以下，根系分布较少以及内部环境的稳定可能使土壤含水量有所增加并保持稳定。另外，研究还发现0～50 cm范围内较高的土壤含水量促进了草本植物、天然红砂(Reaumuriasoongorica)种群和沙拐枣(Calligonumarborescens)等小灌木的萌芽、生长、发育和更新，提高了植物种类多样性，加快了植被恢复[28]。

另外，20年人工梭梭林地土壤微生物数量与土壤养分含量、物理组成和水分含量具有一定的相关关系，彼此之间存在相互依从，相互制约的互作关系。尤其有机质含量与细菌和真菌呈显著正相关关系；真菌和放线菌数量与pH值呈极显著的负相关关系，与水解氮呈显著的正相关关系；速效钾含量与真菌数量呈显著正相关关系，而与细菌数量呈极显著的负相关关系。近年来，民勤沙区梭梭林随地下水位的下降严重退化，沙地土壤风蚀严重，林下灌木植物红砂、沙拐枣的生长发育受到威胁，如何促进退化的梭梭林更新恢复，是今后研究的课题。

[1] Wang J H, Ma Q L. Study on restoration strategies, characteristics and status of degenerated artificialHaloxylonammodendroncommunities at the edge of Minqin oasis. Acta Botanica Boreali-occidentalia Sinica, 2003, 23(12): 2107-2112.

[2] Song J, Tian C Y, Zhang L Y,etal. Effect of NaCl on salt resistance of suaeda physophora,HaloxylonammodendronandHaloxylonpersicumduring their seed germination and young seedling stages. Arid Zone Research, 2009, 26(4): 543-547.

[3] Kang J J, Wang S M, Zhao M,etal. Tentative research of Na compound fertilizer at seedling stage on enhancing drought resistance ofHaloxylonammodendron. Acta Prataculturae Sinica, 2011, 20(2): 127-133.

[4] Li X, Jiang J, Song C W,etal. Effect of super absorbent polymer on the growth and root morphology ofHaloxylonammodendronseedlings. Acta Prataculturae Sinica, 2012, 21(6): 51-56.

[5] Zhang J C, Zhao M, Wang J,etal. Analysis and evaluation on shrlterbelts landscape structure of oasis fringe area in shajinzi. Journal of Arid Land Resources and Environment, 2001, 15(1): 91-96.

[6] Zhang L Y.HerbacistranchesandHaloxylonpersicumBungeex Boisset Buhse in the desert of Xinjiang. Plants, 2002, 21(4): 4-6.

[7] Sheng Y, Zheng W H, Pei K Q,etal. Population genetic structure of adominant desert tree,Haloxylonammodendron(Chenopodiaceae) in the southeast Gurban tunggut desert detected by RAPD and ISSR makers. Acta Botanica Sinica, 2004, 46(6): 675-681.

[8] Zhang P, Dong Y Z, Wei Y,etal. ISSR analysis of genetic diversity ofHaloxylonammodendron(C.A.Mey.) Bunge in Xinjiang. Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica, 2006, 26(7): 1337-1341.

[9] Georgi evskii A B, Khodzh am kulyev A. The fruiting of theHaloxylonammodendroncommunities in the Repetek reservation. Botanicheskii Zhurnal, 1977, 62(8): 1169-1176.

[10] Hou T Z, Liang Y Q. Research on physiological ecology of photosynthesis and water relation of saxoul forests in GAN JIA HU area of Xinjiang. Journal of Plant Ecology, 1991, 15(2): 140-150.

[11] Ma Q L, Wang J H, Ji Y F. Photosynthesis-physiological characteristics ofHaloxylonammodendronunder different soil moisture grades. Acta Botanica Boreali-occidentalia Sinica, 2003, 23(12): 2120-2126.

[12] Chang X X, Zhao W Z, Zhang Z H. Water consumption characteristic ofHaloxylonammodendronfor sand binding in desert area. Acta Ecologica Sinica, 2007, 27(5): 1826-1837.

[13] Pyankov V I, Black Jr. C C, Artynsheva E G. Features of photosnthesis inHaloxylonspecies of chenopodiaceae that are dominant plants in central Asian deserts. Plant Cell Physiology, 1999, 40: 125-134.

[14] Chang X X, Zhan W Z, Zhang Z H. Water consumption characteristic ofHaloxylonamiodendronfor sand binding in desert area. Acta Ecologica Sinica, 2007, 27(5): 1826-1837.

[15] Liu X Y, Liu S. Study on ecosystem ofHaloxylonamiodendron. Journal of Desert Research, 1996, 16(3): 287-291.

[16] Li J G, Ning H S, Liu B. Study on character structure and distribution pattern ofHaloxylonammodron. Journal of Xinjiang Agricultural University, 2003, 26(3): 51-54.

[17] Guo Q S, Wang C L, Guo Z H,etal. Geographic distribution of existingHaloxylondesert vegetation and its patch character in China. Scientia Silvae Sinicae, 2005, 41(5): 2-7.

[18] Oxlovsky N, Birbaum E. Geographical distribution and ecological conditions ofHaloxylonspecies growing. Problems of Desert Development, 1999, (5): 16-29.

[19] Jia Z Q, Lu Q.Haloxylonamiodendron[M]. Beijing: China Environmental Science Publishing, 2005: 1-8, 61-118.

[20] Guo S H, Zhang H, Song Y X,etal. Study on seeding technique of xerophytesHaloxylonammodendron(C.A.M) Bge. Journal of Agricultural Sciences, 2005, 26(3): 51-54.

[21] Lalymenko N K, Lalymenko L A. Growing saxaul seedlings in sheltered ground. Problems of Desert Development, 1996, (1): 70-77.

[22] Li Y F, Yang G. Studies on the moisture balance ofHaloxylonammodendronsand-break forest: ⅠThe moisture state ofHaloxylonammodendronautumn irrigated sand-break forest. Arid Zone Research, 1996, 13(2): 44-49.

[23] Li A D, Zhao M, Wang Y L,etal. Research on water balance ofHaloxylonammodendronforest with different ages in Minqin area. In：Wang J H. Gansu Desert Control Theories and Practices[M]. Lanzhou: Lanzhou University Press, 1999: 78-83.

[24] Liu F M, Zhang Y H, Wu Y Q,etal. Soil water regime under the shrubberies ofHaloxylonammodendronin the desert regions of the Heihe river watershed. Arid Zone Research, 2002, 19(1): 27-31.

[25] Liu J Q, Huang Z C, Lu Z M. Research on degenerate reason ofHaloxylonammodendronBge in Minqin. Journal of Desert Research, 1982, 2(2): 44-46.

[26] Ding S H, Wang J H. Preliminary research on degenerate reason of sand-fixaion forest ofHaloxylonammodendronBge in Minqin area. Journal of Gansu Forestry Science and Technology, 1985, 10(3): 56-59.

[27] Dong Z Y, Yao Y F, Han Y W. Study on the photosyn the tie eco-physiological character is tics of degeneratedHaloxylonammodendronBge in Jilantai. Journal of Arid Land Resources and Environment, 1997, 11(Supp): 66-74.

[28] Chang Z F, Han F G, Zhong S N,etal. Self thinning process ofHaloxylonammodendronplanted forest in desert area of Minqin. Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica, 2008, 21(1): 147-154.

[29] Liu G Z, Wang D W. Determination of soil physical and chemical property onHaloxylonammodendronPlantation. Journal of Gansu Forestry Science and Technology, 1989, (4): 99-104.

[30] He Z B, Zhao W Z. The spatial heterogeneity of soil moisture in artificialHaloxylonammodendron. Journal of Glaciology and Geocryology, 2004, 26(2): 207-211.

[31] Liu N J. Effect of artificialHaloxylonammodendronforest on the physical and chemical properties of sand soil. Chinese Journal of Soil Science, 2008, 39(6): 1480-1482.

[32] Jia B Q, Zhang H Q, Zhang Z Q,etal. The study on the physical and chemical characteristics of sand soil crust in the Minqin County, Gansu. Acta Ecologica Sinica, 2003, 23(7): 1442-1448.

[33] Liu Y M, Li X R, He M Z,etal. Effect of biological soil crusts on soil microbial biomass carbon content. Journal of Desert Research, 2012, 32(3): 669-673.

[34] Jin Z Z, Lei J Q, Xu X W,etal. Diversity of soil microbe at different sites in shelterbelt of moving sand area. Journal of Desert Research, 2011, 31(6): 1430-1436.

[35] Li F B. Soil Microbiology[M]. Beijing: China Agriculture Publishing, 1996.

[36] Xu G H. Microbial Analysis Methods Manual[M]. Beijing: Agriculture Publishing, 1986.

[37] Chinese Academy of Sciences Institute of Soil Microbes. Microbial Research Method[M]. Beijing: Scientific Publishing, 1985.

[38] Institute of Soil Science in Nanjing, CAC. Analysis Soil Physical and Chemical Property[M]. Shanghai: the Science & Technology Press in Shanghai, 1978.

[39] Tyler S W, Wheatcrafu S W. Application of fractal mathematics to soil water retention estimation. Soil Science Society of America Journal, 1989, 53: 987-996.

[40] Xu Q, Yang Z H, Guo S J,etal. Branch system configuration features ofHaloxylonammodendronin different growth stages. Journal of North west Forestry University, 2013, 28(4): 50-54.

[41] Wang Z L, Zhao M, Feng X D,etal. Study on Structure of drifting sand flux under different underlying surface conditions of Minqin oasis external. Journal of Soil and Water Conservation, 2009, 23(4): 72-75.

[42] Cao C Y, Jiang D M, Quan G J,etal. Soil physical and chemical characters changes of caragana microphylla plantation for sand fixation in keerqin sandy land. Journal of Soil and Water Conservation, 2004, 18(6): 108-111.

[43] Akiyamak, Hayashi H. Strigolactones：Chemical signals for iungal symbionts and parasitic weeds in plant roots. Annulso Botany, 2006, 97(6)： 925-931.

[44] Bais H P, Weir T I, Perryi G,etal. The role of root exudates in rhizosphere interactions with plants and other organisms. Annul Review of Plant Biology, 2006, 57: 233-266.

[45] Li X R, Jia Y K, Long L Q,etal. Advances in microbiotic soil crust research and its ecological significance in arid and semiarid regions. Journal of Desert Research, 2001, 21(1): 4-10.

[46] Zhu Y J, Jia Z Q. Water source ofHaloxylonammodendronplantations in autumn at the southeast edge of Badain jaran desert. Scientia Silvae Sinicae, 2012, 48(8): 1-5.

[47] Jiang L X, Li Y. Comparison on architecture characteristics of root systems and leaf traits for three desert shrubs adapted to arid habitat. Journal of Desert Research, 2008, 28(6): 1118-1124.

参考文献：

[1] 王继和, 马全林. 民勤绿洲人工梭梭林退化现状、特征与恢复对策. 西北植物学报, 2003, 23(12): 2107-2112.

[2] 宋杰, 田长彦, 张立运, 等. NaCl对囊果碱蓬、梭梭和白梭梭种子及初期幼苗的影响. 干旱区研究, 2009, 26(4): 543-547.

[3] 康建军, 王锁民, 赵明, 等. 苗期施用钠复合肥增强梭梭抗逆性的初步研究. 草业学报, 2011, 20(2): 127-133.

[4] 李兴, 蒋进, 宋春武, 等. 保水剂对梭梭幼苗生长及根系形态的影响.草业学报, 2012, 21(6): 51-56.

[5] 张锦春, 赵明, 王键, 等. 民勤沙井子绿洲边缘区防护林景观结构分析及评价.干旱区资源与环境, 2001, 15(1): 91-96.

[6] 张立运. 新疆荒漠中的梭梭和白梭梭(上). 植物杂志, 2002, 21(4): 4-6.

[8] 张萍, 董玉芝, 魏岩, 等. 利用ISSR标记对新疆梭梭遗传多样性的研究. 西北植物学报, 2006, 26(7): 1337-1341.

[10] 侯天侦, 梁远强. 新疆甘家湖梭梭林的光合、水分生理生态的研究. 植物生态学报, 1991, 15(2): 140-150.

[11] 马全林, 王继和, 纪永福, 等. 固沙树种梭梭在不同水分梯度下的光合生理特征. 西北植物学报, 2003, 23(12): 2120-2126.

[12] 常学向, 赵文智, 张智慧. 荒漠区固沙植物梭梭(Haloxylonammodendron)耗水特征. 生态学报, 2007, 27(5): 1826-1837.

[15] 刘晓云, 刘速. 梭梭荒漠生态系统Ⅰ初级生产力及其群落结构的动态变化. 中国沙漠, 1996, 16(3): 287-291.

[16] 李建贵, 宁虎森, 刘斌. 梭梭种群性状结构与空间分布格局的初步研究. 新疆农业大学学报, 2003, 26(3): 51-54.

[17] 郭泉水, 王春玲, 郭志华. 我国现存梭梭荒漠植被地理分布及其斑块特征. 林业科学, 2005, 41(5): 2-7.

[19] 贾志清, 卢琦. 梭梭[M]. 北京: 中国环境科学出版社, 2005: 1-8, 61-118.

[20] 郭生虎, 张浩, 宋玉霞, 等. 旱生树种梭梭育苗技术研究. 农业科学研究, 2005, 26(3): 51-54.

[22] 李银芳, 杨戈. 梭梭固沙林水分平衡研究(梭梭柴秋灌固沙林的水分状况). 干旱区研究, 1996, 13(2): 44-49.

[23] 李爱德, 赵明, 王耀林, 等. 民勤地区不同林龄梭梭林地水分平衡研究. 见: 王继和. 甘肃治沙理论与实践[M]. 兰州: 兰州大学出版社, 1999: 78-83.

[24] 刘发民, 张应华, 仵彦卿, 等. 黑河流域荒漠地区梭梭人工林地土壤水分动态研究.干旱区研究, 2002, 19(1): 27-31.

[25] 刘家琼, 黄子琛, 鲁作民, 等. 民勤梭梭死亡原因的研究. 中国沙漠, 1982, 2(2): 44-46.

[26] 丁声怀, 王继和. 民勤地区梭梭固沙林衰亡原因的初步研究. 甘肃林业科技, 1985, 10(3): 56-59.

[27] 董占元, 姚云峰, 韩永伟, 等. 吉兰泰地区梭梭林退化死亡原因的生态生理学研究.干旱区资源与环境, 1997, 11(增刊): 66-74.

[28] 常兆丰, 韩福贵, 仲生年, 等. 民勤沙区人工梭梭林自然稀疏过程研究.西北植物学报, 2008, 21(1): 147-154.

[29] 刘光祖, 王大为.人工梭梭林地土壤理化性质的测定. 甘肃林业科技, 1989, (4): 99-104.

[30] 何志斌, 赵文智.荒漠绿洲区人工梭梭林土壤水分空间异质性的定量研究.冰川冻土, 2004, 26(2): 207-211.

[31] 刘乃君.人工梭梭林对沙地土壤理化性质的影响.水土保持通报, 2008, 39(6): 1480-1482.

[32] 贾宝全, 张红旗, 张志强, 等. 甘肃省民勤沙区土壤结皮理化性质研究.生态学报, 2003, 23(7): 1442-1448.

[33] 刘艳梅, 李新荣, 何明珠, 等. 生物土壤结皮对土壤微生物量碳的影响.中国沙漠, 2012, 32(3): 669-673.

[34] 靳正忠, 雷加强, 徐新文, 等. 流沙区不同立地条件下防护林土壤微生物多样性分析. 中国沙漠, 2011, 31(6): 1430-1436.

[35] 李阜棣. 土壤微生物学[M]. 北京: 中国农业出版社, 1996.

[36] 许光辉.土壤微生物分析方法手册[M]. 北京: 农业出版社, 1986.

[37] 中国科学院南京土壤研究所微生物室.土壤微生物研究法[M].北京: 科学出版社, 1985.

[38] 中国科学院南京土壤研究所.土壤理化分析[M].上海: 上海科学技术出版社, 1978.

[40] 许强, 杨自辉, 郭树江, 等. 梭梭不同生长阶段的枝系构型特征. 西北林学院学报, 2013, 28(4): 50-54.

[41] 王自龙, 赵明, 冯向东, 等. 民勤绿洲外围不同下垫面条件下风沙流结构的观测研究. 水土保持学报, 2009, 23(4): 72-75.

[42] 曹成有, 蒋德明, 全贵静, 等. 科尔沁沙地小叶锦鸡儿人工固沙区土壤理化性质的变化. 水土保持学报, 2004, 18(6): 108-111.

[45] 李新荣, 贾玉奎, 龙利群, 等. 干旱半干旱地区土壤微生物结皮的生态学意义及若干研究进展. 中国沙漠, 2001, 21(1): 4-10.

[46] 朱雅娟, 贾志清.秋季巴丹吉林沙漠东南缘人工梭梭林水分来源.林业科学, 2012, 48(8): 1-5.

[47] 蒋礼学, 李彦. 三种荒漠灌木根系的构形特征与叶性因子对干旱生境的适应性比较. 中国沙漠, 2008, 28(6): 1118-1124.

Effects ofHaloxylonammodendronplanting on soil physico-chemical properties and soil microorganisms in sandy dunes

XI Jun-Qiang1,2, YANG Zi-Hui1,2*, GUO Shu-Jiang1, WANG Qiang-Qiang1, ZHANG Jian-Hui1,WANG Duo-Ze1

1.GansuMinqinNationalFieldObservation&ResearchStationonEcosystemofDesertGrassland,Minqin733300,China; 2.CollegeofForestry,GansuAgriculturalUniversity,Lanzhou730070,China

In this research, the soil microbe populations, soil physical and chemical properties, and the correlation between microbe populations and soil properties of a 20-year oldHaloxylonammodendronplantation in sandy dunes and moving sandy dunes in Minqin were studied. The research aimed to explore the influence ofH.ammodendronplanting on soil formation on sand dunes and provide a scientific basis for desert land management in arid areas. The results showed that soil in theH.ammodendronplantation was much improved. Soil clay, silt and fine sand contents were increased 71.51%, 70.64%and 12.09%, respectively, compared to nearby unplanted areas. The contents of organic matter, total nitrogen, total phosphorus, total potassium, hydrolytic nitrogen, potassium, available phosphorus and CaCO3were increased as well. In addition, the quantities of bacteria and actinomycetes were increased by 38.43% and 32.52%, respectively, while presence of fungi was decreased by 75.38%. Soil alkalinity was also reduced. Soil moisture contents were reduced which can be attributed to transpiration withdrawal of water byH.ammodendronin the 50-100 cm soil depth. Soil microbe populations were highly correlated with soil physical and chemical properties, especially fungi and actinomycetes, which showed a strong negative correlation with pH value (P<0.05); and soil organic matter level displayed an obvious positive correlation with numbers of bacteria and fungi (P<0.05). Soil microbe quantities have a linear relationship with soil particle size and soil moisture content but without significance (P>0.05). In summary,H.ammodendronplantating improves soil physical structure, increases soil fertility and accelerates the process of soil formation.

soil microbes; soil physical and chemical properties; sandy land;Haloxylonammodendronplantation

10.11686/cyxb20150506

http://cyxb.lzu.edu.cn

2014-11-25；改回日期：2015-01-04

国家重大林业公益性行业科研专项(201404306)，国家自然科学基金项目(31260200)，国家973项目(2012CB723203)，甘肃省技术研究与开发专项(1105TCYA037)和中央财政林业推广项目(2012ZYTQ1)资助。

席军强(1988-)，男，甘肃会宁人，在读硕士。E-mail：junqxi@163.com *通讯作者Corresponding author. E-mail：zihyang@126.com

席军强, 杨自辉, 郭树江, 王强强, 张剑挥, 王多泽. 人工梭梭林对沙地土壤理化性质和微生物的影响. 草业学报, 2015, 24(5): 44-52.

Xi J Q, Yang Z H, Guo S J, Wang Q Q, Zhang J H, Wang D Z. Effects ofHaloxylonammodendronplanting on soil physico-chemical properties and soil microorganisms in sandy dunes. Acta Prataculturae Sinica, 2015, 24(5): 44-52.