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摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 32 卷 第 17 期摇 摇 2012 年 9 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
基于生物生态因子分析的长序榆保护策略 高建国,章摇 艺,吴玉环,等 (5287)…………………………………
闽江口芦苇沼泽湿地土壤产甲烷菌群落结构的垂直分布 佘晨兴,仝摇 川 (5299)………………………………
涡度相关观测的能量闭合状况及其对农田蒸散测定的影响 刘摇 渡,李摇 俊,于摇 强,等 (5309)………………
地下滴灌下土壤水势对毛白杨纸浆林生长及生理特性的影响 席本野,王摇 烨,邸摇 楠,等 (5318)……………
绿盲蝽危害对枣树叶片生化指标的影响 高摇 勇,门兴元,于摇 毅,等 (5330)……………………………………
湿地资源保护经济学分析———以北京野鸭湖湿地为例 王昌海,崔丽娟,马牧源,等 (5337)……………………
湿地保护区周边农户生态补偿意愿比较 王昌海,崔丽娟,毛旭锋,等 (5345)……………………………………
湿地翅碱蓬生物量遥感估算模型 傅摇 新,刘高焕,黄摇 翀,等 (5355)……………………………………………
增氮对青藏高原东缘典型高寒草甸土壤有机碳组成的影响 郑娇娇,方华军,程淑兰,等 (5363)………………
大兴安岭 2001—2010 年森林火灾碳排放的计量估算 胡海清,魏书精,孙摇 龙 (5373)…………………………
基于水分控制的切花百合生长预测模型 董永义,李摇 刚,安东升,等 (5387)……………………………………
极端干旱区增雨加速泡泡刺群落土壤碳排放 刘殿君,吴摇 波,李永华,等 (5396)………………………………
黄土丘陵区土壤有机碳固存对退耕还林草的时空响应 许明祥,王摇 征,张摇 金,等 (5405)……………………
小兴安岭 5 种林型土壤呼吸时空变异 史宝库,金光泽,汪兆洋 (5416)…………………………………………
疏勒河上游土壤磷和钾的分布及其影响因素 刘文杰,陈生云,胡凤祖,等 (5429)………………………………
COI1 参与茉莉酸调控拟南芥吲哚族芥子油苷生物合成过程 石摇 璐,李梦莎,王丽华,等 (5438)……………
Gash模型在黄土区人工刺槐林冠降雨截留研究中的应用 王艳萍,王摇 力,卫三平 (5445)……………………
三峡水库消落区不同海拔高度的植物群落多样性差异 刘维暐,王摇 杰,王摇 勇,等 (5454)……………………
基于 SPEI的北京低频干旱与气候指数关系 苏宏新,李广起 (5467)……………………………………………
山地枣树茎直径对不同生态因子的响应 赵摇 英,汪有科,韩立新,等 (5476)……………………………………
幼龄柠条细根的空间分布和季节动态 张摇 帆,陈建文,王孟本 (5484)…………………………………………
山西五鹿山白皮松群落乔灌层的种间分离 王丽丽,毕润成,闫摇 明,等 (5494)…………………………………
长期施肥对玉米生育期土壤微生物量碳氮及酶活性的影响 马晓霞,王莲莲,黎青慧,等 (5502)………………
基于归一化法的小麦干物质积累动态预测模型 刘摇 娟,熊淑萍,杨摇 阳,等 (5512)……………………………
上海环城林带景观美学评价及优化策略 张凯旋,凌焕然,达良俊 (5521)………………………………………
旅游风景区旅游交通系统碳足迹评估———以南岳衡山为例 窦银娣,刘云鹏,李伯华,等 (5532)………………
一种城市生态系统现状评价方法及其应用 石惠春,刘摇 伟,何摇 剑,等 (5542)…………………………………
黄海中南部细纹狮子鱼的生物学特征及资源分布的季节变化 周志鹏,金显仕,单秀娟,等 (5550)……………
蓝藻堆积和螺类牧食对苦草生长的影响 何摇 虎,何宇虹,姬娅婵,等 (5562)……………………………………
黑龙江省黄鼬冬季毛被分层结构及保温功能 柳摇 宇,张摇 伟 (5568)……………………………………………
虎纹蛙选择体温和热耐受性在个体发育过程中的变化 樊晓丽,雷焕宗,林植华 (5574)………………………
水丝蚓对太湖沉积物有机磷组成及垂向分布的影响 白秀玲,周云凯,张摇 雷 (5581)…………………………
专论与综述
城市绿地生态评价研究进展 毛齐正,罗上华,马克明,等 (5589)…………………………………………………
全球变化背景下生态学热点问题研究———第二届“国际青年生态学者论坛冶
万摇 云,许丽丽,耿其芳,等 (5601)
…………………………………
……………………………………………………………………………
研究简报
雅鲁藏布江高寒河谷流动沙地适生植物种筛选和恢复效果 沈渭寿,李海东,林乃峰,等 (5609)………………
学术信息与动态
生态系统服务时代的来临———第五届生态系统服务伙伴年会述评 吕一河,卫摇 伟,孙然好 (5619)…………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*334*zh*P* ￥ 70郾 00*1510*36*
室室室室室室室室室室室室室室
2012鄄09
封面图说: 带雏鸟的白枕鹤一家———白枕鹤是一种体型略小于丹顶鹤的优美的鹤。 体羽蓝灰色,腹部较深,背部较浅,脸颊两
侧红色,头和颈的后部及上背为白色,雌雄相似。 其虹膜暗褐色,嘴黄绿色,脚红色。 白枕鹤常常栖息于开阔平原芦
苇沼泽和水草沼泽地带,有时亦出现于农田和海湾地区,尤其是迁徙季节。 主要以植物种子、草根、嫩叶和鱼、蛙、软
体动物、昆虫等为食。 繁殖区在我国北方和西伯利亚东南部。 我国白枕鹤多在黑龙江、吉林、内蒙古繁殖,与丹顶鹤
的繁殖区几乎重叠,为国家一级保护动物。
彩图提供: 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 32 卷第 17 期
2012 年 9 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 32,No. 17
Sep. ,2012
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:国家自然科学基金(41171054); 冰冻圈科学国家重点实验室自主课题(SKLCS09鄄06)和开放基金(SKLCS10鄄 08); 中国博士后科学基
金(20100480730); 中国博士后特别资助项目(201104347); 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所人才基金项目
收稿日期:2011鄄11鄄21; 摇 摇 修订日期:2012鄄06鄄25
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: sychen@ lzb. ac. cn
DOI: 10. 5846 / stxb201111211774
刘文杰,陈生云,胡凤祖,莎娜.疏勒河上游土壤磷和钾的分布及其影响因素.生态学报,2012,32(17):5429鄄5437.
Liu W J, Chen S Y, Hu F Z, Sha N. Distributions pattern of phosphorus, potassium and influencing factors in the upstream of Shule river basin. Acta
Ecologica Sinica,2012,32(17):5429鄄5437.
疏勒河上游土壤磷和钾的分布及其影响因素
刘文杰1,陈生云1,*,胡凤祖2,莎摇 娜3
(1. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所,冰冻圈科学国家重点实验室祁连山冰川与生态环境观测研究站,兰州摇 730000;
2. 中国科学院西北高原生物研究所分析测试中心,西宁摇 810001;3.内蒙古农牧业科学院植物营养与分析研究所,呼和浩特摇 010031)
摘要:土壤中磷和钾是植物不可缺少的营养元素,研究它们的含量及其分布规律对高寒草地的可持续发展和区域土壤碳氮循环
的认识均具有重要意义。 以疏勒河上游 13 处生态观测样地(7 种土壤类型)为研究对象,结合土壤有机碳、全氮、粒径和 pH 等
理化性质和气象因子,分析了不同土壤类型表层和剖面中土壤磷、钾分布特征及其影响因素。 结果表明:0—20 cm表层土壤全
磷、有效磷、全钾和有效钾平均含量分别为(0. 50依0. 14) g / kg、(2. 69依1. 61) mg / kg、(14. 84依0. 59) g / kg 和(151. 03依117. 57)
mg / kg。 表层土壤全磷含量与年均气温和土壤粉粒含量呈显著正相关,而与年均降水量呈显著负相关;表层土壤有效磷含量与
有机质、全氮呈显著正相关;表层土壤有效钾含量与土壤粉粒含量和年均气温呈显著正相关。 全磷、有效磷、全钾和有效钾密度
主要集中在 0—40 cm的土壤层,它们均随着土壤深度的增加而逐渐降低。 不同深度土壤全磷的总密度与年均气温均呈显著的
正相关,其相关系数随着土层深度逐渐增加。 温度和降水是影响表层全磷含量和分布的主要环境因子;土壤全钾含量受成土母
质影响,变异性不大。 该区域土壤中有效磷和有效钾相对缺乏,草地管理措施是影响它们变化的重要因素之一。 气温是该区域
土壤全磷和全钾密度分布的主控因子。
关键词:疏勒河流域;土壤磷素;土壤钾素;土壤类型
Distributions pattern of phosphorus, potassium and influencing factors in the
upstream of Shule river basin
LIU Wenjie1, CHEN Shengyun1,*, HU Fengzu2, SHA Na3
1 Qilian Shan Station of Glaciology and Ecological Environment, State Key Laboratory of Cryospheric Sciences, Cold and Arid Regions Environmental and
Engineering Research Institute, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730000, China
2 The Analytical Testing Center, Northwest Institute of Plateau Biology, Chinese Academy of Sciences, Xining Qinghai 810001, China
3 Institute of Plant Nutrition and Analysis, Inner Mongolia Academy of Agricultural Sciences, Hohhot 010031, China
Abstract: Soil phosphorus (P) and potassium (K) are indispensable elements of plant growth, and their content change
could affect biogeochemical cycles of carbon, nitrogen, and other elements. The study of spatial and vertical distributions of
soil P and K is crucial for the sustainable development of alpine grassland. Further, it is critical to understand regional
mechanisms of biogeochemical cycles of soil carbon, nitrogen, and other elements. Thirteen typical ecosystem plots
( including seven soil types) were selected, and two or three soil profiles from each plot were investigated. This study
occurred during the summers of 2010 and 2011 in the upstream of the Shule river basin on the northeastern margin of the
Qinghai鄄Tibetan Plateau. Distributions of soil P and K, their influencing factors on topsoil (0—20 cm), and the soil
profiles were studied. These elements were studied by analysis of soil P and K contents, other soil properties (such as soil
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organic carbon, total nitrogen, pH value, and so on), and meteorological factors (mean annual temperature and mean
annual precipitation) . The results showed that soil total P, available P, total K, and available K contents in topsoil were
(0. 50依0. 14) g / kg, (2. 69依1. 61) mg / kg, (14. 84依0. 59) g / kg, and (151. 03依117. 57) mg / kg, respectively. The
correlation matrix of the variables showed that there were significant positive correlations between total P contents in the
topsoil, mean annual temperature, and soil silt proportions. However, there was a significant negative relationship between
total P contents in the topsoil and mean annual precipitation. Meanwhile, there were significant positive relationships
between available P, soil organic carbon, and total nitrogen. There was a significant positive relationship between soil
available K, soil silt content, and mean annual temperature. The densities of total P, available P, total K, and available K
mainly concentrated in the 0—40 cm soil depth, and showed a decreasing trend with soil depth increase. Total P densities
at different soil depths had a positive correlation with mean annual temperature, which increased with soil depth. Our study
indicated that air temperature and precipitation were the main influencing factors for soil total P contents in topsoil and its
spatial distribution. Because of similar soil parent material, small variances of total K in topsoil for the seven soil types were
observed. The content of available P and available K contents could not meet plant growth need, and grassland management
is an important factor for content change. Air temperature is the main control factor for total P and K densities in this study
area. These results could provide fundamental data to clearly identify the P and K content status in alpine grassland soils.
This, in turn, could provide new insights with which to understand the biogeochemical cycles and mechanisms of soil P, K,
carbon, and nitrogen in alpine grassland ecosystems.
Key Words: Shule river basin; soil phosphorus; soil potassium; soil type
受气候变暖和多年冻土退化等一系列环境因素的影响,青藏高原高寒草地生态系统退化严重[1鄄3],区域
草地生态系统的可持续发展是当前面临的一个重要问题。 磷和钾是植物生长代谢过程不可或缺的营养元素,
不仅影响植物个体的生长,还会影响植被结构及其地上鄄地下生物量分配[4鄄6],进而影响到包括碳、氮循环在内
的其他元素的生物地球化学循环[7鄄8]。 而植物所利用的磷钾元素主要来源于土壤,因此研究土壤磷、钾元素
的分布及其影响因素就显得十分重要。
有关土壤中磷钾元素分布的研究,前人做了大量工作,研究结果发现土壤中的磷、钾元素含量和分布不仅
与成土母质[6]、气候[8]、坡度和地貌条件[9]有关,还受区域土地利用方式[10鄄11]和地表径流等的影响[12],这些
研究主要针对大区域或农田生态系统。 而对于以放牧为主的草地生态系统,大多数研究主要关注于草地植被
退化对表层土壤养分元素含量的影响[13鄄15]和不同植被类型土壤养分元素分布特征[16]等方面,有关土壤中磷、
钾的垂直分布特征及其控制因子的研究还鲜有报道。
疏勒河流域是中国河西走廊三大内陆河流域之一,位于青藏高原东北缘的上游区域分布着大片草地,是
整个流域的水源涵养区和发源地。 疏勒河上游地广人稀,居民点少且分散,主要产业为畜牧业,是研究草地生
态系统土壤磷、钾分布的理想区域。 本文通过调查疏勒河上游不同海拔高度的生态观测样地,分析不同深度
土壤中全磷、有效磷、全钾和有效钾的含量,研究土壤磷钾元素含量和密度与环境因子的关系,试图揭示:1)
不同类型土壤表层和剖面中磷、钾元素的分布特征;2)土壤磷、钾含量和密度与气候因子的关系。 研究结果
可为更加清晰地认识疏勒河上游土壤磷钾元素分布以及进一步理解区域土壤磷钾和碳氮循环过程及机理提
供一定基础数据。
1摇 材料与方法
1. 1摇 研究区域
疏勒河上游(96. 2毅—99. 0毅 E,38. 2毅—40. 0毅 N,海拔 2100—5750 m)位于祁连山西段的疏勒南山与托来
南山之间[17](图 1),区域面积约 1. 25伊104 km2,行政区域上跨青海省海西蒙古族藏族自治州的天峻县和甘肃
省酒泉市的肃北蒙古族自治县[18]。 研究区年均气温约-3. 5 益,年降水量 100—600 mm[3]。 该区域多年冻土
0345 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 32 卷摇
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属阿尔金山鄄祁连山高寒带山地多年冻土[17],且分布广泛。 植被类型按垂直带分布主要有冰缘植被、高寒草
甸、高寒草原、温性草原、荒漠等[17],主要土壤类型有寒冻土、寒钙土、冷钙土、草毡土、沼泽土、棕钙土和灰棕
漠土等(表 1)。
图 1摇 疏勒河上游地区 13 处样地位置
Fig. 1摇 The location of thirteen plots in the upstream of Shule river basin
1. 2摇 样品的采集
在 2009 年工作的基础上,选取 13 处高寒生态样地(图 1)(均大于 50 m 伊 50 m),其坡度均小于 4毅,其地
理位置、海拔高度、土壤类型和植被类型见表1。于2010和2011年7—8月,围绕各样地挖取2—3个体积约
表 1摇 疏勒河上游 13 处样地的地理位置、海拔高度、土壤类型和植被类型[17]
Table 1摇 Location, altitude, soil type and vegetation type of thirteen plots in the upstream of Shule river basin
样地
Sites
坐标(E,N)
Coordination
海拔 / m
Altitude
土壤类型
Soil type
植被类型
Vegetation type
LHG1 96毅11忆24义,39毅44忆43义 2519 灰棕漠土 荒漠
LHG2 96毅18忆26义,39毅41忆09义 3016 棕钙土 荒漠化草原
LHG3 96毅24忆59义,39毅37忆57义 3438 冷钙土 高寒草原
LHG4 96毅30忆09义,39毅32忆13义 4105 寒冻土 冰缘植被
LHG5 96毅30忆21义,39毅30忆14义 4216 寒冻土 冰缘植被
SLP1 98毅18忆31义,38毅25忆16义 3882 草毡土 高寒草甸
SLP2 98毅16忆14义,38毅21忆17义 4014 冷钙土 高寒草甸
SLP3 98毅20忆51义,38毅27忆59义 3863 沼泽土 沼泽草甸
SLP4 98毅19忆24义,38毅28忆33义 3890 寒钙土 高寒草甸
SLP5 98毅14忆49义,38毅32忆29义 3936 冷钙土 高寒草甸
SLP6 98毅12忆20义,38毅33忆02义 3832 寒钙土 高寒草原
SLP7 98毅06忆14义,38毅37忆55义 3740 寒钙土 高寒草原
SLP8 97毅57忆32义,38毅46忆31义 3636 冷钙土 高寒草原
1345摇 17 期 摇 摇 摇 刘文杰摇 等:疏勒河上游土壤磷和钾的分布及其影响因素 摇
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1 m3 的土壤剖面,每个剖面间隔大于 30 m,按 0—10、10—20、20—30、30—40、40—60、60—80 和 80—100 cm
分层采集土壤样品(部分点位土层较薄,采样至实际深度)。 各层土壤容重的测定采用环刀法或挖坑法。
1. 3摇 样品的分析和数据处理
土壤样品带回室内自然风干,研磨后进行过筛处理。 土样过 2 mm筛用于 pH值和机械组成测定,过 0. 25
mm筛用于全磷、有效磷、全钾和有效钾含量测定。 全磷(GB7852鄄 87)和有效磷(GB12297鄄 90)用钼锑抗比色
法,全钾(GB7854鄄87)和有效钾(GB7856鄄87)用火焰光度法测定[17]。
各层土壤磷钾密度的计算公式为:
YD =移
n
i = 1
hi 伊 BDi 伊 Yi 伊 (1 - C i) / 100
式中,YD、hi、BDi、Yi 和 C i 分别表示磷或钾元素的密度(kg / m2)、土层的厚度(cm)、土壤容重(g / cm3)、元素含
量(g / kg)和> 2 mm砾石含量。
年均气温、降水量、土壤有机碳和全氮等数据参见 Liu 等[19]。 土壤磷或钾密度与其它土壤理化性质、气
象因子(年均气温和年均降水)的相关分析和回归分析使用 SPSS11. 5 软件完成;当 P < 0. 05 时表明具有显著
的统计学意义。
2摇 结果与分析
2. 1摇 不同土壤类型中表层土壤磷、钾的含量及其影响因子
疏勒河上游不同土壤类型 0—20 cm表层土壤 pH值、全磷、有效磷、全钾和有效钾含量如表 2 所示。 可以
看出,不同类型土壤pH值均大于7. 70,为碱性土壤。灰棕漠土表层土壤全磷含量最高(0. 69g / kg) ,草毡土
表 2摇 疏勒河上游不同土壤类型 0—20cm表层土壤全磷、有效磷、全钾和有效钾含量
Table 2摇 Contents of soil total phosphorus (P), available P, total potassium (K) and available K at the depth of 0—20 cm in the upstream of
Shule river basin
土壤类型
Soil type
土层 / cm
Soil layers
全磷 / (g / kg)
Total P
有效磷 / (mg / kg)
Available P
全钾 / (g / kg)
Total K
有效钾 / (mg / kg)
Available K
pH值
pH value
灰棕漠土 0—10 0. 71依0. 01 2. 30依0. 31 14. 80依0. 24 465. 10依21. 33 8. 40依0. 08
10—20 0. 66依0. 01 1. 40依0. 28 15. 45依0. 31 323. 43依38. 71 7. 98依0. 03
0—20 0. 69依0. 03 1. 85依0. 64 15. 13依0. 46 394. 27依100. 17 8. 19依0. 30
棕钙土 0—10 0. 68依0. 01 1. 38依0. 56 15. 08依0. 20 182. 27依59. 61 8. 00依0. 06
10—20 0. 58依0. 01 1. 94依0. 19 15. 09依0. 13 124. 61依30. 53 7. 70依0. 19
0—20 0. 63依0. 07 1. 66依0. 39 15. 08依0. 00 153. 44依40. 78 7. 85依0. 21
寒冻土 0—10 0. 62依0. 01 4. 34依1. 17 15. 84依0. 39 63. 77依27. 36 8. 34依0. 09
10—20 0. 54依0. 01 4. 01依0. 83 14. 25依2. 67 71. 43依7. 65 8. 23依0. 04
0—20 0. 58依0. 06 4. 18依0. 23 15. 05依1. 12 67. 60依5. 42 8. 28依0. 08
草毡土 0—10 0. 34依0. 01 0. 85依0. 31 13. 27依1. 08 128. 25依30. 32 8. 23依0. 09
10—20 0. 18依0. 01 0. 70依0. 09 13. 77依0. 67 84. 62依26. 04 8. 06依0. 07
0—20 0. 26依0. 11 0. 77依0. 11 13. 52依0. 36 106. 44依30. 85 8. 15依0. 12
冷钙土 0—10 0. 44依0. 01 2. 91依0. 34 15. 34依0. 36 106. 12依18. 69 8. 16依0. 42
10—20 0. 47依0. 01 2. 63依0. 28 15. 08依0. 61 125. 15依17. 13 7. 87依0. 47
0—20 0. 46依0. 03 2. 77依0. 20 15. 21依0. 18 115. 63依13. 46 8. 02依0. 20
寒钙土 0—10 0. 50依0. 01 2. 68依0. 63 15. 08依1. 67 175. 15依17. 61 7. 93依0. 08
10—20 0. 46依0. 01 1. 68依0. 13 14. 56依1. 13 187. 39依19. 86 8. 22依0. 04
0—20 0. 48依0. 03 2. 18依0. 71 14. 82依0. 37 181. 27依8. 66 8. 07依0. 21
沼泽土 0—10 0. 31依0. 01 5. 48依1. 92 14. 40依0. 35 25. 01依4. 69 8. 14依0. 06
10—20 0. 57依0. 01 5. 41依2. 17 15. 70依0. 26 52. 08依14. 27 7. 86依0. 01
0—20 0. 44依0. 18 5. 45依0. 05 15. 05依0. 92 38. 55依19. 14 8. 00依0. 20
整个研究区 0—20 0. 50依0. 14 2. 69依1. 61 14. 84依0. 59 151. 03依117. 57 8. 08依0. 14
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最低(0. 26 g / kg);沼泽土表层土壤有效磷含量最高(5. 45 mg / kg),草毡土最低(0. 77 mg / kg);0—20 cm表层
土壤全钾含量范围为 13. 52—15. 21 g / kg,变异性很小;表层土壤有效钾含量最高为灰棕漠土(394. 27 mg /
kg),最低为沼泽土(38. 55 mg / kg)。
疏勒河上游 0—20 cm表层土壤全磷含量(0. 50 g / kg)小于全国土壤的全磷均值[8],且远远小于青藏高原
三江源和四川西部高山区[13鄄14](表 3)。 表层土壤有效磷含量为 2. 69 mg / kg,略高于青藏高原那曲地区[15],低
于全国土壤有效磷均值,远小于青藏高原三江源区和四川西北部高山区(表 3)。 表层土壤全钾含量低于青藏
高原三江源区和四川西部高山区;而土壤有效钾含量(151. 03 mg / kg)与青藏高原那曲地区基本一致,但远低
于青藏高原三江源区和四川西北部高山区(表 3)。
表 3摇 疏勒河上游 0—20cm表层土壤磷钾元素含量与其他地区的比较
Table 3摇 Comparison of soil total phosphorus (P), available P, total potassium (K) and available K concentrations in 0—20cm depth soil
between the upstream of Shule river basin and other regions
区域
Region
全磷 / (g / kg)
Total P
有效磷 / (mg / kg)
Available P
全钾 / (g / kg)
Total K
有效钾 / (mg / kg)
Available K
样本数
Samples Num.
参考文献
Reference
疏勒河上游 0. 50 2. 69 14. 84 151. 03 13 本研究
青藏高原三江源区 1. 30 12. 00 21. 92 230. 00 2 [13]
青藏高原那曲地区 — 2. 48 — 139. 55 3 [15]
四川西北部高山区 1. 07 5. 50 18. 11 227. 49 7 [14]
中国土壤 0. 60 3. 40 — — 2473 [8]
土壤磷钾含量与其他土壤理化性质和气候因子的相关性分析结果如表 4 所示。 全磷与年均气温(R =
0郾 69,P<0. 01)、年均降水量(R= -0. 79,P<0. 01)和土壤粉粒含量(R = 0. 56,P<0. 05)具有显著的相关性。
有效磷含量与有机质(R= 0. 54,P<0. 05)、全氮含量具有显著正相关(R = 0. 64,P<0. 05)。 土壤有效钾含量
与土壤粉粒含量(R= 0. 62,P <0. 05)和年均气温(R= 0. 59,P<0. 05)也具有显著正相关。
表 4摇 0—20 cm表层土壤中磷钾含量与其它土壤理化性质和气候因子的相关性分析结果(n=13)
Table 4摇 Correlations between contents of phosphorus, potassium in the 0—20 cm soil depth and the other soil parameters, climatic variables (n
=13)
土壤性质 CSoil properties pH值pH value
全氮
TN / (g / kg)
有机碳
SOC / (g / kg)
砂粒含量
Sandy / %
粉粒含量
Slit / %
粘粒含量
Clay / %
年均气温
MAT / 益
年均降水量
MAP / mm
全磷(g / kg) 0. 07 -0. 07 -0. 03 -0. 44 0. 56* 0. 07 0. 69** -0. 79**
有效磷(mg / kg) 0. 24 0. 64* 0. 54* 0. 16 -0. 38 0. 31 -0. 44 0. 19
全钾(g / kg) -0. 19 0. 18 0. 20 0. 21 -0. 25 -0. 07 0. 08 -0. 16
有效钾(mg / kg) -0. 03 -0. 32 -0. 51 -0. 48 0. 62* 0. 08 0. 59* -0. 24
摇 摇 TN: total nitrogen; SOC: soil organic carbon; MAT: mean annual temperature; MAP: mean annual precipitation; **表示相关性极显著(P <
0郾 01); *表示相关性显著(P < 0. 05)
2. 2摇 土壤剖面中磷、钾密度的分布特征
主要土壤类型灰棕漠土、棕钙土、寒冻土、草毡土、冷钙土、寒钙土和沼泽土中总全磷、有效磷、全钾和有效
钾密度如表 5 所示。 灰棕漠土中的全磷和全钾密度最大(分别为 0. 61 和 15. 13 kg / m2),寒冻土中全磷和全
钾密度最小(分别为 0. 11 和 2. 91 kg / m2);沼泽土中有效磷密度最大(2. 26 g / m2),而草毡土中有效磷密度最
低(0. 41 g / m2);灰棕漠土中的有效钾密度最大(349. 10 g / m2),寒冻土中有效钾密度最小(10. 46 g / m2);疏勒
河上游不同类型土壤剖面中全磷、有效磷、全钾和有效钾密度的分布特征见图 2。 结果表明,5 种类型土壤中
全磷、有效磷、全钾和有效钾密度主要集中在 0—40 cm,并随着土壤深度的增加而逐渐降低。 其中,灰棕漠土
和棕钙土剖面 60 cm以下各土层中磷钾密度最高。 而其它几种土壤类型中全磷、有效磷、全钾和有效钾密度
均存在一个大幅度降低的土层。
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表 5摇 疏勒河上游草地不同土壤类型实际深度总全磷、有效磷、全钾和有效钾密度
Table 5摇 Soil total phosphorus (P), available P, total potassium (K) and available K densities in different soil type in the upstream of Shule
river basin
土壤类型
Soil type
全磷密度 / (kg / m2)
Total P density
有效磷 / (g / m2)
Available P density
全钾密度 / (kg / m2)
Total K density
有效钾密度 / (g / m2)
Available K density
灰棕漠土 0. 61 1. 58 15. 13 349. 10
棕钙土 0. 50 1. 20 13. 53 76. 70
寒冻土 0. 11 0. 79 2. 91 10. 46
草毡土 0. 29 0. 41 9. 99 54. 05
冷钙土 0. 31 2. 17 11. 99 73. 33
寒钙土 0. 21 1. 02 8. 54 90. 38
沼泽土 0. 24 2. 26 6. 95 22. 74
图 2摇 土壤剖面不同深度全磷、有效磷、全钾和有效钾密度的分布特征
Fig. 2摇 Distributions of soil total phosphorus (P) density, available P density, total potassium (K) density and available K density on
soil profiles
2. 3摇 土壤剖面不同层次土壤磷、钾密度与气候因子的关系
表 6 给出了 0—20 cm、0—50 cm和实际土壤深度这 3 个土壤深度的全磷、有效磷、全钾和有效钾总密度
与年均气温、年均降水量回归分析结果。 不同土壤深度(0—20 cm、0—50 cm和实际土壤深度)的全磷总密度
与年均气温均呈显著正相关,随着土层深度的增加,相关系数逐渐增加。 0—20 cm土层全钾密度与年均降水
量表现出显著正相关关系;0—50 cm土层有效钾密度与年均气温也表现出显著正相关关系。
3摇 讨论
3. 1摇 表层 0—20cm土壤磷钾含量及其影响因子
疏勒河上游地区 0—20 cm表层土壤全磷、全钾、有效磷和有效钾含量均低于青藏高原三江源区和四川西
北部高山区未退化草地[13鄄14];而土壤全磷和有效磷含量也略低于全国土壤的均值[8]。 按照农业土壤养分含
量的标准划分[20],该区域满足植物生长的土壤有效磷和有效钾缺乏,这是由于磷钾元素输入减少所致:(1)牧
草被牛羊食用,返还土壤的凋落物减少;(2)牛羊粪便被牧民以燃料形式利用。 可见,草地管理措施是影响草
地土壤有效磷和有效钾含量的重要因素之一。
气温和降水是表层土壤全磷含量主控因子之一[21]。 表层土壤全磷含量与年均气温具有显著正相关(表
4),随着年均气温的升高,研究区土壤全磷含量逐渐增加,这与大区域尺度上的研究结果[8, 22]略有不同;如汪
4345 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 32 卷摇
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涛等[8]对中国土壤磷库的空间分布研究表明土壤磷库随着年均气温的增加而显著降低。 可见,气温对疏勒
河上游草地表层土壤全磷含量的影响具有一定的独特性。 一方面,气温影响着草地土壤风化速率[8];另一方
面,气温可以通过影响植物群落的分布来调节植物凋落物的化学组成及数量,间接影响土壤磷元素的输入
(包含凋落物和根系返还量等),进而影响土壤磷的数量和分布特征[16, 23]。 表层土壤全磷含量与年均降水量
具有显著负相关,与土壤粉粒含量显著正相关(表 4),表明降水和土壤粉粒含量也是影响表层土壤的全磷含
量积累的重要因素。 降水量增加可以加快磷元素淋溶,最终会导致表层土壤全磷含量降低[6],而土壤粉粒有
利于磷素的固定和积累[24]。 有效磷含量与有机质和全氮含量具有显著的正相关(表 4),且研究区植被盖度
与有机质、全氮和速效磷显著正相关[17],表明有效磷含量主要受凋落物分解的影响,但还需要进一步研究来
证实。
表 6摇 磷钾元素密度与气候因子的线性回归分析参数(n=13)
Table 6摇 Regression coefficients of soil total phosphorus (P) density, available P density, total potassium (K) density and available K density
to climatic variables (n=13)
气候因子
Climate
factors
土层深度
Soil depth
全磷密度
Total P
R P
有效磷密度
Available P
R P
全钾密度
Total K
R P
有效钾密度
Available K
R P
年均气温 0—20 cm 0. 80 0. 001 -0. 40 0. 18 0. 03 0. 91 0. 54 0. 06
Mean temperature 0—50 cm 0. 82 <0. 001 -0. 20 0. 50 0. 26 0. 38 0. 55 0. 05
实际深度 0. 94 <0. 001 0. 06 0. 85 0. 64 0. 02 0. 66 0. 014
年均降水量 0—20 cm 0. 40 0. 90 -0. 23 0. 46 -0. 58 0. 04 -0. 06 0. 84
Mean precipilation 0—50 cm 0. 37 0. 21 -0. 27 0. 37 -0. 11 0. 72 0. 04 0. 90
实际深度 0. 48 0. 10 -0. 17 0. 57 0. 17 0. 59 0. 14 0. 66
研究区表层土壤全钾含量主要受成土母质影响,在不同土壤类型中的变异性很小(表 2)。 全钾受气候因
子的影响较小,如表 4 所示,表层 0—20 cm土壤全钾含量与气候因子(年均气温和年均降水量)的相关性不显
著。 而土壤有效钾含量主要受到土壤质地和气温的影响,其与年均气温、土壤粉粒含量均具有显著正相关
(表 4)。 这是因为气温可以影响地上凋落物的周转速率,进而控制钾素的释放,且凋落物分解过程中钾素释
放速率比较快,一般半年就能释放出 60%的钾素[25];此外,土壤粉粒可与有效钾结合,减少钾素淋溶,有利于
表层土壤钾素积累。
3. 2摇 土壤剖面中的磷钾密度分布特征及其与气候因子的关系
与农田土壤不同,天然草地土壤中的磷钾元素密度主要受区域自然条件的控制。 前期研究认为土壤总磷
密度主要与土壤母质中磷元素含量相关,它们一般随着土壤剖面逐渐下降,但是其下降速率没有碳氮含量显
著[21]。 本研究土壤全磷、有效磷密度在灰棕漠土和棕钙土中表现出随土壤深度增加而逐渐降低的变化趋势
(图 2),与前人研究结果一致。 制约土壤中磷钾密度变化趋势的是植被的返还能力,在剖面上,生物的返还能
力随着土壤深度增加而减少[26]。 灰棕漠土和棕钙土地表植被生长稀疏(植被类型为荒漠和荒漠化草原) [17]
且以粗根系为主,以地表生物量和根系返还至土壤的磷素较少,因此从表层到深层土壤全磷、有效磷密度呈逐
渐下降趋势。 而对其它几种类型土壤,存在一个全磷、有效磷、全钾和有效钾密度急剧降低的土层(图 2),这
是由于受凋落物分解和根系腐烂返还的磷钾元素含量限制,深层土壤磷钾元素含量急剧下降,加之 60 cm 以
下土壤中砂石含量增多所致。
各土壤深度全磷密度与年均气温呈显著的正相关关系(表 6),其相关系数随着土壤深度增加而逐渐增
加,这与不同深度土壤有机碳密度与年均气温的变化趋势正好相反[19]。 土壤实际深度的磷、钾密度与年均气
温均呈正相关关系,反映出疏勒河上游草地生态系统土壤全磷、全钾密度分布的独特性:较高气温可能有利于
该区域土壤的发育和土壤全磷、全钾积累。
4摇 结论
(1)与青藏高原其它区域比较,疏勒河上游草地表层土壤全磷、全钾、有效磷和有效钾含量较低。 温度和
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降水是影响表层土壤全磷含量的主要环境因子,母质是影响表层土壤全钾含量的主要因子。 草地管理措施是
影响表层土壤有效磷、有效钾含量变化的重要因素之一。
(2)土壤剖面中全磷、有效磷、全钾和有效钾密度随着土壤深度的增加而降低;在灰棕漠土和棕钙土中土
壤磷钾密度下降平缓,在其它土壤类型中存在一个急剧降低的土层。 气温是该区域土壤全磷和全钾密度分布
的主控因子。
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7345摇 17 期 摇 摇 摇 刘文杰摇 等:疏勒河上游土壤磷和钾的分布及其影响因素 摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 32,No. 17 September,2012(Semimonthly)
CONTENTS
Conservation strategies for Ulmus elongata based on the analysis of biological and ecological factors
GAO Jianguo, ZHANG Yi, WU Yuhuan, et al (5287)
…………………………………
……………………………………………………………………………
Vertical distribution of methanogen community structures in Phragmites australis marsh soil in the Min River estuary
SHE Chenxing, TONG Chuan (5299)
…………………
………………………………………………………………………………………………
Energy balance closure and its effects on evapotranspiration measurements with the eddy covariance technique in a cropland
LIU Du, LI Jun, YU Qiang, TONG Xiaojuan, et al (5309)
…………
………………………………………………………………………
Effects of soil water potential on the growth and physiological characteristics of Populus tomentosa pulpwood plantation under
subsurface drip irrigation XI Benye, WANG Ye, DI Nan, et al (5318)…………………………………………………………
Physiological indices of leaves of jujube (Zizyphus jujuba) damaged by Apolygus lucorum
GAO Yong, MEN Xingyuan, YU Yi, et al (5330)
……………………………………………
…………………………………………………………………………………
Economic analysis of wetland resource protection: a case study of Beijing Wild Duck Lake
WANG Changhai, CUI Lijuan, MA Muyuan, et al (5337)
……………………………………………
…………………………………………………………………………
Comparative studies on the farmers忆 willingness to accept eco鄄compensation in wetlands nature reserve
WANG Changhai,CUI Lijuan,MAO Xufeng, et al (5345)
………………………………
…………………………………………………………………………
Remote sensing estimation models of Suaeda salsa biomass in the coastal wetland
FU Xin,LIU Gaohuan, HUANG Chong,LIU Qingsheng (5355)
……………………………………………………
……………………………………………………………………
Effects of N addition on soil organic carbon components in an alpine meadow on the eastern Qinghai鄄Tibetan Plateau
ZHENG Jiaojiao, FANG Huajun, CHENG Shulan, et al (5363)
………………
……………………………………………………………………
Estimating carbon emissions from forest fires during 2001 to 2010 in Daxing忆anling Mountain
HU Haiqing, WEI Shujing, SUN Long (5373)
…………………………………………
………………………………………………………………………………………
Predicting the effects of soil water potential on the growth of cut lily DONG Yongyi, LI Gang, AN Dongsheng, et al (5387)………
Rain enrichment鄄accelerated carbon emissions from soil in a Nitraria sphaerocarpa community in hyperarid region
LIU Dianjun, WU Bo, LI Yonghua, et al (5396)
……………………
…………………………………………………………………………………
Response of soil organic carbon sequestration to the “Grain for Green Project冶 in the hilly Loess Plateau region
XU Mingxiang, WANG Zheng, ZHANG Jin, et al (5405)
……………………
…………………………………………………………………………
Temporal and spatial variability in soil respiration in five temperate forests in Xiaoxing忆an Mountains, China
SHI Baoku,JIN Guangze,WANG Zhaoyang (5416)
…………………………
…………………………………………………………………………………
Distributions pattern of phosphorus, potassium and influencing factors in the upstream of Shule river basin
LIU Wenjie, CHEN Shengyun, HU Fengzu, et al (5429)
…………………………
…………………………………………………………………………
COI1 is involved in jasmonate鄄induced indolic glucosinolate biosynthesis in Arabidopsis thaliana
SHI Lu, LI Mengsha, WANG Lihua, et al (5438)
………………………………………
…………………………………………………………………………………
Modeling canopy rainfall interception of a replanted Robinia pseudoacacia forest in the Loess Plateau
WANG Yanping,WANG Li,WEI Sanping (5445)
…………………………………
…………………………………………………………………………………
The differences of plant community diversity among the different altitudes in the Water鄄Level鄄Fluctuating Zone of the Three
Gorges Reservoir LIU Weiwei, WANG Jie, WANG Yong, et al (5454)…………………………………………………………
Low鄄frequency drought variability based on SPEI in association with climate indices in Beijing SU Hongxin, LI Guangqi (5467)……
Response of upland jujube tree trunk diameter to different ecological factors
ZHAO Ying, WANG Youke, HAN Lixin,et al (5476)
……………………………………………………………
……………………………………………………………………………
The spatial distribution and seasonal dynamics of fine roots in a young Caragana korshinskii plantation
ZHANG Fan, CHEN Jianwen, WANG Mengben (5484)
………………………………
……………………………………………………………………………
Interspecific segregation of species in tree and shrub layers of the Pinus bungeana Zucc. ex Endl. community in the Wulu
Mountains, Shanxi Province, China WANG Lili, BI Runcheng, YAN Ming, et al (5494)………………………………………
Effects of long鄄term fertilization on soil microbial biomass carbon and nitrogen and enzyme activities during maize growing season
MA Xiaoxia, WANG Lianlian, LI Qinghui, et al (5502)
…
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A model to predict dry matter accumulation dynamics in wheat based on the normalized method
LIU Juan, XIONG Shuping, YANG Yang, et al (5512)
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Optimization strategies and an aesthetic evaluation of typical plant communities in the Shanghai Green Belt
ZHANG Kaixuan, LING Huanran, DA Liangjun (5521)
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Carbon footprint evaluation research on the tourism transportation system at tourist attractions: a case study in Hengshan
DOU Yindi, LIU Yunpeng, LI Bohua, et al (5532)
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An urban ecosystem assessment method and its application SHI Huichun, LIU Wei, HE Jian, et al (5542)…………………………
Seasonal variations in distribution and biological characteristics of snailfish Liparis tanakae in the central and southern Yellow Sea
ZHOU Zhipeng, JIN Xianshi, SHAN Xiujuan,et al (5550)
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Effects of cyanobacterial accumulation and snail grazing on the growth of vallisneria natans
HE Hu, HE Yuhong,JI Yachan,et al (5562)
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The structure and thermal insulation capability of Mustela sibirica manchurica winter pelage in Heilongjiang Province
LIU Yu,ZHANG Wei (5568)
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Ontogenetic shifts in selected body temperature and thermal tolerance of the tiger frog, Hoplobatrachus chinensis
FAN Xiaoli, LEI Huanzong, LIN Zhihua (5574)
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The influence of tubificid worms bioturbation on organic phosphorus components and their vertical distribution in sediment of
Lake Taihu BAI Xiuling, ZHOU Yunkai, ZHANG Lei (5581)……………………………………………………………………
Review and Monograph
Research advances in ecological assessment of urban greenspace MAO Qizheng, LUO Shanghua, MA Keming, et al (5589)………
Ecological hot topics in global change on the 2nd International Young Ecologist Forum
WAN Yun, XU Lili, GENG Qifang,et al (5601)
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Scientific Note
Screening trial for the suitable plant species growing on sand dunes in the alpine valley and its recovery status in the Yarlung
Zangbo River basin of Tibet, China SHEN Weishou, LI Haidong, LIN Naifeng, et al (5609)…………………………………
《生态学报》2013 年征订启事
《生态学报》是中国生态学学会主办的生态学专业性高级学术期刊,创刊于 1981 年。 主要报道生态学研
究原始创新性科研成果,特别欢迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章;研究简报;生态学新理论、
新方法、新技术介绍;新书评介和学术、科研动态及开放实验室介绍等。
《生态学报》为半月刊,大 16 开本,300 页,国内定价 90 元 /册,全年定价 2160 元。
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第 32 卷摇 第 17 期摇 (2012 年 9 月)
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