全 文 ：书九寨沟马脑壳金矿矿山土壤养分空间分布格局
李武斌１，何丙辉２，王力１，申建红１，黄治清３，张兴华４，文基坚４，代万贵４
（１．西南大学生命科学院 三峡库区生态环境教育部重点实验室，重庆４００７１５；２．西南大学资源环境学院，重庆４００７１６；
３．重庆地勘局２０５地质队，重庆４０２１６０；４．四川九寨沟县马脑壳金矿有限责任公司，四川 九寨沟６２３４００）
摘要：通过对九寨沟马脑壳金矿矿山南坡（海拔２９００～３５００ｍ）采矿、排渣（包含翻新土）边坡（简称挖、排坡）和对
应同生境原生草地的土壤养分对比研究，揭示矿区土壤主要养分氮、磷、钾和土壤有机碳 （简称ＳＯＣ）空间分布格
局，为矿山生态恢复提供基础数据。结果表明，挖、排坡土壤养分（包括ＳＯＣ和ｐＨ值）水平随海拔升高而变化小，
土壤有效养分整体含量较低，有效氮、钾含量远小于对应原生草地。原生草地土壤养分随海拔、土壤层次（即深度）
变化及坡脊坡谷分布具有一定的规律性：１）各层次土壤有效氮、磷、钾随海拔的增加呈减小的趋势，随土壤深度增
加逐渐减小，坡脊小于坡谷；土壤ＳＯＣ随海拔的升高先降低然后升高再降低，变化起伏；２）土壤有效氮、磷、钾含量
均与ＳＯＣ呈显著相关关系（犘＜０．０５）；３）海拔、土壤深度及坡脊坡谷等环境因子对土壤有效氮、磷、钾及ＳＯＣ含量
的分布均有显著影响。另外，干扰对原生草地土壤养分的分布也有一定的影响。
关键词：矿山；土壤养分；空间分布格局；生态恢复；海拔；坡脊坡谷；土壤深度
中图分类号：Ｓ１５８．３；Ｑ１４２．３　　文献标识码：Ａ　　文章编号：１００４５７５９（２０１１）０３０００１０９
 　 随着我国经济的高速发展，矿产资源的开发强度不断加大，矿山开采造成大规模土地破坏，在中国乃至世
界，都是一个十分严重且日益受到高度重视的问题［１，２］。矿山，尤其是露天开采矿山，造成大量土体的剥离和矿
渣的产生，导致矿区出现大面积的废弃土地需要恢复。通常，矿山废弃地土壤结构性差、土壤养分及有机质含量
很低、重金属含量较高，不利于植被生长和其他生物活动，阻碍矿山生态恢复的进程［１，３５］；土壤养分成为许多矿山
生态恢复最重要的限制因子之一。
近年来的研究表明，土壤有效氮、磷、钾是植被生长必备的养分元素，土壤有机碳（ＳＯＣ）则可以增加土壤有机
质含量、提高ｐＨ、提高植被生长必需的营养、提高土壤的持水能力、调节重金属的生物可用性等改善土壤理化性
质［６］。随着土壤盐碱浓度的增大，离体叶片持水力下降［７］；土壤水分胁迫对种群和生理的影响较大，尤其是对叶
片的电导率、游离脯氨酸和丙二醛含量的影响十分显著［８］；土壤中重金属含量达到一定浓度对植物生物量的影响
较大［９］。这些研究多集中在土壤盐碱、重金属及水分对植物生长胁迫上及土壤微生物等方面［１０１６］；而对矿山与同
生境原生地土壤养分分布格局进行对比研究的报道较少。
本研究通过对九寨沟马脑壳金矿挖、排坡地与其同生境的原生草地（即与挖、排坡地同属于一个坡面和同一
植被类型区域）的土壤有效氮、磷、钾和ＳＯＣ的分布格局进行对比研究，分析了解矿山排渣土（包括翻新土）养分
水平和养分亏缺状况，为九寨沟矿山及同类矿山生态恢复与重建中土壤改良和养分补给提供理论依据和基础
数据。
１　材料与方法
１．１　研究区概况
研究区位于青藏高原东南缘的四川省九寨沟县黑河乡马脑壳金矿（３３°３８′２０″～３３°４０′１０″Ｎ，１０４°０２′４８″～
１０４°０５′１０″Ｅ）。在长江上游嘉陵江支流白水河流域内，属高山山岳区，海拔２７００～３７２５ｍ，相对高差１０００余
ｍ。剥采和排放区域位于南坡，海拔为２９００～３５００ｍ，矿区属高山寒温气候，太阳辐射强、昼夜温差大，９月－次
第２０卷　第３期
Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．３
草　业　学　报
ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ 　　
１－９
２０１１年６月
 收稿日期：２０１００４２２；改回日期：２０１０１０１１
基金项目：重庆市自然科学基金重点项目（ＣＳＴＣ２００８ＢＡ７０３２），西南大学博士基金项目（１０９００９）和四川九寨沟马脑壳金矿公司生态恢复专项
基金。
作者简介：李武斌（１９７３），男，重庆开县人，在读博士。Ｅｍａｉｌ：ｌｉｗｕｂｉｎｃｑ＠１６３．ｃｏｍ
通讯作者。Ｅｍａｉｌ：ｑｊｗａｎｇｌｉ＠１６３．ｃｏｍ
年５月为霜期，降水量较为充沛，年降水量５００～７００ｍｍ，但分配不均，全年７５％以上降水集中在７－９月。矿区
坡度大、土壤贫瘠、土壤表层干湿交替频繁，水分涵养能力弱，气候极端，植被生长期短，一旦破坏很难恢复。
研究区地处南坡，区内原生草本发育，大部分为牧草覆盖，属于亚高山草甸区；仅靠沟底东侧分布有一小块乔
木（面积约有０．０６ｈｍ２）；主要草本植物有：糙野青茅（犇犲狔犲狌狓犻犪狊犮犪犫狉犲狊犮犲狀狊）、白顶早熟禾（犘狅犪犪犮狉狅犾犲狌犮犪）、羊茅
（犉犲狊狋狌犮犪狅狏犻狀犪）、垂穗披碱草（犈犾狔犿狌狊狀狌狋犪狀狊）、四川嵩草（犓狅犫狉犲狊犻犪狊犲狋犮犺狑犪狀犲狀狊犻狊）、珠芽蓼（犘狅犾狔犾犵狅狀狌犿狏犻狏犻狆犪
狉狌犿）、地榆（犛犪狀犵狌犻狊狅狉犫犪狅犳犳犻犮犻狀犪犾犻狊）等，多数种类遍及全调查区域，高度多在０．１～１．５ｍ；主要灌木有：沙棘
（犎犻狆狆狅狆犺犪犲狉犺犪犿狀狅犻犱犲狊）、红花蔷薇（犚狅狊犪犿狅狔犲狊犻犻）、峨眉蔷薇（犚狅狊犪狅犿犲犻犲狀狊犻狊）、黄果悬钩子（犚狌犫狌狊狓犪狀狋犺狅
犮犪狉狆狌狊）、金露梅（犘狅狋犲狀狋犻犾犾犪犳狉狌狋犻犮狅狊犪）、拟五蕊柳（犛犪犾犻狓狆犪狉犪狆犾犲狊犻犪）、高山绣线菊（犛狆犻狉犪犲犪犪犾狆犻狀犪）等，矿区南坡
分布较稀少，多分布在较潮湿地区，高度多为０．３～３．５ｍ；乔木有：水冬瓜（犃犾狀狌狊狊犻犫犻狉犻犮犪）、红桦（犅犲狋狌犾犪犪犾犫狅
狊犻狀犲狀狊犻狊）２种，平均高度在１３ｍ左右。整个矿区属于碳酸盐土壤；原生植被区（即矿山开采边缘植被区），土体较
湿润，结构性较好，呈碱性反应，土壤潜在肥力较高。地表凋落物盖度主要在７０％～８５％，厚度为０．５～４．０ｃｍ。
挖土边坡（海拔３３００～３５００ｍ）、翻新土堆放边坡以及排渣边坡主要分布在南坡（海拔２９００～３３００ｍ，２００５年
底停止堆排）。金矿公司在该停止排放区域开始播撒紫花苜蓿（犕犲犱犻犮犪犵狅狊犪狋犻狏犪）（２００５－２００６年），目前长势不
好，仅零星可见；另外在临近原生草地边缘、沟谷和路边出现极少几种乡土草本，主要有垂穗披碱草、蟹甲草（犆犪
犮犪犾犻犪狆犪犾犿犪狋犻狊犲犮狋犪）、打火草（犃狀犲犿狅狀犲狏犻狋犻犳狅犾犻犪）、糙野青茅、羊茅及四川早熟禾等等，草本总盖度不到５％。在春
夏季雨水的冲刷下，挖、排坡体形成许多大小不等的沟槽，最大的沟槽宽近３ｍ，深达３．２ｍ。
１．２　研究材料及方法
１．２．１　样地选择　本试验样地选择矿区南坡最大的堆、排渣土区（２００５年底停止堆排）及剥采区（原翻新土与排
渣土混合排放在开采区下面，翻新土覆盖在矿渣土上面与开采区形成一个自下而上的连续区域，该区域简称“挖、
排坡”）和同生境的原生草坡；样地基本情况如表１所示。
１．２．２　土壤取样　为防止边缘效应干扰取样分析结果，从坡底距离主沟谷４０～５０ｍ处开始取样，即从海拔
２９００ｍ开始，按海拔每隔１００ｍ的水平样带，原生草地按坡脊和坡谷分别取样，各样带靠近中间位置等距取５
个点，以避免边缘效应；原生草地每个点挖取剖面分３层：０～２０（ｆｉｒｓｔｌａｙｅｒ，ＦＬ），２０～４０（ｓｅｃｏｎｄｌａｙｅｒ，ＳＬ），４０
～６０ｃｍ（ｔｈｉｒｄｌａｙｅｒ，ＴＬ）；挖、排坡地由于其表层６０ｃｍ范围以内均为翻新土，土壤层次间无明显差异，因此，
挖、排坡地土壤仅取草本植物生长根系分布最集中的０～２０ｃｍ土层；用干净棉布袋取土样，土样鲜重不少于１
ｋｇ；记录取样点植被状况、干扰类型及强度、坡度（坡度变化仅分为坡脊和坡谷２种情况）、各土层有机质厚度、土
壤颜色、植物根系分布及其他环境因子等。
１．２．３　样品分析　土壤有效Ｎ（水解Ｎ）采用碱解扩散法测定；有效Ｐ（速效Ｐ）采用ＮａＨＣＯ３ 法测定；有效Ｋ（速
效Ｋ）采用醋酸铵－火焰光度计法测定；ＳＯＣ采用常规容量法测定［１７］，土壤ｐＨ值采用电位法测定［１８］。
取样时间选定在矿山草本植物成熟期，即２００８年８月中下旬，室内试验在２００８年９－１２月。
１．３　统计分析
每个样带各土壤层分析数据先求平均值，然后使用ＳＰＳＳ１２．０、Ｅｘｃｅｌ２００３等软件进行数据整理、制图和统
计分析。
２　结果与分析
２．１　矿山氮素分布格局
原生草地土壤有效氮，除ＦＬ和ＳＬ两层土壤在３２００ｍ略低外，整体上各层土壤有效氮表现为随海拔的升
高呈减小的趋势（图１）。
原生草地同海拔土壤各层次有效氮量均因坡脊、坡谷的不同其大小不一致（图１），除海拔３２００ｍ土壤４０～
６０ｃｍ坡脊土壤有效氮略大于坡谷外（图１Ｃ），其余样点各层次土壤有效氮含量关系为：坡脊＜坡谷。
同一位置土壤各层有效氮由浅入深也呈减小的趋势；各土层有效氮大小关系是：ＦＬ＞ＳＬ＞ＴＬ。
挖、排坡有效氮随海拔变化非常微小；各海拔土壤有效氮（平均值为１１０．３５ｍｇ／ｋｇ）含量都非常低，仅为对应
原生草坡地（坡脊和坡谷）ＦＬ层土壤有效氮含量的２８．２％和１９．８％。
２ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１１） Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．３
表１　九寨沟马脑壳金矿矿区样地基本情况表
犜犪犫犾犲１　犜犺犲犳狌狀犱犪犿犲狀狋犪犾狆犪狉犪犿犲狋犲狉狊狅犳狊犪犿狆犾犲犱狊狋犪狀犱狊犻狀犕犪狀犪狅犽犲犕犻狀犲
样地
Ｓａｍｐｌｉｎｇｆｉｅｌｄ
参数
Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ
项目
Ｉｔｅｍ
海拔Ａｌｔｉｔｕｄｅ（ｍ）
２９００ ３０００ ３１００ ３２００ ３３００ ３４００ ３５００
原生草地
Ｏｒｉｇｉｎａｌｈｅｒｂ
ｒｅｇｉｏｎ
乔木盖度Ｂｏｒｅａｌｃｏｖｅｒ（％） 坡谷Ｖａｌｅｙ ２０ ０ ０ ０ ０ ０ ０
坡脊Ｒｉｄｇｅ １０ ５ ０ ０ ０ ０ ０
灌木盖度Ｓｈｒｕｂｃｏｖｅｒ（％） 坡谷Ｖａｌｅｙ ３ ８ ８ ６ ６ ３ ２
坡脊Ｒｉｄｇｅ １０ １５ １５ ２０ １２ ８ ６
草本盖度 Ｈｅｒｂｃｏｖｅｒ（％） 坡谷Ｖａｌｅｙ ９０ ９５ ９５ ９５ １００ １００ １００
坡脊Ｒｉｄｇｅ ８０ ８５ ９０ ９５ ９５ １００ １００
凋落物盖度Ｌｉｔｔｅｒｃｏｖｅｒ（％） 坡谷Ｖａｌｅｙ ７５ ８０ ８０ ８０ ８５ ８５ ９０
坡脊Ｒｉｄｇｅ ７０ ７０ ７０ ７０ ８０ ８０ ８５
总盖度Ｔｏｔａｌｃｏｖｅｒ（％） ９０ ９４ ９５ ９７ １００ １００ １００
干扰 Ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ 类型 Ｔｙｐｅ １，２，３ １，２ １，２ １，２，３ ３ ３ ３
强度 Ｔｅｎｓｉｏｎ ３ ２ ２ ４ ３ ２ １
挖、排坡地
Ｒｅｓｉｄｕｅｒｅｇｉｏｎ
乔木盖度Ｂｏｒｅａｌｃｏｖｅｒ（％） ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０
灌木盖度Ｓｈｒｕｂｃｏｖｅｒ（％） ＜１ ＜１ ０ ０ ０ ０ ０
草本盖度 Ｈｅｒｂｃｏｖｅｒ（％） ２５ １５ １０ ＜５ ０ ０ ０
凋落物盖度Ｌｉｔｔｅｒｃｏｖｅｒ（％） ＜３ ＜３ ＜３ ＜１ ０ ０ ０
总盖度 （％） ２５ １５ １０ ＜５ ０ ０ ０
坡向Ｓｌｏｐｅａｓｐｅｃｔｓｒａｎｇｅ ＳＥ５°～ＳＷ８°
坡度Ｇｒａｄｉｅｎｔｒａｎｇｅ 坡谷Ｓｌｏｐｅｖａｌｅｙ：３５°～４５°；坡脊Ｓｌｏｐｅｒｉｄｇｅ：５０°～７０°；挖、排坡Ｅｘｃａｖａｔｉｎｇｓｌｏｐｅ：４５°～５５°
地理位置ＧＰＳｒａｎｇｅ ３３°３８′２０″～３３°４０′００″Ｎ；１０４°０２′４８″～１０３°０５′１０″Ｅ
　干扰类型Ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｔｙｐｅｓ：１．放牧干扰Ｇｒａｚｉｎｇ；２．刈割干扰Ｃｒａｄｌｉｎｇ；３．人为践踏干扰 Ｔｒａｍｐｌｉｎｇ；４．其他干扰 Ｏｔｈｅｒｓ；５．无干扰
Ｗｉｔｈｏｕｔ；干扰强度Ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｉｎｔｅｎｓｅ：１．超轻度干扰或无干扰Ｌｏｗｅｓｔｏｒｗｉｔｈｏｕｔ；２．轻度干扰Ｌｏｗｇｒａｄｅ；３．中度干扰 Ｍｉｄｄｌｅ；４．强度干扰
Ｉｎｔｅｎｓｅ；５．极度干扰Ｇｒｅａｔ．
２．２　矿山磷素分布格局
原生草地ＦＬ和ＳＬ两层土壤有效磷量随海拔的升高先减小后略增加（图２Ａ、Ｂ），ＴＬ有效磷随海拔的升高
变化起伏，总体呈减小的趋势（图２Ｃ）；同海拔土壤各层次有效磷因坡脊、坡谷的不同而不同：同海拔ＦＬ、ＳＬ两层
坡脊土壤有效磷含量均比坡谷的低（图２Ａ、Ｂ）；ＴＬ层土壤有效磷含量总体上在各海拔表现为坡脊土壤有效磷
（０．６０９ｍｇ／ｋｇ）较坡谷（０．６６０ｍｇ／ｋｇ）低（图２Ｃ），但在高海拔区域（３４００～３５００ｍ）差异不大。
同一位置各土壤层有效磷由浅及深均呈减小的趋势；ＦＬ、ＳＬ和ＴＬ各土层有效磷总平均值分别为：２．６０７，
１．５６６，０．６３４ｍｇ／ｋｇ（图２Ａ、Ｂ、Ｃ）。
挖、排坡地土壤有效磷随海拔变化微小（图２Ｄ），其含量（平均值为１．９１９ｍｇ／ｋｇ）并不很低，仅低于对应原生
草地坡谷表层ＦＬ平均水平（３．７１７ｍｇ／ｋｇ），而略高于原生草地坡脊浅层ＦＬ平均水平（１．４９７ｍｇ／ｋｇ）；这与矿区
地质背景磷含量较高（矿区有效磷背景值为２．３４０ｍｇ／ｋｇ）有关。
２．３　矿山钾素分布格局
原生草地土壤有效钾随海拔分布，除在海拔３２００ｍ处有异常低值外，整体上随海拔升高而减小。
与氮、磷一样，同海拔土壤各层次有效钾含量随坡脊、坡谷的不同有一定的变化，均为：坡脊＜坡谷（图３）。
各点土壤有效钾均随土壤深度的增加而减小（图３）；各土层有效钾平均含量大小关系是：ＦＬ（坡脊、坡谷分别
为５２．９１，６８．８７ｍｇ／ｋｇ）＞ＳＬ（坡脊、坡谷分别为２７．９０，３９．９１ｍｇ／ｋｇ）＞ＴＬ（坡脊、坡谷分别为１２．７７，２３．８２
ｍｇ／ｋｇ）。
３第２０卷第３期 草业学报２０１１年
图１　矿山土壤氮素水平随海拔、坡度的变化关系
犉犻犵．１　犛狅犻犾狀犻狋狉狅犵犲狀犮犺犪狀犵犲犱狑犻狋犺犪犾狋犻狋狌犱犲犪狀犱狊犾狅狆犲犵狉犪犱犻犲狀狋犻狀犕犻狀犲
Ａ～Ｃ：矿山草地土壤 ＧｒａｓｓｌａｎｄｓｏｉｌｉｎＭｉｎｅ；Ｄ：矿山挖、排土 ＲｅｓｉｄｕｅｓｏｉｌｉｎＭｉｎｅ；下同 Ｔｈｅｓａｍｅｂｅｌｏｗ
图２　土壤磷素水平随海拔、坡度的变化关系
犉犻犵．２　犛狅犻犾狆犺狅狊狆犺狅狉狌狊犮犺犪狀犵犲犱狑犻狋犺犪犾狋犻狋狌犱犲犪狀犱狊犾狅狆犲犵狉犪犱犻犲狀狋
４ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１１） Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．３
挖、排坡地有效钾随海拔变化不大（图３Ｄ）。挖、排坡地有效钾含量较低，其最大值仅为１２．９３ｍｇ／ｋｇ，比原
生草地同层次（包括坡脊和坡谷ＦＬ层）的最小值（即３２００ｍ坡脊ＦＬ层有效钾：２０．６７ｍｇ／ｋｇ）（图３Ａ）还低。其
平均值（１０．８３ｍｇ／ｋｇ）分别为对应原生草地坡脊和坡谷有效钾平均值的２０．４７％和１５．７３％。
２．４　矿山ＳＯＣ分布格局
原生草地ＳＯＣ随海拔分布 （图４）变化较为复杂：在３２００ｍ以下和３３００ｍ以上，随海拔的升高，各层ＳＯＣ
均呈减小趋势，而从３２００ｍ到３３００ｍ时，土壤ＳＯＣ随海拔的升高而升高。
同海拔各层次ＳＯＣ随坡度变化规律总体上与氮、磷、钾基本一致，即坡脊＜坡谷。
同一位置ＳＯＣ由浅入深呈减小的趋势；各土层ＳＯＣ平均含量大小关系是：ＦＬ（６１．８０ｇ／ｋｇ）＞ＳＬ（４２．７６
ｇ／ｋｇ）＞ＴＬ（２６．２４ｇ／ｋｇ）。
挖、排坡地土体由翻新土和排渣土组成，各海拔土壤有机质含量极少，其ＳＯＣ平均值仅为１．２８ｇ／ｋｇ
（０．２２％），远低于原生草地表层ＳＯＣ含量的平均值６１．８０ｇ／ｋｇ（１０．６５％）。
图３　土壤钾素水平随海拔、坡度的变化关系
犉犻犵．３　犛狅犻犾犽犪犾犻狌犿犮犺犪狀犵犲犱狑犻狋犺犪犾狋犻狋狌犱犲犪狀犱狊犾狅狆犲犵狉犪犱犻犲狀狋
２．５　矿山土壤养分及环境因子间的相关性
相关分析表明（表２），坡脊、坡谷之间各养分含量均呈极显著正相关（犘＜０．０１）；除坡谷土壤有效磷外，土壤
有效氮、磷、钾与海拔呈极显著负相关（犘＜０．０１），ＳＯＣ随海拔变化仅ＳＬ与 ＴＬ之间呈显著正相关关系（犘＜
０．０５）；土壤有效氮、磷、钾在土壤各层之间也多具正相关关系，尤其是ＦＬ、ＳＬ之间氮、磷、钾呈显著相关（犘＜
０．０５）。土壤各层有效氮、磷、钾及ＳＯＣ之间多呈显著正相关（犘＜０．０５）。
挖、排坡地土壤的ｐＨ值较原生草地表层土壤高（表３），这主要是由于矿区处于碳酸盐区域。
５第２０卷第３期 草业学报２０１１年
图４　土壤有机碳水平随海拔、坡度的变化关系
犉犻犵．４　犛狅犻犾狅狉犵犪狀犻犮犮犪狉犫狅狀犮犺犪狀犵犲犱狑犻狋犺犪犾狋犻狋狌犱犲犪狀犱狊犾狅狆犲犵狉犪犱犻犲狀狋
表２　矿山草地土壤养分及各因子之间的相关系数
犜犪犫犾犲２　犆狅狉狉犲犾犪狋犻狅狀狊犫犲狋狑犲犲狀狊狅犻犾狀狌狋狉犻犲狀狋狊犪狀犱犻狋狊犲狀狏犻狉狅狀犿犲狀狋犪犾犳犪犮狋狅狉狊犻狀犕犻狀犲狉犪犾犵狉犪狊狊犾犪狀犱
参数Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ 有效氮ＡｖａｉｌａｂｌｅＮ 有效磷ＡｖａｉｌａｂｌｅＰ 有效钾ＡｖａｉｌａｂｌｅＫ 有机碳ＳＯＣ
坡脊、坡谷间Ｂｅｔｗｅｅｎｓｌｏｐｅｒｉｄｇｅａｎｄｓｌｏｐｅｖａｌｅｙ ０．９５５ ０．８２６ ０．９５０ ０．９３６
海拔Ａｌｔｉｔｕｄｅｓ 坡脊Ｓｌｏｐｅｒｉｄｇｅ －０．６１４ －０．６５４ －０．６３５ －０．０３２
坡谷Ｓｌｏｐｅｖａｌｅｙ －０．５９８ －０．２２８ －０．６００ －０．０４７
ＦＬ与ＳＬ之间Ｂｅｔｗｅｅｎｆｉｒｓｔａｎｄ２ｎｄｌａｙｅｒ 坡脊Ｓｌｏｐｅｒｉｄｇｅ ０．９３０ ０．９３５ ０．９７６ ０．７８５
坡谷Ｓｌｏｐｅｖａｌｅｙ ０．９３７ ０．７８５ ０．８９７ ０．５０５
ＳＬ与ＴＬ之间Ｂｅｔｗｅｅｎ２ｎｄａｎｄ３ｔｈｌａｙｅｒ 坡脊Ｓｌｏｐｅｒｉｄｇｅ －０．０９８ ０．８３８ ０．９１８ ０．８７４
坡谷Ｓｌｏｐｅｖａｌｅｙ ０．８９９ ０．０５５ ０．９６６ ０．８８９
ＦＬ与ＴＬ之间Ｂｅｔｗｅｅｎｆｉｒｓｔａｎｄ３ｔｈｌａｙｅｒ 坡脊Ｓｌｏｐｅｒｉｄｇｅ －０．１７２ ０．９５０ ０．９３７ ０．７９０
坡谷Ｓｌｏｐｅｖａｌｅｙ ０．８５４ ０．２９０ ０．８９９ ０．７４５
有效氮 ＡｖａｉｌａｂｌｅＮ 坡脊Ｓｌｏｐｅｒｉｄｇｅ １ ０．７６１ ０．８５０ ０．４１０
坡谷Ｓｌｏｐｅｖａｌｅｙ １ ０．７３５ ０．９３６ ０．４７５
有效磷ＡｖａｉｌａｂｌｅＰ 坡脊Ｓｌｏｐｅｒｉｄｇｅ －　　 １ ０．８８８ ０．６２０
坡谷Ｓｌｏｐｅｖａｌｅｙ －　　 １ ０．７６９ ０．６２７
有效钾ＡｖａｉｌａｂｌｅＫ 坡脊Ｓｌｏｐｅｒｉｄｇｅ －　　 －　　 １ ０．６００
坡谷Ｓｌｏｐｅｖａｌｅｙ －　　 －　　 １ ０．５２５
　注：表示在犘＜０．０１水平上显著相关，表示在犘＜０．０５水平上显著相关。
　Ｎｏｔｅ：Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｉｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔａｔｔｈｅ０．０１ｌｅｖｅｌ．Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｉｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔａｔｔｈｅ０．０５ｌｅｖｅｌ．
６ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１１） Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．３
表３　土壤狆犎值分布状况
犜犪犫犾犲３　犛狅犻犾狆犎狏犪犾狌犲狊犮狅狀狋狉犻犫狌狋犲犻狀犕犻狀犲
土层
Ｌａｙｅｒ（ｃｍ）
海拔Ａｌｔｉｔｕｄｅ（ｍ）
２９００ ３０００ ３１００ ３２００ ３３００ ３４００ ３５００
０～２０（ＦＬ） ８．５ ８．４ ８．３ ７．３ ７．７ ７．７ ７．６
２０～４０（ＳＬ） ８．７ ８．５ ８．６ ７．８ ８．４ ８．２ ７．８
４０～６０（ＴＬ） ９．７ ９．６ ９．４ ８．４ ８．９ ８．７ ８．６
边排土 Ｒｅｓｉｄｕｅｓｏｉｌ ８．７ ８．５ ８．５ ８．４ ８．２ ８．３ ８．５
　注：表中数据为平均值，即同一海拔同层次ｐＨ取其平均值。
　Ｎｏｔｅ：Ｔｈｅｄａｔａａｒｅｓｈｏｗｅｄｂｙａｖｅｒａｇｅｖａｌｕｅ．
３　讨论与结论
３．１　矿山土壤养分总体分布格局
矿山原生草地土壤有效养分的空间分布格局是：土壤有效氮、磷、钾及ＳＯＣ由浅入深呈减小趋势，随海拔的
升高，各层次土壤有效养分总体上也呈减小的趋势；坡谷有效养分总体上大于坡脊。产生这一分布格局的主要原
因可能是：第一，土壤有机质（ＳＯＣ）越多，为植被生长提供的养分也就越多［１９，２０］，草本根系及凋落物绝大部分集
中在土壤表层，因此，土壤由浅入深其养分呈递减趋势，与成文竞等［２１］的研究结论基本一致；第二，由于有效养分
易溶于水，在降水和重力的作用下，坡脊（高海拔）土壤有效养分容易向坡谷 （即低海拔）转移［２２］。
矿山挖、排坡地表面由平均厚度超过１ｍ的翻新土均匀覆盖，土壤熟化程度极低；因此，挖、排坡土壤有效
氮、磷、钾及ＳＯＣ含量均很低，且各海拔分布较均匀，养分水平随海拔无明显变化。
与丁青坡等［２３］的研究不同的是，九寨沟矿山草地土壤ｐＨ值随土壤深度的增加而增加，这主要是与矿山土
壤基质为碳酸盐岩，矿山土壤ｐＨ背景值较高有关，表层土壤在多年的植被分泌物、植被有机质分解物、土壤微生
物和大气降水等多种因素的共同作用下使其ｐＨ值降低。
另外，ＳＯＣ对土壤养分的影响显著［２４］，矿山ＳＯＣ与有效氮、磷、钾含量之间显著相关。
３．２　矿山土壤养分分布格局的影响因素
３．２．１　海拔、深度及坡脊坡谷对矿山原生草地土壤养分分布影响显著　矿山草地由于海拔的改变，土壤微气候
（包括温度、光照、水分、风力等）随之改变，其对应的植被类型和优势种发生相应的变化；植被的不同，其固定的养
分含量也不同，有机残留物量也不同，在土壤中所形成的土壤养分也会不同［１７，１８］。坡脊与坡谷之间的差异主要
表现为坡度的差异，坡度的差异改变了土壤水分、养分状况，也就改变了植被的生长状况，二者相互作用共同影响
土壤养分的含量。越接近地表的土壤根系量越多，由根系固定的养分越多，根系的新陈代谢产物及地上凋落物进
一步增加了表层土壤养分和有机质含量；因此，矿山草本根系随土壤深度的增加其根系呈指数减少，孙铁军和刘
素军［２５］研究表明，草本根系主要分布在０～２０ｃｍ土层内，也印证了这一点。由上述可知，海拔、坡度和土壤深度
的变化是影响矿山草地土壤养分分布格局的重要因子。
３．２．２　干扰对矿山草地土壤养分分布格局的影响 　过去研究认为，ＳＯＣ含量随海拔的升高而升高［２６］。研究区
原生草地ＳＯＣ随海拔变化则不具这一规律；在海拔３２００和３３００ｍ间土壤养分及ＳＯＣ出现异常低值，该区域
靠近矿区住宅生活区，受人为干扰严重，干扰存在的主要形式有：表土搬迁剥离 （如种菜等）、践踏 （散步、采药
等）、生活废水倾倒等，这些干扰活动导致该区域草地土壤有机质加速分解而减少、土壤有效养分易随过量而频繁
的生活用水淋失［２７２９］，由于人为频繁过度的践踏使草本盖度相对降低、个别地方出现植被全部被破坏，土壤直接
裸露现象；这可能是导致矿山土壤养分及ＳＯＣ含量在某些地方出现异常的原因之一。
３．３　矿山挖、排坡地
相对于原生草地土壤养分，矿山挖、排坡地缺乏的主要养分为氮、钾，其次为磷，土壤有效氮是在矿山挖、排坡
生态恢复中植被生长最主要的限制因子；因此，在恢复过程中，对土壤有效氮和有效钾补充尤为重要。
７第２０卷第３期 草业学报２０１１年
Ｂｒａｄｓｈａｗ和Ｃｈａｄｗｉｃｋ［３０］早在１９８０年就指出矿山土壤酸碱状况对土壤其他各种化学性质会产生影响，其
中，ｐＨ值高会降低土壤钾的有效性。对于马脑壳矿山挖、排坡地有效钾含量低有可能是由于其ｐＨ高背景值引
起；因此，对土壤有效钾直接采用施肥方法补充应该谨慎，可以通过使用有机肥等方式改变土壤ｐＨ值来提高土
壤钾的有效性达到植物生长对钾素需求。
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犛狆犪狋犻犪犾犱犻狊狋狉犻犫狌狋犻狅狀狆犪狋狋犲狉狀狅犳狊狅犻犾狀狌狋狉犻犲狀狋犮狅狀狋犲狀狋狊犻狀犑犻狌狕犺犪犻犵狅狌
犕犪狀犪狅犽犲犌狅犾犱犕犻狀犲犞犪犾犲狔，犛犻犮犺狌犪狀，犆犺犻狀犪
ＬＩＷｕｂｉｎ１，ＨＥＢｉｎｇｈｕｉ２，ＷＡＮＧＬｉ１，ＳＨＥＮＪｉａｎｈｏｎｇ１，ＨＵＡＮＧＺｈｉｑｉｎｇ３，
ＺＨＡＮＧＸｉｎｇｈｕａ４，ＷＥＮＪｉｊｉａｎ４，ＤＡＩＷａｎｇｕｉ４
（１．ＣｏｌｅｇｅｏｆＬｉｆｅＳｃｉｅｎｃｅ，ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＥｃｏｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｉｎＴｈｒｅｅＧｏｒｇｅ
ＲｅｓｅｒｖｏｉｒｓＲｅｇｉｏｎ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４００７１５，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｏｌｅｇｅｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅｓ
ａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４００７１６，Ｃｈｉｎａ；３．ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＢｕｒｅａｕ
ｏｆＧｅｏｌｏｇｙａｎｄＭｉｎｅｒａｌｓＥｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ２０５ＧｅｏｌｏｇｙＴｅａｍ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０２１６０，Ｃｈｉｎａ；
４．ＭａｎａｏｋｅＧｏｌｄｅｎＭｉｎｅＬｔｄ．Ｃｏ．ｏｆＪｉｕｚｈａｉｇｏｕ，Ｊｉｕｚｈａｉｇｏｕ６２３４００，Ｃｈｉｎａ）
犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｂａｓｉｃｄａｔａｆｏｒｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎａｒｏｕｎｄｇｏｌｄｍｉｎｅｓｗａｓｓｏｕｇｈｔｂｙｃｏｍｐａｒｉｎｇ，ｔｈｅｓｐａｔｉａｌｄｉｓｔｒｉｂｕ
ｔｉｏｎｐａｔｔｅｒｎｏｆｐｒｉｎｃｉｐａｌｓｏｉｌｎｕｔｒｉｅｎｔｃｏｎｔｅｎｔｓ（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇａｖａｉｌａｂｌｅＮ，Ｐ，Ｋａｎｄｏｒｇａｎｉｃｃａｒｂｏｎ（ＳＯＣ））ｏｎｔｈｅ
ｒｅｓｉｄｕｅｓｌｏｐｅ（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｅｘｃａｖａｔｉｎｇｓｌｏｐｅａｎｄｓｌａｇｓｌｏｐｅ，ｅｔｃ．）ｗｉｔｈｔｈｏｓｅｉｎｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌｍｅａｄｏｗ／ｇｒａｓｓｌａｎｄ
ｗｈｉｃｈｈａｓｔｈｅｓａｍｅｈａｂｉｔｏｆａｓｏｕｔｈｓｌｏｐｅ（ａｔａｌｔｉｔｕｄｅｓｏｆ２９００ｔｏ３５００ｍ）ｎｅａｒｔｈｅＪｉｕｚｈａｉｇｏｕＭａｎａｏｋｅＧｏｌｄ
Ｍｉｎｅ．Ｓｏｉｌｎｕｔｒｉｅｎｔｃｏｎｔｅｎｔｏｆｔｈｅｒｅｓｉｄｕｅｓｌｏｐｅｄｉｄｎｏｔｄｉｆｆｅｒｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｗｉｔｈａｌｔｉｔｕｄｅ．Ｔｈｅａｖａｉｌａｂｌｅｎｕｔｒｉｅｎｔｓ
ｗｅｒｅｌｏｗａｎｄｔｈｅａｖｅｒａｇｅｄａｖａｉｌａｂｌｅＮａｎｄＫｗｅｒｅｆａｒｌｏｗｅｒｏｎｔｈｅｒｅｓｉｄｕｅｓｌｏｐｅｔｈａｎｔｈｏｓｅｏｆｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄ
ｉｎｇｏｒｉｇｉｎａｌｇｒａｓｓｌａｎｄｗｈｅｒｅｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｓｏｉｌａｖａｉｌａｂｌｅＮ，ＰａｎｄＫｄｅｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈｉｎｃｒｅａｓｅｓｉｎａｌｔｉｔｕｄｅａｎｄ
ｓｏｉｌｄｅｐｔｈ，ａｎｄｗｈｅｒｅｔｈｅｎｕｔｒｉｅｎｔｓｗｅｒｅｌｏｗｅｒａｔｔｈｅｓｌｏｐｅｒｉｄｇｅｔｈａｎａｔｔｈｅｓｌｏｐｅｖａｌｅｙ．ＳＯＣｉｎｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌ
ｇｒａｓｓｌａｎｄｉｎｉｔｉａｌｙｄｅｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈｉｎｃｒｅａｓｉｎｇａｌｔｉｔｕｄｅ，ｔｈｅｎｉｎｃｒｅａｓｅｄ，ａｎｄｆｉｎａｌｙｄｅｃｒｅａｓｅｄａｇａｉｎ．Ｔｈｅｃｏｒｒｅｌａ
ｔｉｏｎｓｂｅｔｗｅｅｎｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆａｖａｉｌａｂｌｅＮ，ＰａｎｄＫａｎｄＳＯＣｗｅｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｉｎｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌｇｒａｓｓｌａｎｄ．Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎ
ｔａｌｆａｃｔｏｒｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇａｌｔｉｔｕｄｅ，ｓｏｉｌｄｅｐｔｈ，ｒｉｄｇｅａｎｄｖａｌｅｙｓｌｏｐｅ，ｇｒｅａｔｌｙｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｓｏｉｌｎｕ
ｔｒｉｅｎｔｓａｎｄＳＯＣａｓｄｉｄｓｏｉｌｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ．
犓犲狔狑狅狉犱狊：ｍｉｎｅ；ｓｏｉｌｎｕｔｒｉｅｎｔ；ｓｐａｔｉａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｐａｔｔｅｒｎ；ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ；ａｌｔｉｔｕｄｅ；ｓｌｏｐｅｒｉｄｇｅａｎｄ
ｓｌｏｐｅｖａｌｅｙ；ｓｏｉｌｄｅｐｔｈ
９第２０卷第３期 草业学报２０１１年