全 文 ：生境和地形对伊犁绢蒿
土壤养分的影响
侯钰荣 ,安沙舟
(新疆农业大学草业与环境科学学院新疆草地资源与生态重点实验室 ,新疆乌鲁木齐 830052)
摘要:为了客观地了解生境和地形对土壤养分的影响 ,为畜牧业可持续发展和生态环境建设提供理论依据 ,
本研究采用正规野外取样方法结合室内常规土壤样品分析方法 ,对新疆天山北坡不同生境和不同地形条件
下伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)荒漠草地土壤养分进行了分析。结果表明 , 1)生境和地形对伊犁绢
蒿荒漠草地土壤化学性质的变化均有促进或抑制作用 , 从而进一步影响地上生物量;2)随着生境从西到东 ,
土壤速效养分和有机质的土壤剖面变化相同 , 都为 0～ 10>10 ～ 20>20 ～ 30 cm , 而 pH 值的土壤剖面变化
则相反 ,为 0～ 10<10～ 20<20 ～ 30 cm;3)不同地形和不同生境的土壤剖面中养分变化规律相同。
关键词:土壤养分;生境;地形;伊犁绢蒿
中图分类号:S812.2;S158.3　　　文献标识码:A　　　文章编号:1001-0629(2010)12-0021-06
①　荒漠草地在一年中分春 、秋两季利用 ,利用时间
长达半年之久 ,致使草地退化严重 ,从而促使土壤
养分变化。从牧业生产看 ,家畜在春季牧场上恢
复体膘和产羔育幼 ,在秋季牧场上贮存能量越冬
并为繁衍下一代而进行配种 。因此 ,春秋牧场是
连接夏场和冬场的时间和空间纽带 ,是畜牧业季
节间生产畅通的保证 ,所以既要维持现有的牧业
生产需要 ,又要阻止草地退化引起的土壤退化 。
长期以来 ,新疆荒漠草地不合理的放牧制度已导
致区域生态环境恶化 ,植被覆盖度减小 ,土地裸露
面积增大 ,草-土-畜系统失衡 ,严重制约着新疆
畜牧业的稳定发展。近年来 ,已有许多学者从土
壤层面对我国草地的植物和土壤情况做了相关研
究 ,但问题主要集中在放牧[ 1-4] 、围封[ 5-6] 和利用方
式[ 7-9] 上 ,认为土壤养分的变化仅与放牧有关 ,而
忽略了微环境对土壤养分的影响 。关于环境因子
对土壤养分影响的报道较少 ,仅见樟子松(P inus
sy lvestris var.mongolica)栽培林土壤有机碳矿
化的研究[ 10] 。因此 ,生境和地形等客观环境因子
对土壤理化性质的影响有待深入研究 。
新疆蒿类春秋牧场面积 303.98万 hm2 ,占全
疆春秋牧场总面积的 28%[ 11] 。Liu等[ 12] 对天山北
坡不同退化阶段伊犁绢蒿(Seriphidium tran-
siliense)荒漠草地植被特征和土壤特性已有研究。
本研究主要针对不同生境和不同地形条件下伊犁
绢蒿土壤化学性质的变化特征 ,摸清荒漠草地生态
系统土壤养分对生境和地形的反应 ,揭示生境和地
形在土壤演替过程中的作用 , 同时 ,为维持草-
土-畜的系统平衡提供依据 ,也为新疆蒿类荒漠草
地的合理利用及恢复草地生态提供理论依据。
1　研究区概况
本研究选择了 5个具有代表性的生境 ,在每
个生境中又依据当地实际情况选择了不同的地
形 ,研究其不同生境和不同地形条件下土壤化学
性质的变化 。从伊犁河谷西部开始从西向东的 5
个伊犁绢蒿草地发育典型的县(市)作为试验研究
区 。研究区不放牧且有围栏保护 ,分别为:新疆察
布查尔县(80°47′33″～ 80°50′12″E , 43°30′07″～
43°31′24″N ,海拔 1 306 ～ 1 425 m ,以下简称察
县)位于伊犁河谷西部 ,西临哈萨克斯坦 ,地形有
平地 、山体的东南坡和西北坡 ,地表有零星的刺旋
花(Convolvulus tragacanthoides)、西北针 茅
27 卷 12 期
Vo l.27.No.12 草　业　科　学PRAT ACULTU RA L SCIENCE 21-2612/ 2010
①收稿日期:2010-02-12基金项目:教育部高等学校博士学科点专项科研基金项目(20070758002);新疆草地资源与生态重点实验室开放课题项目(XJDX0209-2007-05)作者简介:侯钰荣(1982-),女 ,新疆玛纳斯人 ,在读博士生 ,从事草地资源与生态研究。
E m ail:houyurong0994@sina.com通信作者:安沙舟　E mail:x jas z@sina.com
(St ipa sareptana var.k ry lovi i)等植物发育 , 植
物总盖度 25% ～ 30%;新源 县(82°32′08″～
82°35′58″E , 43°22′32″～ 43°23′42″ N , 海 拔
1 111 ～ 1 214 m)位于伊犁河谷东部 , 地形有平
地 、山体的东坡和西坡 , 地表发育着短柱苔草
(Carex turkestanica)、阿勒泰狗哇花(Hetero-
pap pus altaicus)、角果藜(Ceratocarpus arenari-
us)、旱雀麦(B romus tectorum)、扁蓄(Polygo-
num av iculare)、蝎尾菊(Koelpinia l inearis)、木
地肤(K ochia prostrata)等植物 ,土壤中有砾石;
沙湾县(85°43′34″～ 85°48′34″E , 44°00′51″～
44°01′23″N ,海拔 962 ～ 1 029 m)具体样地在紫泥
泉种羊场的平地 、山体的东坡和西坡 ,地表有短柱
苔草 、木地肤 、西北针茅 、叉毛蓬(Petrosimonia
sibirica)等植物生长 ,植物总盖度为 25%;乌鲁木
齐市(87°45′47″～ 87°45′48″E , 43°53′25″～
43°53′29″N ,海拔 822 ～ 854 m ,以下简称乌市)地
形选择在山体的顶部 ,作为平地 ,山体的东南坡和
西北坡 ,地表植物单一 ,仅有角果藜和木地肤伴
生 ,植被总盖度为 30%;奇台县(89°24′12″E ,
43°47′38″N ,海拔为 1 215 m)样地属于典型的土
质荒漠草地 ,为丘陵地带。地表有短柱苔草 、羊茅
(Festuca ov ina)、西北针茅 、阿勒泰狗哇花 、叉毛
蓬 、木地肤等植物生长 ,植被总盖度为 45%。
2　样品的采集与分析方法
2.1 样品的采集　采样定在秋季 ,具体时间为
2009年 9月 18日至 10月 8日 ,在现场选定好的
典型样地中记载样地地理位置 、坡向 、坡位 、海拔
高度 、地貌类型及植物种类等。在 5 个县(市)内
分别选择典型平地样地 、阳坡(东坡或东南坡)样
地和阴坡(西坡或西北坡)样地 ,每个样地分 3 个
坡位 ,每个坡位上每隔 20 m(取 3次样),用内径 4
cm 的土钻分别按 0 ～ 10 、10 ～ 20 、20 ～ 30 cm 土层
各随机取 5钻土样 ,将同一样地土样混匀后装入
新的保鲜塑料袋中 ,带回实验室备用 。
2.2 分析方法　土壤速效指标测定采用常规分
析方法:碱解氮采用碱解扩散法;速效钾采用
NH 4OAc浸提 ,火焰光度计法;有效磷采用碳酸
氢钠浸提比色法[ 13] ;各指标测定时均重复 3次 ,
方差分析和相关性分析均采用 SPSS15.0完成。
3　结果与分析
3.1 土壤速效养分的变化　土壤速效氮(碱解
氮)含量反映了土壤的供氮水平 ,是表征土壤肥力
的主要指标之一[ 14] 。不同生境和不同地形条件下
土壤碱解氮含量表现出明显的差异(表1)。土壤
表 1　不同生境和不同地形下土壤碱解氮的变化 mg/ kg
采样区 0 ～ 10 cm 土层 10～ 20 cm 土层 20 ～ 30 cm 土层
新源县平地 104.16±0.12aA 72.33±0.36aA 65.24±0.12aA
新源县东坡 55.98±0.04fF 36.57±0.22fF 33.86±0.04eE
新源县西坡 42.82±0.23iI 34.84±0.15gG 31.65±0.25gG
察县平地 72.26±0.11cC 61.83±1.02bB 55.58±0.31bB
察县东南坡 51.45±0.81gG 38.52±0.16eE 22.59±0.16iH
察县西北坡 37.26±1.07lL 36.66±0.18fF 33.16±0.88fF
沙湾县平地 74.27±0.28bB 42.23±0.25dD 38.48±0.08dD
沙湾县东坡 59.64±0.42eE 56.07±0.07cC 38.76±0.23dD
沙湾县西坡 42.37±0.18ijIJ 36.61±0.07fF 31.20±0.16ghG
奇台县丘陵 41.77±0.18jJ 34.92±0.02gG 22.01±0.10jH
乌市平地 69.95±0.15dD 42.33±0.18dD 40.41±0.33cC
乌市东南坡 44.55±0.01hH 38.31±0.15eE 31.03±0.08hG
乌市西北坡 38.34±0.04kK 31.59±0.02hH 18.71±0.20kI
　注:同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05), 不同大写字母表示差异极显著(P<0.01),字母相同差异不显著(P>
0.05);阳坡代表东坡或东南坡 , 阴坡代表西坡或西北坡。下表同。
22 PRATACULTURAL SCIENCE(Vol.27.No.12) 12/2010
剖面碱解氮含量为 0 ～ 10>10 ～ 20>20 ～ 30 cm ,
且都表现出平地 >阳坡 >阴坡 。从不同生境来
看 ,土壤 0 ～ 30 cm碱解氮含量依次为新源县>沙
湾县>察布查尔县>奇台县>乌鲁木齐市 ,说明
新源县和沙湾县土壤碱解氮含量较高 ,为植物良
好的生长发育奠定基础 。
　　由表 2可知 ,研究区土壤中富含钾 ,随着土层
的加深 ,土壤速效钾含量依次减少 , 即0 ～ 10>
10 ～ 20>20 ～ 30 cm;不同生境条件下 , 0 ～ 30 cm
土层速效钾含量依次为察县>奇台县>新源县>
沙湾县>乌市 ,其均值分别为 628.41 、536.18 、
534.39 、505.69和 454.56 mg/kg ;不同地形条件
下 0 ～ 30 cm 土层 ,除 0 ～ 10 cm 土层沙湾县除西
坡>沙湾县东坡以外 ,其余均为平地 >阳坡>阴
坡;其中 ,察县平地 0 ～ 10 cm 值最大 ,为 518.26
mg/kg ,乌市西北坡 20 ～ 30 cm 值最小 ,为 54.51
mg/kg 。
由表 3可知 ,研究区土壤有效磷含量在各土
层中均较低。从土壤剖面来看 ,土壤有效磷含量
随着土层加深依次减少 ,即0 ～ 10>10 ～ 20>
表 2　不同生境及不同地形条件下土壤速效钾的变化 mg/ kg
采样区 0 ～ 10 cm 土层 10～ 20 cm 土层 20 ～ 30 cm 土层
新源县平地 339.72±0.00bB 183.66±2.33cC 148.68±2.33bB
新源县东坡 261.69±2.33eE 166.17±0.00eE 123.12±2.33dD
新源县西坡 171.55±2.33iH 109.67±4.04iH 98.90±2.33eE
察县平地 518.26±6.19aA 263.03±4.04aA 238.82±4.04aA
察县东南坡 225.36±2.33hG 218.64±0.00bB 74.69±2.33hgG
察县西北坡 170.21±4.04iH 111.01±2.33iH 65.27±0.00iH
沙湾县平地 316.85±2.33cC 171.55±2.33dD 131.19±2.33cC
沙湾县东坡 230.75±0.00gFG 137.92±0.00gG 97.56±0.00eE
沙湾县西坡 256.31±2.33fE 101.59±0.00jI 73.34±0.00hG
奇台县丘陵 316.85±2.33cC 133.88±0.00hG 85.45±0.00fF
乌市平地 284.56±2.33dD 158.10±0.00fF 151.37±2.33bB
乌市东南坡 234.78±0.00gF 94.87±2.33kJ 77.38±0.00gG
乌市西北坡 224.02±4.66hG 84.10±2.33lK 54.51±2.33jI
表 3　不同生境及不同地形条件下土壤有效磷的变化 mg/ kg
采样区 0 ～ 10 cm 土层 10～ 20 cm 土层 20 ～ 30 cm 土层
新源县平地 3.10±0.03aA 2.36±0.01aA 1.86±0.01aA
新源县东坡 2.87±0.04cC 2.09±0.01bB 1.81±0.01aA
新源县西坡 2.66±0.02dD 2.00±0.03cC 1.69±0.01aA
察县平地 2.16±0.02eE 1.90±0.04dD 0.99±0.59bcdBC
察县东南坡 1.83±0.01iH 0.76±0.02iJ 0.72±0.01cdeBC
察县西北坡 1.93±0.01gG 1.82±0.00eE 0.79±0.01bcdeBC
沙湾县平地 2.02±0.02fF 1.17±0.00gH 0.95±0.01bcdBC
沙湾县东坡 1.89±0.01hG 1.00±0.01hI 0.80±0.01bcdeBC
沙湾县西坡 1.71±0.01jI 0.63±0.01jK 0.60±0.01eC
奇台县丘陵 2.97±0.00bB 1.19±0.01gGH 0.63±0.00eBC
乌市平地 1.82±0.02iH 1.23±0.02fFG 1.05±0.00bB
乌市东南坡 1.58±0.01kJ 1.24±0.03fF 1.00±0.01bcBC
乌市西北坡 1.50±0.01lK 1.03±0.01hI 0.68±0.01deBC
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20 ～ 30 cm;在同一生境下 ,除察县西北坡>察县
东南坡以外 ,其余均为平地>阳坡>阴坡;从 0 ～
30 cm 土层来看 ,有效磷含量新源县>奇台县>
察县>乌市>沙湾县 ,其值分别为 2.27 、1.60 、
1.43 、1.24和 1.20 mg/kg 。
3.2 pH 值和有机质的变化　研究区属于荒
漠草地类型 ,地表干旱且蒸发量大 , 0 ～ 30 cm pH
值在7.14 ～ 8.21 ,土壤基本偏碱性(表4)。在 0 ～
10 cm 、10 ～ 20 cm 、20 ～ 30 cm 土层 ,均以新源县
平地的 pH 值最小 ,而乌市平地的 pH 值最大 ,且
二者之间存在极显著差异(P <0.01),这与新源
县降雨量大和地表蒸发量小有很大关系 。地形对
土壤 pH 值 影响 程 度 不 同 , 但均 表 现 出
0 ～ 10 cm<10 ～ 20 cm<20 ～ 30 cm ,即随着土层
的加深 , pH 值依次升高。不同生境和不同地形
方差分析都表明 ,各土层间的差异性不同 ,以10 ～
20 cm 土层差异性最小 , 10 ～ 20 cm 是伊犁绢蒿根
系最集中的土层 ,说明伊犁绢蒿根系有调节土壤
pH 值的功能 。
表 4　不同生境及不同地形条件下土壤 pH值的变化
采样区 0 ～ 10 cm 土层 10～ 20 cm 土层 20 ～ 30 cm 土层
新源县平地 7.14±0.04jH 7.45±0.02cD 7.45±0.03jJ
新源县东坡 7.67±0.02hF 7.86±0.02abABC 7.87±0.03gG
新源县西坡 7.44±0.02iG 7.54±0.01cCD 7.71±0.02iI
察县平地 7.71±0.02fgEF 7.74±0.02bcABCD 7.77±0.01hH
察县东南坡 7.75±0.03eE 7.75±0.02bcABCD 7.76±0.01hH
察县西北坡 7.67±0.01ghF 7.74±0.02bcABCD 7.75±0.03hH I
沙湾县平地 7.71±0.04efEF 7.73±0.01bcABCD 7.85±0.01gG
沙湾县东坡 7.95±0.01cC 7.96±0.01abABC 7.98±0.02eE
沙湾县西坡 7.99±0.01bBC 7.69±0.57bcBCD 8.02±0.02dD
奇台县丘陵 8.01±0.01bB 8.07±0.02aAB 8.10±0.01cC
乌市平地 8.07±0.02aA 8.13±0.01aA 8.21±0.01bB
乌市东南坡 7.83±0.01dD 7.90±0.02abABC 7.93±0.01fF
乌市西北坡 7.86±0.02dD 7.93±0.01abABC 8.61±0.01aA
　　有表 5可知 ,从不同生境来看 ,在 0 ～ 10 cm
土层中 ,察县平地的有机质含量最高 ,达 40.98
g/kg ,最低的为奇台县 ,仅有 18.15 g/kg ,而乌市
西北坡的土壤有机质为 29.90 g/kg ,也相对较低;
在 10 ～ 20 cm土层中 ,新源县土壤含有机质最高 ,
为 33.98 g/kg ,而乌市西北坡土壤有机质最低 ,仅
为 11.71 g/kg ,奇台县丘陵带为12.44 g/kg ,仅次
于乌市西北坡;在 20 ～ 30 cm 土层中 ,察县平地土
壤有机质含量最高 ,达 27.15 g/kg ,乌市西北坡土
壤有机质含量最低 ,仅为 7.49 g/kg ,奇台县丘陵
带(10.13 g/kg)略高;说明这 5 个地区内乌市西
北坡和奇台县丘陵地带的有机质含量较少 。土壤
有机质含量受地形影响较大 ,表现为为平地>阳
坡>阴坡 ,可能与地表的热量积累有关 ,一般地表
接受光照的机率和时间来说 ,平地 、阳坡 、阴坡是
依次减少的 ,可以用王红等[ 10] 的研究结论“土壤
有机碳矿化随着温度的升高呈指数增加”来解释 ,
说明土壤有机质含量与温度呈正相关性 。
4　讨论与结论
不同生态系统的土壤有机碳储量反映了该生
态系统截留碳的能力 ,在不同的生态环境条件下
控制土壤有机碳循环的因素不同 ,导致土壤中的
有机碳具有较高的空间变异性。土壤有机质的输
入量在很大程度上取决于气候条件 、土壤水分状
态 、养分的有效性 、植被生长等因素 ,而有机物质
的分解速率则受制于有机物的化学组成 、土壤水
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表 5　在不同生境及不同地形条件下土壤有机质的变化 g/ kg
采样区 0 ～ 10 cm 土层 10～ 20 cm 土层 20 ～ 30 cm 土层
新源县平地 36.96±0.35dC 33.98±0.61aA 23.48±0.24dC
新源县东坡 32.93±0.06eD 25.72±0.16eE 21.24±0.12fE
新源县西坡 32.16±0.33fE 22.62±0.13hH 18.61±0.05gF
察县平地 40.98±0.38aA 31.98±0.33bB 27.15±0.28aA
察县东南坡 31.33±0.10gF 26.93±0.42dD 24.00±0.03cC
察县西北坡 30.64±0.03hFG 28.54±0.31cC 25.60±0.19bB
沙湾县平地 39.14±0.64bB 23.42±0.30gG 18.73±0.15gF
沙湾县东坡 24.61±0.16jH 18.85±0.15iI 14.76±0.28hG
沙湾县西坡 18.29±0.18kI 14.21±0.24jJ 12.12±0.01jI
奇台县丘陵 18.15±0.51kI 12.44±0.03Kk 10.13±0.09kJ
乌市平地 40.94±0.41aA 24.20±0.12fF 22.89±0.06eD
乌市东南坡 38.48±0.36cB 24.41±0.12fF 13.53±0.09iH
乌市西北坡 29.90±0.06iG 11.71±0.16lL 7.49±0.72lK
热状况以及物理化学特性等因素[ 15-16] 。土壤化学
性质是常用于表征土壤生产力和品质的指标[ 17] 。
有研究报道 , 地形因素会影响土壤的理化性质。
本研究中土壤有机质 、碱解氮 、速效钾和有效磷在
不同生境中均以平地>阳坡>阴坡>丘陵为主 ,
与 Mcintosh 等[ 18] 在新西兰南岛绵羊放牧(116
只/hm2)14年 ,阳坡土壤中的 Ca、K 、Mg 等可交
换阳离子增加 ,而阴坡没有相似的结论。地形对
pH 值的影响没有一定的规律 ,新源县 、察布查尔
县 、沙湾县 、乌鲁木齐市的土壤 pH 值依次表现出
东坡>西坡>平地 ,东南坡>平地>西北坡 ,西
坡>东坡>平地 ,平地>西坡>东坡 ,而它们都比
丘陵地带的 pH 值小(除乌鲁木齐市平地),可以
看出 ,接受阳光充分的地形比阳光照射强度小或
照射时间短的地形 pH 值大;但这一点目前还没
有相关研究报道 ,其理论的真实性还有待于进一
步确定。土壤总盐基本呈阴坡>阳坡>平地 ,其
规律性较强 ,但恰好与有机质 、碱解氮 、速效钾和
有效磷规律相反。这更加可以说明 ,土壤总盐与
其他养分间相关性不明显 ,而有机质 、碱解氮 、速
效钾和有效磷之间关系紧密。因此 ,土壤有机碳
储量与气候 、植被 、地形等环境变量密切相关[ 19] ,
与本研究得出土壤有机质含量受地形因素影响较
大的结论相似 。
通过以上分析与讨论 ,可以初步得出以下结
论:新疆天山北坡伊犁绢蒿荒漠草地土壤化学性
质在不同生境和不同地形条件下差异性明显 ,土
壤化学性质受生境或地形的影响 ,其中 ,对土壤速
效养分和有机质具有相对一致的影响。
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Influence of habitats and terrains on soil nutrients of
Seri phidum transi liense desert grassland
HOU Yu-rong , AN Sha-zhou
(College o f G rassland and Environment Science , Xinjiang A gricul tural Universi ty ,
Key Laboratory of Grassland Resources and Ecology o f Xinjiang ,
Xinjiang Urumqi 830052 , China)
Abstract:A field tradi tional survey w as conducted to determine the ef fect of habitats and terrains on
soil nut rients of S eriphidum transi liense desert g rassland in the north slope of T ianshan M ountain for
providing useful info rmation for sustainable development of the animal husbandry and improvement o f
eco logical envi ronment.The results of this study show ed that habi tats and terrains great ly af fected
the soil chemical characteristics of S .transi liense dese rt grassland , and fur ther affected the plant bio-
mass.The available soil nut rients and org anic mat ter in the vertical prof ile shared in a common from
w est habi tat to east habitat as fol lowing:0 ～ 10 >10 ～ 20>20 ～ 30 cm layer;how ever , pH value
showed a inversely t rendy as following:0 ～ 10<10 ～ 20<20 ～ 30 cm layer.This study also show ed
that habitats and terrains did not af fect the ver tical pa ttern of av ailable soil nut rients in the soil pro-
file.
Key words:soil nut rient;habi tats;terrains;Seriphidum transi liense
26 PRATACULTURAL SCIENCE(Vol.27.No.12) 12/2010