全 文 ：第 4 1卷 第 4期
19 9 4年 12月 中 国 沙 漠 J ON U RALF O D〔 SE T R RE E SC A RH
Vo l
.
14
D以 .
No
.
4
19 9 4
河北坝上沙漠化土地褐沙篙 、
冷篙土壤生境特征研究
赵文智 赵存玉
(中国科学院兰州沙漠研究所 兰州 7 30 0 00 )
提 要 应用典范分析与聚类 、 回归分析相结合的方法 , 研究了河北坝上沙漠化土地褐沙篙
(方如尹碗初 叔肋瀚 , 众习 ) ,冷篙 ( A汽斤咖由 ) 土壤生境的分类 、 排序及冷篙 、褐沙篙生长分布与土壤条件
的关系 。 结果表明 :沿丘陵阴坡 、 平滩草地 、 丘陵顶部 、 丘陵阳坡 、 半阴坡砂质缓坡 、 固定沙地 、 半固
定沙地依次沙漠化逐渐严重的土壤退化梯度 ,随着土壤中 0 . 05 m m 以下颗粒 、土壤有机质 、 全氮 、全
钾含量的减少 , 褐沙篙在群落中的重要值显著增加 ;冷篙的生长分布不随土壤生境的变化而明显变
化 , 而是与放牧强度有关 。 因此 , 褐沙篙是本区土地沙漠化的指示植物 , 冷篙是本区由于过牧引起
的草场退化的指示植物 。
关 键 词 冷篙 褐沙篙 土壤生境
篙类植物在草场和沙地植被中占有相当重要的地位 ( 内蒙古植被编委会 , 19 8 5 ) 。 有关篙
类植物特别是冷篙在严重沙漠化土地植被恢复演替及草场放牧演替中的地位 已有研究 (张伟 ,
1 9 9 1 ; 李永宏 , 1 9 4 ) , 但对这类植物在沙漠化地区的生长分布与土壤生境的关系却研究较少 。
位于我国北方农牧交错带中段的河北坝上地区 ,土地沙漠化发展迅速 , 草地沙化 、 退化严重 , 以
羊草 、 大针茅为主的草原植被逐步 向沙生植被退化 , 且呈斑块状镶嵌分布格局 。 在气候条件基
本一致的情况下 ,植被的这种空间分布主要是土壤生境差异的结果 。本文通过对本 区沙漠化土
地褐沙篙 、 冷篙在群落中的重要值随土地沙漠化程度变化的定量研究 , 阐明本区沙漠化过程
中土壤生境梯度的变化及植物对它的指示性 。
1 研究方法
在大滩附近的平滩草地 、 固定沙丘 、 半固定沙地 、 半阴坡砂质缓坡 、 丘陵阴坡 、 丘陵顶部 、 丘
陵阳坡 、 丘陵滩地中 ,选定长约 40 k m 、 宽 2 k m 的样带 , 在样带 内根据植被变化选择 23 块样
地 ,每块样地面积 10 x lo m , ,其 内随机选定 3 个 I X l m , 的样方 ,记载样地地理条件 、 调查样
方植物种类组成 、 高度 、 多度 、 密度 、 盖度 、 生物量 , 在样地 内取 0一 4 0 c m 深的混合土样分析机
械组成和养分含量 。
以褐沙篙 、 冷篙在 3个样方中的平均相对密度 、 高度 、 生物量之和表示它 们在样地中的重
要值 。 用逐步聚类 I 型 (类间平方法 )进行土壤生境分类 。 用典范相关分析 ,即把原来 Q 维自变
量和 P 维 因变量化为少数几个典范变量来描述两个 多元 随机变量的关系的方法 (唐守正 ,
1 9 8 8 ; 朗奎健 , 1 9 5 7 ) ,对土壤生境排序 。
用回归相关分析法研究冷篙 、 褐沙篙重要值与土壤机械组成和土壤养分各个指标的关系 。
收稿 日期 : 1 9 9 4一 0 5一 12 19 9 4一 0 5一 1 2 改 回
2 4中 国 沙 漠 1 4卷
2结果讨论
2
.
1褐沙禽 、 冷离土壤生境类型
以各样地褐沙篙 、 冷篙在样方中的重要值 (表 1 )为基础数据 ,利用类间平方聚类方法将 23
个样地分为六类 , 各类土壤机械组成与养分含量特征 (表 2) 如下 :
表 1 各类生境 0一 40 c m 土壤机械组成及褐沙篙 、冷篙重要值 ’
土坡机械组成 ( m m ) 重要值 ( % )
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砂壤土
轻壤土
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砂壤土
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轻壤土
中壤土
砂壤土
中壤土
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砂壤土
砂壤土
砂壤土
中壤土
轻壤土
砂壤土
砂壤土
砂壤土
砂壤土
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砂壤土
紧砂土
紧砂土
砂壤土
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.
4
, 由中国科学院地理研究所中心分析室分析
I 包括丘陵阴坡及半阴坡的部分地段 , 土壤有机质 , 氮 、 磷 、 钾含量较高 , 分别为 3 . 8% 、
0
.
14 %
、
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.
19 %
、
1
.
6 % ; 0
.
05 m m 以下颗粒含量较多 , 占 40 % 左右 ,土壤比较肥沃 。 植被主要
有华北落叶松人工林和天然 白桦林 , 林 F几乎见不到冷篙 、 褐沙篙 。 用作 “ 草库仑 ”打草 , 为本
区生境最好地段 。
l 包括平滩地 、 半阴坡的部分地段及丘陵顶部 ,土壤有机质 ,氮 、 磷 、 钾含量较高 ,分别 为
4 期 赵文智等 : 河北坝上沙漠化土地褐沙离 、 冷离土壤生境特征研究 2 5
3
.
4 %
、
0
.
1 3 %
、
0
.
16 %
、
1
.
2 % ; 0
.
05
用于放牧 , 植被中有一定成份的冷篙
m m 以下颗粒含量较多 , 占 35 %左右 , 土壤较肥沃 。 主要
, 但很少见到褐沙篙 。
表 2 各类生境 0一 40 c m 土壤有机质 、 氮 、 磷 、 钾含量 `
类型 样方号 有机质
( 环 )
全氮量
(% )
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0 5 0
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(% )
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( % )
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速效磷 全钾量 速效钾
( m s / 1 0 0 9 土 ) ( % ) ( m g / 1 0 0 9 土〕
1 5
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9 2
, 由中国科学院地理研究所中心分析室分析
l 包括半阳坡 , 半阴坡砂质缓坡 , 土壤中有机质 , 氮 、 磷 、钾及 0 . 05 m m 以下颗粒含量低
于类型 l , 高于类型 w ,分别为 2 . 5 % 、 0 . 13 % 、 0 . 12 % 、 30 % 。 植被中冷篙 、 褐沙篙的比例大于
类型 l , 主要用于打草和放牧 。
W 包括半阳坡 、 半阴坡砂 质缓坡的部分地段 , 土壤 中有机质 ,氮 、 磷 、 钾 , 0 . 05 m m 以下颗
粒含量都比较低 ,分别为 1 . 4% 、 0 . 05 % 、 0 . 08 % 、 0 . 8% 、 20 % 。 植被中褐沙篙 、 冷篙 比例加大 ,
但仍以赖草 、 扁穗冰草为主 。
V 主要包括固定沙丘地 ,土壤中有机质 , 氮 、 磷 、 钾 , 0 . 05 m m 以下颗粒含量分别 为 0 . 8 % 、
0
.
03 %
、
0
.
05 %
、
0
.
7 %
、
12 %
。 植被以褐沙篙 、 冷篙为主 , 但仍可见到赖草 、 扁穗冰草 。
VI 主要包括半固定沙地 , 土壤有机质 , 氮 、 磷 、 钾含量极低 , 0 . 05 m m 以下颗粒含量很少 ,
分别为 0 . 9% 、 0 . 03 % 、 0 . 07 % 、 0 . 62 % 、 12 % 。 植被主要以褐沙篙 为主 ,利 用价值不高 。
中 国 沙 漠 1 4 卷
2
.
2 褐沙离 、 冷离土壤生境排序及其生态意义
典范分析在植被分类排序中 己有应用 ( 李兴东 , 1 98 8 ) 。 以土壤机械组成和养分含量为 X
典范 , 以褐沙篙 、 冷篙的重要值为 Y 典范 ,对 23 个样地土壤生境进行典范排序 (图 1 , 2 ) 。 尽管
每个样地在两个序列的典范坐标上分布状况有所不同 ,但却有相同的生态梯度规律 , 且排序结
果与聚类分类基本一致 。 砂质土机械组成与其持水特性关系密切 。 某一生境土壤细物质含量
较低 , 粗砂及中砂含量丰富 ,说明其持水性较差 , 土壤生境趋于旱化 。 土壤中细颗粒物质含量
的多少是砂质土水分生产力的重要指标 ( A . T . 加也里 , 1 95 8 ) 。 因此 ,图 1反映了沿左下向右上
这一梯度 , 土壤中细颗粒物质逐渐减少 , 生境逐渐干旱 。 图 2 反映 了沿左下往右上的梯度 ,土
壤有机质 、 氮 、 磷 、 钾逐渐减少 , 生境趋于贫瘩 。 两种序列都反映了本区沿着丘陵阴坡 、 平滩草
地 、 丘陵顶部 、 半阴坡砂质缓坡 、 固定沙地 、 半固定沙地的次序土壤逐渐干旱 、 贫痔 , 褐沙篙逐
渐繁盛 。
一0 2 一 0 4 一 0 6 一 0 5 一 1 0 一 1 2 一 1
.
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图 1 2 3个样地以土壤机械组成为 x 典范排序 图 2 23 个样地以土壤养分为 x 典范排序
2
.
3 褐沙篱 、 冷篱生长与土壤条件关系
以褐沙篙 、 冷篙在群落中的重要值大小来反映它们在群落中的生长分布情况 。 相关分析
( 表 3 , 4) 表 明 ,褐 沙 篙在群落中的重 要值与土壤 中的 0 . 01 一 0 . 05 m m , 0 . 0 01 一 0 . 01 m m 、
< 0
.
0 1 m m三种粒级颗粒含量 ,土壤有机质含量 、 全氮量 、 全钾量呈显著负相关 (表 5 ) , 而冷
篙在植物群落中的重要值与土壤机械组成 , 养分 中的任何指标都无显著关系 。即随着本区土地
沙漠化的加剧 ,土壤中 0 . 05 m m 以下颗粒含量减少 , 土壤肥力降低 ,褐 沙篙逐渐繁盛 ,成 为群
落中的主要植物 , 而冷篙生长分布与沙漠化程度的关系并不显著 , 它既可以在肥沃的滩地上
生长 ,也可以在贫痔的固定沙地上生长 。
4 期 赵文智等 :河北坝上沙漠化土地褐沙蔺 、 冷蔺土壤生境特征研究2 7
表 3土壤中各粒级顺粒含量与褐沙篙 、 冷篙重要值间的相关系数
粒 径 0.5 一1 . 0 0.2 5 一 0.5 0 0.5 0一 0.2 5 0. 01 一 0.5 0 0. 01 一 0. 0 01 < 0.1 0 0褐沙离 冷窝
;{{
02 95 4 ’5 . 0
一 . 0
一 . 0
一 0。2 7
1
.
0 0
一 0. 77
一 0. 78
一 0.1 7
0
.
8 3
一 0.1 7
1
.
0 0
0
.
9 7
0
.
91
一 0.5 5 .
一 0.5 0
8 7 6
- 0 6
1
.
0 0
一 0。 60.
一 0.1 4
1
。
0 0
一 0.1 0 0 04 3 . 0
0.5 一 l· 0
0
.
2 5 一 0.5 0
0
.
5 0一 0.2 5
0
.
1 0一 0.5 0
0
.
0 01 一 0. 01
< 0
.
0 01
褐沙篙
冷 篙
1
.
0 0
0
.
8 4
一 0.2 0
一 0.2 6
一 0.2 2
一 0.2 6
0
.
42
0
.
8 2
, 在 0 . 05 水平上差异显著
表 4 土壤养分与褐沙篙 、 冷篙重要值间的相关系数
土壤养分 有机质 全氮量 水解氮 全磷 t 速效磷 全钾量 速效钾 褐沙蓄 冷蔺
nJ峥山勺八UQù口d…1nU八
8二OJ月了 口一卜n6
有机质
全氮量
水解氮
全磷量
速效磷
全钾量
速效钾
褐沙篙
冷 篙
0
.
5 1
1
.
0 0
0
.
7 0
0
。
5 6 0 0
一 0 . 5 5 .
0
.
0 3
1
.
0 0
0
.
35
0
.
7 7
0
.
6 5
0
.
9 1
0
.
7 0
一 0 . 5 7 ’ 一 0 . 2 3
一 0 . 1 5
1
.
0 0
0
.
6 1
一 0 . 6 2 “
一 0 . 1 2
一 0 . 3 9 1 . 0 0
一 0 . 0 1
口O
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0
.
0 6 0
.
1 1 0
.
0 3 0
.
0 6 0 0
, 在 0 . 05 水平上差异显著
表 5 褐沙篙重要值 ( y )与土壤因子 ( x) 关系式
自变量 ( x) 名称 关 系 式 相关系数 样本数
叹U空gdIOJ,`心乙勺,目月自
5
0
.
0 0 1一 0 . 0 1 m m 顺粒含量
< 0
.
0 01 m m 硕粒含量
0
.
0 1一 0 . 05 m m 顺粒含量
土城有机质
土壤全氮 t
土壤全钾量
梦= 6 9 . 8 7一 2 7 . 9 4 I n z
梦= 14 6 . 8一 5 2 . 0 2 In x
犷= 10 1 . 9一 3 7 . 2 in x
犷= 43 . 5一 3 0 . 4 扭 z
梦= 一 4 1 . 7 8一 2 4 . 8 In x
犷- 一 4 1 . 5 + 6 2 . 4 /工
一 0 . 5 4
一 0 。 6 0
一 .0
一 .0
一 0 . 5 7
一 0 . 6 2
3 结论
( l) 典范分析方法较好地反映了本 区丘陵阴坡 、 平滩草地 、 丘陵顶部 、 丘陵阳坡 、 砂质缓
坡 、 固定沙地 、 半固定沙地依次逐渐干旱 、 贫痔的退化土壤生境梯度 。 褐沙篙是适宜本区干旱 、
贫膺生境的植物种 。
( 2) 褐沙篙 、 冷篙都是草地退化的产物 ,但 对退化 的指示意 义不 同 。 褐沙篙随着土壤中
0
.
05 m m 以下颗粒含量 、 土壤有机质 、 全氮量 、 全钾量逐渐减少 、 土地逐渐沙漠化而逐渐繁盛 ,
在土地相对肥沃地段却很少生长 , 因而它是土地沙漠化的指示植物 。 冷篙生长与土壤机械组
成 、 养分含量无显著关系 , 既可在土地肥沃的平滩草地上生长 , 又可在土壤贫瘩细颗粒物质含
28 中 国 沙 漠 4 1卷
量较低的围封禁牧的植被逐渐恢复正向演替的 固定沙地生长 ,但在土壤肥力与过度放牧的平
滩草地基本一致的丘陵阴坡围封打草地上却很少生长 。因此 ,冷篙是由于放牧过渡引起草地退
化的指示种 ,也是严重沙漠化土地植被逐渐恢复的指示种 。
参 考 文 献
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