全 文 ：浙江大学学报(农业与生命科学版) 40( 5) : 541 ～ 550，2014
Journal of Zhejiang University ( Agric． ＆ Life Sci． )
http: / /www． journals． zju． edu． cn /agr
E-mail: zdxbnsb@ zju． edu． cn DOI: 10． 3785 / j． issn． 1008-9209． 2013． 11． 261
基金项目:国家重点基础科学( 973 计划)研究前期专项( 2012CB723206) ;国家自然科学基金资助项目( 31460123; 41101301) ．
* 通信作者( Corresponding author) :宋乃平，E-mail: songnp@ 163． com
第一作者联系方式:陈林，E-mail: chenlin198388@ 163． com
收稿日期( Ｒeceived) : 2013-11-26;接受日期( Accepted) : 2014-02-24;网络出版日期( Published online) : 2014-09-15
UＲL: http: / /www． cnki． net /kcms /doi /10． 3785 / j． issn． 1008-9209． 2013． 11． 261． html
种植年限对荒漠草原区苜蓿地表层土壤特性的影响
陈林， 杨新国， 宋乃平* ， 李学斌， 翟德苹
(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 /西北土地退化与生态恢复国家重点实验室培育基地 /
西部生态与生物资源开发联合研究中心，银川 750021)
摘要 采用时空互代法，研究宁夏中部荒漠草原区不同种植年限苜蓿地表层土壤理化性状特征．结果表明: 3 种粒
径( ＞ 0. 5 mm，0. 106 ～ 0. 25 mm， ＜ 0. 106 mm)间土壤的 pH、电导率( electrical conductivity，EC)、有机质( soil organic
matter，SOM)、CaCO3、全氮( total nitrogen，TN)、碱解氮 ( available nitrogen，AN)、全磷 ( total phosphorus，TP)和速效磷
( available phosphorus，AP)在同一种植年限间差异均无统计学意义( P ＞ 0. 05) ，但 ＞ 0. 5 mm和 ＜ 0. 106 mm粒径的土
壤活性有机碳( soil active organic carbon，SAOC)含量均显著高于 0. 106 ～ 0. 25 mm 粒径，相比差异有统计学意义( P
＜0. 05) ;随着种植苜蓿年限的增加，pH值有所降低，且苜蓿种植后对 20 ～ 40 cm土层土壤 pH值的影响大于 0 ～ 20
cm;而 EC值在苜蓿不同种植年限间波动较大，相比差异均无统计学意义( P ＞ 0. 05) ，多数年限间 0 ～ 20 cm 土层土
壤 EC值高于 20 ～ 40 cm土层( P ＜ 0. 05) ; SOM在苜蓿种植后的各年限间均较草地高，相比差异无统计学意义( P ＞
0. 05) ，0 ～ 20 cm以 SOM较 20 ～ 40 cm高; 0 ～ 20 cm土层 ＞ 0. 5 mm和 ＜ 0. 106 mm粒径的 SAOC随种植年限增加呈
先升高( 1 a)后降低( 4 ～ 12 a)的趋势，而 20 ～ 40 cm则基本没有变化． 0 ～ 40 cm土层中 ＞ 0. 5 mm和 ＜ 0. 106 mm粒
径的 SAOC在各种植年限间均显著高于 0. 106 ～ 0. 25 mm，相比差异有统计学意义( P ＜ 0. 05) ，而 0. 106 ～ 0. 25 mm
粒径的 SAOC在不同年限间差异无统计学意义( P ＞ 0. 05) ; 0 ～ 40 cm 土壤 TN 和 AN 波动较大，但没有显著提高土
壤氮的质量分数，相比差异无统计学意义( P ＞ 0. 05) ; 0 ～ 40 cm土层土壤 TP和0 ～ 20 cm 土层土壤 AP 的变化趋势
均为随着种植年限( 0 ～ 12 a)的增加而增大，而 20 ～ 40 cm土层的 AP则表现为M型波动． 1 ～ 12 a间 0 ～ 20 cm土
层的 TP均显著低于 20 ～ 40 cm，相比差异有统计学意义( P ＜ 0. 05) ; 0 ～ 20 cm土层土壤 C /N在同一年限均高于 20
～ 40 cm土层，在 12 a时，各粒径 C /N显著减小，相比差异有统计学意义( P ＜ 0. 05) ; 0 ～ 40 cm土壤 CaCO3 随着种植
年限的增加呈升高的趋势，且在种植苜蓿 12 a后 20 ～ 40 cm土层的 CaCO3 显著高于 0 ～ 20 cm，相比差异有统计学
意义( P ＜ 0. 05) ．
关键词 荒漠草原区; 苜蓿; 不同粒径; 土壤理化性状; 响应
中图分类号 S 154. 1; S 344 文献标志码 A
Effects of planting alfalfa on soil quality in desert steppe of Ningxia． Journal of Zhejiang University
( Agric． ＆ Life Sci． ) ， 2014，40( 5) : 541-550
Chen Lin， Yang Xinguo， Song Naiping* ， Li Xuebin， Zhai Deping (Key Laboratory for Ｒestoration and Ｒeconstruction of
Degraded Ecosystem in North-Western China of Ministry of Education / Breeding Base for State Key Laboratory of Land
Degradation and Ecological Ｒestoration of North-Western China / Union Ｒesearch Center for Ecology and Exploitation of
Biological Ｒesources in Western China， Ningxia University， Yinchuan 750021， China)
浙江大学学报(农业与生命科学版)
Summary Soil quality plays a crucial role in sustaining agricultural systems productivity， and it is important in
sustaining ecosystem． What about the soil quality in different planting years of alfalfa ( Medicago sativa) in the steppe
desert of Ningxia in China？ That is not yet completely understood．
The objective of this study was to investigate the soil physical and chemical properties of different soil particle
diameters ( ＞ 0. 5 mm， 0. 106-0. 25 mm and ＜ 0. 106 mm) after planting alfalfa for 0-12 years．
By using the method of replacing time with space， an analysis was made on the dynamic changes of top soil ( 0-20 cm
and 20-40 cm) nutrients and soil particle． The results showed that there was no significant difference between the different
soil particle diameters in the same period of the pH， electrical conductivity ( EC) ， soil organic matter ( SOM) ， CaCO3，
total nitrogen ( TN) ， available nitrogen ( AN) ， total phosphorus ( TP) and available phosphorus ( AP) ( P ＞ 0. 05) ， but the
soil active organic carbon ( SAOC) contents of the soil particle with diameters of ＞ 0. 5 mm and ＜ 0. 106 mm were
significantly higher than that of soil particle with diameters of 0. 106-0. 25 mm ( P ＜ 0. 05) ． With the increasing of planting
years， the pH values decreased， and after planting alfalfa， it was greater affected in 20-40 cm soil layer than 0-20 cm soil
layer． The EC values were fluctuated in different planting years， but there were not significant ( P ＞ 0. 05) ， and the EC
values of 0-20 cm soil layer were significantly higher than that of 20-40 cm soil layer in most planting years． The SOM
contents in each planting year were higher than the grass， but there was no significant difference ( P ＞ 0. 05) ， and the SOM
contents of soil particle with diameters of ＞ 0. 5 mm and ＜ 0. 106 mm in 0-20 cm soil layer were increased firstly ( 1 year)
and then decreased ( 4-12 years) with the increase of planting years， while the SAOC contents of 20-40 cm soil layer
remained unchanged． The SAOC contents of soil particle with diameters of ＞ 0. 5 mm and ＜ 0. 106 mm in 0-40 cm soil
layer in each planting year were significantly higher than that of soil particle with diameters of 0. 106-0. 25 mm ( P ＜ 0. 05) ，
but there was no significant difference in each planting year ( P ＞ 0. 05) ． The TN and AN contents in 0-40 cm soil layer
fluctuated a lot and showed no influence on TN content． The TP contents of 0-40 cm soil layer and the AP contents of 0-20
cm soil layer showed the increasing trend ( 0-12 years) ， and the AP contents of 20-40 cm soil layer showed the M type
fluctuations． The TP contents of 0-20 cm soil layer were significantly lower than those of the 20-40 cm soil layer in 1-12
years ( P ＜ 0. 05) ． The C /N values of 0-20 cm soil layer were higher than those of the 20-40 cm soil layer in the same
planting years， and in 12 years， the C /N value was significantly lower than other years ( P ＜ 0. 05) ． The CaCO3 contents of
0-40 cm soil layer showed an increasing trend with the increasing of planting years， and the CaCO3 contents of 20-40 cm
soil layer were significantly higher than those of 0-20 cm soil layer ( P ＜ 0. 05) ．
In conclusion， with the increasing of planting years， there was significant difference only between the soil particle
diameter and the SAOC content ( P ＜ 0. 05) ， and the soil quality showed temporal variability．
Key words desert steppe; alfalfa; different soil particle diameters; soil physical and chemical properties; response
人工苜蓿草地是宁夏中部荒漠草原区一种重要
的草地生态系统类型，因其抗逆性强、适应性广、产
量高而广为种植．旱地苜蓿草畜转化纯收入达3 750
元 /hm2 ［1］ ，是促进草畜产业发展、增加农民收入、实
现草畜均衡增长、保障畜牧业持续发展的重要途
径［2］ ;同时，种植苜蓿可以遏制土壤沙化、防风固沙、
改善生态环境．自从宁夏全区天然草原实施禁牧封
育以来，以种植苜蓿为主的人工草地得到了快速发
展［3］ ，引起了很多学者的关注［1，4-6］ ．关于在苜蓿不同
种植年限下( 1 ～ 4 a) ［2］表层土壤［7］的理化特性已有
相关研究，但是针对较长种植年限( 1 ～ 12 a)、不同
粒径( ＞ 0. 5 mm，0. 106 ～ 0. 25 mm， ＜ 0. 106 mm)土
壤理化性状的研究还未见报道．因此，本文对宁夏中
部荒漠草原区不同种植年限、不同粒径表层土壤理
化性状进行了初步研究，以期为该区生态环境建设
及苜蓿产业发展提供科学依据．
1 研究区采集方法
1. 1 概况
研究区位于宁夏回族自治区吴忠市盐池县北王
圈自然村 ( 37° 50 54″—37° 53 28″N，107° 27 07″—
107°3027″E) ，在毛乌素沙地西南缘，地貌为鄂尔多
斯缓坡起伏高原． 气候特点为干旱少雨，蒸发量大，
属典型的中温带大陆性气候． 年平均气温为 8. 46
℃，年降水量为 276. 3 mm［8］ ，且年际变化幅度较大，
降水主要集中分布于 7—9 月．该地区风多而大，主
要风向为西北风，土壤以风沙土为主．
245 第4 0 卷
陈林，等:种植年限对荒漠草原区苜蓿地表层土壤特性的影响
1. 2 样地的选择与采集
采用空间代替时间的方法研究不同种植年限苜
蓿地表层土壤 ( 0 ～ 20 cm 和 20 ～ 40 cm) 的理化性
状．在 2012 年 8 月，通过选取当地土壤性状均一、地
表相对平坦的 1(前茬作物为玉米) ，4，8，12 a 生、具
有代表性的苜蓿样地，以周边草地为对照，记为 0 a．
当地苜蓿种植后不进行浇水和施肥，每年刈割 2 ～ 3
茬．在各样地内按照 0 ～ 20 cm和 20 ～ 40 cm分 2 层
采集土样，按 5 点取样法将同层土样去除植物根系
和石块后混合均匀，用 4 分法取 1 kg 左右装入布袋
中，带回实验室后风干备用． 每个年限均设置 3 个
重复．
1. 3 测定指标及方法
土壤颗粒大小对土壤养分的作用方式和强度有
很大的差异［9］ ．为了解不同粒径土壤样品对分析结
果的影响程度，同时使测定的数据既可与国际制接
轨，又可减小分析误差，现对不同种植年限苜蓿地土
壤不同粒径样品的理化性状进行测定，并分析其差
异性．采用干筛法对土样进行处理，获得 ＞ 0. 5 mm，
0. 106 ～ 0. 25 mm， ＜ 0. 106 mm 3 个粒级． 用以下方
法对 3 种粒径土壤理化性状进行测定: 土壤 pH 和
电导率 ( electrical conductivity，EC) 分别采用 5 ∶ 1水
土比悬液和浸提液直接测定; 土壤有机质 ( soil
organic matter，SOM) 采用重铬酸钾氧化-外加热法
(油浴 ) 测定; 土壤活性有机碳 ( soil active organic
carbon，SAOC)的测定参见文献［10］;土壤全磷( total
phosphorus，TP)采用钼锑抗比色法测定; 土壤速效
磷 ( available phosphorus， AP ) 采 用 0. 5 mol /L
NaHCO3 浸提-钼锑抗比色法测定; 全氮 ( total
nitrogen，TN)采用凯氏定氮法测定;碱解氮( available
nitrogen，AN)采用碱解扩散法测定;碳酸钙( CaCO3 )
采用气量法测定．
1. 4 数据处理
采用 Excel 2003 和 SPSS 17. 0 软件进行数据统
计、分析和比较:在数据正态分布检验和转换的基础
上计算均值和标准差，对各项指标进行单因素方差
分析( one-way ANOVA) ，利用 LSD 法进行不同种植
年限土壤理化性状的差异显著性多重比较．
2 结果与分析
2. 1 不同种植年限苜蓿地表层不同粒径土壤 pH
和 EC值的比较
图 1为不同种植年限苜蓿地表层 3 种粒径土壤
pH和 EC值的比较． 0 ～20 cm和20 ～40 cm土层土壤
pH值分布在 8. 72 ～ 9. 11 范围内，按照土壤酸碱度分
级均属碱性土壤．总体上，不同粒径( ＞ 0. 5 mm，0. 106
～0. 25 mm， ＜0. 106 mm)土壤 pH值随着种植年限的
增加呈降低趋势．土壤 EC 值在 58. 00 ～ 118. 20 μS /
cm范围内． 0 ～20 cm土层不同粒径( ＞0. 5 mm，0. 106
～0. 25 mm， ＜ 0. 106 mm)土壤 EC 值的变化波动较
大，最大变幅高达 103. 79%，且种植苜蓿后均高于未
种植苜蓿的对照草地( 0 a) ．但 20 ～ 40 cm 土层土壤
EC值变化幅度较小，仅为 13. 26% ．
20 ～ 40 cm 土层土壤 pH 值较 0 ～ 20 cm 高，相
比差异无统计学意义 ( P ＞ 0. 05 ) ． 且种植苜蓿后
20 ～ 40 cm土层土壤 pH 值变幅较 0 ～ 20 cm 大，而
EC值的情况则不同，在 0 a 时，0 ～ 20 cm 土层土壤
EC值和 20 ～ 40 cm 土层相比差异无统计学意义
( P ＞ 0. 05) ，但在种植苜蓿后，0 ～ 20 cm 土层土壤
EC值的增幅较大; 除 4a 外，种植 1，8，12 a 苜蓿的
EC值显著高于 20 ～ 40 cm土层，相比差异有统计学
意义( P ＜ 0. 05) ．
不同粒径间 pH 和 EC 值在同一种植年限差异
均无统计学意义( P ＞ 0. 05) ．
2. 2 不同种植年限苜蓿地表层不同粒径 SOM 和
SAOC的比较
0 ～ 20 cm 和 20 ～ 40 cm 土层 SOM 的变化范围
在 0. 36 ～ 4. 25 g /kg 之间，属于极低含量等级．从图
2 中可以看出，种植苜蓿后 0 ～ 20 cm 土层各粒径的
SOM均较未种植苜蓿的对照草地 ( 0 a) 高，但除 ＞
0. 5 mm 粒径 ( 1 ～ 12 a ) SOM 显著高于 0 a
( P ＜ 0. 05)外，其他 SOM相比差异无统计学意义( P
＞ 0. 05) ． SAOC的变化范围在 0. 29 ～ 2. 70 mg /kg之
间，随着种植年限的增加，0 ～ 20 cm 土层 ＞ 0. 5 mm
和 ＜ 0. 106 mm 粒径的 SAOC 变化趋势和 SOM 相
似，0. 106 ～ 0. 25 mm粒径的则变化不大; 20 ～ 40 cm
土层 ＞ 0. 5，0. 106 ～ 0. 25， ＜ 0. 106 mm粒径的 SAOC
在0 ～ 20 a间变化幅度较小．
0 ～ 12 a间，相同年限0 ～ 20 cm土层SOM均较
20 ～ 40 cm土层高 ． 在不同土层中，各粒径间SAOC
的含量不同，0 ～ 20 cm土层中 ＞ 0. 5 mm和 ＜ 0. 106
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浙江大学学报(农业与生命科学版)
图 1 不同种植年限苜蓿地表层不同粒径土壤 pH和 EC值的比较
Fig． 1 Comparison of soil pH value and EC in 0-40 cm soil layers with different soil particle diameters in
different planting years of alfalfa grassland
图 2 不同种植年限苜蓿地表层不同粒径 SOM和 SAOC的比较
Fig． 2 Comparison of SOM and SAOC in 0-40 cm soil layers with different soil particle diameters in
different planting years of alfalfa grassland
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陈林，等:种植年限对荒漠草原区苜蓿地表层土壤特性的影响
mm粒径的 SAOC在 1 ～ 8 a 间显著高于 20 ～ 40 cm
土层，相比差异有统计学意义( P ＜ 0. 05) ，而 0. 106
～ 0. 25 mm 粒径在 0 ～ 40 cm 土层间差异无统计学
意义( P ＞ 0. 05) ．
不同粒径间 0 ～ 20 cm 和 20 ～ 40 cm 土层中 ＞
0. 5 mm 和 ＜ 0. 106 mm 粒径的 SAOC 均显著高于
0. 106 ～0. 25 mm，相比差异有统计学意义( P ＜0. 05) ．
而不同粒径间 SOM在同一种植年限差异无统计学意
义( P ＞0. 05) ．
2. 3 不同种植年限苜蓿地表层不同粒径土壤 TN
和 AN的比较
从图 3 可以看出， ＞ 0. 5 mm 粒径土壤的 TN 为
0. 25 ～ 0. 52 g /kg， AN 为 2. 80 ～ 18. 55 mg /kg;
0. 106 ～0. 25 mm粒径土壤的 TN为 0. 23 ～0. 48 g /kg，
AN为 3. 50 ～ 10. 93 mg /kg; ＜ 0. 106 mm 粒径土壤的
TN为 0. 13 ～0. 81 g /kg，AN为 5. 25 ～9. 28 mg /kg． TN
属于低和极低等级，AN则均属于极低等级．而且，0 ～
20 cm和20 ～40 cm土层土壤 TN和 AN在不同年限间
( 0 ～12 a)的波动较大，且没有明显规律．
0 ～ 20 cm和 20 ～ 40 cm 土层土壤 TN 和 AN 差
异均无统计学意义( P ＞ 0. 05) ．
不同粒径间土壤 TN 和 AN 在同一种植年限差
异无统计学意义( P ＞ 0. 05) ．
图 3 不同种植年限苜蓿地表层不同粒径土壤 TN和 AN的比较
Fig． 3 Comparison of TN and AN in 0-40 cm soil layers with different soil particle diameters in
different planting years of alfalfa grassland
2. 4 不同种植年限苜蓿地表层不同粒径土壤 TP
和 AP的比较
图 4 为不同种植年限苜蓿地表层 3 种粒径土壤
TP和 AP的比较． ＞ 0. 5 mm粒径土壤的 TP为 0. 50
～ 1. 38 g /kg，AP 为 85. 00 ～ 162. 36 mg /kg; 0. 106 ～
0. 25 mm粒径土壤的 TP为 0. 53 ～ 1. 35 g /kg，AP为
54. 71 ～ 146. 04 mg /kg; ＜ 0. 106 mm 粒径的 TP 为
0. 54 ～ 1. 26 g /kg，AP 为 68. 07 ～ 143. 90 mg /kg． TP
属于中和高等级，AP 则均属于高和极高等级，说明
研究区土壤中不缺乏磷元素． 0 ～ 20 cm和 20 ～ 40
cm土层土壤 TP均为随着种植年限( 0 ～ 12 a)的增
加呈增大的趋势，0 ～ 20 cm 土层土壤 AP 呈升高的
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浙江大学学报(农业与生命科学版)
趋势，而20 ～ 40 cm土层土壤 AP 则表现为 M型
波动．
不同土层中，未种植苜蓿时( 0 a) ，0 ～ 20 cm 和
20 ～40 cm土层中各粒径间的土壤 TP相比差异无统
计学意义( P ＞0. 05) ，而在苜蓿种植后( 1 ～ 12 a) ，0 ～
20 cm 土层中 ＞ 0. 5，0. 106 ～ 0. 25， ＜ 0. 106 mm 粒径
的土壤 TP低于 20 ～ 40 cm土层，相比差异有统计学
意义( P ＜0. 05) ;土壤 AP的情况则不同，总体上，在 4
a和 12 a 时，20 ～ 40 cm 土层 ＞ 0. 5，0. 106 ～ 0. 25， ＜
0. 106 mm粒径的土壤 AP 低于 0 ～ 20 cm 土层，相比
差异有统计学意义( P ＜ 0. 05) ，但其他年限间差异无
统计学意义( P ＞0. 05) ．
不同粒径间土壤 TP 和 AP 差异无统计学意义
( P ＞ 0. 05) ．
图 4 不同种植年限苜蓿地表层不同粒径土壤 TP和 AP的比较
Fig． 4 Comparison of TP and AP in 0-40 cm soil layers with different soil particle diameters in
different planting years of alfalfa grassland
2. 5 不同种植年限苜蓿地表层不同粒径土壤 C/N
的比较
土壤 SOM 和 TN 是土壤中最为重要的指标，它
们之间的关系可以用土壤 C /N来表示． C /N 是衡量
土壤 C、N 营养平衡状况的指标． 本研究 0 ～ 20 cm
和 20 ～ 40 cm 土层土壤 C /N 在 0. 63 ～ 17. 13 之间
(图 5) ． 0 ～ 20 cm 土层土壤 C /N 最小为 1. 05，最大
为 17. 13，变幅较大; 20 ～ 40 cm 土层土壤 C /N 最小
为 0. 63，最大为 5. 93，变幅较小．在苜蓿种植 ＜ 12 a
时，C /N并没有显著的变化，相比差异无统计学意
义( P ＞ 0. 05) ，在 12 a 时，各粒径 C /N 显著减小，相
比差异有统计学意义( P ＜ 0. 05) ．
总体上，没有种植苜蓿的荒草地( 0 a)和种植苜
蓿后( 1 ～ 12 a) 0 ～ 20 cm土层土壤 C /N在同一年限
均高于 20 ～ 40 cm，但除种植 1 a 苜蓿地 0 ～ 20 cm
土层 ＜ 0. 106 mm粒径的土壤 C /N 显著高于20 ～ 40
cm土层外( P ＜ 0. 05) ，其他差异均无统计学意义( P
＞ 0. 05) ．
不同粒径间，除种植 1 a 苜蓿地 0 ～ 20 cm 土
层 ＜ 0. 106 mm粒径的土壤 C /N 显著高于 ＞ 0. 5 mm
和 0. 106 ～ 0. 25 mm粒径外( P ＜ 0. 05) ，其他差异均
无统计学意义( P ＞ 0. 05) ．
2. 6 不同种植年限苜蓿地表层不同粒径土壤
CaCO3 的比较
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0 ～ 20 cm 和 20 ～ 40 cm 土层土壤 CaCO3 在
0. 044 ～ 0. 125 g /kg范围内(图 6) ． 0 ～ 20 cm土层土
壤 CaCO3 的波动较 20 ～ 40 cm 土层土壤小，且变化
趋势相同，均为随着种植年限的增加，CaCO3 呈升高
的趋势．
没有种植苜蓿的荒草地中 0 ～ 20 cm 土层土壤
CaCO3 高于 20 ～ 40 cm 土层土壤，相比差异有统计
学意义( P ＜ 0. 05) ，而种植苜蓿后则相反，20 ～40 cm
图 5 不同种植年限苜蓿地表层不同粒径土壤 C/N的比较
Fig． 5 Comparison of C /N in 0-40 cm soil layers with different soil particle diameters in
different planting years of alfalfa grassland
图 6 不同种植年限苜蓿地表层不同粒径土壤 CaCO3 的比较
Fig． 6 Comparison of CaCO3 in 0-40 cm soil layers with different soil particle diameters in
different planting years of alfalfa grassland
土层土壤 CaCO3 的增幅大于 0 ～ 20 cm，在种植苜蓿
12 a后，20 ～ 40 cm 土层土壤 CaCO3 高于 0 ～ 20 cm
土层，差异有统计学意义( P ＜ 0. 05) ．
不同粒径间土壤 CaCO3 在同一种植年限中差
异均无统计学意义( P ＞ 0. 05) ．
3 结论与讨论
不同粒径土壤理化性状有所不同［11］ ．但在本研
究中，不同粒径间的 pH，EC，SOM，TN，AN，TP，AP，
C /N，CaCO3 在同一种植年限间差异均无统计学意
义( P ＞ 0. 05) ，只有 ＞ 0. 5 mm和 ＜ 0. 106 mm粒径的
SAOC显著高于0. 106 ～ 0. 25 mm粒径，以及种植 1 a
苜蓿地 0 ～ 20 cm土层 ＜ 0. 106 mm粒径的土壤 C /N
显著高于 ＞ 0. 5 mm 和0. 106 ～ 0. 25 mm 粒径，相比
差异有统计学意义 ( P ＜ 0. 05) ． 刘合明等［12］通过对
沙质栗钙土、草甸栗钙土及潮褐土不同粒级 SAOC
的研究也得出了不同粒级 SAOC含量差异有统计学
意义( P ＜ 0. 05)的结论． 目前对土壤不同粒径的研
究主要集中在重金属［9，13］、团聚体［14］、有机碳［15-16］和
污染物［17-18］等方面，而对不同粒径土壤理化性状方
面的研究相对较少［19］ ，因此，今后应加强对不同土
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浙江大学学报(农业与生命科学版)
壤类型各粒径土壤理化性状的研究，这可以为以后
进行相关研究时，土壤样品的前期处理作一指导．
杨恒山等［20］和胡发成［21］试验研究得出，种植苜
蓿增加了 SOM，张少民［22］也得出了相似的结论，即
随生长年限的延长，苜蓿草地 SOM 逐渐增加． 有研
究表明，这是由于苜蓿的侧根和毛细根增多，苜蓿根
系新老交替的过程中残留根系、腐殖质归还养分等，
使 SOM提高［23］ ．本研究中 SOM 随着种植年限的增
加也有所增大，均较对照草地( 0 a)高，但各年限间
SOM相比差异无统计学意义( P ＞ 0. 05) ． 这和任晶
晶等［24］在宁夏南部地区的研究结果相似，主要是因
为受苜蓿根系特征 (分布深度)的影响以及不同地
区、不同生长时期的苜蓿对 SOM的归还情况也不尽
相同．苜蓿根瘤固氮作用使其具有培肥地力的功能．
张春霞等［25］研究认为 5 a苜蓿草地土壤氮素质量分
数显著低于种植初期，而且刘晓宏等［26］认为多年生
苜蓿草地深层土壤中的硝态氮质量分数显著偏低，
相比差异有统计学意义 ( P ＜ 0. 05) ． 本研究中种植
苜蓿并没有显著提高表层( 0 ～ 40 cm)土壤的 N 含
量，相比差异无统计学意义( P ＞ 0. 05) ，这可能与土
壤 N易流失［27］ ，加之土壤表层养分受气候因素的影
响较大，大风和降水往往致使上层土壤养分流失和
下移，所以不同苜蓿种植年限表层土壤 N 的波动较
大，苜蓿提高土壤 TN 可能是因为其能提高深层土
壤 NH4
+ -N含量［26］ ．土壤 P作为限制植物生产的重
要因素之一，在维持草地生态系统的稳定性方面发
挥着积极的作用．苜蓿能够固定空气中的氮气供其
生长使用，而生长中所需的磷素只能从土壤中摄取，
所以土壤磷素会逐渐通过苜蓿的收获而带出该生态
系统．本研究中 0 ～ 40 cm 土层土壤 TP 和0 ～ 20 cm
土层 AP随着种植苜蓿年限的增加变化不大 ( P ＞
0. 05) ，20 ～ 40 cm土层土壤 AP 呈M型波动，并没
有表现出显著的降低趋势，相比差异无统计学意义
( P ＞ 0. 05) ，这可能和本研究区 TP 和 AP 属于中高
和高等级，加之取样地的苜蓿产量不高以及本研究
的时间(≤12 a)有关，具体原因还有待进一步深入
研究．
土壤 C /N在多数情况下被看作是 SOM 特性的
重要特征，通常也被认为是土壤氮素矿化能力的标
志．土壤氮素主要以有机氮的形式存在于有机质中，
在绝大多数情况下，土壤有机碳与 TN 之间存在良
好的相关性［28］ ．土壤中有机碳的分解受土壤微生物
碳氮平衡的影响，因此土壤 C /N在很大程度上影响
其分解速率．有学者认为低的 C /N可以加快微生物
的分解和 N的矿化速率［29］ ． 一般情况下，生态系统
的土壤 C /N相对稳定，研究土壤 C /N的变化有助于
深入理解土壤有机碳氮的积累过程及其土壤质量的
变化趋势［30］ ．但植被或管理措施变化会影响土壤有
机碳氮及其土壤 C /N［31］ ．李发明等［32］研究表明，各
土壤层次的 C /N 没有呈现随时间延长明显降低的
趋势，本研究中也得到了相同的结论( ＜ 12 a) ，但在
苜蓿种植到 12 a 时，各粒径 C /N 显著减小，相比差
异有统计学意义( P ＜ 0. 05) ，这可能与李发明等［32］
研究的种植年限( 6 a)较短有关． 同时，干旱和半干
旱区土壤 CaCO3 对植物生长有重要的影响
［33］ ．本研
究区 0 ～ 40 cm 土层土壤 CaCO3 均随着种植年限的
增加呈升高的趋势． 有研究指出枯落物分解释放出
Ca2 + ，土壤呼吸释放出 CO2，二者在一定条件下形成
CaCO3，逐渐累积便成为土壤钙积层，生物量的凋落
分解与土壤呼吸的变化是加速土壤中 CaCO3 形成
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