全 文 ：第 23卷　第 12期 干　旱　区　资　源　与　环　境 Vol.23　No.12
2009年 12月 JournalofAridLandResourcesandEnvironment Dec.2009
文章编号:1003-7578(2009)12-188-05
塔里木沙拐枣生境的土壤特征研究＊
古丽努尔 ·沙比尔哈孜 , 潘伯荣
(中国科学院新疆生态与地理研究所 , 乌鲁木齐 830011)
　　提　要:通过对分布在我国塔里木盆地的塔里木沙拐枣(CaligonumroborovskiA.Los.)居群的土壤特征
进行分析。结果表明:塔里木沙拐枣居群土壤颗粒粒级组成较粗 , 属于砂土组的粗砂土类型;pH值在 8.09-
8.88之间 ,呈碱性;养分和有机质含量普遍较低;不同生境塔里木沙拐枣居群土壤颗粒 、土壤盐分 、土壤养分之
间都存在不同程度的变异;根据土壤特征(土壤粒径 、土壤盐分 、土壤养分), 将塔里木沙拐枣生境土壤划分为
两种类型。
关键词:塔里木沙拐枣居群 ,生境 , 土壤特征 , 变异系数
中图分类号:S15　　　　　　文献标识码:A
　　生境是植物生活的具体环境 [ 1] 。研究植物的生境特征 ,量化生境内各种环境因子的范围 ,确定植物
对各种环境因子的生态适应幅度 ,可以为掌握植物的生态学特性 、深入研究植物与环境的关系 、更有效保
护和合理利用植物提供基础资料和理论依据。生境的多样性是生物群落多样性甚至是整个生物多样性形
成的基本条件[ 2] 。而土壤的变异是引起植物种群空间分布和变异的一个主要原因 。土壤是植物生活的
基础 ,它不仅是植物的固着基地 ,同时也是植物生活中不可缺少的水分 、无机盐的主要供应者 。Preston[ 3]
认为 ,下伏土壤的变异是引起植物物种种群空间分布和变异的一个主要原因 。Boiling等[ 4]和钱亦兵等 [ 5]
研究证明 ,在大尺度气候 、地貌形态特征确定的条件下 ,土壤作为重要的生境因子 ,其理化属性的异质性直
接影响着植被分布格局。
塔里木沙拐枣(CaligonumroborovskiA.Los.),亦称南疆沙拐枣或昆仑沙拐枣 ,是分布在我国塔里木
盆地的特有种 ,也是荒漠植被的主要建群种之一 ,它抗旱 、耐风蚀 、耐沙埋 ,是固定流沙地不可多得的一种
固沙植物[ 6-9] 。这种灌木荒漠以其独特的生活型 、地貌特点和薪柴 、饲用 、固沙 、蜜源 、药用等生态和经济
特点 ,早就引起不少学者的关注 。但相关沙拐枣属植物生境的土壤特征研究还不见多 ,其中谭勇[ 10]研究
了我国沙拐枣属天然群落物种多样性与土壤因子的耦合关系 。对塔里木沙拐枣土壤生境多样性研究 ,尤
其是土壤特征的定量化研究工作未见报道 。以实地调查与分析不同生境塔里木沙拐枣的土壤特征 ,以期
揭示其生境适宜性的空间差异 ,为深入研究塔里木沙拐枣形态多样性与土壤生境的关系与其生境保护提
供基础资料和科学依据。
1　研究区域概况与研究方法
1.1　研究区概况
研究区域介于塔里木盆地 78°14′35.1″-88°10′33.3″E和 36°45′16.3″-42°16′52″N之间。本区处在
欧亚大陆的中心 ,远离海洋 ,被高山包围的盆地地势 ,决定了盆地极其干旱的自然环境特点 [ 11] 。本区太阳
辐射总量为 6 ～ 6.5GJ/m2 ,光合有效辐射量为 2.94 ～ 3.18GJ/m2 ,高于同纬度的东部地区 。由于晴日多 、
云量少 ,日照时数可达 2500 ～ 3000h,是全国日照时数最多的地区之一。盆地日照百分率为 55% ～ 70%,
区域内年平均气温 10 ～ 12℃, 1月平均气温 -5 ～ -10℃, 7月份平均气温 24 ～ 27℃,气温年较差 30 ～
＊ 收稿日期:2008-10-23。
基金项目:科技部国际合作项目:中亚沙拐枣属植物研究及其种质资源保护平台建设(2008DFA31360)与中国科学院战略生物资
源保存与可持续利用专项资助。
作者简介:古丽努尔·沙比尔哈孜(1970-),女 ,新疆人 ,博士研究生 , 主要从事植物分类与民族植物学研究。 Email:sgulnur@hot-
mail.com
DOI :10.13448/j.cnki.jal re.2009.12.025
35℃。在热量指标中 ,本区≥10℃积温为 3800 ～ 4300℃,无霜期 180 ～ 220d。降水稀少 ,年降水量多在 15
～ 65mm,区域内不仅降水量少 ,而且年内分配不均衡 ,年际变率大并多以暴雨形式出现。平均风速为 1.5
～ 2.8m/s,但春 、夏季略偏高 ,多在 2 ～ 3.5m/s。从全区域看 ,大风日数(风速 ≥17.2m/s)在不同地区变化
比较大 ,东部和东南部年大风日数可达到 15 ～ 30d。从大风的季节变化看 ,主要集中在春 、夏两季 ,在这个
时期沙丘移动快 ,浮尘 、沙尘暴天气多 [ 12] 。
1.2　研究方法
1.2.1　野外考察区域与标本查阅
查阅了中国科学院植物研究所 、西北植物研究所 、寒区旱区环境与工程研究所 、新疆生态与地理研究
所 、昆明植物所 、南京植物所 、西北高原生物研究所 、兰州大学 、内蒙古大学 、内蒙古农业大学 ,新疆大学 ,新
疆农业大学等单位的大量标本 。参考了各种记载有沙拐枣属的植物志及其它相关文献 [ 6-9] ,进而确定
塔里木沙拐枣的分布范围以及物候特征 ,选择了 5个样地(表 1)。
表 1　塔里木沙拐枣种群采样地点概况
Tab.1 SamplingsitesofthefivepopulationsofCalligonumroborovskiinthisstudy
种群编号 采样地点 纬　　度 经　　度 高　度
T1 29团 41°51′40.4″ 85°42′45.0″ 922.3
T2 和硕曲惠东 42°16′52″ 86°59′25.1″ 1105
T3 库米什 42°14′43.2″ 88°10′33.3″ 931.8
T4 三岔口至西克尔水库途中 39°55′10.6″ 78°14′35.1″ 1141
T5 于田东 36°45′16.3″ 82°02′54.6″ 1648
1.2.2　野外调查与土壤样品室内分析
采用 Braun-Blanquet学派的典型样地记录法 [ 1] ,每个样地设置 1个 10m×10m的样方 ,用 GPS记录
样地的经度 、纬度 、海拔。土壤取样沿样方对角线取两端和中间 3处 0 ～ 30cm的混合土样 ,土样分别装入
布袋带回实验室 ,经自然风干 ,采用常规方法进行分析。
土壤粒径分析 2mm以上通过过筛 ,用电子天平称重计算出各部分比例 , 2mm以下利用中国科学院新
疆生态与地理研究所粒径分析仪(MASTERSIZER2000)分析;土壤养分和水溶性盐分分析采用常规方法 。
1.2.3　数据处理
对所得数据用 SPSS15.0和 EXCEL2007进行统计分析。
CV= XS×100%
式中: X为每个土壤特征指标的平均值 , S为每个土壤特征指标的标准差 , CV为土壤特征指标的居群
间变异系数 。
　　利用 SPPS15.0,以欧氏距离系数作为判别标准 ,对研究的 5个居群进行聚类分析 ,并绘出系统树状图。
图 1　塔里木沙拐枣不同种群生境土壤粒径分布柱状图
Fig.1 Thehistogramdistributionofsoilparticlesinthe
differentpopulationsofCaligonumroborovskiiA.Los.
2　结果与分析
2.1　土壤颗粒组成
土壤颗粒组成通常用土壤质地表示 ,是土壤最
基本的物理性质之一 。它对植物生长的作用主要是
通过对土壤水分的保持 、通气性能以及有机物质固
持性能的影响来实现的 。对土壤粒径划分参考 《中
国土壤 》[ 13] 。
(图 1)和(表 2)是塔里木沙拐枣不同种群颗粒
度分析的结果 ,由结果可以看出 ,所调查的塔里木沙
拐枣分布的生境均为砂粒土壤为主 ,其土壤粒径绝
大部分为 0.05 ～ 1.0mm之间 ,粒径小于 0.002mm
的粉砂含量很低 。粒径 0.002 ～ 0.05mm的极粗砂
和粒径 >2.0mm的石砾含量也低 。 T1(农二师 29
团)、T2(和硕曲惠东(与 T3(库米什)居群的土壤 1.0 ～ 2.0mm之间的石粒含量比较高 , T4(三岔口至西克
·189·第 12期 古丽努尔 ·沙比尔哈孜等　塔里木沙拐枣生境的土壤特征研究
尔水库途中)居群土壤 1.0 ～ 2.0mm之间的石粒含量比较低 ,而 T5(于田东)居群土壤 1.0 ～ 2.0mm之间
的石粒含量为零 。T1(农二师 29团)、T2(和硕曲惠东)与 T3(库米什)居群的土壤 >2.0mm的石砾含量很
低 ,而 T4(三岔口至西克尔水库途中)和 T5(于田东)居群的土壤 >2.0mm的石砾含量为零;从变异系数
来看 ,不同土壤颗粒成分在不同居群间有一定的变异 ,变异系数最大是石砾(>2.0mm),为 109.1%;变异
系数最小是粗砂(0.25 ～ 0.5mm),为 14.8%。土壤颗粒变异系数大小顺序是:石砾(>2.0mm)(109.1%)
>石砾(1.0 ～ 2.0mm(87%)>中砂(79%)>极粗砂(60.5%)>粉砂(55.8%)>细砂(52.3%)>极粗砂
(37.5%)>粗砂(14.8%);虽然所调查的塔里木沙拐枣种群生境中的土壤 ,按我国土壤质地分类标准均
可归入砂土组的粗砂土[ 14] ,但这 5个居群生境土壤中各粒径级别百分率不一样 ,反映塔里木沙拐枣生境
土壤类型具有多样性的特点 ,该种植物在砂土环境和戈壁都有分布 。
表 2　塔里木沙拐枣不同种群生境土壤颗粒特征(mm)
Tab.2 CharactersofsoilparticlesinthedifferentpopulationsofCaligonumroborovskiiA.Los.
样方
编号
粉砂
<0.002
极粗砂
0.002-0.05
细砂 中砂 粗砂 极粗砂 石砾 石砾
0.05-0.1 0.1-0.25 0.25-0.5 0.5-1.0 1.0-2.0 >2.0
T1 0.319 4.351 8.878 12.001 23.493 24.398 21.676 4.883
T
2 0.675 5.849 7.598 8.454 26.459 30.662 18.695 1.609
T
3 0.613 6.628 11.754 12.182 23.163 23.812 18.656 3.192
T4 1.512 10.512 19.673 16.928 32.100 17.974 1.300 0.000
T5 0.866 4.974 25.611 45.183 23.365 0.000 0.000 0.000
Mean 0.797 6.463 14.703 18.950 25.716 19.369 12.065 1.937
SD 0.445 2.423 7.694 14.971 3.818 11.723 10.502 2.113
SE 0.199 1.083 3.441 6.695 1.707 5.242 4.697 0.945
CV(%) 55.8 37.5 52.3 79.0 14.8 60.5 87.0 109.1
2.2　土壤盐分特征
表 3　塔里木沙拐枣不同种群生境土壤水溶性盐分特征
Tab.3TheCharactersofsoilpHandsaltsinthediferentpopulationsofCalligonumroborovski
样方
编号
pH值
(1:5)
电导率
ms/cm 总盐 全盐 CO
2-
3
g/kg
HCO-
3
CI- SO2-4 Ca2+ Mg2+ Na+ K+
T1 8.870 0.150 0.768 0.742 0.001 0.136 0.090 0.284 0.084 0.008 0.125 0.017
T2 8.180 0.140 0.650 0.602 0.000 0.110 0.049 0.256 0.120 0.002 0.043 0.022
T3 8.090 1.740 9.275 8.388 0.000 0.094 1.329 4.375 1.331 0.247 0.975 0.037
T4 8.880 0.290 1.096 1.071 0.001 0.092 0.085 0.583 0.221 0.033 0.047 0.010
T5 8.360 1.550 7.525 7.288 0.000 0.070 1.082 3.891 1.117 0.247 0.788 0.093
Mean 8.476 0.774 3.862 3.618 0.000 0.100 0.527 1.878 0.574 0.107 0.396 0.036
SD 0.377 0.800 4.191 3.875 0.000 0.024 0.626 2.070 0.599 0.128 0.449 0.033
SE 0.169 0.358 1.875 1.733 0.000 0.011 0.280 0.926 0.268 0.057 0.201 0.150
C(%) 4.4 103.4 108.5 107.1 0.000 24.0 118.8 110.2 104.4 119.6 113.4 91.7
　　对不同种群 0 ～ 30cm土壤水溶性盐分特征进行分析 ,由表 3可知 ,塔里木沙拐枣生境土壤的 pH值在
8.09 ～ 8.88,平均值为 8.476,整体呈碱性。土壤电导率在 0.14 ～ 1.74ms/cm,平均为 0.774ms/cm。总盐
含量为 0.65 ～ 9.275g/kg,平均值为 3.862g/kg,全盐含量为 0.602 ～ 8.388g/kg,平均为 3.618g/kg,可见塔
里木沙拐枣生境中存在有盐渍化现象 。从 8大离子的分析结果中可以看出 ,阳离子中 Ca2+含量最高 ,平
均值为 0.574g/kg,其次为 Na+,平均值为 0.396g/kg, Mg2 +和 K+的含量较低;阴离子中 SO2-4 含量最高 ,平
均值达到 1.878g/kg,是引起 pH值高的主要原因 ,其次为 HCO-3 ,平均值为 0.100g/kg,再次为 CI-,平均值
为 0.527g/kg,而 CO2-3 含量几乎为零。统计结果表明 ,土壤水溶性盐分指标在不同居群间有一定的变异 ,
Mg2 +的变异系数最大 ,为 119.6%, CO2-3 变异系数最小 ,为零;变异系数大小顺序是:Mg2+(119.6%)>
CI-(118.8%)>Na+(113.4%)>SO2-4 (110.2%)>总盐(108.5%)>全盐(107.1%)>Ca2+(104.4%)
>电导率(103.4%)>K+(91.7%)>HCO-3 (24%)>pH值(4.4%)>CO2-3 (0.0%)。
2.3　土壤养分特征
对不同种群 0 ～ 30cm土壤养分特征进行分析(表 4)。土壤营养成分的内容很多 ,一般而言 ,主要用
N、P、K和有机质含量来表示 。由表 4可以看出 ,塔里木沙拐枣不同居群生境土壤营养成分有很大差异 。
塔里木沙拐枣土壤(0 ～ 30cm)有机碳和有机质含量比较低。有机质含量在 1.052 ～ 3.133g/kg,平均 2.
·190· 干　旱　区　资　源　与　环　境 第 23卷
045g/kg;全量 N、P、K中 K的含量最高 ,平均值为 9.480g/kg,全量 N在 0.057 ～ 0.147g/kg之间 ,平均为
0.106g/kg;全量 P在 0.262 ～ 0.861g/kg,平均为 0.598;速效 N、P、K含量中速效 K的含量最高平均为 76.
600mg/kg,最高达到 175mg/kg,速效 N含量为 1.060 ～ 28.670mg/kg,平均为 11.660mg/kg,而速效 P的含
量比较低 ,平均为 1.902mg/kg;从变异系数结果来看 ,土壤养分指标在不同居群间有一定的变异 ,变异系
数最大是速效 N,为 97.5%,变异系数最小是全量 K,为 15.2%;变异系数大小顺序是:速效 N(97.5%)>
速效 K(74.9%)>有机质(39.2%)>有机碳(39.1%)>全量 P(37.0%)>全量 N(34.9%)>速效 P
(33.9%)>全量 K(15.2%)。
表 4　塔里木沙拐枣不同种群生境土壤养分特征
Tab.4 CharactersofsoilnutrientsinthedifferentpopulationsofCaligonumroborovskii
样方
编号 有机碳 有机质
全量(g/kg) 速效(mg/kg)
N P K N P K
T1 1.817 3.133 0.147 0.663 9.340 16.290 2.240 51.000
T2 1.336 2.303 0.134 0.670 10.562 1.060 2.750 62.000
T3 1.295 2.233 0.110 0.861 10.244 28.670 1.990 69.000
T4 0.610 1.052 0.057 0.262 7.028 10.170 1.220 26.000
T5 0.873 1.505 0.081 0.536 10.227 2.110 1.310 175.000
Mean 1.186 2.045 0.106 0.598 9.480 11.660 1.902 76.600
SD 0.464 0.801 0.037 0.221 1.444 11.364 0.644 57.378
SE 0.207 0.358 0.016 0.988 0.646 5.082 0.288 25.660
CV(%) 39.1 39.2 34.9 37.0 15.2 97.5 33.9 74.9
图 2　塔里木沙拐枣不同居群土壤特征聚类图
Fig.2 Thehierarchicalclusterofsoilcharacters
inplotsofCaligonumroborovski
2.4　塔里木沙拐枣土壤类型
为了深入了解塔里木沙拐枣生境土壤的特征 ,
利用 SPPS15.0,以欧氏距离系数作为判别标准 ,对
研究的 5个居群进行了聚类分析 。结果(图 2)表
明 ,根据土壤特征 (土壤颗粒 、土壤盐分 、土壤养
分),当欧氏距离系数取 20时 ,可将塔里木沙拐枣
生境土壤初步划分为两大类 ,其中 ,农二师 29团 、和
硕曲惠东 、库米什 、三岔口至西克尔水库途中的居群
聚为一大支 ,其土壤颗粒以砂(0.002 ～ 1.0mm)和
石砾(1.0 ～ 2.0mm)为主;盐分含量比较低 ,而有机
质含量相对高于其它生境。而于田东的居群独为一
支 ,其土壤颗粒以细砂 、中砂与粗砂为主 ,含量达到 94.159%,明显高于第一类型 ,而极粗砂和石砾含量为
零;土壤有机质比第一种类型较低 ,而盐分含量高于第一种类型。
3　结论与讨论
　　(1)土壤颗粒组成通常又用土壤质地表示 ,是土壤最基本的物理性质之一 。土壤中的各级微粒是土
壤的重要组成部分 ,影响了土壤的许多物理化学性质 ,它对植物生长的作用主要是通过对土壤水分的保
持 、通气性能以及有机物质的固持性能的影响来实现的 。大小不同的颗粒对有机质亲和 、阳离子交换以及
生物活动有巨大影响 。塔里木沙拐枣 5个居群生境土壤特征分析结果看 ,生境土壤颗粒组成较粗 ,主要集
中在 0.05 ～ 1.0mm之间的砂土 ,可归入砂土组的粗砂土类型。土壤颗粒各种群之间变异比较大;反映塔
里木沙拐枣生境土壤类型具有多样性的特点 ,在砂土环境和戈壁都有分布。
(2)土壤 pH值反映了土壤溶液的酸碱度 ,它与土壤的理化性状 、对离子的选择性吸收等有关 。因此 ,
影响着植物的生长发育和植被群落分布。土壤电导度是指土壤溶液的导电状况 ,与可溶性离子的总量成
正相关 。因此 ,土壤电导度是表示土壤盐分总体含量的一项综合性指标 ,电导度越高 ,说明土壤含盐量越
高 [ 15] 。塔里木盆地地处欧亚大陆腹地 ,气候极端干旱 ,在蒸发量远远大于降水量的情况下 ,土壤水分的循
环主要靠地表水补给地下水 ,通过地面蒸发而耗损 。特别是在炎热高温的夏季 ,此时因空气湿度小 ,气温
高以及多风等因素 ,促使土壤进行强烈的蒸发 ,含盐的地下水不断地随土壤毛细管上升 ,易溶盐分在土壤
和水体中聚积 ,致使土壤中的盐分逐渐增多形成盐结皮 ,盐结壳等塔里木沙拐枣生境土壤的 pH值在 8.09
·191·第 12期 古丽努尔 ·沙比尔哈孜等　塔里木沙拐枣生境的土壤特征研究
～ 8.88,平均值为 8.476,呈碱性 。盐渍化现象在塔里木沙拐枣生境中普遍存在 ,盐分主要为 SO2-4 型 。盐
分含量在各种群之间具有显著差异 ,空间变异性大 。
(3)土壤有机质的积累是一个漫长的过程 ,它在土壤剖面中的分布是微生物体 、土壤化学反应 ,土壤
动物的物理运动以及树木凋落物和土壤溶液等共同作用的再现[ 16] 。虽然仅占土壤总量的小部分 ,但它通
过提供所需营养 ,影响团聚体的形成特征 、影响土壤缓冲性等 ,显著的 、影响土壤的物理和化学特征。研究
分析的分布在塔里木盆地 5种沙拐枣属植物的居群普遍土壤有机质积累很少 ,养分和有机质含量普遍较
低 ,各种群之间 ,除了速效 K和速效 N外都处于中等变异水平 ,并未表现出明显的变化 。
(4)通过其生境的这些特征 ,可以看出 ,塔里木沙拐枣具有耐盐(含盐量 9.850 g/kg时仍能生存)、耐
碱(pH值可达 9.1)、耐贫瘠 、适沙的生态学特征 。根据土壤特征(土壤粒径 、土壤盐分 、土壤养分),将塔
里木沙拐枣生境土壤类型划分为两种类型 。
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GulnurSabirhazi, PANBorong
(XinjiangInstituteofEcologicalandGeography, theChineseAcademyofSciences, Urumqi830011, P.R.China)
Abstract:CaligonumroborovskiA.Los.isanendemicanddominantplantinthedesertareasofthecentralA-
siawithcharactersofdrought-resistance, saltresistanceandsand-loving.Itisagoodspeciesforwind-break
andsand-fix.Thevariabilityofcharactersofsoilparticlesize, contentofsaltandthecontentofsoilorganic
materweremeasuredandanalyzedinthispaperbasedonpopulationsinCaligonumroborovskiA.Losindifer-
enthabitats, whichwereselectedfromtheirnaturaldistributionareasintheTarimBasin.Thesoilparticlesize
mainlyconcentrateatsand;thepHarebetween8.09 ～ 8.88, showingitsalkalinecharacterisfrommiddlealka-
linetoheavyalkalinecharacter.Thecontentofsoilorganicmaterislow.Therearediferentvariationindexof
soilparticlesize, contentofsaltandcontentofsoilorganicmateramongdiferenthabitatsofCaligonum
roborovskiA.Los.Basedonthepropertiesofthesoilthefivepopulationinitialycanbecompartmentalizedto
twodiferenttypes.
Keywords:populationofCaligonumroborovskiA.Los.;habitat;propertiesofthesoil;variationindex
·192· 干　旱　区　资　源　与　环　境 第 23卷