全 文 ：第２６卷第４期
２０１２年８月
水土保持学报
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｏｉｌ ａｎｄ Ｗａｔｅｒ Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ
Ｖｏｌ．２６Ｎｏ．４
Ａｕｇ．，２０１２
收稿日期：２０１２－０４－０２
基金项目：国家科技支撑计划项目（２０１１ＢＡＣ０７Ｂ０３）；国家自然科学基金项目（４１１０１０５０）；宁夏高等学校科学研究项目（ＮＪＹ２０１１０２１）
作者简介：刘任涛（１９８０－），男（汉），博士，助理研究员，主要从事干旱区土壤生态学研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｎｍｃａｓｎｗ＠１２６．ｃｏｍ
荒漠草原区固沙人工柠条林生长过程中土壤性质演变规律
刘任涛，杨新国，宋乃平，柴永青，王 磊，朱 凡
（宁夏大学 西北退化生态系统恢复与重建教育部重点实验室，银川７５００２１）
摘要：开展荒漠草原区固沙人工林生长过程中土壤性质研究，对于沙化草地土壤质量演变规律分析和人工
林有效管理均具有重要的指导价值。通过野外调查取样和室内分析，测定６，１５，２４，３６年柠条林地土壤机
械组成、土壤养分、ｐＨ和电导率以及土壤水分与温度等指标变化，分析荒漠草原区种植固沙柠条人工林对
土壤性质的影响。结果表明，从６年到１５年柠条林地，土壤粗沙粒和细沙粒成分显著升高（Ｐ＜０．０５），但
从２４年柠条林地开始土壤粗沙粒和细沙粒含量显著下降（Ｐ＜０．０５），土壤极细沙粒和粘粉粒含量开始显
著增加（Ｐ＜０．０５）。从２４年柠条林地开始，土壤有机碳、全Ｎ和全Ｐ含量显著升高，土壤电导率和水分含
量呈现增加趋势，而土壤ｐＨ和温度显著下降；而且土壤全Ｎ积累量高于土壤有机碳，土壤Ｃ／Ｎ随着柠条
林龄的增加呈逐渐下降趋势。在荒漠草原区，人工柠条林发育生长有利于土壤肥力的提高和土壤环境的
改善，而且需要经历一个较长的发育过程。
关键词：荒漠草原；柠条林；生长过程；土壤性质
中图分类号：Ｓ１５２．３；Ｓ１５３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９－２２４２（２０１２）０４－０１０８－０５
Ｓｏｉｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ Ｆｏｌｏｗｉｎｇ Ｇｒｏｗｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ
Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ Ｆｏｒｅｓｔｓ（Ｃａｒａｇａｎａ ｍｉｃｒｏｐｈｙｌｌａ）ｉｎ Ｄｅｓｅｒｔ Ｓｔｅｐｐｅ
ＬＩＵ Ｒｅｎ－ｔａｏ，ＹＡＮＧ Ｘｉｎ－ｇｕｏ，ＳＯＮＧ Ｎａｉ－ｐｉｎｇ，ＣＨＡＩ Ｙｏｎｇ－ｑｉｎｇ，ＷＡＮＧ Ｌｅｉ，ＺＨＵ Ｆａｎ
（Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｆｏｒ Ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ
Ｄｅｇｒａｄｅｄ Ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｉｎ Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎ Ｃｈｉｎａ，Ｎｉｎｇｘｉａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙｉｎｃｈｕａｎ ７５００２１）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｓｏｉｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｇｒｏｗｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｆｏｒｅｓｔ（Ｃ．ｍｉｃｒｏｐｈｙｌｌａ）ｗｅｒｅ ａ ｖａｌｕａｂｌｅ
ｉｎｄｉｃａｔｏｒ ｆｏｒ ｓｏｉｌ ｑｕａｌｉｔｙ ａｎｄ ｒａｔｉｏｎａｌ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ｄｅｓｅｒｔ ｓｔｅｐｐｅ．Ｔｈｅ ｓｏｉｌ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｎｕｔｒｉｅｎｔ，ｐＨ
ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ，ｔｏｇｅｔｈｅｒ ｗｉｔｈ ｓｏｉｌ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｍｏｉｓｔｕｒｅ，ｗｅｒｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｂｙ ｆｉｅｌｄ ｓａｍｐｌｅ ａｎｄ
ｉｎｄｏｏｒ ａｎａｌｙｓｉｓ ｉｎ ｄｅｓｅｒｔ ｓｔｅｐｐｅ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｏｉｌ ｃｏａｒｓｅ ｓａｎｄ ａｎｄ ｆｉｎｅ ｓａｎｄ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ
ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｗｉｔｈ ｍａｒｋｅｄ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｉｎ ｓｏｉｌ ｖｅｒｙ ｆｉｎｅ ｓａｎｄ ｃｏｎｔｅｎｔ ｆｒｏｍ ６ｔｏ １５ｙｅａｒｓ ｏｆ Ｃ．ｍｉｃｒｏｐｈｙｌｌａｆｏｒｅｓｔｓ
（Ｐ＜０．０５）．Ｂｕｔ ｔｈｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｉｎ ｓｏｉｌ ｃｏａｒｓｅ ａｎｄ ｆｉｎｅ ｓａｎｄ ｃｏｎｔｅｎｔ，ａｎｄ ｔｈｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｉｎ
ｓｏｉｌ ｖｅｒｙ ｆｉｎｅ ｓａｎｄ ａｎｄ ｓｉｌｔ ｃｌａｙ ｃｏｎｔｅｎｔ ｗｅｒｅ ｆｏｕｎｄ ｂｅｇｉｎｎｉｎｇ ｆｒｏｍ ｏｆ ２４－ｙｅａｒ ｆｏｒｅｓｔｓ（Ｐ＜０．０５）．Ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ
ｔｉｍｅ，ｔｈｅ ｓｏｉｌ ｏｒｇａｎｉｃ ｃａｒｂｏｎ，ｔｏｔａｌ Ｎ ａｎｄ ｔｏｔａｌ Ｐ，ｔｏｇｅｔｈｅｒ ｗｉｔｈ ｓｏｉｌ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ａｎｄ ｍｏｉｓｔｕｒｅ
ｗｅｒｅ ａｌ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｅｎｈａｎｃｅｄ（Ｐ＜０．０５），ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｍａｒｋｅｄ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｉｎ ｓｏｉｌ ｐＨ ａｎｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ（Ｐ＜０．０５）．Ｔｈｅ
ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｓｏｉｌ ｔｏｔａｌ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｗａｓ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｆ ｓｏｉｌ ｏｒｇａｎｉｃ ｃａｒｂｏｎ，ａｎｄ ｓｏｉｌ Ｃ／Ｎ ｔｅｎｄｅｄ ｔｏ ｄｅｃｒｅａｓｅ
ｆｏｌｏｗｉｎｇ ｇｒｏｗｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅｓｅ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｆｏｒｅｓｔｓ．Ｉｔ ｗａｓ ｓｕｇｇｅｓｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｇｒｏｗｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ Ｃ．ｍｉｃｒｏｐｈｙｌｌａ
ｆｏｒｅｓｔｓ ｃｏｕｌｄ ｆａｃｉｌｉｔａｔｅ ｔｈｅ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｓｏｉｌ ｆｅｒｔｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｍｉｃｒｏｈａｂｉｔａｔ，ａｎｄ ｉｔ ｎｅｅｄｅｄ ａ ｌｏｎｇ ｔｉｍｅ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｄｅｓｅｒｔ ｓｔｅｐｐｅ；Ｃ．ｍｉｃｒｏｐｈｙｌｌａｆｏｒｅｓｔ；ｇｒｏｗｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ；ｓｏｉｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙ
荒漠草原是草原向荒漠过渡的旱生化草原生态系统，是旱生性最强的一类草原［１］。由于其处于干旱半干
旱的农牧交错区，所以这里环境脆弱，风蚀严重，土壤贫瘠且基质不稳定［２］。目前荒漠草原面临的压力加大，生
产力下降明显，部分地段的草原生态系统承受和抵御干扰的耐力十分脆弱，土地沙化、草地退化和土壤退化问
题，逐渐有向裸露化或荒漠化发展的趋势［２－３］，严重制约了该地区农牧业和社会经济的可持续发展。豆科灌丛
柠条（Ｃ．ｍｉｃｒｏｐｈｙｌｌａ）在沙区退化草地植被恢复过程中起着独特的有益作用［３］，它可以挡滞降雪，固沙阻尘，
其根系的固氮作用不仅给周围植物提供丰富的氮素，还可以使其周围牧草生长良好［３－４］。因此，研究该区域柠
条人工林种植后土壤性质的演变规律，对于准确评价荒漠草原种植人工柠条林的生态效应和土壤生态系统演
变趋势以及制定合理可行的管理和经营措施，均具有重要的理论与实践意义。目前开展关于柠条固沙过程中
土壤－植被系统变化的研究较多，主要集中于科尔沁沙地［５－６］与黄土高原地区［７－９］。在科尔沁沙地，相关学者研
究了流动沙丘采用草方格固沙结合播种小叶锦鸡儿后，小叶锦鸡儿人工群落形成和发展过程［５，１１］，以及土壤的
颗粒组成、容重、孔隙度、持水性、透水性、养分和水分含量以及土壤酶活性等理化性质的变化［６，１０－１３］。在黄土
高原区，相关学者研究了柠条林不同配置模式对植被修复的作用［４，７－８］，以及不同林龄柠条人工林地土壤物理性
质和有机质的变化情况［９］。在宁夏荒漠草原区，仅见不同种植密度柠条人工林对土壤－植被性状影响的研
究［３，１７］，但是关于柠条人工林生长过程中土壤性质演变规律的研究，报道较少。
鉴于此，笔者通过野外调查和室内分析，测定不同林龄柠条林地土壤水分、温度和物理化学性质变化，分析
荒漠草原区种植固沙柠条人工林对土壤性质的影响，旨在评价柠条人工林种植对退化荒漠草原流沙固定和土
壤生态系统恢复的生态效应，为采取科学合理的人工林管理措施提供科学依据。
１ 研究区概况
研究区位于宁夏盐池县境内东北部１０ｋｍ处（３７°４９′Ｎ，１０７°３０′Ｅ）。该区属于中温带半干旱区，年平均气
温３．５℃，最热月（７月）平均气温２２．４℃，最冷月（１月）平均气温－８．７℃；≥１０℃的年积温２ ７５１．７℃。年
降水量为２８０ｍｍ，主要集中在７－９月，占全年降水量的６０％以上，且年际变率大，年蒸发量２ ７１０ｍｍ。年无
霜期为１２０ｄ。年平均风速２．８ｍ／ｓ，冬、春季风沙天气较多，每年平均风速为５ｍ／ｓ以上的扬沙达３２３次。
本区属鄂尔多斯台地向黄土高原过渡地带，地势南高北低。地带性土壤主要有黄绵土与灰钙土（淡灰钙
土）；非地带性土壤主要有风沙土、盐碱土和草甸土等，其中风沙土在中北部分布广泛。土壤质地多为轻壤土、
沙壤土和沙土，结构松散，肥力较低。该区植被类型有灌丛、草原、草甸、沙地植被和荒漠植被，其中灌丛、草原、
沙地植被数量较大，分布也广。研究区土壤为风沙土，植被类型为种植有大面积人工柠条林而形成的半人工草
地。柠条林带间距５～７ｍ，株距１ｍ。主要草本植物有猪毛菜（Ｓａｌｓｏｌａ ｃｏｌｌｉｎａ Ｐａｌ．）、山苦荬（Ｉｘｅｒｉｓ ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ
（Ｔｈｕｎｂ．）Ｎａｋａｉ）、白草（Ｐｅｎｎｉｓｅｔｕｍ ｃｅｎｔｒａｓｉａｔｉｃｕｍ Ｔｚｖｅｌ．）和牛枝子（Ｌｅｓｐｅｄｅｚａ ｐｏｔａｎｉｎｉｉ Ｖａｓｓ．）等。
２ 研究方法
选择６，１５，２４，３６年种植的人工柠条林地为研究样地，每个样地设３个重复。在每个样地设置取样点６
个：灌丛下和林间各３个。在每个取样点采取五点取样法取混合土样，取样深度２０ｃｍ。混合土样带回室内风
干处理后，进行物理和化学性状的测定。另外，在取样点测定土壤温度，用环刀（２００ｃｍ３）取相同的土样进行土
壤容重测定。
土壤容重采用环刀法测定；土壤水分和温度采用 ＷＥＴ土壤水分温度测定仪测定；土壤机械组成采用采用
ＭＳ２０００激光粒度仪－马尔文法；土壤ｐＨ（２．５∶１水土比悬液）和电导率（５∶１水土比浸提液）用Ｐ４多功能测
定仪测定（ＷＴＷ 公司，Ｇｅｒｍａｎｙ）；土壤有机碳用重铬酸钾氧化－外加热法测定；土壤Ｎ、Ｐ、Ｋ含量采用文献
［１８］的测定方法。
所有数据采用ＳＰＳＳ软件进行统计分析。采用单因素方差分析（Ｏｎｅ－ｗａｙ ＡＮＯＶＡ）和多重比较法分析不
同数据组间的差异。
表１ 不同年龄林地柠条冠层特征
林龄 冠幅／ｍ２ 高度／ｃｍ 分枝数 基径／ｃｍ
６年 ０．５０±０．１１ｃ ４１．７３±５．１５ｄ １２．８３±１．３３ｃ ０．６３±０．１７ｄ
１５年 ４．１３±０．７４ａ１３１．６７±１３．７６ｂ２３．７３±３．０１ｂ ２．２０±０．０９ｂ
２４年 ２．０３±０．１０ｂ ９２．４８±４．１２ｃ ３６．５２±４．１０ａ １．６１±０．０５ｃ
３６年 ４．０７±０．１５ａ １６７．１８±６．０５ａ２９．５４±２．５４ａｂ ２．８７±０．１５ａ
Ｆ ２０．６８＊＊＊ ４３．０１＊＊＊ １１．７６＊＊ ５８．５９＊＊＊
注：＊表示Ｐ＜０．０５，＊＊表示Ｐ＜０．０１，＊＊＊表示Ｐ＜０．００１；同列不同小写
字母表示显著差异（Ｐ＜０．０５）。下同。
３ 结果与分析
３．１ 柠条形态特征
从表１可以看出，柠条生长年龄对其灌丛
特性产生了显著影响（Ｐ＜０．０１）。１５年柠条冠
幅、高度、分枝数和基径均显著高于６年柠条
（Ｐ＜０．０５）。过９年后，除分枝数外，２４年柠条
冠幅、高度和基径均显著低于１５年柠条（Ｐ＜
０．０５）；而其分枝数显著高于１５年柠条（Ｐ＜
０．０５）。再过１２年后，除分枝数外，３６年柠条冠幅、高度和基径均显著高于２４年柠条（Ｐ＜０．０５），而其分枝数和
２４年柠条无显著差异性（Ｐ＞０．０５）。整体上看，随着柠条发育生长和林龄增加，柠条冠幅、高度、分枝数和基径
均呈显著增加趋势，但存在一定的波动性。
３．２ 土壤机械组成
从表２中可以看出，柠条林龄变化对土壤土壤颗粒组成产生显著影响（Ｐ＜０．００１）。从６年柠条林地到１５
９０１第４期 刘任涛等：荒漠草原区固沙人工柠条林生长过程中土壤性质演变规律
表２ 不同年龄林地土壤机械组成和土壤容重
林龄
不同粒级组成／％
粗沙
＞０．２５ｍｍ
细沙
０．２５～０．１０ｍｍ
极细沙
０．１０～０．０５ｍｍ
粘粉粒
＜０．０５ｍｍ
土壤容重／
（ｇ·ｍ－３）
６年 １４．６７±１．６２ｂ ３３．４２±１．５２ａ ４１．７２±０．７７ｃ １０．２０±０．４４ｃ１．４８±０．０３ａ
１５年２５．５３±２．１８ａ ３０．８８±１．２７ｂ ３４．３１±１．４８ｄ ９．２８±１．４１ｃ１．４３±０．０７ａ
２４年 １．１６±０．２８ｃ １９．１５±３．１３ｃ ６３．６４±１．５７ａ １６．０５±２．２４ｂ１．３１±０．０７ａ
３６年 ６．４４±１．０１ｄ ２１．２１±０．８８ｄ ４９．８７±１．５０ｂ ２２．４７±１．２０ａ１．３４±０．０５ａ
Ｆ ５３．３５＊＊＊ １３．７０＊＊＊ ８４．２５＊＊＊ １７．２７＊＊＊ １．８２
年柠条林地，土壤粗沙粒含量显著
增加，细沙和极细沙含量显著减
少，而粘粉粒含量无显著变化。但
是从１５年到２４年柠条林地，土壤
粗沙粒和细沙粒含量显著降低，极
细沙和粘粉粒含量显著增加；到３６
年林地，土壤极细沙含量减少，但
粘粉粒含量显著增加。和６年林
地相比，说明１５年林地土壤质地
并没有明显改善，反而有一定恶化趋势；但从１５年林地之后，土壤质地显著改善，土壤极细沙和粘粉粒含量显
著增加，特别是到３６年，柠条林地粘粉粒含量增加到一个较高水平。虽然柠条林龄增加对土壤容重并没有产
生显著影响（Ｐ＞０．０５），不同林龄柠条林地间土壤容重无显著差异性，但随着柠条生长和林龄增加，土壤容重
整体上呈现下降趋势。
３．３ 土壤养分
从表３中可以看出，柠条生长年龄对土壤养分含量产生显著影响（Ｐ＜０．０５）。土壤有机碳和全Ｎ含量均
表现为３６年林地显著高于６年和１５年林地；２４年林地居中，且和其他３种林地间均无显著差异性。而Ｃ／Ｎ
比随着柠条林龄增加呈逐渐下降趋势，而且不同林龄间无显著差异性。说明随着柠条林生长，柠条林地土壤有
机碳积累量要低于全氮积累量。土壤全Ｐ和速效Ｋ含量均表现为２４年和３６年林地显著高于６年林地；１５年
林地居中，且和其他３种林地间均为显著差异性。说明柠条林地土壤有机碳和全Ｎ含量的积累比全Ｐ和速效
Ｋ含量的积累需要更长的时间。但土壤全Ｋ、速效Ｎ和速效Ｐ含量不同柠条林龄间无显著差异性，而且呈现
波动变化。
表３ 不同年龄林地土壤养分
林龄
有机碳
含量／％
全Ｎ
含量／％
Ｃ／Ｎ
全Ｐ
含量／％
全Ｋ
含量／％
速效Ｎ含量／
（ｍｇ·ｋｇ－１）
速效Ｐ含量／
（ｍｇ·ｋｇ－１）
速效Ｋ含量／
（ｍｇ·ｋｇ－１）
６年 ０．２３±０．０２ｂ ０．０１±０．０１ｂ １３．９７±１．８２ａ ０．０２±０．０１ｂ ０．１８±０．０１ａ ４４４．６４±１０２．９５ａ １．４７±０．１５ａ ９０．８５±７．６９ｂ
１５年 ０．２３±０．０３ｂ ０．０１±０．０３ｂ １３．７４±１．１５ａ ０．０３±０．０１ａｂ ０．１９±０．０１ａ ７８８．１１±２７５．４８ａ １．２９±０．２４ａ １２６．３０±１６．１３ａｂ
２４年 ０．３１±０．０５ａｂ ０．０３±０．０１ａｂ １３．４６±１．５８ａ ０．０３±０．０１ａ ０．１７±０．０１ａ ５１５．４５±１３７．１６ａ １．５９±０．２２ａ １４５．３８±６．０６ａ
３６年 ０．３７±０．０２ａ ０．０３±０．０１ａ １１．４１±０．４２ａ ０．０３±０．０１ａ ０．１７±０．０１ａ ６１０．０３±１４４．３５ａ １．２５±０．１９ａ １４５．８８±１５．２４ａ
Ｆ ４．３１＊ ３．４０＊ ０．７５ ４．８１＊ ２．９７ ０．７１ ０．６２ ４．５４＊
图１ 不同年龄林地土壤ｐＨ和电导率
图２ 不同年龄林地土壤体积含水量和土壤温度
３．４ 土壤ｐＨ和电导率
从图１中可以看出，柠条林龄对土壤ｐＨ产生显著影响（Ｐ
＜０．００１），表现为６年林地土壤ｐＨ值显著高于２４年和３６年
林地；１５年林地居中，而且和６年，２４年和３６年林地间无显著
差异性。但柠条林发育生长年龄对土壤电导率没有显著影响
（Ｐ＞０．０５），不同林龄间无显著差异性。整体上看，随着柠条林
龄增加，土壤ｐＨ显著下降，而土壤电导率呈增加趋势。
３．５ 土壤水分和温度
从图２可以看出，生长季柠条林年龄对土壤水分产生显著
影响（Ｐ＜０．０５），表现为２４，３６年林地土壤含水量显著高于６
年林地；１５年林地居中，而且和６，２４，３６年林地间无显著差异
性。生长季不同年龄林地间土壤温度也存在显著差异性，表现
为３６年林地土壤温度显著低于６，１５，２４年林地。整体上看，
随着柠条发育生长和林龄增加，生长季土壤水分含量增加，而
土壤温度降低。
０１１ 水土保持学报 第２６卷
表４ 土壤机械组成与土壤因子间的相关系数
指标
不同粒级组成
粗沙粒
＞０．２５ｍｍ
细沙粒
０．２５～０．１０ｍｍ
极细沙粒
０．１０～０．０５ｍｍ
粘粉粒
＜０．０５ｍｍ
有机碳 －０．４８４＊ －０．７１２＊＊＊ ０．４５３＊ ０．７８７＊＊＊
全Ｎ －０．４７３＊ －０．６７６＊＊＊ ０．４４１＊ ０．７４８＊＊＊
Ｃ／Ｎ ０．２４８ ０．２７８ －０．１４７ －０．４５３＊
全Ｐ －０．４１７＊ －０．７１５＊＊＊ ０．４４１＊ ０．７０７＊＊＊
全Ｋ ０．５２６＊＊ ０．４８０＊ －０．５１４＊ －０．４６５＊
速效Ｎ －０．０１５ －０．１１１ ０．００９ ０．１４０
速效Ｋ －０．４５３＊ －０．５２７＊＊ ０．５００＊ ０．４３２＊
速效Ｐ －０．０６７ ０．０７７ ０．１０８ －０．１８４
ｐＨ ０．３５２ ０．５６０＊＊ －０．４００ －０．４９３＊
ＥＣ ０．１５０ －０．０５５ －０．０６１ －０．０５８
土壤水分 －０．１５７ －０．５２３＊＊ ０．２３４ ０．４４５＊
土壤温度 ０．１０３ ０．２９５ ０．０６５ －０．６３２＊＊＊
３．６ 土壤颗粒组成与土壤因子间相关关系
从表４可以看出，土壤粗沙、细沙含量与土
壤有机碳、全Ｎ、全Ｐ和速效 Ｋ均呈显著负相
关（Ｐ＜０．０５），而且土壤细沙含量还与土壤水
分间存在极显著负相关关系（Ｐ＜０．０１）；但土
壤粗沙（Ｐ＜０．０１）和细沙（Ｐ＜０．０５）含量均与
土壤全Ｋ含量存在显著正相关关系，土壤细沙
与土壤ｐＨ 间存在极显著负相关关系（Ｐ＜
０．０１）。其中，土壤粗沙含量与全Ｋ含量间（Ｐ＜
０．０１），土壤细沙含量与土壤有机碳 （Ｐ＜
０．００１）、全Ｎ（Ｐ＜０．００１）、全Ｐ（Ｐ＜０．００１）间
的相关关系均达到极显著水平。与此相反，土
壤极细沙、粘粉含量均与土壤有机碳、全Ｎ、全Ｐ
和速效Ｋ呈显著正相关（Ｐ＜０．０５），而且土壤粘
粉含量还与土壤水分间存在显著正相关关系（Ｐ＜０．０５）；但土壤极细沙、粘粉含量均与土壤全Ｋ间存在显著负相
关关系（Ｐ＜０．０５），而且土壤粘粉含量还与土壤Ｃ／Ｎ比、ｐＨ以及土壤温度间存在显著负相关关系（Ｐ＜０．０５）；其
中，土壤粘粉含量与土壤有机碳、全Ｎ和全Ｐ以及土壤温度间的相关关系均达到极显著水平（Ｐ＜０．００１）。
４ 讨论与结论
在荒漠草原区严重沙漠化地段，种植人工柠条林可以防风固沙，促进植被恢复和土壤改善［２－４］。在流动沙
地固定后人工林发育生长过程中，柠条冠幅、高度和分枝数以及基径等灌丛形态发生显著变化（表１），将显著
影响土壤性质的演变过程［１１－１４］。本研究中，从６年到１５年柠条林地，土壤颗粒成分中粗沙粒含量显著增加，而
细沙和极细沙含量显著减少，并且粘粉粒含量无显著变化，这与曹成有［６，１０－１１］等的研究结果差别较大。已有研
究表明，在科尔沁流动沙地上人工柠条林种植１３年［１０－１１］或１５年［６］后土壤粗沙粒含量显著下降，土壤极细沙粒
和粘粉粒含量增加。存在差异的原因可能是由于调查的１５年柠条林地处于较高坡梁上，易受风蚀影响而导致
细沙粒减少，特别是极细沙粒减少而粗沙粒增加。但从１５年到２４年和３６年柠条林地，土壤粗沙和细沙粒含
量显著减少，而土壤极细沙和粘粉粒含量急剧增加，特别是在３６年柠条林地土壤粘粉粒含量达到最高。说明
柠条林可以改变土壤机械组成，改善土壤质地，这与在固沙区内风速降低，植被盖度较大，使大量的风积物质沉
降在土壤表层有关［６，１０－１１］，而且这也与前人的研究结果［１０－１１］相吻合。由于土壤机械组成的变化及风蚀减弱和
风积物的堆积，有利于促进柠条林地土壤表层发育，致使０－２０ｃｍ土壤的容重呈现降低趋势（表２）。综合分
析表明，土壤质地和容重的变化有利于土壤肥力的改善和植被的恢复，但人工植被建立后土壤机械组成的变化
是由多种因素决定的，譬如地形和地理位置的影响，导致这种变化呈现出一定的波动现象［６］。
土壤有机碳和Ｎ、Ｐ、Ｋ被认为是土壤肥力和生产力的主要指示性指标［１０，１９］。随着柠条林的发育生长林地
土壤粗沙粒和细沙粒含量的减少和极细沙粒与粘粉粒含量的增加（表２），土壤有机碳、全Ｎ、全Ｐ和速效Ｋ的
含量均显著增加（表３）。土壤颗粒组成与土壤养分间的相关关系分析（表４）亦证明了这一点。在柠条林生长
发育过程中，随着柠条林冠幅、高度、分枝数的增加（表１），植被盖度增大而导致风沙流活动减弱，空气中的尘
埃及细粒物质逐渐沉积到土壤表层［１０－１２］，同时每年有大量的枯枝落叶输入以及微生物和动物的作用，土壤表层
发生物理化学变化，逐渐形成了灰褐色的结皮层［１２］。经过长时间的腐殖质化过程，土壤有机质、全量Ｎ和全Ｐ
含量等提高，土壤的养分状况得到改善［１６］。土壤有机质含量与土壤肥力水平是密切相关的，对于植物生长发
育和土壤物理性质进一步改善具有显著作用；同时，土壤肥力改善和植被恢复反过来进一步促进沙化草地生态
系统恢复［１２，１６］。但是随着柠条林的发育和林龄的增加，土壤Ｃ／Ｎ呈下降趋势，说明土壤Ｎ的积累量高于土壤
有机碳的积累量。作为豆科植物的柠条，本身的固氮作用以及枯落物分解过程的氮释放是土壤Ｎ积累量较高
的重要原因［１３］。土壤速效Ｎ和速效Ｐ的含量在不同年龄林地间无显著差异性，说明柠条林发育生长过程对
这些指标的影响相对较小，具体原因尚需深入研究。
随着柠条林地环境改善，土壤ｐＨ呈现下降趋势，特别是在２４年之后土壤ｐＨ值显著降低，而土壤电导率
呈现增加趋势（图１），这与Ｓｕ［１０，１２］等的研究结果相吻合，而与曹成有［６，１４］等的研究结果相悖。在柠条林发育过
１１１第４期 刘任涛等：荒漠草原区固沙人工柠条林生长过程中土壤性质演变规律
程中，根系有机酸的分泌以及和微生物的相互作用均可能导致土壤ｐＨ下降［１０，１２］。至于土壤电导率的升高，这
可能与枯落物中可溶性盐的积累和沉积有关［１２］。但是由于土壤电导率值在相对较低的范围内（７５～１３２μＳ／ｃｍ）
变化，所以这种枯落物中盐分的积累并没有导致土壤盐渍化。
伴随着柠条林地生长发育过程和土壤质地与营养成分的改善，土壤水分和温度亦发生了显著变化（图２和
表４）。随着柠条林龄的增加，从２４年开始林地土壤水分显著增加，但土壤温度开始显著降低。土壤水分的变
化与Ｚｈａｏ等［１１］的研究结果相吻合，说明随着土壤颗粒成分的变化，柠条林龄增加和柠条林地发育有利于土壤
水分的保持，进而有利于地表植被的恢复［１１］。土壤温度的变化则与柠条灌丛特征直接相关［１５］，而且与土壤粘
粉粒存在极显著负相关性（表４），说明柠条林的发育和土壤质地的改变，有利于降低土壤表层温度，这种土壤
微生境的变化有助于土壤生物（动物和微生物）的活动和促进枯落物的分解过程［６，１５］，进而促进土壤环境的改
善和植被的恢复。另外，土壤水分和温度在２４年柠条林地才开始发生显著变化，说明在荒漠草原区柠条林对
土壤微环境的影响需要较长的时间才能表现出来。
综合结果来看，从６年到１５年柠条林地，土壤粗沙粒和细沙粒含量显著升高而没有降低，但从２４年柠条
林地开始土壤粗沙粒和细沙粒含量显著下降，土壤极细沙粒和粘粉粒含量亦开始显著增加。并且从２４年柠条
林地开始，土壤养分（主要是土壤有机碳、全Ｎ和全Ｐ）含量显著升高，土壤ｐＨ和温度显著下降，土壤电导率和
含水量增加，而且土壤全Ｎ的积累量要高于土壤有机碳。在荒漠草原区，人工柠条林发育生长过程有利于土
壤肥力的提高和土壤环境的改善，但需要的时间较长。
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２１１ 水土保持学报 第２６卷