全 文 ：第 ３６ 卷第 １１ 期
２０１６年 ６月
生 态 学 报
ＡＣＴＡ ＥＣＯＬＯＧＩＣＡ ＳＩＮＩＣＡ
Ｖｏｌ．３６，Ｎｏ．１１
Ｊｕｎ．，２０１６
ｈｔｔｐ： ／ ／ ｗｗｗ．ｅｃｏｌｏｇｉｃａ．ｃｎ
基金项目：国家自然科学基金项目（４１４０１３３７）
收稿日期：２０１５⁃０６⁃３０； 修订日期：２０１５⁃１１⁃２７
∗通讯作者 Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ａｕｔｈｏｒ．Ｅ⁃ｍａｉｌ： ｓｕｙｚｈ＠ ｌｚｂ．ａｃ．ｃｎ
ＤＯＩ： １０．５８４６ ／ ｓｔｘｂ２０１５０６３０１３６２
张珂，苏永中，王婷，刘婷娜．荒漠绿洲区不同种植年限人工梭梭林土壤化学计量特征．生态学报，２０１６，３６（１１）：３２３５⁃３２４３．
Ｚｈａｎｇ Ｋ， Ｓｕ Ｙ Ｚ， Ｗａｎｇ Ｔ， Ｌｉｕ Ｔ Ｎ．Ｓｏｉｌ ｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｙ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｈａｌｏｘｙｌｏｎ ａｍｍｏｄｅｎｄｒｏｎ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｌａｎｔａｔｉｏｎ ａｇｅ ｉｎ ｔｈｅ ｄｅｓｅｒｔ⁃ｏａｓｉｓ ｅｃｏｔｏｎｅ，
ｎｏｒｔｈ Ｃｈｉｎａ．Ａｃｔａ Ｅｃｏｌｏｇｉｃａ Ｓｉｎｉｃａ，２０１６，３６（１１）：３２３５⁃３２４３．
荒漠绿洲区不同种植年限人工梭梭林土壤化学计量
特征
张 珂１，２，苏永中１，∗，王 婷１，２，刘婷娜１
１ 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所临泽内陆河流域研究站，兰州 ７３００００
２ 中国科学院大学，北京 １０００４９
摘要：为阐明梭梭建立对林下土壤养分化学计量特征的影响，分析了 ２、５、９、１３、１６、３１、３９ａ 荒漠绿洲区梭梭林灌丛下和流沙区
（０ａ）土壤有机碳（ＳＯＣ）、全氮（ＴＮ）、全磷（ＴＰ）、碳酸钙（ＣａＣＯ３）、速效磷（Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｐ）含量及其化学计量特征变化规律。 结果
显示：１）ＳＯＣ和 ＴＮ在 ９ａ后出现显著的成层化分布，而 ＴＰ 的这一特征相对滞后；不同土壤深度 ＳＯＣ、ＴＮ 均随林龄增加而显著
增加，而 ＴＰ 未表现出明显变化。 ２）Ｃ ∶Ｐ 和 Ｎ ∶Ｐ 在 ９ａ后表现出明显的成层化分布且不同土层 Ｃ ∶Ｐ 和 Ｎ ∶Ｐ 随林龄增加显著增
加，而 Ｃ ∶Ｎ保持相对稳定。 ３）较低含量的 Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｐ 在 ２ａ 后即表现出 ０—５ ｃｍ 含量大于 ５—２０ ｃｍ 且表层 Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｐ 和
ＣａＣＯ３随林龄增加而显著增加。 而 ＣａＣＯ３∶Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｐ 在不同林龄间并未发生显著变化。 ４）随林龄增加，土壤表层风蚀可蚀性极
显著降低且与土壤表层养分含量呈显著的负相关关系。 以上结果表明，梭梭的建立提高了土壤 ＳＯＣ和 ＴＮ含量且随林龄增加
变化更显著，而变化较小的 Ｃ ∶Ｎ说明土壤氮的形成需要固定比例的碳。 变化幅度较小的 ＴＰ 说明主要来源于岩石风化的磷素
受时间作用的限制，而较低含量的 Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｐ 和变化幅度较小的 ＣａＣＯ３ ∶ Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｐ 则表明梭梭的生长受 Ｐ 的限制且有限的
Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｐ 易被 ＣａＣＯ３固定。 另外，土壤养分含量与土壤风蚀可蚀性显著的负相关关系，进一步说明梭梭的建立改善了土壤质
地，增加了土壤养分含量，这对荒漠绿洲区土壤恢复和植被建设有极大的促进和指导作用。
关键词：人工梭梭林；林龄；土壤化学计量特征；荒漠⁃绿洲区
Ｓｏｉｌ ｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｙ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｈａｌｏｘｙｌｏｎ ａｍｍｏｄｅｎｄｒｏｎ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ
ｐｌａｎｔａｔｉｏｎ ａｇｅ ｉｎ ｔｈｅ ｄｅｓｅｒｔ⁃ｏａｓｉｓ ｅｃｏｔｏｎｅ， ｎｏｒｔｈ Ｃｈｉｎａ
ＺＨＡＮＧ Ｋｅ１，２， ＳＵ Ｙｏｎｇｚｈｏｎｇ１，∗， ＷＡＮＧ Ｔｉｎｇ１，２， ＬＩＵ Ｔｉｎｇｎａ１
１ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｅｃｏ⁃Ｈｙｄｒｏｌｏｇｙ ｉｎ Ｉｎｌａｎｄ Ｒｉｖｅｒ Ｂａｓｉｎ， Ｌｉｎｚｅ Ｉｎｌａｎｄ Ｒｉｖｅｒ Ｂａｓｉｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｓｔａｔｉｏｎ， Ｃｏｌｄ ａｎｄ Ａｒｉｄ Ｒｅｇｉｏｎｓ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ， Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｌａｎｚｈｏｕ ７３００００， Ｃｈｉｎａ
２ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００４９， Ｃｈｉｎａ
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｉｓ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｏｆ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ ｉｎ ａｒｉｄ ａｒｅａ ａｎｄ ａｌｓｏ ｏｎｅ ｏｆ
ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｄｅｓｅｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ． Ｈａｌｏｘｙｌｏｎ ａｍｍｏｄｅｎｄｒｏｎ， ｏｎｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｓａｎｄ－ｆｉｘａｔｉｏｎ ｐｌａｎｔ ｉｎ ｄｅｓｅｒｔ
ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ Ｃｈｉｎａ ｗｉｔｈ ｒｅｍａｒｋａｂｌｅ ｔｏｌｅｒａｔｅ ｔｏ ｄｒｏｕｇｈｔ， ｈｏｔ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｓｔｒｅｓｓ， ａｎｄ ｃａｎ ｇｒｏｗ ｒａｐｉｄｌｙ ａｆｔｅｒ ｐｌａｎｔｉｎｇ ｏｎ ｓａｎｄ
ｌａｎｄｓ， ｗａｓ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｒｅｓｔｏｒｉｎｇ ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ｐｅｒｉｐｈｅｒｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｏａｓｉｓ ｔｏ ｆｉｘ ｔｈｅ ｓａｎｄ ｄｕｎｅｓ ｉｎ Ｌｉｎｚｅ Ｓｔａｔｉｏｎ ｓｉｎｃｅ
１９７５． Ｔｏ ｃｌａｒｉｆｙ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｈ． ａｍｍｏｄｅｎｄｒｏｎ ｏｎ ｓｏｉｌ ｎｕｔｒｉｅｎｔ ｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｅｘｐｌｏｒｅ ｔｈｅ ｉｎｄｉｃａｔｉｖｅ
ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ｏｆ ｎｕｔｒｉｅｎｔ ｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｉｃ ｒａｔｉｏｓ ｏｎ ｔｈｅ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｏｆ ｓｏｉｌ， ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｆｏｒｅｓｔ
ｏｆ Ｈ． ａｍｍｏｄｅｎｄｒｏｎ ｉｎ ａｎ ｄｅｓｅｒｔ⁃ｏａｓｉｓ ｅｃｏｔｏｎｅ ｂｙ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｓｏｉｌ ｏｒｇａｎｉｃ ｃａｒｂｏｎ （ ＳＯＣ）， ｔｏｔａｌ ｎｉｔｒｏｇｅｎ （ ＴＮ）， ｔｏｔａｌ
ｈｔｔｐ： ／ ／ ｗｗｗ．ｅｃｏｌｏｇｉｃａ．ｃｎ
ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ （ＴＰ）， Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｐ ａｎｄ ＣａＣＯ３ ｉｎ ａｎ ａｇｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｏｆ ０⁃， ２⁃ ， ５⁃ ， ９⁃ ， １３⁃ ， １６⁃ ， ３１⁃ ， ａｎｄ ３９⁃ ｙｅａｒ⁃ｏｌｄ Ｈ．
ａｍｍｏｄｅｎｄｒｏｎ ｐｌａｎｔａｔｉｏｎｓ． Ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ （ １ ） ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ＳＯＣ， ＴＮ ａｎｄ ＴＰ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｌａｙｅｒｅｄ
ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ ａｌｏｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｐｌａｎｔａｔｉｏｎ ａｇｅ， ｅｖｅｎ ｔｈｏｕｇｈ ｔｈｉｓ ｆｅａｔｕｒｅ ｉｎ ＴＰ ｗａｓ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｂａｃｋｗａｒｄ． Ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ
ｓｏｉｌ ｄｅｐｔｈ， ＳＯＣ ａｎｄ ＴＮ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｐｌａｎｔａｔｉｏｎ ａｇｅ， ｂｕｔ ＴＰ ｈａｓ ｎｏ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｖａｒｉａｔｉｏｎ． （２）
Ｃ ∶Ｐ ａｎｄ Ｎ ∶Ｐ ａｌｓｏ ｄｉｓｐｌａｙｅｄ ｏｂｖｉｏｕｓ ｓｔｒａｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｔｒａｉｔ ａｎｄ Ｃ ∶Ｐ ａｎｄ Ｎ ∶Ｐ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌａｙｅｒ ａｌｓｏ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ
ｏｆ ｐｌａｎｔａｔｉｏｎ ａｇｅ． Ｈｏｗｅｖｅｒ， Ｃ ∶ Ｎ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ａｔ ａ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｖａｒｉａｔｉｏｎ． （ ３） Ｔｈｅ ｌｏｗｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｐ
ｅｘｐｒｅｓｓｅｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｓｔｒａｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｆｅａｔｕｒｅ ａｆｔｅｒ ２⁃ｙｅａｒ⁃ｏｌｄ ｐｌａｎｔａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｐ ａｎｄ ＣａＣＯ３ ｉｎ ０—５ ｃｍ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｗｉｔｈ
ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｐｌａｎｔａｔｉｏｎ ａｇｅ． Ｎｅｖｅｒｔｈｅｌｅｓｓ， ＣａＣＯ３∶Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｐ ａｌｓｏ ｈａｓ ｎｏ ｒｅｍａｒｋａｂｌｅ ｃｈａｎｇｅｓ． （４） Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ
ｐｌａｎｔａｔｉｏｎ ａｇｅ， ｓｏｉｌ ｅｒｏｄｉｂｌｅ ｆｒａｃｔｉｏｎ ｗａｓ ｈｉｇｈｌｙ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ａｎｄ ｈａｓ ｒｅｍａｒｋａｂｌｙ ｎｅｇａｔｉｖｅ ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｓｏｉｌ
ｎｕｔｒｉｅｎｔｓ． Ｔｈｅｓｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｅｘｈｉｂｉｔｅｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ＳＯＣ ａｎｄ ＴＮ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ ｔｉｍｅ． Ｃ ∶Ｎ ｅｘｈｉｂｉｔｅｄ
ａ ｓｔａｂｌｅ ｔｒｅｎｄ， ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ Ｃ ∶Ｐ ａｎｄ Ｎ ∶Ｐ， ｉｎｄｉｃａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｎｅｅｄ ａ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｆｉｘａｔｉｏｎ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ａｎｄ
ａｌｓｏ ｓｔａｔｉｎｇ Ｃ ∶ Ｎ ｔｈａｔ ｌｅｓｓ ｓｕｓｃｅｐｔｉｂｌｅ ｔｏ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｃｌｉｍａｔｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｉｓ ｑｕｉｔｅ ｓｔａｂｌｅ． Ｔｈｅ ｓｍａｌｌ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ＴＰ ｍａｉｎｌｙ
ｄｅｒｉｖｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｗｅａｔｈｅｒｉｎｇ ｏｆ ｒｏｃｋ ｗａｓ ｓｔｒｏｎｇｌｙ ｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄ ｂｙ ｔｉｍｅ． Ｍｏｒｅｏｖｅｒ， ｔｈｅ ｌｏｗｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｐ ａｎｄ ｔｈｅ
ｎａｒｒｏｗ ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ＣａＣＯ３∶ Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｐ ｍａｎｉｆｅｓｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ Ｈ． ａｍｍｏｄｅｎｄｒｏｎ ｍａｙ ｌｉｍｉｔｅｄ ｂｙ ｓｏｉｌ Ｐ ａｎｄ ｔｈｅ ｌｉｍｉｔｅｄ
Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｐ ｗａｓ ｍｏｒｅ ｆｉｘｅｄ ｂｙ ＣａＣＯ３ ． Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ， ｔｈｅ ｎｅｇａｔｉｖｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｓｏｉｌ ｎｕｔｒｉｅｎｔｓ ａｎｄ ｓｏｉｌ ｅｒｏｄｉｂｌｅ ｆｒａｃｔｉｏｎ
ｆｕｒｔｈｅｒ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ ｏｆ Ｈ． ａｍｍｏｄｅｎｄｒｏｎ ｈａｓ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｓｏｉｌ ｔｅｘｔｕｒｅ ａｎｄ ｅｎｈａｎｃｅ ｓｏｉｌ ｎｕｔｒｉｅｎｔｓ ｃｏｎｔｅｎｔｓ． Ｏｕｒ
ｆｉｎｄｉｎｇｓ ａｉｍｅｄ ａｔ ｓｏｉｌ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｈａｓ ｅｎｒｉｃｈｅｄ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｈ． ａｍｍｏｄｅｎｄｒｏｎ． Ｈｏｗｅｖｅｒ， ｆｕｒｔｈｅｒ ｓｔｕｄｙ ｉｓ ｎｅｅｄｅｄ ｔｏ ｃｌａｒｉｆｙ
ｔｈｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ ｓｏｉｌ ｎｕｔｒｉｅｎｔ ｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｔｏ Ｈ． ａｍｍｏｄｅｎｄｒｏｎ ａｎｄ ｈｅｒｂａｃｅｏｕｓ， ｓｏ ａｓ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ｍｏｒｅ
ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｈ． ａｍｍｏｄｅｎｄｒｏｎ ｏｎ ａｒｉｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ａｎｄ ｍａｉｎｔａｉｎ ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｕｎｄｅｒ
ｔｈｅ ｌｉｍｉｔｅｄ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ．
Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ： Ｈａｌｏｘｙｌｏｎ ａｍｍｏｄｅｎｄｒｏｎ； ｐｌａｎｔａｔｉｏｎ ａｇｅ； ｓｏｉｌ ｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｙ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ； ｄｅｓｅｒｔ⁃ｏａｓｉｓ ｅｃｏｔｏｎｅ
生态化学计量学作为近年来对生态系统养分循环研究的一种重要工具，是分析多重化学元素（尤其是碳
（Ｃ）、氮（Ｎ）、磷（Ｐ））平衡关系及其生态系统交互影响的理论依据［１⁃３］。 目前，生态化学计量学研究的重点主
要集中在对植物叶片中 Ｃ ∶Ｎ ∶Ｐ 化学计量特征的研究，其中，Ｃ ∶Ｎ 和 Ｃ ∶Ｐ 反映了植物在同化 ＣＯ２同时对 Ｎ、Ｐ
的吸收利用情况，Ｎ ∶Ｐ 临界值则是判断土壤对植物养分供应状况的指标［４⁃５］。 作为影响植物养分特征的重要
因子，土壤是一个比较复杂的生态系统，由于其不可移动性，且受植被类型、盖度、气候、地形、土壤母质、生物
多样性及发育时间等因素的影响，使得土壤生态系统具有较高的空间异质性，且不同区域土壤养分循环特征
也有显著差异［６⁃８］。 如，在较高纬度易受风蚀影响的荒漠区，植物体生命活动不仅受水分短缺的影响，还受土
壤贫瘠养分以及胁迫环境的限制，从而影响着植物叶片中的养分元素含量［９⁃１１］。 因此，对不同区域不同植被
类型土壤化学计量特征的研究显得尤为重要。
在干旱荒漠区建立人工固沙植被是生态恢复的重要措施之一［１２］。 研究表明，人工固沙林的建立能显著
提高了土壤表层有机质和 Ｎ、Ｐ 等养分含量，且随着人工植被建立时间的延长土壤肥力显著改变［１３⁃１５］。 另外，
人工植被对流沙的固定不仅为物种繁衍和生物多样性的恢复创造必要的环境条件，而且促进了土壤的形及空
间异质性的改变，进一步影响着植被格局的变化［１３］。 自 ２０世纪 ７０年代以来，为保护绿洲环境及恢复由沙化
导致的退化的植被⁃土壤系统，梭梭作为重要的人工固沙植被在河西走廊中段荒漠绿洲带被广泛的种植［１６］。
随着不同时间梭梭人工防护林的建立，形成了不同林龄的防护林系统并起到了极大的防风固沙作用［１６］。 现
有的对梭梭的研究显示，当梭梭林龄大于 １０ａ时，由于很难利用到深达 ２０ ｍ 的地下水及干旱区有限的降水，
梭梭林出现自疏现象，这对梭梭在干旱区固沙可持续发展产生重要的影响［１７⁃１８］。 然而，随梭梭林龄的增加，
土壤养分特征如何变化？ 土壤状况是否发生显著改变？ 土壤状况的改变与土壤养分特征的关系如何？ 对上
述问题的研究将丰富对梭梭的研究并对荒漠绿洲区人工梭梭林的建立和生态恢复提供一定的理论指导。
６３２３ 生 态 学 报 ３６卷
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本研究以荒漠绿洲区不同种植年限梭梭林为研究对象，考虑到梭梭自身独特的泌盐特性及其他生物因子
的共同作用导致土壤环境具有相对较高的盐分含量，而盐分离子中高含量的 Ｃａ２＋又对土壤 Ｐ 的有效性有显
著的影响［１９⁃２１］，因此，本研究将比较不同种植年限梭梭灌丛下土壤有机碳（ＳＯＣ）、全氮（ＴＮ）、全磷（ＴＰ）、速效
磷（Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｐ）、碳酸钙（ＣａＣＯ３）含量，分析不同林龄土壤化学计量特征及其影响因子，从而揭示荒漠－绿洲
区土壤养分平衡和循环，为梭梭林在荒漠绿洲区的可持续发展、环境保护和生态恢复提供理论依据及参考
资料。
１ 研究区概况
研究区位于黑河中游甘肃省临泽县中科院临泽内陆河流域研究站区（３９°２１′Ｎ，１００°０７′Ｅ，海拔 １３５０ ｍ）
东北部，为近几十年来由绿洲向荒漠扩展的过渡区。 绿洲外围与巴丹吉林沙漠南缘和戈壁荒漠相接。 该区域
为典型的荒漠气候，年均降雨量为 １１７ ｍｍ且多集中在 ７—９月份，年蒸发量 ２３９０ ｍｍ，年均气温 ７．６℃，无霜期
１６５ ｄ。 西北风向为主，年均风速为 ３．２ ｍ ／ ｓ，大风日数（ ＞ １７ ｍ ／ ｓ）为 １５ ｄ，风沙活动主要集中在 ３—５月［１６］。
地下水深度为 ４—１０ ｍ。 该区地带性土壤为灰棕漠土，由于受风沙长期侵袭，在绿洲边缘有大片的表层结构
疏松且有机质含量很低的风沙土发育，极易发生风蚀。 绿洲边缘主要荒漠植物种有红砂 （ Ｒｅａｕｍｕｒｉａ
ｓｏｏｎｇａｒｉｃａ）、珍珠（Ｓａｌｓｏｌａ ｐａｓｓｅｒｉｎａ）、泡泡刺（Ｎｉｔｒａｒｉａ ｔａｎｇｕｔｏｒｕｍ）、沙拐枣（Ｃａｌｌｉｇｏｎｕｍ ｍｏｎｇｏｌｉｃｕｍ）等灌木半
灌木和碱蓬（ Ｓｕａｅｄａ ｐｒｚｅｗａｌｓｋｉｉ）、沙米（Ａｇｒｉｏｐｈｙｌｌｕｍ ｓｑｕａｒｒｏｓｕｍ）、雾冰藜（Ｂａｓｓｉａ ｄａｓｙｐｈｙｌｌａ）、白茎盐生草
（Ｈａｌｏｇｅｔｏｎ ａｒａｃｈｎｏｉｄｅｕｓ）等 １年生草本植物［１６，２２］。
图 １ 不同林龄梭梭林采样点分布图
Ｆｉｇ．１ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｓａｍｐｌｉｎｇ ｓｉｔｅｓ ｏｆ Ｈａｌｏｘｙｌｏｎ ａｍｍｏｄｅｎｄｒｏｎ ｉｎ
ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｌａｎｔａｔｉｏｎ ａｇｅｓ
２ 材料与方法
２．１ 植物⁃土壤样品采集
于 ２０１４年 ８月初在研究区选择通过植苗建立的 ２、
５、 ９、 １３、 １６、 ３１、３９ 年的梭梭林为研究对象（图 １）。
在每个年代梭梭林中分别建立 ３ 个 １０ ｍ × １０ ｍ 的研
究样地，每个样地间隔约 １０ ｍ。 在每个样地分别选择 ５
株大小长势相似的梭梭 （表 １），以每株梭梭根部为中
心，在距每株梭梭根部 ５ ｃｍ 处的 ４ 个方向（东、西、南、
北）上采集 ０—５ ｃｍ 和 ５—２０ ｃｍ 土壤样品并混合。 同
时，在流动沙丘处采集土壤样品作为参考（０ａ）。
２．２ 土壤养分测定
土壤样品于室内自然风干，研磨过 １００目筛制成供
试样品。 土壤有机碳（ＳＯＣ）采用重铬酸解外加热法测
定，土壤全碳（ＴＣ）和全氮（ＴＮ）用德国元素分析仪进行
测定（ａ ｖａｒｉｏ ＭＡＣＲＯ ＣＵＢＥ ｅｌｅｍｅｎｔａｒ，Ｇｅｒｍａｎｙ），土壤
全磷（Ｐ）和速效磷（Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｐ）分别采用 Ｈ２ＳＯ４⁃Ｈ２Ｏ２消煮法和 ＮａＨＣＯ３提取法。 土壤 ＣａＣＯ３含量利用土壤无
机碳含量转化而来，公式为 ＣａＣＯ３（ｍｇ ／ ｇ） ＝ （ＴＣ－ＳＯＣ） × ８．３３［２３］。
２．３ 数据处理
土壤风蚀可蚀性结合了土壤物理和化学性质，利用公式 ＥＦ （Ｅｒｏｄｉｂｌｅ Ｆｒａｃｔｉｏｎ） （％） ＝ ０．２９ ＋ ０．３１Ｓａ ＋
０．１７Ｓｉ ＋ ０．３３Ｓｃ－２．５９ＯＭ－０．９５ＣａＣＯ３ （Ｒ２ ＝ ０．６７）来评价土壤对于风力引起的剥离和搬运的敏感程度，式
中，Ｓａ、Ｓｉ、Ｓｃ和 ＯＭ分别代表土壤砂粒含量、土壤粉粒含量、土壤黏粒含量和土壤有机质含量，所有指标均
用％表示［２４⁃２５］。
７３２３ １１期 张珂 等：荒漠绿洲区不同种植年限人工梭梭林土壤化学计量特征
ｈｔｔｐ： ／ ／ ｗｗｗ．ｅｃｏｌｏｇｉｃａ．ｃｎ
表 １ 不同林龄梭梭林形态特征
Ｔａｂｌｅ １ Ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｈａｌｏｘｙｌｏｎ ａｍｍｏｄｅｎｄｒｏｎ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｌａｎｔａｔｉｏｎ ａｇｅｓ
种植年限 ／ ａ
Ｐｌａｎｔａｔｉｏｎ ａｇｅ
样地位置
Ｓａｍｐｌｉｎｇ ｐｏｓｉｔｉｏｎ
密度
Ｐｌａｎｔａｔｉｏｎ ｄｅｎｓｉｔｙ
高度 ／ ｍ
Ｓｈｒｕｂ ｈｅｉｇｈｔ
基径 ／ ｃｍ
Ｓｔｅｍ ｄｉａｍｅｔｅｒ
冠幅 ／ ｍ２
Ｃａｎｏｐｙ ａｒｅａ
２ 平地 ２ｍ × ２ｍ ０．５９ ± ０．０４ ｄ ０．９７ ± ０．０８ ｄ ０．２８ ± ０．０５ ｅ
５ 沙丘缓坡 １ｍ × ２ｍ ２．０２ ± ０．１０ ｃ ５．１０ ± ０．３７ ｃ ３．０２ ± ０．３５ ｄ
９ 沙丘缓坡 １ｍ × ２ｍ ３．１９ ± ０．１５ ｂ ８．４５ ± ０．５８ ｂ ６．７８ ± １．１１ｃ
１３ 沙丘缓坡 １ｍ × ２ｍ ３．４１ ± ０．１７ ｂ ９．８５ ± ０．６９ ａｂ １０．４８ ± ２．４１ ｂｃ
１６ 沙丘缓坡 １ｍ × ２ｍ ３．７５ ± ０．１５ ｂ ９．９３ ± ０．７９ ａｂ １１．３１ ± １．０９ ａｂｃ
３１ 沙丘缓坡 １ｍ × ２ｍ ３．９３ ± ０．１７ ａｂ １０．１７ ± ０．５８ ａｂ １２．０２ ± ０．９６ ａｂ
３９ 沙丘顶部 １ｍ × ２ｍ ４．７８ ± ０．２４ ａ １２．９９ ± １．２１ ａ ２０．２０ ± ２．９３ ａ
Ｆ ２０２．８２ １４１．８２ １１１．７４
Ｐ ＜ ０．００１ ＜ ０．００１ ＜ ０．００１
数据分析采用 ＳＰＳＳ１６．０软件进行分析，用 ＯＲＩＮＧＩＮ ９．２ 做图。 土壤 ＳＯＣ、ＴＮ、ＴＰ 含量均采用质量含量，
Ｃ ∶Ｎ、Ｃ ∶Ｐ、Ｎ ∶Ｐ、ＣａＣＯ３∶Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｐ 采用质量比。 用 Ｏｎｅ⁃Ｓａｍｐｌｅ Ｔ ｔｅｓｔ 对 ０—５ ｃｍ和 ５—２０ ｃｍ的土壤养分及
化学计量比进行比较；利用 Ｏｎｅ⁃Ｗａｙ ＡＮＯＶＡ 对不同林龄梭梭生长特征、土壤 ＳＯＣ、ＴＮ、ＴＰ、Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｐ、
ＣａＣＯ３、Ｃ ∶Ｎ、Ｃ ∶Ｐ、Ｎ ∶Ｐ、ＣａＣＯ３∶Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｐ 和风蚀可蚀性的比较；ＳＯＣ、ＴＮ 和 ＴＰ 的相关性用 Ｌｉｎｅａｒ ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ
ａｎａｌｙｓｉｓ进行分析； 利用 Ｐｅｒｓｏｎ ｐｒｏｄｕｃｔ⁃ｍｏｍｅｎｔ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ 对土壤变量和影响因子进行相关性分析。
所有数据均经过 Ｋ⁃Ｓ检验（Ｏｎｅ⁃Ｓａｍｐｌｅ Ｋｏｌｍｏｇｏｒｖ⁃Ｓｍｉｒｎｏｖ Ｔｅｓｔ）。
３ 结果与分析
３．１ 不同林龄土壤养分成层化分布特征
如表 １所示，ＳＯＣ和 ＴＮ含量在 ５ａ之前随土壤深度增加无显著变化趋势（Ｐ＞０．０５），在 ５ａ之后表层（０—５
ｃｍ）ＳＯＣ和 ＴＮ含量则显著高于 ５—２０ ｃｍ的含量（Ｐ＜０．０５）。 ＴＰ 含量在 １３ａ 之后 ０—５ｃｍ 含量显著高于 ５—
２０ ｃｍ含量（Ｐ＜０．０５）。 表层 Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｐ 含量在 ２ａ之后表现为显著高于深层（Ｐ＜０．０５），而 ＣａＣＯ３含量并未随
林龄增加表现出明显的成层化分布（Ｐ＞０．０５）。
土壤 Ｃ ∶Ｎ在 ２、１６、３１ａ 均表现为 ０—５ ｃｍ 显著高于 ５—２０ ｃｍ（Ｐ＜０．０５），其余林龄下无显著差异（Ｐ＞
０．０５）。 垂直方向上 Ｃ ∶Ｐ 和 Ｎ ∶Ｐ 变化趋势一致，即在 ５ａ 之后表层显著高于深层（Ｐ＜０．０５）。 ＣａＣＯ３∶Ａｖａｉｌａｂｌｅ
Ｐ 则在不同林龄处（除 ０ａ）均表现为深层比值显著高于表层（Ｐ＜０．０５）（表 ２）。
３．２ 不同林龄土壤养分水平分布化学计量特征
随梭梭种植年限的增加，水平方向上 ０—５ ｃｍ 和 ５—２０ ｃｍ 的 ＳＯＣ 和 ＴＮ 含量均表现为显著的增加（Ｐ＜
０．０５），而 ＴＰ 含量并未随林龄的增加发生显著变化（Ｐ＞０．０５）。 另外，Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｐ 和 ＣａＣＯ３含量仅在土壤表层
随林龄增加显著增加（Ｐ＜０．０５）且 Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｐ 的最大值（０．０１６ ｍｇ ／ ｇ）仅占 ＴＰ（０．３６ ｍｇ ／ ｇ）的 ５％（表 ２）。
水平方向上，随梭梭林龄的增加，土壤 Ｃ ∶Ｎ 和 ＣａＣＯ３ ∶Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｐ 在 ０—５ ｃｍ 和 ５—２０ ｃｍ 均未有显著变
化（Ｐ＞０．０５）；Ｃ ∶Ｐ 和 Ｎ ∶Ｐ 在表层则随林龄显著增加（Ｐ＜０．０５），５—２０ ｃｍ处的 Ｃ ∶Ｐ 和 Ｎ ∶Ｐ 在 ３１ａ之前均未有
显著变化，而在 ３９ａ处达到最大值（表 ２）。
３．３ 土壤养分相关性及其与影响因子的关系
分析不同林龄土壤 ＳＯＣ， ＴＮ 及 ＴＰ 的相关关系发现，三者均呈显著的正相关关系（Ｐ＜０．００１） （图 ２）。
Ｐｅａｒｓｏｎ相关分析表明，土壤 ｐＨ 与 ＳＯＣ，ＴＮ，Ｃ ∶Ｐ 和 Ｎ ∶Ｐ 均呈极显著的正相关关系（Ｐ＜０．０１）；土壤电导率
（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ， ＥＣ）与 ＳＯＣ，ＴＮ， Ｃ ∶Ｐ 和 Ｎ ∶Ｐ 均呈极显著的正相关关系（Ｐ＜０．０１），与 ＴＰ 和 Ａｖａｉｌａｂｌｅ
Ｐ 呈显著的相关关系（Ｐ＜０．０５）；除与 ＣａＣＯ３呈显著的负相关关系（Ｐ＜０．０５），与 ＣａＣＯ３∶Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｐ 呈显著的正
相关关系（Ｐ＜０．０５）及与 Ｃ ∶Ｎ无显著关系（Ｐ ＞ ０．０５）外，土壤砂粒与其他土壤变量均呈极显著的负相关关系
（Ｐ＜０．０１）；土壤粉粒和粘粒均与ＳＯＣ，ＴＮ，ＴＰ，Ｃ∶Ｐ，Ｎ∶Ｐ呈极显著的正相关关系（Ｐ＜０．０１），与ＣａＣＯ３呈显著
８３２３ 生 态 学 报 ３６卷
ｈｔｔｐ： ／ ／ ｗｗｗ．ｅｃｏｌｏｇｉｃａ．ｃｎ
表
２
不
同
林
龄
土
壤
养
分
成
层
化
分
布
特
征
Ｔａ
ｂｌ
ｅ
２
Ｓｔ
ｒａ
ｔｉｆ
ｉｃ
ａｔ
ｉｏ
ｎ
ｃｈ
ａｒ
ａｃ
ｔｅ
ｒｉ
ｓｔ
ｉｃ
ｓ
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ｓｏ
ｉｌ
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ｔｒ
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ｎｔ
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ｉｎ
ｄｉ
ｆｆｅ
ｒｅ
ｎｔ
ｐｌ
ａｎ
ｔａ
ｔｉｏ
ｎ
ａｇ
ｅｓ
土
壤
性
质
Ｓｏ
ｉｌ
ｐｒ
ｏｐ
ｅｒ
ｔｉｅ
ｓ
土
层
Ｄｅ
ｐｔ
ｈ／
ｃｍ
林
龄
Ｐｌ
ａｎ
ｔａ
ｔｉｏ
ｎ
ａｇ
ｅ／
ａ
０
２
５
９
１３
１６
３１
３９
ＳＯ
Ｃ
／ｍ
ｇ／
ｇ
０—
５
０．
５４
±０
．０
５
Ａｅ
０．
６９
±０
．０
２
Ｂｅ
１．
５０
±０
．２
３
Ａｄ
２．
５７
±０
．２
７
Ａｃ
３．
６８
±０
．０
９
Ａｂ
３．
１１
±０
．２
８
Ａｂ
ｃ
３．
０７
±０
．４
６
Ａｂ
ｃ
４．
８９
±０
．３
０
Ａａ
５—
２０
０．
６１
±０
．０
３
Ａｂ
０．
８２
±０
．１
１
Ａｂ
０．
７０
±０
．０
５
Ａｂ
０．
７６
±０
．０
５
Ｂｂ
１．
０７
±０
．１
３
Ｂｂ
１．
０７
±０
．０
７
Ｂｂ
０．
８７
±０
．０
４
Ｂｂ
１．
７０
±０
．４
１
Ｂａ
ＴＮ
／（
ｍ
ｇ／
ｇ）
０—
５
０．
０８
±０
．０
１
Ａｃ
０．
０８
Ａｃ
０．
２０
±０
．０
３
Ａｃ
０．
３２
±０
．０
４
Ａｂ
０．
４１
±０
．０
２
Ａｂ
０．
３８
±０
．０
５
Ａｂ
０．
３８
±０
．０
６
Ａｂ
０．
６６
±０
．０
４
Ａａ
５—
２０
０．
０７
±０
．０
１
Ａｂ
０．
０７
Ａｂ
０．
１０
Ａｂ
０．
１１
±０
．０
２
Ｂｂ
０．
１２
±０
．０
２
Ｂｂ
０．
１０
±０
．０
１
Ｂｂ
０．
１０
±０
．０
１
Ｂｂ
０．
２８
±０
．０
６
Ｂａ
ＴＰ
／（
ｍ
ｇ／
ｇ）
０—
５
０．
２３
±０
．０
１
Ａｄ
０．
２５
Ａｃ
ｄ
０．
２４
±０
．０
１
Ａｄ
０．
２６
Ａｃ
ｄ
０．
３１
±０
．０
２
Ａａ
ｂ
０．
２９
±０
．０
１
Ａｂ
ｃ
０．
２６
±０
．０
１
Ａｃ
ｄ
０．
３２
±０
．０
１
Ａａ
５—
２０
０．
２３
±０
．０
２
Ａｂ
ｃ
０．
２５
±０
．０
１
Ａａ
ｂ
０．
２３
Ａｂ
ｃ
０．
２４
±０
．０
１
Ａａ
ｂｃ
０．
２７
±０
．０
１
Ａａ
ｂ
０．
２４
Ｂａ
ｂｃ
０．
２１
Ｂｃ
０．
２７
±０
．０
１
Ｂａ
Ｃ
∶Ｎ
０—
５
７．
１３
±１
．０
２
Ａａ
８．
８７
±０
．５
７
Ｂａ
７．
４２
±０
．１
９
Ａａ
８．
１３
±０
．２
９
Ａａ
８．
９８
±０
．５
４
Ａａ
８．
３０
±０
．４
９
Ｂａ
８．
１２
±０
．１
７
Ｂａ
７．
３９
±０
．５
３
Ａａ
５—
２０
９．
１６
±０
．６
０
Ａａ
１１
．９
±２
．０
１
Ａａ
６．
８７
±０
．３
５
Ａａ
７．
２０
±０
．７
７
Ａａ
９．
０５
±０
．７
１
Ａａ
１１
．０
±１
．３
２
Ａａ
９．
４３
±０
．１
６
Ａａ
６．
６０
±１
．７
２
Ａａ
Ｃ
∶Ｐ
０—
５
２．
３５
±０
．１
３
Ａｄ
２．
７５
±０
．１
１
Ｂｄ
６．
２１
±０
．８
４
Ａｃ
９．
９９
±１
．０
２
Ａｂ
１２
．０
±０
．６
３
Ａｂ
１０
．８
７±
０．
７３
Ａｂ
１１
．７
３±
１．
４６
Ａｂ
１５
．１
１±
０．
６７
Ａａ
５—
２０
２．
６６
±０
．１
０
Ａｂ
３．
２５
±０
．４
３
Ａｂ
３．
０１
±０
．１
４
Ａｂ
３．
１９
±０
．１
９
Ｂｂ
３．
９８
±０
．４
８
Ｂｂ
４．
４２
±０
．２
９
Ｂｂ
４．
１８
±０
．２
３
Ｂｂ
６．
１４
±１
．２
２
Ｂａ
Ｎ
∶Ｐ
０—
５
０．
３４
±０
．０
４
Ａｄ
０．
３１
±０
．０
２
Ａｄ
０．
８３
±０
．０
９
Ａｃ
１．
２３
±０
．１
３
Ａｂ
ｃ
１．
３５
±０
．１
４
Ａｂ
ｃ
１．
３３
±０
．１
６
Ａｂ
ｃ
１．
４５
±０
．２
０
Ａｂ
２．
０６
±０
．１
５
Ａａ
５—
２０
０．
２９
±０
．０
１
Ａｂ
０．
２８
±０
．０
１
Ａｂ
０．
４４
±０
．０
１
Ａｂ
０．
４６
±０
．０
８
Ｂｂ
０．
４５
±０
．０
６
Ｂｂ
０．
４１
±０
．０
４
Ｂｂ
０．
４４
±０
．０
３
Ｂｂ
１．
０３
±０
．２
３
Ｂａ
Ａｖ
ａｉ
ｌａ
ｂｌ
ｅ
Ｐ
／（
ｍ
ｇ／
ｇ）
０—
５
０．
００
４±
０．
００
１
Ａｂ
０．
００
９±
０．
００
３
Ａｂ
０．
００
３
Ａｂ
０．
００
６±
０．
００
１
Ａｂ
０．
０１
１±
０．
００
２
Ａａ
ｂ
０．
０１
±０
．０
０１
Ａ
ａｂ
０．
０１
２±
０．
００
１
Ａａ
ｂ
０．
０１
６±
０．
００
４
Ａａ
５—
２０
０．
００
１
Ａａ
０．
００
４±
０．
００
３
Ａａ
０．
００
１
Ｂａ
０．
００
２
Ａａ
０．
００
３
Ｂａ
０．
００
２
Ｂａ
０．
００
２
Ｂａ
０．
００
４±
０．
００
１
Ａａ
Ｃａ
ＣＯ
３
／（
ｍ
ｇ／
ｇ）
０—
５
３７
．１
５±
０．
３９
Ａａ
４１
．６
３±
１．
３７
Ａａ
４３
．４
２±
３．
５８
Ａａ
３７
．９
２±
８．
２８
Ｂａ
３８
．９
９±
１５
．２
４
Ａａ
４７
．３
７±
１２
．３
３
Ａａ
４１
．９
９±
１５
．３
０
Ａａ
６５
．９
６±
１５
．４
７
Ａａ
５—
２０
３８
．６
３±
０．
３２
Ａａ
４２
．１
６±
１．
３０
Ａａ
４６
．５
９±
３．
７３
Ａａ
５４
．９
４±
１０
．３
２
Ａａ
６５
．４
６±
１２
．８
８
Ａａ
５２
．４
５±
８．
２３
Ａａ
５０
．８
８±
９．
２１
Ａａ
６５
．２
５±
１９
．９
１
Ａａ
Ｃａ
ＣＯ
３∶
Ａｖ
ａｉ
ｌａ
ｂｌ
ｅ
Ｐ
０—
５
１６
５１
６．
００
±８
５１
０
Ａａ
５５
１１
．０
０±
１９
９０
Ｂａ
１４
１０
９．
００
±２
１０
９
Ｂａ
６３
５２
．０
０±
１９
７５
Ｂａ
４１
０７
．０
０±
２１
８０
Ｂａ
４６
２５
．０
０±
１２
４５
Ｂａ
３７
６９
．０
０±
１５
６２
Ｂａ
４３
６２
．０
０±
１０
１２
Ｂａ
５—
２０
３５
５４
１．
００
±８
７７
２
Ａａ
２１
４１
０．
００
±８
５３
０
Ａａ
３３
８８
０．
００
±７
０８
０
Ａａ
２８
６０
０．
００
±７
９６
９
Ａａ
２３
６５
７．
００
±４
３４
８
Ａａ
２９
５２
８．
００
±３
４４
０
Ａａ
２９
８８
７．
００
±７
５５
３
Ａａ
１６
４０
７．
００
±３
８５
４
Ａａ
同
列
同
一
元
素
不
同
大
写
字
母
表
示
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异
显
著
（Ｐ
＜０
．０
５）
；同
行
同
一
元
素
不
同
小
写
字
母
表
示
差
异
显
著
（Ｐ
＜０
．０
５）
９３２３ １１期 张珂 等：荒漠绿洲区不同种植年限人工梭梭林土壤化学计量特征
ｈｔｔｐ： ／ ／ ｗｗｗ．ｅｃｏｌｏｇｉｃａ．ｃｎ
的正相关关系（Ｐ＜０．０５），与 ＣａＣＯ３∶Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｐ 呈显著的负相关关系（Ｐ＜０．０５）。 另外，Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｐ 与 ＳＯＣ，ＴＮ
和粉粒呈极显著的正相关关系（Ｐ＜０．０１），与粘粒呈显著正相关（Ｐ＜０．０５），且 ＳＯＣ 与 ＣａＣＯ３，Ｎ ∶Ｐ，和 ＣａＣＯ３ ∶
Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｐ 均有显著的相关关系（Ｐ＜０．０５）。 总体来看，土壤砂粒、粉粒和粘粒是影响土壤养分及其化学计量
特征的主要因子（表 ３）。
图 ２ 土壤有机碳、全氮和全磷的关系
Ｆｉｇ．２ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ＳＯＣ， ＴＮ， ａｎｄ ＴＰ
表 ３ 土壤养分及化学计量特征与影响因子间的 Ｐｅａｒｓｏｎ相关分析
Ｔａｂｌｅ ３ Ｐｅａｒｓｏｎ ｐｒｏｄｕｃｔ⁃ｍｏｍｅｎｔ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｓｏｉｌ ｖａｒｉａｂｌｅｓ ａｎｄ ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ ｆａｃｔｏｒｓ
变量
Ｖａｒｉａｂｌｅ
有机质
ＳＯＣ
全氮
ＴＮ
全磷
ＴＰ
速效磷
Ａｖａｉｌａｂｌｅ
Ｐ
碳酸钙
ＣａＣＯ３
ｐＨ 电导率ＥＣ
砂粒
Ｓａｎｄ
粉粒
Ｓｉｌｔ
粘粒
Ｃｌａｙ
有机质 ＳＯＣ ― ０．６７８∗∗ ０．８１７∗∗ －０．８８５∗∗ ０．９１０∗∗ ０．６６９∗∗
全氮 ＴＮ ― ０．６７８∗∗ ０．８８５∗∗ －０．９００∗∗ ０．９０９∗∗ ０．７００∗∗
全磷 ＴＰ ― ― ０．３１６ ０．４４４∗ －０．６２５∗∗ ０．６８７∗∗ ０．４１６∗∗
速效磷 Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｐ ０．６６７∗∗ ０．５７９∗∗ ― ― ０．２７５ ０．４２９∗ －０．６７８∗∗ ０．７２６∗∗ ０．４７６∗
碳酸钙 ＣａＣＯ３ ０．４０６∗ ０．３８９ ０．２９６ ０．３５４ ― ０．３０２ ０．３３８ －０．５０３∗ ０．４７５∗ ０．４３３∗
Ｃ ∶Ｎ ― ― ０．１８９ ０．３５６ －０．０５６ －０．３６８ －０．４０３ ０．１７６ －０．１８５ －０．１２７
Ｃ ∶Ｐ ― ０．９５２∗∗ ― ― ０．４０５∗ ０．７４９∗∗ ０．８６７∗∗ －０．９０５∗∗ ０．８９５∗∗ ０．７２７∗∗
Ｎ ∶Ｐ ０．９３３∗∗ ― ― ― ０．３８２ ０．７３８∗∗ ０．９２６∗∗ －０．９０７∗∗ ０．８８３∗∗ ０．７４６∗∗
ＣａＣＯ３ ∶Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｐ －０．４８２∗ －０．４０４ ― ― ― －０．２３４ －０．３４９ ０．５１１∗ －０．４４４∗ －０．４８９∗
∗∗表示极显著相关（Ｐ＜０．０１）； ∗表示显著相关（Ｐ＜０．０５）； ― 表示存在自相关，不宜进行相关性分析
３．４ 土壤风蚀可蚀性与土壤养分的关系
结果表明，随林龄的增加，土壤表层（０—５ ｃｍ）的风蚀可蚀性极显著的减弱，并且表层 ＳＯＣ、ＴＮ、ＴＰ、
Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｐ 和 ＣａＣＯ３含量均随土壤风蚀可蚀性的减弱而显著增加（Ｐ ≤ ０．００１）（表 ４，图 ３）。 而 ５—２０ ｃｍ深
度的土壤风蚀可蚀性呈显著的减弱（Ｐ＜０．０５）（表 ４），且仅与土壤 ＣａＣＯ３含量有关（表 ５）（Ｐ ＝ ０．００１）。
表 ４ 土壤风蚀可蚀性（ＥＦ）随林龄变化特征
Ｔａｂｌｅ ４ Ｃｈａｎｇｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｓｏｉｌ ｅｒｏｄｉｂｌｅ ｆｒａｃｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｐｌａｎｔａｔｉｏｎ ａｇｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ
土层
Ｄｅｐｔｈ ／ ｃｍ
ＥＦ ／ ％
０ ２ ５ ９ １３ １６ ３１ ３９
Ｆ Ｐ
０—５ ３９．７０±２．３２ ａ ３１．９０±０．４７ ｂ ３１．８３±０．５３ ｂ ２８．３７±０．３１ ｂｃ ２９．１３± ２．２４ｂｃ ２８．６４±１．４８ ｂｃ ２８．９７± ２．７３ｂｃ ２３．３８±１．４０ ｃ ７．６４０ ＜０．００１
５—２０ ３７．６５±２．２０ ａ ３１．２２±０．４０ ａｂ ３１．１８±３．３３ ｂ ２７．６４±０．７１ ｂ ２７．０２±１．９７ ｂ ２８．２６±１．４５ ｂ ２８．６３±２．８６ ｂ ２５．４２±１．９２ ｂ ３．３４４ ＜０．０５
同列同一元素不同小写字母表示差异显著（Ｐ＜０．０５）
４ 讨论
植被⁃土壤是一个相互作用的过程，土壤 ＳＯＣ、Ｎ、Ｐ 元素作为植物正常生长发育所必需的养分，在植物生
０４２３ 生 态 学 报 ３６卷
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长过程中发挥着重要的作用，其含量的多少及成分组合状况，均会受到土壤养分含量的影响，而植被的建立对
土壤环境也有一定的反馈作用，如：植物凋落物的分解、根系分泌物及根际微生物的积累等，对土壤质地的改
善和土壤养分的积累有极大的促进作用［２６⁃２９］。
图 ３ 土壤风蚀可蚀性 （０—５ ｃｍ） 与土壤养分 （０—５ ｃｍ） 的关系
Ｆｉｇ．３ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｓｏｉｌ ｅｒｏｄｉｂｌｅ ｆｒａｃｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｓｏｉｌ ｎｕｔｒｉｅｎｔｓ ｉｎ ０—５ ｃｍ
表 ５ ５—２０ ｃｍ土壤风蚀可蚀性与土壤养分的关系
Ｔａｂｌｅ ５ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｓｏｉｌ ｅｒｏｄｉｂｌｅ ｆｒａｃｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｓｏｉｌ ｎｕｔｒｉｅｎｔｓ ｉｎ ５—２０ ｃｍ
变量
Ｖａｒｉａｂｌｅ
线性回归方程
Ｌｉｎｅａｒ ｅｑｕａｔｉｏｎ Ｒ
２ Ｐ
有机碳 ＳＯＣ ｙ ＝ －０．０３３ｘ ＋ １．９４ ０．１１２ ０．０６１
全氮 ＴＮ ｙ ＝ －０．００６ｘ ＋ ０．２８ ０．０９１ ０．０８２
全磷 ＴＰ ｙ ＝ －０．００２ｘ ＋ ０．２９１ ０．０５９ ０．１３２
速效磷 Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｐ ｙ ＝ －０．００１ｘ ＋ ０．００５ ０．０２１ ０．２３３
碳酸钙 ＣａＣＯ３ ｙ ＝ －２．４０７ｘ ＋ １２３．３６２ ０．３９２ ０．００１
与流动沙丘相比，随着梭梭的建立，ＳＯＣ和 ＴＮ均显著增加并在梭梭建立 ５ａ后 ０—５ ｃｍ土壤 ＳＯＣ和 Ｎ显
著高于 ５—２０ ｃｍ土壤，一方面说明梭梭建立后能够降低风速和减少地面的粗糙程度，不断的改善土壤表面的
物理性质，为土壤养分的积累提供必要条件，并且随着梭梭林龄的增加，凋落物的不断增加直接影响着 ＳＯＣ
和 ＴＮ的积累；另一方面也说明了在受水分限制的干旱区土壤养分的表层积聚作用［３０⁃３２］。 相对于 ＳＯＣ和 ＴＮ，
ＴＰ 含量随梭梭林龄的增加没有显著变化且直到 １３ａ 后 ０—５ ｃｍ ＴＰ 含量才显著高于 ５—２０ ｃｍ，这是由于 ＴＰ
的增加主要是通过来源相对固定且时间漫长的岩石风化作用，且表层土壤更易受岩石风化的影响，这就导致
土壤 Ｐ 成层化分布的形成相对滞后［１１］。随林龄的增加，ＳＯＣ和 ＴＮ在 ０—５ ｃｍ和 ５—２０ ｃｍ 均显著增加，而 ＴＰ
并未发生显著的变化，一方面说明梭梭的建立为 ＳＯＣ和 ＴＮ的积累创造了有利的环境条件，而 ＴＰ 的变化则直
接受土壤恢复时间的影响；另一方面表明梭梭的生长可能受 Ｐ 的限制。
Ｃ ∶Ｎ ∶Ｐ 是衡量土壤有机质组成和营养平衡的一个重要指标，是确定土壤 Ｃ、Ｎ、Ｐ 平衡特征的重要参
数［７，３３］。 与 ＳＯＣ和 ＴＮ相比，土壤 Ｃ ∶Ｎ在不同深度和不同林龄间均维持相对稳定，这与 Ｔｉａｎ等［８］对中国土壤
Ｃ ∶Ｎ ∶Ｐ 的研究相一致［８］，即 ＳＯＣ和 ＴＮ含量具有较大的空间变异性，而受气候的影响较小的 Ｃ ∶Ｎ相对稳定，
１４２３ １１期 张珂 等：荒漠绿洲区不同种植年限人工梭梭林土壤化学计量特征
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同时验证了不同深度土壤 Ｃ ∶Ｎ相对稳定的基本原则，即有机物质的形成需要一定数量的 Ｎ 与其相应的相对
固定比率的 Ｃ［２］。 另外，相比于稳定的 Ｃ ∶Ｎ，土壤 Ｃ ∶Ｐ 和 Ｎ ∶Ｐ 随林龄的增加而显著增加，这与 Ｔｉａｎ 等［８］、
Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ等［７］分别从区域尺度和全球尺度上探讨的天然生态系统土壤 Ｃ ∶Ｎ、Ｃ ∶Ｐ 和 Ｎ ∶Ｐ 化学计量比得出的
结论一致，即：由于 Ｃ元素和 Ｐ 元素来源的差异性，土壤 Ｃ ∶Ｐ 和 Ｎ ∶Ｐ 随气候、土壤类型、土壤深度和风化阶段
而呈现显著的差异性。 同时表明天然生态系统土壤 Ｃ ∶Ｎ、Ｃ ∶Ｐ 和 Ｎ ∶Ｐ 的变化特征也适用于研究区人工梭梭
林土壤。
对 Ｃ、Ｎ和 Ｐ 的相关性分析显示三者间均有极显著的相关性，且 Ｃ和 Ｎ、Ｃ和 Ｐ、Ｎ和 Ｐ 的相关系数分别为
０．９２、０．６５和 ０．５２。 这与 Ｔｉａｎ等［８］对中国土壤 ８０００ 个土壤层 Ｃ、Ｎ 和 Ｐ 的相关分析结果（相关系数分别为
０．９３、０．６２和 ０．５１）相似，这说明相对于大尺度上有机质丰富的土壤，人工梭梭林建立后 ＳＯＣ 含量显著增加，
且逐渐恢复的土壤中 Ｃ、Ｎ和 Ｐ 也存在显著的耦合关系，这与最近的研究相符［３４⁃３５］，表明小尺度上研究 Ｃ、Ｎ
和 Ｐ 的耦合关系也具有重要的生态指示作用。 另外，人工梭梭林建立后土壤养分及化学计量特征与土壤砂
粒、粉粒和粘粒显著的相关关系，进一步表明土壤质地的改善促进了土壤养分含量的提高［１４］。
由于钙离子在植物抗旱性中起重要作用，同时速效磷是植物直接可吸收利用的磷素直接影响着植物体蛋
白质的合成［１⁃２，３６⁃３７］，因此，土壤 ＣａＣＯ３和速效磷对植物生长有重要的影响。 然而，研究表明［３８］，土壤中高含量
的 ＣａＣＯ３会大大降低土壤磷的有效性，进而影响植物生长。 并且衡量土壤碳酸钙对速效磷固持指标的土壤碳
酸钙 ／速效磷（钙磷比）化学计量特征对植物生物量、密度变化的影响显著大于土壤碳酸钙、速效磷含量的影
响。 本研究中，随林龄增加，表层 Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｐ 显著增加且在 ０—５ ｃｍ 和 ５—２０ ｃｍ 间表现出明显的成层化现
象，而 Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｐ 的最大值（０．０１６ ｍｇ ／ ｇ）仅占总磷 （０．３６ ｍｇ ／ ｇ）的 ５％，说明尽管梭梭的建立提高了土壤
Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｐ 的含量，而较低的 Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｐ 含量进一步说明梭梭的生长受 Ｐ 的限制。 此外，ＣａＣＯ３在表层随林
龄的增加而增加，而 ＣａＣＯ３∶Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｐ 随林龄增加并未发生显著变化，说明土壤 ＣａＣＯ３含量与 Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｐ 增
加的同步性，从而使得土壤中有限的速效磷被吸附固持。
土壤风蚀是导致干旱半干旱区土壤退化的一个普遍存在的现象［３９］。 土壤风蚀可蚀性临界值显示［２４⁃２５］，
ＥＦ＜４０％表明研究区较弱的风蚀可行性，４０％＜ＥＦ＜５０％表明中等程度的风蚀可蚀性，ＥＦ＞５０％则表明较高的
风蚀可蚀性。 同时，研究表明，土壤风蚀可蚀性的减弱表明土壤团聚体直径的增加，这是土壤肥力水平提高的
基础且土壤有机质、全氮和碳酸钙含量的增加是促进团聚体度增加的重要影响因子［３９］。 本研究中，梭梭建立
后，表层（０—５ ｃｍ）土壤风蚀性极显著的减弱，而深层（５—２０ ｃｍ）土壤风蚀性减弱程度稍弱，这表明表层土壤
质地的改善较快。 另外，表层土壤养分与土壤风蚀可蚀性显著的负相关关系，进一步说明梭梭的建立有效的
提高了表层土壤肥力并降低了表层土壤风蚀可蚀性，这为该区植被恢复提供了重要的环境条件。
本研究在一定程度上揭示了梭梭建立对荒漠绿洲区土壤恢复的促进作用，为该区生态恢复提供了理论依
据和参考。 然而，植被⁃土壤是一个交互作用的复杂生态系统，因此，梭梭如何在有限的水分条件下实现可持
续发展、梭梭群落特征及草本物种如何响应土壤环境变化将是今后的研究重点。
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