全 文 ：第 34 卷第 15 期
2014年 8月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol.34,No.15
Aug.,2014
http: / / www.ecologica.cn
基金项目:国家重点基础研究发展计划 973项目 (2009CB825102); 中国科学院西部博士专项(XBBS201205); 新疆维吾尔自治区重大科技专项
(201130106-3); 国家自然科学基金(31300449, 41030530)联合资助
收稿日期:2012鄄12鄄10; 摇 摇 网络出版日期:2014鄄03鄄03
*通讯作者 Corresponding author.E鄄mail: li_congjuan@ 163.com
DOI: 10.5846 / stxb201212101775
李从娟,雷加强,徐新文,高培,邱永志,许波,钟显彬,王永东,闫健,王桂芬.古尔班通古特沙漠土壤水分与化学性质的空间分布.生态学报,2014,
34(15):4380鄄4389.
Li C J, Lei J Q, Xu X W,Gao P, Qiu Y Z, Xu B, Zhong X B,Wang Y D, Yan J, Wang G F.Spatial pattern for soil water and chemical properties in
Gurbantunggut Desert.Acta Ecologica Sinica,2014,34(15):4380鄄4389.
古尔班通古特沙漠土壤水分与化学性质的空间分布
李从娟1,*,雷加强1,徐新文1,高摇 培2,邱永志3,许摇 波3,钟显彬3,
王永东1,闫摇 健3,王桂芬3
(1. 中国科学院新疆生态与地理研究所,国家荒漠鄄绿洲生态建设工程技术研究中心,乌鲁木齐摇 830011;
2. 新疆信息工程学校,乌鲁木齐摇 830013; 3. 中国石油天然气股份有限公司塔里木油田分公司,库尔勒摇 841000)
摘要:区域尺度上,气象和水文状况是影响植被分布格局和土壤性状的主要因子,当然,局部的地貌特征及植被分布对土壤性质
的影响也是不能忽视的。 以古尔班通古特沙漠为研究对象,对其南缘至腹地约 25 km的土壤水分与化学性质的空间分布及其
相互关系进行研究,结果显示:水平方向上,从沙漠南缘至腹地,土壤水分在丘底呈减小趋势,尤其是距边缘 10 km以外,且在距
边缘 6—7 km出现 1个峰值。 同时土壤 pH值和电导率的大小以及有机碳,全氮,有效氮,全磷和有效磷含量与土壤水分的变化
状况相似,在丘底呈减小趋势,而在丘坡和丘顶上均呈波动分布。 这说明丘底土壤性质的空间格局受到气象和水文状况的显著
影响,而丘坡和丘顶土壤性质并没有受到气象和水文状况的显著影响,这种波动分布主要由采样点的设置及植物的分布状况所
引起。 丘底土壤水分及化学性质均显著高于丘坡和丘顶,这说明地貌特征对土壤性质的空间分布有显著影响。 垂直方向上,不
同深度土层土壤性质也存在显著差异,土壤水分,pH 值和电导率随着土层深度增加而增加,而土壤养分随土层深度增加而减
小。 相关分析结果表明:仅 4、5月份的土壤含水量及年平均土壤含水量与丘底土壤化学性质显著正相关,这可能由于冬季积雪
的融化导致了土壤水分在 4、5月份的聚集比较明显,使土壤水分对土壤化学性质发挥作用。 总之,土壤空间异质性是由气象和
水文以及地貌特征共同影响的,而土壤空间异质性的变异进而影响到植被的分布,植被的分布反过来又影响土壤的空间分布,
因此土壤的空间分布和植被的空间分布是相互影响,共同作用的。
关键词:沙丘;土壤水分;土壤化学性质;相关分析
Spatial pattern for soil water and chemical properties in Gurbantunggut Desert
LI Congjuan1,*, LEI Jiaqiang1, XU Xinwen1, GAO Pei2, QIU Yongzhi3, XU Bo3, ZHONG Xianbin3,WANG
Yongdong1, YAN Jian3, WANG Guifen3
1 Xinjiang Institute of Ecology and Geography, National Engineering Technology Research Center for Desert - Oasis Ecological Construction, Urumqi
830011, China
2 Xinjiang Information Engineering School, Urumqi 830013, China
3 Tarim Branch, Petro China Company Limited, Kurle 841000, China
Abstract: Spatial heterogeneity is considered as a ubiquitous feature in natural ecosystems. It is also well known that soil
heterogeneity is a basic element for competitive and / or facilitative for resources competitive and interactions between
plants, especially in the stressed environments of arid shrub - desert and steppe ecosystems. Consequently, soil spatial
heterogeneity may determine the occurrence of plants, structure of vegetation and pattern of landscapes, and greatly affect
biogeochemical cycles. At the regional or landscape scale, climatic and geomorphologic factors often exert strong influences
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on the soil spatial heterogeneity, however, local鄄scaled topography and vegetation should not be ignored because they are
important factors in the formation of small鄄scaled landscape patterns. This study was designed to investigate the spatial
pattern of soil water and chemical properties and their relationship in Gurbantunggut Desert ranged from the south fringe to
the hinterland of about 25 km. The results showed that soil water and soil chemical properties presented a decreasing trend
from the south fringe to the hinterland at the interdune, especially at about 10 km away from the south fringe, e. g., a
significant peak value was appeared at the distance of 6—7 km away from the fringe. However, it was a fluctuated pattern at
the slope and top dune; it indicated that climatic and geomorphologic factors exerted strong influences on the spatial
heterogeneity of soil at the interdune, but not on the slope and top dune. This phenomenon can be explained as the
significant decreasing of groundwater level and precipitation from the south fringe to the hinterland. In addition, soil water
and chemical properties were significantly higher at the interdune than they were at the slope and the top dune, since the
local topographic conditions resulted in water and soil accumulating significantly at the interdune compared to the slop and
the top dune. Furthermore, soil water and chemical properties at different soil depth were significantly different, soil water
content, pH and electrical conductivity increased with the soil depth, while soil nutrients content decreased with the soil
depth. It indicated soil salinity and soil nutrient status behaved differently in spatial heterogeneity, with an inverse
distribution between soil nutrients and soil salinity / alkalinity at different soil depth. Correlation analysis also confirmed that
soil water and chemical properties were significantly correlated at the interdune in April, May and annual averaged period. It
further documented that climatic and geomorphologic factors exert strong influences on the spatial heterogeneity of soil,
especially since topography is the most important factor for the spatial pattern in soil properties at Gurbantunggut Desert,
which lead to soil water and soil recourses accumulated significantly at the interdune in April and May. In summary, our
results showed that within a population or community and over tens of kilometers, soil spatial heterogeneity was caused by
climatic, geomorphologic (abiotic) and dominant plant types (biotic) together. However, these biotic and abiotic factors
were not absolutely separated, but inter鄄linked each other, i.e., plant鄄soil interactions. The spatial heterogeneity of abiotic
factors determined the spatial patterning of biotic factor, conversely, spatial patterns of plant distribution influenced rates of
soil physical and biogeochemical processes.
Key Words: sand dune; soil water; soil chemical properties; correlation analysis
摇 摇 土壤性质是一系列土壤水分、物理和化学性质
等的综合反映,体现了土壤环境的基本状况,其性质
具有时间和空间尺度上的变异性[1]。 近年来,土壤
性质的空间分布格局已成为异质性研究的一个重要
领域[2鄄6]。 研究沙漠地区风沙土水分和化学性质的
空间变异是了解沙漠地区土壤与植被关系以及植被
空间格局的基础,对恢复沙漠植被和防治沙漠化具
有重要意义。 Delcourt 和 Delcourt[7]的研究表明:气
象和水文状况在大尺度上影响土壤的空间异质性,
进而影响植被分布格局。 当然,局部的地貌特征对
土壤空间异质性的影响也是不能忽视的,Enoki等[8]
和 Itoh等[9]的研究表明坡度和地形因子通过控制土
壤水分的平衡来影响土壤资源和植被分布,它将导
致土壤资源沿着丘坡呈梯度分布,进而影响养分的
迁移及其在坡面上的重新分配。 土壤水分是气候、
植被、地形及土壤因素等自然条件的综合反映,对整
个生态系统的水热平衡起决定作用。 尤其是干旱和
半干旱地区,土壤水分状况更是决定植被格局和土
壤状况的关键因素[10鄄12]。
古尔班通古特沙漠沙丘多呈南北延伸,长度达
几到几十公里,所以南北方向地貌形态变化不大,但
地下水位从沙漠南缘到腹地逐渐增深,边缘地下水
位 5 m左右,内部达 16 m 左右[13],同样植被盖度从
沙漠南缘至腹地也发生了显著变化,尤其是建群种
梭梭,在距边缘 10 km 以后,成年梭梭大部分死亡,
只有不到 3%的幼青年梭梭存在。 然而,东西方向上
沙漠地貌变异强烈,沙丘呈疑状分布[13鄄14]。 因此,弄
清楚沙漠南缘至腹地土壤水分和化学性质的分布状
况对探明植被的空间分布格局及其形成因素有重要
意义。 本文以古尔班通古特沙漠土壤为研究对象,
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分别研究土壤水分和化学性质的空间分布及其相互
关系,目的在于探明风沙土性质的空间变异及其影
响因子,进而为植被的空间分布格局以及植被恢复
提供理论依据。
1摇 材料与方法
1.1摇 研究区概况
古尔班通古特沙漠 ( 44毅 15忆—46毅 50忆 N, 84毅
50忆—91毅20忆 E)是中国第二大沙漠,也是中国最大的
固定与半固定沙漠[13]。 年蒸发量 2 000 mm,为典型
的大陆性干旱气候,年降水量不超过 150 mm,沙漠
腹地仅 70 mm 左右。 主要集中在早春到初夏时节,
冬季一般积雪深度为 20—30 cm,个别年份甚至达
30 cm以上[13鄄14]。 融雪水加春季降水占全年降水的
65%以上,这是土壤水分最为丰富的时期。 也是维
持古尔班通古特沙漠地区植被生存的主要水分来
源。 地表植被盖度垄间和丘底最大,丘坡次之,丘顶
最小,总植被覆盖度在 15%—50%之间,主要建群种
有白梭梭(Haloxylon persicum)、梭梭(H. ammodendron )
等,其中梭梭和白梭梭等灌木植物群落的盖度不足
30%。 受气流、盆地地形、水文和植被等因素的影
响[13],沙漠地貌形态出现明显的东西和南北方向上
的分异。 南北方向地貌形态变化不大,但地下水位
和降水从边缘到腹地分别呈降低和减小趋势(表
1) [3 14]。 相应地,植被种类和盖度也发生了明显变
化,尤其是梭梭种群,其盖度从沙漠南缘的 20%—
30%下降到腹地的 3%左右(表 1)。 东西方向沙漠
地貌变异强烈,成明显的疑状沙丘[13]。 可见,受生
物及非生物因子的影响,沙漠土壤性状呈显著的空
间异质性。
表 1摇 沙漠南缘与腹地年降雨量,地下水位及植被盖度的对比
Table 1摇 The comparison of precipitation, groundwater level and vegetation cover between south fringe and hinterland
位置
Position
年降雨量 / mm
Annual precipitation
地下水位 / m
groundwater level
草本盖度 / %
Herb cover
灌木盖度 / %
Shrub cover
总盖度 / %
Total cover
南缘 South fringe 150 5 22.67 25.33 48
腹地 Hinterland 70 16 13 3.33 16.33
1.2摇 样品采集与分析
1.2.1摇 土样采集摇 摇
本研究土样的采集包括水平和垂直两个方向。
水平方向上,土壤化学性质以表层土壤(0—10 cm)
为研究对象,于 2008年 9 月从沙漠南缘至腹地大约
25 km分别选取 3个完整沙丘样带,沙丘的剖面如图
1所示。 在所选择的样带上每 1 km左右设置一个样
地,共 24个样地,每个样地分别在沙丘底部(丘底),
丘坡中部(丘坡)和丘顶 3 个样点采取土样(图 1),
并利用 GPS记录每个采样点的空间位置,每个样点
取 3个重复,每个土样约 100 g放入采集袋中带回实
验室,这些土样主要用于分析沙漠南缘至腹地土壤
的空间分布状况及沙丘不同部位土壤的空间分布状
况。 土壤含水量的测量以 2008 年 9 月 GPS 定位的
样点为研究对象,分别于 2010年 4月,5 月,6 月和 8
月进行。 用直径 4 cm 的土钻在每个样点以 3 个重
复分别取深度为 0—10 cm,10—20 cm,20—40 cm层
的土样各约 100 g,用烘干法测其土壤含水量。 垂直
方向上,土样的采集以丘底为研究对象,在沙漠南缘
至腹地大约 25 km,以大约 5 km 为间隔随机选取 5
个样点,每个样点均设置 3 个重复,分别取 0—10
cm,10—20 cm,20—40 cm,40—60 cm,60—100 cm 5
层土样各约 100 g带回实验室,用于后期的化学性质
分析。
图 1摇 沙丘不同部位取样点示意图
Fig. 1 摇 The sampling points at the different position of
sand dune
黑色实行圆球代表在沙丘不同部位丘底,丘坡和丘顶的采样点
1.2.2摇 土样化学分析
每个土样 3 个重复,将采集好的土样在自然状
态下风干后,过 2 mm 筛,土壤 pH 值和电导率用土
水比 1颐5测定;有机质含量用重铬酸钾外热法;全氮
含量用凯氏法;全磷含量用 HCl鄄HF消化钼锑抗比色
法;有效氮含量用碱解扩散法;有效磷含量用
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Bray法[15]。
2摇 数据分析处理
所有数据分析使用 SPSS13.0 和 Origin7.5 软件
进行, 单因素方差分析 ANOVA Tukey忆 s HSD
(Honestly significant difference)用来检验沙丘不同部
位表层土壤(0—10 cm)以及不同土层深度(0—100
cm)土壤水分及化学性质是否存在显著差异(P <
0郾 05)。 利用 Pearson相关分析来检验不同月份土壤
含水量及年平均土壤含水量与表层土壤(0—10 cm)
化学性质的相关性,同时结合 Origin7.5进行制图。
3摇 结果与分析
3.1摇 沙丘不同部位土壤水分和化学性质的对比
沙丘不同部位表层土壤(0—10 cm)的水分和化
学性质的空间分布状况如(图 2)所示,除了 pH和电
导率在不同部位无显著差异外(P>0.05),其他土壤
性质在沙丘不同部位均存在显著差异(P<0.05),从
丘底到丘顶均呈减小趋势,其中土壤含水量在丘底
显著高于丘顶(P<0.05),而丘坡则与两者均不存在
显著差异(P>0.05)。 土壤有机碳,全氮,全磷和有效
磷含量在丘底,丘坡和丘顶之间均存在显著差异
(P<0.05),其中土壤养分在丘底含量均达到丘顶含
量的 2倍左右。 有效氮在丘底的含量显著高于丘坡
和丘顶(P<0.05),而丘坡和丘顶之间没有显著差异
(P>0.05)。 这说明地貌特征对土壤水分和化学性质
的空间分布有显著影响。
图 2摇 沙丘不同部位(丘底,丘坡和丘顶)土壤(0—10 cm)水分和化学性质的差异
Fig.2摇 The difference of soil water content and chemical properties at 0—10 cm soil layers between the interdune, slope and top dune
SWC: soil water content,EC: electrical conductivity,TOC: total organic carbon,TN: total nitrogen,AN: available nitrogen,TP: total phosphorus,AP:
available phosphorus;不同的小写字母代表沙丘不同部位土壤性质存在显著差异(P<0.05)
3.2摇 丘底不同土层深度土壤水分和化学性质的对比 从图 3中可以看出,垂直方向上,丘底土壤含水
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量在 0—100 cm的变化由表层(水分含量 0.45%)至
深层逐渐增加(水分含量 2.46%),且土壤含水量在
0—10 cm与 20—100 cm层达到显著差异(P<0.05)。
同样,pH值也随着土层深度的增加而逐渐增加,从
9.09增加到 9.4,属碱性土壤,且 0—10 cm 与 60—
100 cm层达到显著差异(P<0.05),土壤电导率在垂
直方向上的变化与土壤含水量的变化相似,从浅层
的 85.26 滋S / cm 增加到深层的 921. 35 滋S / cm(P <
0郾 05),这说明随着土壤水分的下渗土壤盐分也逐渐
向下层转移。
图 3摇 丘底不同土层深度土壤水分和化学性质的差异
Fig.3摇 The difference of soil water and chemical properties between different soil depth at the interdune
摇 摇 据《新疆土地资源》提出的划分标准,古尔班通
古特沙漠风沙土有机质、全氮 和全磷含量属很低水
平。 本研究中土壤有机碳,全氮,有效氮,全磷和有
效磷的含量均较低,且他们在垂直方向上的分布与
土壤含水量,pH 值和电导率的变化趋势相反,随着
土层深度的增加,均呈逐渐减小趋势。 有机碳和有
效氮在 0—10 cm 土层的含量显著高于 10—100 cm
层(P<0.05),全氮和有效磷含量在不同土层之间呈
逐渐减小趋势。
3.3摇 土壤含水量在沙漠南缘至腹地的空间分布
在 4,5,6月和 8 月份,沙漠南缘至腹地丘底土
壤含水量的空间变化最大,无论是不同土层之间,还
是不同采样点之间,4,5,6月份土壤含水量总体表现
出从边缘至腹地的减小趋势,而在 8 月份,土壤含水
量的空间异质性主要发生在第一点和其它点之间,
即与绿洲相连的沙漠第一点的土壤含水量显著高于
其它采样点的土壤含水量(P<0.05)。 丘坡土壤含水
量呈波动分布,其中 4,5,6 月份的土壤含水量在不
同土层 0—10 cm,10—20 cm和 20—40 cm之间差异
显著(P <0.05) (图 4)。 丘顶土壤含水量的空间分
布与丘坡的空间分布相似,也呈波动分布。 这表明
在区域尺度上,气候和水文状况仅对丘底土壤含水
量的分布格局有显著影响,当然也与植被分布和植
被盖度密切相关。 而丘坡和丘顶土壤水分则与气候
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和水文状况关系不大,这种波动分布可能与植被对 土壤水分的影响有关。
图 4摇 沙漠南缘至腹地沙丘不同部位(丘底,丘坡和丘顶)在 4, 5, 6和 8月份的土壤含水量
Fig.4摇 Soil water content (SWC) at the interdune, slope and top dune in April, May, June and August
3.4摇 土壤 pH 和电导率从沙漠南缘至腹地的空间
分布
沙漠南缘至腹地丘底表层土壤 pH 值和电导率
均呈减小趋势(图 5),而在距边缘 6—7 km 处同样
出现了一个峰值,这与年平均土壤含水量在丘底的
分布状况相似。 丘坡 pH值和电导率均呈波动分布。
丘顶 pH值在距边缘 10 km 后表现出显著的下降趋
势(P <0.05),而电导率呈波动分布。 以上结果表
明:从沙漠南缘至腹地,土壤 pH 值和电导率在丘底
表现出随着地下水位的逐渐增深以及土壤水分的减
少,而呈逐渐下降的趋势。
3.5摇 土壤养分从沙漠南缘至腹地的空间分布
从沙漠南缘至腹地,丘底表层土壤(0—10 cm)
各养分均表现出总体的减小趋势,尤其是在距沙漠
南缘 10 km以后,土壤养分含量显著减小(P <0.05)
(图 6)。 在丘坡和丘顶,土壤养分的分布趋势与 pH
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值和电导率的分布趋势相似,均呈波动分布(图 5)。
此外,丘底土壤养分含量显著高于丘坡和丘顶(P <
0.05),这与土壤含水量在沙丘不同部位的分布状况
一致,这种现象表明沙漠中由于地貌类型的差异,导
致了土壤水分和养分资源在沙丘底部的聚集,而在
丘坡和丘顶土壤水分和养分资源相对匮乏。
图 5摇 沙丘不同部位(丘底,丘坡和丘顶)土壤 pH和电导率的空间分布
Fig.5摇 Spatial patterns of soil pH and electrical conductivity (EC) at the interdune, slope and top dune
图 6摇 区域尺度沙丘不同部位(丘底,丘坡和丘顶)土壤有机碳,全氮,有效氮,全磷和有效磷的空间分布
Fig.6摇 Spatial patterns of total organic carbon ( TOC), total nitrogen ( TN), available nitrogen ( AN), total phosphorus ( TP ) and
available phosphorus (AP) at the interdune, slope and top dune
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3.6摇 沙漠南缘至腹地土壤含水量与土壤化学性质
的相关分析
相关分析(表 2)结果显示:土壤绝大多数化学
性质与水分条件相对较好的 4、5 月份土壤含水量和
年平均土壤含水量呈显著或极显著正相关,尤其是
与土壤电导率,有机碳,全氮,有效氮和全磷,而 6、8
月份土壤含水量与土壤化学性质相关性较小,说明
4、5月份及年平均土壤含水量对土壤化学性质有显
著影响。
表 2摇 土壤含水量与土壤化学性质的相关分析
Table 2摇 The correlation of soil water content and soil chemical properties
化学性质
Chemical
propeties
4月 Apr
0—10cm 10—20cm 20—40cm
5月 May
0—10cm 10—20cm 20—40cm
6月 Jun
0—10cm 10—20cm 20—40cm
pH 0.32 0.38 0.486* 0.389 0.642** 0.534** -0.351 0.157 0.327
EC 0.72** 0.592** 0.463* 0.463* 0.478* 0.323 0.15 0.611** 0.132
SOC 0.5* 0.481* 0.379 0.389 0.357 0.269 -0.045 0.308 -0.08
TN 0.653** 0.625** 0.575** 0.576** 0.487* 0.416* -0.055 0.492* 0.129
AN 0.705** 0.615** 0.501* 0.551** 0.479* 0.414* -0.071 0.447* 0.014
TP 0.713** 0.705** 0.653** 0.624** 0.638** 0.583** -0.198 0.341 0.221
AP 0.319 0.266 0.077 0.261 0.219 0.231 -0.063 0.175 -0.072
化学性质
Chemical
propeties
8月 Aug
0—10cm 10—20cm 20—40cm
年平均 Annual mean
0—10cm 10—20cm 20—40cm
pH 0.097 0.153 0.214 0.336 0.45* 0.528**
EC 0.055 0.542** 0.49* 0.472* 0.605** 0.377
SOC 0.257 0.478* 0.434* 0.383 0.495* 0.284
TN 0.184 0.31 0.309 0.572** 0.603** 0.452*
AN 0.175 0.308 0.286 0.653** 0.615** 0.394
TP 0.264 0.401 0.39 0.678** 0.721** 0.621**
AP 0.24 -0.1 -0.095 0.438* 0.273 0.118
摇 摇 EC: 电导率 SOC: 土壤有机碳,TN: 全氮,AN: 有效氮,TP: 全磷,AP: 有效磷; **表示在 P <0.01水平相关性显著,*表示在 P <0.05水
平相关性显著
4摇 结论与讨论
4.1摇 区域尺度土壤水分和化学性质的空间变化
区域尺度上,气候和水文状况是影响土壤空间
异质性的主要因子[11]。 本研究结果表明,气候和水
文状况对古尔班通古特沙漠土壤含水量和土壤化学
性质有一定影响,主要表现在从沙漠南缘至腹地土
壤含水量和土壤化学性质在丘底部位呈逐渐减小趋
势,这种减小的趋势正是由地下水位的加深以及降
水的减少所引起(表 2)。 而在丘坡和丘顶,土壤含
水量和土壤化学性质呈波动分布,这表明了在古尔
班通古特沙漠南缘到腹地,气候和水文状况对丘底
土壤性状有显著影响,而对丘坡和丘顶土壤性质的
影响并不显著。 在距沙漠南缘大约 6—7 km 左右出
现了一个相对较高的峰值,这可能因为在距南缘 6—
7 km左右,人为破坏以及放牧等因素对植被和土壤
的干扰相对较小,也可能因为地下水位的急剧变化,
这方面有待深入研究。 此外,土壤含水量和土壤化
学性质在 10 km以后的显著减小趋势可能因为地下
水位和降雨的显著降低[14]。 地下水位的显著降低
以及降雨的减少将会对土壤性质和植被分布产生显
著影响,尤其是对沙漠的建群种梭梭影响显著,事实
上,梭梭种群的植被覆盖度从南缘的 20%左右降到
腹地的 3%左右(表 1)。 因此,本研究结果可为古尔
班通古特沙漠区域尺度上梭梭种群的空间分布格局
提供理论依据。 当然,这需要我们结合植物鄄土壤相
互关系作进一步研究。
4.2摇 地貌特征对土壤含水量和土壤化学性质
的影响
地貌特征是控制土壤过程的一个主要因子,在
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景观尺度上决定着土壤养分的分布状况[8鄄9, 16]。 以
往研究表明:土壤有机碳及其他养分在坡底或丘底
显著聚集[17鄄19]。 本研究与以往研究结果一致,在植
被茂盛的丘底,土壤含水量和各化学性质均显著高
于丘坡和丘顶,这一方面可能因为地貌的形成导致
了物质资源的重新分配,使土壤水分和养分资源在
丘底显著聚集[8]。 另一方面可能由于荒漠植物,尤
其是春季短命和类短命植物以及一年生植物的繁衍
生长的循环过程增加了这些微地形上风沙土的肥
力[3]。 当然,风蚀和水蚀作用对土壤养分在丘底的
聚集是不能忽视的[20]。
4.3摇 土壤含水量与土壤化学性质的相关性
水分资源被认为是干旱半干旱区土壤养分流失
和重新分配的一个重要因子[21鄄22]。 虽然古尔班通古
特沙漠地表不存在显著的地表径流[23],然而在冬
季,沙漠中却有平均 20—30 cm 厚的积雪,有些年份
甚至超过 30 cm[13,24]。 因此,积雪融化是古尔班通
古特沙漠生态系统中土壤水分的一个主要来源,它
对土壤资源的流失,流走,地下水的补充,以及土壤
资源的分布格局和重新分配有重要意义[25]。 本研
究结果显示:仅 4、5 月份的土壤含水量以及年平均
土壤含水量与丘底土壤化学性质呈显著正相关(表
2),这因为冬季积雪的融化使水分在丘底聚集,因而
对土壤资源的分布格局和重新分配产生影响[26]。
事实上,在古尔班通古特沙漠,3—5月份的融雪水加
上春季降水占全年降水量 65%以上,这是土壤水分
最为丰富的时期,也是维持古尔班通古特沙漠地区
植被生存的主要水分来源。 因此在 4、5 月份的土壤
含水量与丘底土壤化学性质表现出显著的相关性,
而在 6、8月份,由于沙漠的极端干旱环境,强烈的蒸
发加上植物的耗水,土壤水分被耗尽,因而,在此时
土壤水分不会对土壤性状产生显著影响[25]。
从古尔班通古特沙漠南缘至腹地,土壤性状表
现出了随气候和水文状况变化而变化的空间分布格
局,即表现出逐渐减小的空间分布格局,尤其是在距
沙漠南缘 10 km 以后,这种减小趋势更为显著。 此
外,在距沙漠南缘 6—7 km 出现了土壤水分和化学
性质的峰值。 沙丘不同部位土壤水分和养分含量呈
丘底显著高于丘坡和丘顶。 总之,古尔班通古特沙
漠风沙土的上述性状及空间变异,除受局地气候气
象水文条件的制约外,还受沙垄微地貌和植物发育
状况的影响。
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