全 文 ：收稿日期：!""#$"%$!! 接受日期：!""#$"#$"&
基金项目：“十一五”国家科技支撑计划重大项目（!""’()*"%*"#），黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室基金（%"+"%$%+,）和西北农 林科技大学创新团队项目（"%%-"!"!）。 作者简介：安韶山（%&#!—），男，宁夏平罗人，博士，副研究员，主要从事土壤学、流域生态与管理方面的研究。./0123：45167048 249:8 1:8 :6 宁夏黄土区不同植物群落土地利用方式对土壤 质量的影响 安韶山%，!，黄懿梅,，郑粉莉%，, （%西北农林科技大学 中国科学院、水利部水土保持研究所 黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室， 陕西杨凌 #%!%""；!中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室，北京 %""";+； , 西北农林科技大学资源环境学院，陕西杨凌 #%!%""） 摘要：本文研究了宁夏南部山区典型植物群落土地不同利用方式下土壤质量的变化。结果表明：（%）典型长芒草 群落土地，开垦地比封禁地土壤有机质、全氮、全磷、速效氮、速效磷、速效钾养分含量明显降低，降低幅度分别为 %&<+=、!"<%=、%#<’=、%,<"=、##<;= 和 -#<+=。脲酶活性为开垦地 >封禁地，蔗糖酶则表现为封禁地 >开垦地， 中性磷酸酶差异不明显。（!）铁杆蒿群落土地三种利用方式下：放牧地土壤有机质、全氮、全磷、速效钾等养分含量 较封禁地与开垦地有一定幅度的增加；放牧地的土壤脲酶、蔗糖酶和中性磷酸酶活性均高于封禁和开垦的同土层 土壤，封禁地的脲酶和蔗糖酶次之，开垦地的脲酶和蔗糖酶活性最小，开垦地的中性磷酸酶活性高于封禁地。脲酶 活性在土层之间变化较小，最高为放牧地表层 %##<’ 0? @（A?·5），最低为开垦地表下层 %%-<+ 0? @（A?·5），蔗糖酶活 性层次之间变化明显，其中放牧地表层为表下层的 ,倍左右。长芒草群落土壤表层各级微团聚体表现为封禁地远 大于开垦地，铁杆蒿群落土地不同利用方式下各级微团聚体表现不同，结构系数表现为表层 >表下层，保持率则为 表层 B表下层。结构系数与保持率均表现为封禁地 >放牧地 >开垦地。（,）在轻度放牧条件下，土壤养分状况、酶 活性有所提高，但土壤微团聚体中的结构系数与保持率则明显降低。 关键词：土壤质量；植物群落；土地利用；宁南山区 中图分类号：C%+;<, 文献标识码：* 文章编号：%"";$+"+D（!"";）"!$",""$";
!"# $"%&’#( )* ()+, -.%,+/0 %( %**#$/#1 20 1+**#3#&/ ,%&1 .(# +& 4,%&/
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植物营养与肥料学报 !"";，%-（!）：,"" $,"# !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! Z316Q EPQT2Q2F6 16W MKTQ232YKT C:2K6:K !"#$% &’ $()!"*$% !+(% *",! +(% -$)!+,.$% !+(%/ 01$2-+*$ +)3,4,3’ 1+% *.+!! )1+(5$,( %,66$-$(3 !+’$-*，#,31 31$1,51$*3
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土地利用方式的变化可以改变地表覆被状况并
影响许多生态过程，如增加生物多样性［7］和多样化
食物链和营养级组成，降低地表侵蚀和减少径流［G］，
改善土壤环境［@H?］等；反之，由于植被的退化，容易
引发土地沙漠化、土壤盐渍化、草场退化、生物多样
性下降、区域气候环境恶化等一系列生态环境问
题［G］。了解不同土地利用方式导致土壤理化性质的
差异，是合理利用土地资源、改进土地利用方式、发
展持续农业的前提［@，?］。生态环境建设的成效在很
大程度上取决于生态恢复重建过程中土壤质量的演
化及其环境效应，只有系统中的土壤能够不断形成、
发育、正向演替，土壤质量逐步得到提高并保持在较
高水平，才能使已经退化的生态系统达到生态平衡
和良性循环。所以，研究退化生态系统恢复过程中
土壤质量的形成演化不仅是深化和发展土壤学科的
需要，更重要的是可以评价退化生态系统恢复重建
措施的合理与否，以便预测正在广泛开展的生态环
境建设工程产生的效益。
针对目前我国西部生态环境建设中退耕还林
（草）政策的大力实施，研究在坡耕地植树造林和封
山育林之后，其土地利用结构变化所引起的生态环
境效应尤为重要。对黄土高原不同土地利用方式的
土壤环境效应的研究，前人已作了大量的工
作［7，G，>HI］，其主要集中在黄土丘陵区人工林地、农
地土壤化学、物理性质等方面，而有关黄土丘陵区典
型群落草地的开垦、放牧和封禁条件下的土壤质量
演变研究较少。本文对已有 GJ年保护历史的宁夏
云雾山草原自然保护区及其周边地区不同土地利用
状况下的土壤质量变化开展了研究，以期为生态恢
复与重建、不同土地利用方式的土壤生态环境效应
评价、黄土高原植被恢复与畜牧业产业开发提供理
论依据。
) 材料与方法
)*) 试验地概况
云雾山草原保护区代表黄土高原地区以长芒草
（!"#$% &’()*%(%）为主要群落的草原生态系统。该区 位于宁夏回族自治区固原县城东北部，北纬 @:K7>L !@:KGJL，东经 7J:KG?L!7J:KGIL。海拔 7MJJ!G7>M .，大部分在 GJJJ .以下，为黄土覆盖的低山丘陵 区，土壤类型按照发生分类体系为山地灰褐土。除 村庄、道路和农田外，可保护草原面积 @>JJ 1.G（包 括 7@@ 1.G灌丛），保护区划分为核心区、缓冲区和 试验区 @部分［7J］。本实验主要在核心区内开展，分 别采集长芒草群落（ !"#$% &’()%(% 1,#( 2*3*&）、铁杆
蒿群落（+,"*-#.#% .%/,0,’-）下的封禁、农地和放牧条
件下土壤原状土样和分析样品。试验点海拔高度介
于 GJGJ!GJ>J .，坡度变化于 7J!7?K之间。土地利
用方式为封禁地、开垦地和放牧地。
)*+ 样品采集及分析
该自然保护区的核心区，面积为 7JJJ 1.G，主要
分布有长芒草、铁杆蒿、茭蒿、百里香、星毛委陵菜、
香茅草等群系。长芒草群落与铁杆蒿群落有不同利
用方式，采样中为了具有可比性，在相邻区域采样，
以消除采样误差，长芒草群落有农地与封禁地两种
土地利用方式，铁杆蒿群落有封禁地、放牧地和开垦
地三种不同土地利用方式。在面积大约为 GJ . N
GJ .的坡上，按照坡上、坡中、坡下 B 型多点（8 个
点）采集样品，每个坡位重复两次。土壤层次划分为
表层（J—GJ ).）及表下层（GJ—>J ).）。
土壤团聚体分析样品，用塑料饭盒采集土壤各
层原状土样，带回实验室，在实验室沿土壤自然结构
轻轻剥开，将原状土剥成直径为 7J!7G ..的小土
块，并剔除粗根和小石块。土样平摊在通风透气处，
7J@G期 安韶山，等：宁夏黄土区不同植物群落土地利用方式对土壤质量的影响
自然风干。用吸管法测定土壤颗粒组成和微团聚
体，用改进的 !"#$%法测定水稳性团聚体［&&］，测定之
前，土壤样品浸润 ’( )*+，用机械筛在土壤团聚体分
析仪中筛 & )*+，上下振动 ’( 次，每个样品重复两
次。土壤理化性质分析参照文献［&,］，有机质用
-,.%,/012,3/4外加热法，52值用酸度计法，速效氮
用扩散吸收法，速效磷用碳酸氢钠法，速效钾用火焰
光度法测定。
土壤脲酶活性用比色法测定，单位以 62’ 16
)7 8（97·:）表示；蔗糖酶活性用比色法，以葡萄糖
)7 8（97·:）表示；中性磷酸酶活性用磷酸苯二钠比
色法，以 ;,/< )7 8（97·:）表示［&’］。数据处理采用
=;3统计分析软件［&4］，不同土地利用方式之间的差
异采用 >3=法进行多重比较。
! 结果与分析
!"# 土壤养分的变化
由表 &可以看出，长芒草群落中，开垦农地有机
质、全氮、全磷、速效氮、速效磷、速效钾等养分含量
与封禁地相比分别降低了 &?@&’@(A、00@CA和 40@大，这主要是由于土壤本身含磷量较低，再加上耕
种、收获，植物吸收利用土壤速效磷，磷素被带出土
体，而当地农民施磷肥量又非常少所致。与速效磷
相似的是速效钾的变化，开垦农地的表层含量为
04@< )7 8 97，而封禁地表层为 &4, )7 8 97，封禁地几乎
是开垦农地的两倍，,(—4( D)与 (—,( D)变化的
规律相同，由此可见，速效钾含量受耕种影响也非常
大，与生产中只重视氮肥，不施或很少施用磷钾肥有
关。
铁杆蒿群落中，放牧地土壤有机质、全氮、全磷、
速效钾等养分含量较封禁地与开垦地有一定幅度的
增加。速效氮含量表现为封禁地 E 放牧地 E 开垦
地。这可能是由于放牧地主要是在保护区边缘，放
牧强度非常低，家畜的粪尿排泄向土壤中输入了部
分营养物质，并通过践踏使部分凋落物与表层土壤
表 # 不同利用方式的土壤养分状况
$%&’( # )*+’ ,-./+(,. 01%,2(3 %3 %44(0.(5 &6 5+44(/(,. ’%,5 -3(3 植物群落 ;FG+H D"))I+*HJ 利用方式 >G+# IK$
土层（D)）
3"*F #$5H:K 有机质（7 8 97） /L 全氮（7 8 97） M"HGF 6 全磷（7 8 97） M"HGF ; 长芒草 !"#$% &’()%(%
*+,+&
封禁地
N+DF"K$# FG+# (—,( ’&@’< O (@,& D ,@,4 O (@(& D (@’4 O (@(& GP ,(—4( ,C@4< O (@’< # ,@,, O (@(& D# (@’, O (@(& GPD 开垦地 (—,( ,<@’< O (@(0 Q &@0? O (@((0$ (@,C O (@(& #
R$DFG)GH*"+ FG+# ,(—4( ,’ O (@&4 7 &@? O ( : (@,C O (@(& #<br铁杆蒿 -."+/#0#% 0%1.2.’/ 封禁地 (—,( ,<@’< O (@(0 Q ,@’C O (@(& P (@’4 O (@(& GP N+DF"K$# FG+# ,(—4( ,’ O (@&4 7 &@B< O (@(& 7 (@,? O ( D#
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土层（D)）
3"*F #$5H:K 速效氮（)7 8 97） UVG*F W 6 速效磷（)7 8 97） UVG*F W ; 速效钾（)7 8 97） UVG*F W - 长芒草 !"#$% &’()%(%
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图 # 不同利用方式土壤脲酶活性变化
$%&’# ()*+,* +-.%/%.0 12 ,1%3 456*) 6%22*)*5. 3+56 4,*, （%&—%’()*+,- ).’-；/&—/,().0.12*’ ).’-；3&—34.52’6 ).’-， 下同 78, +.0, +90:*) 2+ ;+,- <*4 =26>? .’- =26>#@） 图 ! 不同利用方式下土壤蔗糖酶活性变化$%&’! 74-)+,* +-.%/%.0 12 ,1%3 456*) 6%22*)*5. 3+56 4,*,
图 8 不同利用方式下土壤中性磷酸酶活性变化
$%&’8 9*4.)+3 :;1,:;+.* +-.%/%.0 12 ,1%3 456*) 6%22*)*5. 3+56 4,*, 性较封禁地增加了 !A@BC，这可能与开垦地施用化 肥有关。中性磷酸酶活性则表现为封禁地$ 开垦
地，蔗糖酶活性差异不大。
在铁杆蒿群落三种土地利用方式下，酶活性在
层次之间变化明显。土壤脲酶、蔗糖酶和中性磷酸
酶活性仍然是上层高于下层。脲酶活性层次间差异
较小，最高的为放牧地表层［!DD@A 06 E（F6·8）］，最
低的为开垦地表下层［!!"@B 06 E（F6·8）］，蔗糖酶活
性层次间变化明显，其中放牧地表层为表下层的 #
倍左右。
铁杆蒿群落放牧地的土壤脲酶、蔗糖酶和中性
磷酸酶活性均高于封禁和开垦地的同土层土壤，封
禁地的脲酶和蔗糖酶活性次之，开垦地的脲酶和蔗
糖酶活性最低，开垦地的中性磷酸酶活性高于封禁
地。主要是由于长期封禁后，植物生长快，枯枝落叶
在表层土壤积累，表层土壤温度较低，湿度过大，不
利于各种微生物的活动，导致酶活性反而较低。由
此可见，不同的土地利用方式对土壤酶活性有很大
的影响。
!"8 土壤物理特性的变化
?@#@! 土壤团聚体 不同土地利用方式土壤团聚
体分析结果见表 ?。长芒草群落土壤 G—?G (0表层
土壤 $B 00团聚体为封禁地$开垦地，其余各粒级
团聚体均为封禁地 $开垦地。各种土地利用方式表 层土壤$ G@?B 00的各级大团聚体含量及所占比例
大多较下层高，这可能与表层有机质含量较高有关。
铁杆蒿群落表层 $B 00的团聚体含量为放牧地$
封禁地 $农地，表下层则为封禁地$放牧地 $农地， 这可能是因为耕作过程中农机具的翻耕改变了土壤 团聚体状况。 ?@#@? 土壤微团聚体 土壤结构系数（H）能够反映 土壤中的结构化程度，土壤微团聚体的保持率（=） 比结构系数更能反映肥力的变化（计算公式见表 # 注）［!"］。不同土地利用方式下土壤微团聚体状况见 表 #，长芒草群落表层土壤 !!G@?B00微团聚体含 量为封禁地远大于开垦地，其余各级微团聚体也表 现为封禁地大于开垦地，说明耕作对土壤微团聚体 影响较大。铁杆蒿群落土地不同利用方式下各级微 团聚体含量不同。差别最为明显的是结构系数与保 持率，结构系数表现为表层$表下层，保持率则为表
层 I表下层。结构系数与保持率在三种土地利用方
式之间有明显差异，表现为封禁地 $放牧地$农地，
说明无论是开垦还是放牧都会降低土壤微团聚体的
结构系数与保持率。
#G#?期 安韶山，等：宁夏黄土区不同植物群落土地利用方式对土壤质量的影响


! 讨论
宁夏南部山区畜牧业在当地国民经济发展中占
有很重要的地位，在退耕或封山禁牧之后，合理利用
草场资源，适度放牧，发展畜牧业是今后土地利用的
方向，也是退耕还林（草）工程后续产业发展亟待解
决的问题。土壤肥力质量的恢复、保育和定向培育
是生态环境建设的重要内容。因此，对不同生态恢
复措施、生态系统恢复重建模式及其环境效应、土壤
质量演变机理进行研究，对指导生产和农田生态系
统管理有重要理论和现实意义。
宁南黄土区不同植被群落不同土地利用方式条
件下，草地开垦明显降低了有机质、全氮、全磷、速效
氮、速效磷、速效钾等养分含量，放牧地土壤有机质、
全氮、全磷、速效钾等养分含量较封禁地与开垦地有
一定幅度的增加。长芒草群落两种土地利用方式
下，脲酶活性为开垦地 !封禁地，蔗糖酶则为封禁地
!开垦地。铁杆蒿群落三种土壤利用方式下，放牧
地的土壤脲酶、蔗糖酶和中性磷酸酶含量均高于封
禁地和开垦地的同土层土壤，封禁地的脲酶和蔗糖
酶次之，开垦地的脲酶和蔗糖酶最小，开垦地的中性
磷酸酶高于封禁地。脲酶活性土壤层次间变化较
小，蔗糖酶层次间变化明显。
黄土高原植被建造是以植被固土保水为基础，
草地在黄土高原植被建设中占有相当大的比例，草
地植被对黄土高原土壤的保水培肥有重大作用。李
勇［"#］对黄土高原草类根系强化土壤抗冲性的作用
研究后认为：天然草地的 $—%$ &’根系密布，固持
土地作用巨大，下部根系稀疏，固土作用减弱。长芒
草群落土壤表层各级微团聚体表现为封禁地远大于
开垦地。铁杆蒿群落土地不同利用方式下各级微团
聚体表现不同，结构系数表现为表层 !表下层，保持
率则为表层 (表下层。结构系数与保持率均表现为
封禁地 !放牧地 !农地，说明无论是开垦还是放牧
都会降低土壤微团聚体的结构系数与保持率。孙
波［")］等研究在肥力演化过程中红壤的物理性状也
有类似的结果。以上变化规律也反映了在农耕地及
曾受耕作影响的撂荒地上，土壤小粒级团聚体所占
比例相对较高，其团聚体结构遭到破坏，在耕作条件
下大粒级的团聚体向小粒级团聚体转化，反映了人
为活动对土壤团聚体稳定性的影响。
放牧对土壤有机碳和养分的影响是一个较为复
杂的过程，其影响程度和方向与放牧强度、频度、方
式、放牧的时间尺度以及草地本身的土壤特性有
关［*，"*+",］。一般认为，过度放牧使草地初级生产固
定碳素的能力降低，家畜采食减少了碳素由植物凋
落物向土壤中的输入；同时家畜又参与了碳素等营
养物质在草地生态系统中的循环，家畜粪尿的排泄
向土壤中输入了部分营养物质，并通过践踏使部分
凋落物与表层土壤充分混合，加速了有机物质的腐
殖化过程［"*］。对澳大利亚东北部两类半干旱草原
的研究表明，重度放牧 *!- .对土壤有机碳的总贮
量并无显著影响，但活性碳显著的降低［*］。马秀
枝［",］等在内蒙古锡林郭勒地区的研究认为，放牧强
度在短期内对典型草原植被下的栗钙土有机碳含量
没有显著影响，适度的放牧却有利于土壤有机碳和
养分的保持和恢复。本研究所得结果与此相同，在
轻度放牧的条件下，土壤养分含量、酶活性有所提
高，但明显降低了土壤微团聚体中的结构系数与保
持率。
" 结论
宁夏南部山区典型长芒草群落和铁杆蒿群落土
地不同利用方式下土壤质量发生了明显的变化。在
研究区内，开垦地土壤养分含量较封禁地明显降低，
土壤脲酶活性受施肥的影响，开垦地较封禁地高，蔗
糖酶和中性磷酸酶活性表现为封禁地高于开垦地。
开垦的同时也改变了土壤团聚体状况，土壤小粒级
团聚体所占比例相对较高，显示其团聚体结构遭到
了破坏，在耕作条件下大粒级的团聚体向小粒级团
聚体转化。微团聚体中结构系数与保持率均表现为
封禁地 !放牧地 !农地，这说明开垦是造成土壤退
化的主要原因之一。放牧对土壤质量影响机制的研
究有待进一步加强。
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