全 文 ：书青藏高原东北缘放牧草地土壤矿物元素
含量及分布特征
辛国省１，２，３，龙瑞军１，２，４，尚占环１，２，４，丁路明２，４，郭旭生２，４
（１．兰州大学草地农业科技学院，甘肃 兰州７３００２０；２．青藏高原生态系统管理国际中心，甘肃 兰州７３００２０；３．宁夏大学
生命科学学院，宁夏 银川７５００２１；４．干旱农业与生态修复教育部工程研究中心，甘肃 兰州７３００２０）
摘要：为科学评价放牧草地土壤矿物元素含量、分布特征以及对土－草－畜矿物生态系统的潜在影响，对青藏高原
东北缘的４个县（天祝、大通、玛曲、若尔盖）的土壤特征和矿物元素进行分析调查。共计采集２５６个来自该地区不
同土壤类型（高山草甸土、亚高山草甸土、沼泽土）的表层土壤样品，分析了土壤中１１种矿物元素的有效含量（Ｃａ、
Ｐ、Ｓ、Ｋ、Ｍｇ、Ｎａ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｃｕ和Ｃｏ）和２种矿物元素（Ｍｏ和Ｓｅ）全部含量。分析发现，土壤中多数矿物元素含量
随着地区和土壤类型的不同而表现出一定的差异性，土壤中多数矿物元素含量与土壤有机碳和全氮呈显著正相
关，相反与土壤ｐＨ有一定的负相关性。土壤中矿物元素磷和镁的有效含量均低于动物可能出现缺乏的临界值，
土壤中全量硒的含量严重低于动物硒缺乏的临界值。土壤中磷、镁、硒的缺乏可能会引起该地区放牧家畜该矿物
元素缺乏。另外，土壤中元素铁的有效含量远高于推荐值，土壤铁的含量过高可以引起牧草中铁的含量上升，进而
影响家畜对其他元素的吸收。然而，要确认家畜是否存在该类矿物元素缺乏和不平衡问题，还需要进一步分析该
地区牧草和家畜组织矿物元素含量以及家畜的生产力水平。
关键词：常量元素；微量元素；矿物元素缺乏；土壤类型；青藏高原
中图分类号：Ｓ８１２．２　　文献标识码：Ａ　　文章编号：１００４５７５９（２０１２）０２０００８１０
　 在土壤－牧草－畜体矿物生态系统中，土壤是维持矿物质循环的基础，是牧草矿物质的主要来源，土壤中矿
物元素的缺乏或过量将影响到植物矿物元素水平和牧草品质，进而影响到动物矿物营养状况和生产力水平的提
高，矿物元素在土壤、植物、动物体内存在有一定的相关性［１６］，它们共同构成土壤－牧草－畜体矿物元素的生态
利用体系。土壤矿物元素的含量和分布主要依赖于自然发育土壤的成土母质，另外，随着土壤进一步的发育，成
土母质对土壤矿物质的影响也就被弱化。除成土母质外，土壤所处的外部环境包括：土壤理化特性、土地利用情
况、植被类型和环境污染等同样可以影响到土壤矿物元素的含量和分布［７１０］。在开垦利用土壤中，人类活动已成
为影响土壤矿物元素含量分布的第二主导因素，譬如土壤施肥以及土壤污染均可引起土壤矿物元素组分的变
化［１１１３］。
青藏高原是世界上海拔最高、面积最大的高原，具有独特的地质构造、草地类型、高寒气候和生物多样性以及
特殊的土壤类型，拥有世界上独一无二的高寒草地，具有典型的高原大陆性气候特点，草地放牧是该地区最主要
的土地利用方式，是我国最大的天然草地牧区，草地畜牧业是该地区可持续发展的支柱产业。然而，在传统放牧
系统中广泛存在牧草和家畜矿物元素缺乏和不平衡问题［１４１８］。矿物元素的缺乏和不平衡也是影响该地区家畜生
产力水平提高的重要因素［１５，１９，２０］。根据 Ｗｈｉｔｅｈｅａｄ土草畜系统矿物元素循环理论，土壤矿物元素是造成草畜矿
物元素缺乏和不平衡的重要因素［２１］。过去半个世纪，我国科学家对青藏高原地质、地形、土壤发育、植被、气候等
方面进行了大量的研究，但有关青藏高原土壤矿物元素方面的研究相对较少［２２，２３］。而对土壤－牧草－家畜矿物
元素系统方面的研究更鲜有报道［２４，２５］。本试验作为一个区域性调查研究，主要是了解土壤矿物元素的含量分布
规律，以及对草地牧草、放牧家畜生产的潜在影响。
８－１７
２０１２年４月
　　　草　业　学　报　　　
　　　ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ　　　
第２１卷　第２期
Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．２
 收稿日期：２０１０１２２３；改回日期：２０１１０３３０
基金项目：国家自然科学基金重点项目（３０７３００６９）资助。
作者简介：辛国省（１９７９），男，山东安丘人，讲师，博士。Ｅｍａｉｌ：ｘｉｎｇｕｏｓｈｅｎｇ＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ．ｃｎ
通讯作者。Ｅｍａｉｌ：ｌｏｎｇｒｊ＠ｌｚｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
１　材料与方法
１．１　采样地概况
本试验是在青藏高原东北边缘东经１０１°～１０３°和北纬３３°～３７°区域，包括天祝、大通、玛曲和若尔盖（图１）。
所选草地为很少受人为因素干扰的天然放牧草地，土壤类型有高山草甸土、亚高山草甸土以及沼泽土。从放牧草
地土壤的分类中可以看出不同的土壤类型可能由同一成土母质发育而成，而同一土壤类型也可能由不同成土母
质发育而来。试验地区年均降水量也存在明显的差异，天祝和大通年降水量在４００～５００ｍｍ，而玛曲和若尔盖
降水量在６００ｍｍ以上，并且降水主要集中在７－８月。有关采样地的具体信息包括土壤类型、成土母质、植被等
如表１所示。
图１　青藏高原东北缘样品采集点
犉犻犵．１　犔狅犮犪狋犻狅狀狅犳狋犺犲狊犪犿狆犾犻狀犵狊犻狋犲狊犻狀狀狅狉狋犺犲犪狊狋狅犳狋犺犲犙犻狀犵犺犪犻－犜犻犫犲狋犪狀犘犾犪狋犲犪狌
１．２　土壤样品采集和处理
本试验于２００８年６－９月在４个地区不同土壤类型样地共采集了２５６个表层（０～２０ｃｍ）土壤样本。每个样
地土壤样本按“Ｓ”路线采用壕沟法采集，每个样点取土面积２０ｃｍ×２０ｃｍ，重量约为２ｋｇ，检除土壤中较大的石
块和植物根系等，每个样本由６个不同采样点的土样组成，采用四分法缩分，直至剩下约１ｋｇ为止，盛放在塑料
袋中。将采集完的样品带回实验室，空气干燥后研磨，过２ｍｍ的尼龙筛，用于土壤ｐＨ、全氮、有机碳分析。土壤
中矿物元素分析还需过１００ｍｍ的尼龙筛，然后在６０°Ｃ的烘箱中干燥４８ｈ，密封保存。
１．３　土壤有机碳、全氮和ｐＨ测定
土壤有机碳的测定选用重铬酸钾湿化氧化法，然后用硫酸亚铁滴定［２６］。土壤全氮的测定采用半微量凯氏定
氮法［２７］。土壤ｐＨ测定方法，选用１∶５的水土比，然后用校准好的ｐＨ直接读数。
９第２１卷第２期 草业学报２０１２年
表１　样品采集地区基本信息
犜犪犫犾犲１　犌犲狀犲狉犪犾犻狀犳狅狉犿犪狋犻狅狀犳狅狉狋犺犲犳狅狌狉犮狅狌狀狋犻犲狊犳狉狅犿狀狅狉狋犺犲犪狊狋狅犳狋犺犲犙犻狀犵犺犪犻－犜犻犫犲狋犪狀犘犾犪狋犲犪狌
地区
Ｒｅｇｉｏｎ
土壤类型
Ｓｏｉｌｔｙｐｅ
海拔
Ａｌｔｉｔｕｄｅ
（ｍ）
年均温
Ａｖｅｒａｇｅａｎｎｕａｌ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
（℃）
年降水量
Ａｎｎｕａｌ
ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ
（ｍｍ）
草地优势种
Ｄｏｍｉｎａｎｔｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ
成土母质
Ｐａｒｅｎｔｍａｔｅｒｉａｌ
天祝
Ｔｉａｎｚｈｕ
Ｃｏｕｎｔｙ
高山草甸土
Ａｌｐｉｎｅｍｅａｄｏｗｓｏｉｌ
３２００～３５４０ －０．２ ４１６ 嵩草 犓狅犫狉犲狊犻犪ｓｐ．，金露梅 犇犪狊犻
狆犺狅狉犪狆犪狉狏犻犳狅犾犻狌犿，珠 芽 蓼 犘狅
犾狔犵狅狀狌犿狏犻狏犻狆犪狉狌犿
石灰岩Ｌｉｍｅｓｔｏｎｅ
大通
Ｄａｔｏｎｇ
Ｃｏｕｎｔｙ
高山草甸土
Ａｌｐｉｎｅｍｅａｄｏｗｓｏｉｌ
３３５０～３８３２ －０．５ ５１８ 金露梅犇．狆犪狉狏犻犳狅犾犻狌犿，犛犪犾犻犮犪犮犲
犪犲，嵩草犓狅犫狉犲狊犻犪ｓｐ．
火山岩Ｉｎｇｅｎｏｕｓ
亚高山草甸土
Ｓｕｂａｌｐｉｎｅｍｅａｄｏｗｓｏｉｌ
３０６４～３３１８ 苔草 犆犪狉犲狓犿狅狅狊犮狉狅犳狋犻犻，披碱 草
犈犾狔犿狌狊狀狌狋犪狀狊
黄土Ｌｏｓｅｅ
玛曲
Ｍａｑｕ
Ｃｏｕｎｔｙ
高山草甸土
Ａｌｐｉｎｅｍｅａｄｏｗｓｏｉｌ
３６５４～３９０５ １．２ ６２０ 嵩草 犓狅犫狉犲狊犻犪ｓｐ．，小叶锦鸡儿
犆犪狉犪犵犪狀犪犿犻犮狉狅狆犺狔犾犾犪
石灰岩ｌｉｍｅｓｔｏｎｅ
亚高山草甸土
Ｓｕｂａｌｐｉｎｅｍｅａｄｏｗｓｏｉｌ
３４３１～３５６０ 嵩草 犓狅犫狉犲狊犻犪ｓｐ．，球花风毛菊
犛犪狌狊狊狌狉犲犪狆狌犾犮犺犲犾犾犪，披 碱 草 犈．
狀狌狋犪狀狊，苔草犆．犿狅狅狊犮狉狅犳狋犻犻
冲积沉淀物 Ａｌｕ
ｖｉａｌｓｅｄｉｍｅｎｔ
沼泽土 Ｍａｒｓｈｙｓｏｉｌ ３３５０～３５１０ 苔草犆．狋狉犻狊狋犪犮犺狔犪，嵩草犓狅犫狉犲狊犻犪
ｓｐ．，华扁穗草 犅犾狔狊犿狌狊狊犻狀狅犮狅犿
狆狉犲狊狊狌狊，驴蹄草犆犪犾狋犺犪狆犪犾狌狊狋狉犻狊，
鹅绒萎陵菜犘狅狋犲狀狋犻犾犾犪犪狀狊犲狉犻狀犲
冲积沉淀物 Ａｌｕ
ｖｉａｌｓｅｄｉｍｅｎｔ
若尔盖
Ｒｕｏｅｒｇａｉ
Ｃｏｕｎｔｙ
亚高山草甸土
Ｓｕｂａｌｐｉｎｅｍｅａｄｏｗｓｏｉｌ
３４８４～３８６３ ０．６～１．２ ６６０～７５０　嵩草犓狅犫狉犲狊犻犪ｓｐ．，披碱草犈．狀狌
狋犪狀狊，金露梅犇．狆犪狉狏犻犳狅犾犻狌犿，小叶
锦鸡儿犆．犿犻犮狉狅狆犺狔犾犾犪
砂岩Ｓａｎｄｓｔｏｎｅ
沼泽土 Ｍａｒｓｈｙｓｏｉｌ ３４５１～３５６１ 苔草犆．狋狉犻狊狋犪犮犺狔犪，嵩草犓狅犫狉犲狊犻犪
ｓｐ．，华扁穗草犅．狊犻狀狅犮狅犿狆狉犲狊狊狌狊
冲积沉淀物 Ａｌｕ
ｖｉａｌｓｅｄｉｍｅｎｔ
１．４　矿物质元素分析
土壤矿物元素有效量的分析：常量元素包括Ｃａ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｓ选用醋酸铵溶液作为提取液，在１ｇ土壤中加
入１０ｍＬ１ｍｏｌ／Ｌ醋酸铵溶液；速效磷的提取液选用０．５ｍｏｌ／Ｌ碳酸氢钠溶液；微量元素包括Ｚｎ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｏ、
Ｍｎ，选用二乙烯三胺五乙酸（ＤＴＰＡ），１０ｇ土样加２０ｍＬＤＴＰＡ［２８］，震荡２ｈ后过滤。有效态元素分析采用ＩＣＰ
ＡＥＳ进行测定［２９］。
土壤全量Ｓｅ的分析：称取大约０．２ｇ干燥处理好的土壤样品放入微波消解罐内，然后加入５ｍＬ光谱纯的浓
硝酸，２ｍＬ盐酸，１ｍＬ氢氟酸，１ｍＬ３０％的过氧化氢，然后密封放入密闭微波消解系统（ＷＸ４０００，上海屹尧微
波化学技术有限公司）中进行消解，消解程序（２０ｍｉｎ，１４０℃，１５１９．９ｋＰａ）。消解完成将消解液转移到聚四氟
乙烯杯中，添加１ｍＬ高氯酸驱除残留的氢氟酸（１８０°Ｃ，１０ｍｉｎ）。微量元素硒的测定采用原子荧光谱法［３０］。
１．５　统计与分析
试验数据整理后用ＳＰＳＳ统计软件（ＳＰＳＳｆｏｒＷｉｎｄｏｗｓ，Ｖｅｒｓｉｏｎ１６．０，Ｃｈｉｎａｇｏ，ＩＬ，ＵＳＡ）进行分析，数据
以平均数（ｍｅａｎ）士标准差（ＳＤ）表示；各样地间土壤有机碳、ｐＨ、全氮和矿物元素采用ＡＮＯＶＡ模块进行单因子
分析，方差检验差异显著后，采用Ｄｕｎｃａｎ法在０．０５水平进行多重比较。土壤有机碳、ｐＨ、全氮与土壤矿物元素
有效量以及矿物元素之间的相关性分析采用泊松相关检验 （犘＜０．０５和０．０１）。
０１ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１２） Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．２
２　结果与分析
２．１　土壤ｐＨ、有机碳和全氮
沼泽土壤有机碳和全氮的含量显著高于其他类型（犘＜０．０５），玛曲的沼泽土中有机碳和全氮的含量最高；相
反亚高山草甸土中有机碳和全氮的含量最低，若尔盖亚高山草甸土壤中有机碳和全氮的含量最低。在高山草甸
土壤和亚高山草甸土壤中大通地区有机碳和全氮的含量均高于其他地区相同的土壤类型。在沼泽土壤中，玛曲
沼泽土的有机质和全氮含量均高于若尔盖沼泽土壤（表２）。在所有分析的土壤样品中，除天祝外均呈弱酸性
（ｐＨ，５．９５～６．３４）。
表２　采样地土壤狆犎、有机碳和全氮含量（平均值±标准差）
犜犪犫犾犲２　犛狋犪狋犻狊狋犻犮犪犾狊狌犿犿犪狉狔狅犳狆犎，狊狅犻犾狅狉犵犪狀犻犮犮犪狉犫狅狀犪狀犱狋狅狋犪犾狀犻狋狉狅犵犲狀犳狅狉狋犺犲狊狅犻犾狊犪犿狆犾犲狊犳狉狅犿狀狅狉狋犺犲犪狊狋狅犳
狋犺犲犙犻狀犵犺犪犻犜犻犫犲狋犪狀犘犾犪狋犲犪狌（犿犲犪狀±犛犇）
地区
Ｒｅｇｉｏｎ
土壤类型（样本量）
Ｓｏｉｌｔｙｐｅ（Ｓａｍｐｌｅｎｕｍｂｅｒ）
ｐＨ 土壤有机碳
Ｓｏｉｌｏｒｇａｎｉｃｃａｒｂｏｎ（％）
全氮
Ｔｏｔａｌｎｉｔｒｏｇｅｎ（％）
天祝ＴｉａｎｚｈｕＣｏｕｎｔｙ 高山草甸土Ａｌｐｉｎｅｍｅａｄｏｗｓｏｉｌ（５５） ７．０７±０．５５ａ ８．０６±１．８６ａ ０．５４±０．１３ａ
大通ＤａｔｏｎｇＣｏｕｎｔｙ 高山草甸土Ａｌｐｉｎｅｍｅａｄｏｗｓｏｉｌ（３１） ６．０１±０．２３ｂ ９．４５±２．３３ａ ０．６４±０．１９ａ
亚高山草甸土Ｓｕｂａｌｐｉｎｅｍｅａｄｏｗｓｏｉｌ（２１） ６．１１±０．０９ｂ ７．８５±２．５８ａ ０．５３±０．１９ａ
玛曲 ＭａｑｕＣｏｕｎｔｙ 高山草甸土Ａｌｐｉｎｅｍｅａｄｏｗｓｏｉｌ（２１） ６．２６±０．３４ｂ ７．３３±１．３３ａ ０．５２±０．０９ａ
亚高山草甸土Ｓｕｂａｌｐｉｎｅｍｅａｄｏｗｓｏｉｌ（４８） ５．９５±０．２５ｂ ７．１５±２．１４ａ ０．４９±０．１５ａ
沼泽土 Ｍａｒｓｈｙｓｏｉｌ（３１） ６．００±０．５６ｂ ２２．３３±２．２９ｂ １．３５±０．２２ｂ
若尔盖ＲｕｏｅｒｇａｉＣｏｕｎｔｙ 亚高山草甸土Ｓｕｂａｌｐｉｎｅｍｅａｄｏｗｓｏｉｌ（３５） ６．３４±０．１７ｂ ６．４４±１．６６ａ ０．４２±０．１６ａ
沼泽土 Ｍａｒｓｈｙｓｏｉｌ（１４） ６．３２±０．７４ｂ ２０．８６±８．９９ｂ １．０７±０．３７ｂ
　同列不同小写字母表示差异显著（犘＜０．０５）。括号内数值为样本数。下同。
　Ｉｎｔｈｅｓａｍｅｒｏｗ，ｖａｌｕｅｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｍａｌｌｅｔｔｅｒｍｅａｎｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅａｔ０．０５ｌｅｖｅｌ．Ｓａｍｐｌｅｎｕｍｂｅｒｉｎｐａｒｅｎｔｈｅｓｅｓ．Ｔｈｅｓａｍｅｂｅｌｏｗ．
２．２　土壤矿物元素
土壤中所测得６种常量元素和７种微量元素含量结果显示（表３，４），土壤中元素镁、磷、硒均低于动物健康
临界值（Ｍｇ，３０ｍｇ／ｋｇ；Ｐ，１７ｍｇ／ｋｇ；Ｓｅ，０．５ｍｇ／ｋｇ），其他的元素有效量均高于动物健康推荐水平［３１］。天祝
地区高山草甸土壤中元素钙含量最高，各地区及草地类型间差异显著 （犘＜０．０５）；高山草甸土壤元素钾和镁含量
高于亚高山草甸土，沼泽土中含量最低。沼泽土壤中元素磷、硫、铁、锰、锌和钴的含量高于其他土壤类型。在玛
曲和大通地区，高山草甸土壤中元素铜的含量低于亚高山草甸土，但差异不显著（犘＞０．０５）。沼泽土壤中钼的含
量要低于高山和亚高山草甸土壤，但差异不显著（犘＞０．０５）；元素铜、钼、硒没有明显的地区和土壤类型间差异
（犘＞０．０５）。
２．３　土壤矿物元素有效含量之间以及与土壤化学特性关系
土壤矿物元素有效含量之间以及与土壤化学特性相关性分析结果表明（表５），除元素钙、钾、镁以外，矿物元
素的有效含量与土壤有机碳之间存在正相关关系，显著性正相关存在于矿物元素磷（犘＜０．０５）、硫（犘＜０．０１）、铁
（犘＜０．０１）、锰（犘＜０．０１）、锌（犘＜０．０１）、钴（犘＜０．０１）。同样多数矿物元素与土壤全氮之间也存在显著正相关，
有磷（犘＜０．０１）、硫（犘＜０．０１）、钠 （犘＜０．０５）、铁（犘＜０．０５）、锰（犘＜０．０１）、锌（犘＜０．０１）、钴（犘＜０．０１）。元素
钙（犘＜０．０１）和镁（犘＜０．０１）与ｐＨ之间存在显著正相关，尽管微量元素与ｐＨ之间相关性不显著（Ｐ＞０．０５），但
仍存在一定的负相关关系。此外，矿物元素之间也存在一定的相关性，有效磷与元素钾（犘＜０．０５）和镁（犘＜
０．０５）呈显著负相关，但是与硫（犘＜０．０５）、铁（犘＜０．０５）、锰（犘＜０．０１）、钴（犘＜０．０５）呈显著正相关。同样有效
硫与元素钠（犘＜０．０５）、锰（犘＜０．０１）、铜（犘＜０．０５）、钴（犘＜０．０１）呈显著正相关。有效钴与铁（犘＜０．０５）、锰
（犘＜０．０１）、锌（犘＜０．０１）、铜（犘＜０．０５）之间存在显著正相关。
１１第２１卷第２期 草业学报２０１２年
表３　表层土壤中常量元素有效含量（平均值±标准差）
犜犪犫犾犲３　犆狅狀犮犲狀狋狉犪狋犻狅狀狊狅犳犿犪犮狉狅犿犻狀犲狉犪犾犲犾犲犿犲狀狋狊狊犲犾犲犮狋犲犱犻狀狆犪狊狋狌狉犲狊狌狉犳犪犮犲狊狅犻犾犳狉狅犿狀狅狉狋犺犲犪狊狋狅犳
狋犺犲犙犻狀犵犺犪犻－犜犻犫犲狋犪狀犘犾犪狋犲犪狌（犿犲犪狀±犛犇） ｍｇ／ｋｇＤＭ
地区
Ｒｅｇｉｏｎ
土壤类型（样本量）
Ｓｏｉｌｔｙｐｅ（Ｓａｍｐｌｅｎｕｍｂｅｒ）
钙Ｃａ 钾Ｋ 镁 Ｍｇ 磷Ｐ 硫Ｓ 钠Ｎａ
天祝Ｔｉａｎｚｈｕ
Ｃｏｕｎｔｙ
高山草甸土
Ａｌｐｉｎｅｍｅａｄｏｗｓｏｉｌ（５５）
５６９．５±１１．４ａ２１０．７±１１．５ａ ２４．５±６．１ａ ８．８±０．８ａ ４２．５±３．３ａｂ ４．４±１．２ａｂ
大通
ＤａｔｏｎｇＣｏｕｎｔｙ
高山草甸土
Ａｌｐｉｎｅｍｅａｄｏｗｓｏｉｌ（３１）
２３８．３±５．６ｂ ２３０．５±１０．４ｂ ２０．５±４．３ａｂ ９．６±１．４ａｂ ４４．３±４．２ｂ ３．７±０．８ａ
亚高 山 草 甸 土 Ｓｕｂａｌｐｉｎｅ
ｍｅａｄｏｗｓｏｉｌ（２１）
３５０．９±７．６ｃ １９８．６±８．７ａｃ １９．５±５．２ａｂｃ１１．４±０．７ａｂｃ ３９．５±５．６ａｂ ４．８±１．１ａｂ
玛曲
ＭａｑｕＣｏｕｎｔｙ
高山草甸土
Ａｌｐｉｎｅｍｅａｄｏｗｓｏｉｌ（２１）
５００．５±９．５ｄ １８７．４±９．６ｄｃ １６．３±３．６ｂｃｄ ９．７±２．４ａｂ ２６．９±２．４ｃ ３．９±０．６ａｂ
亚高山草甸土
Ｓｕｂａｌｐｉｎｅｍｅａｄｏｗｓｏｉｌ（４８）
２９０．６±８．９ｅ １８２．０±７．５ｄ １３．１±２．４ｃｄ １２．６±１．６ｂｃ ３２．４±４．３ａｃ ３．６±１．０ａ
沼泽土 Ｍａｒｓｈｙｓｏｉｌ（３１） ３８３．８±５．３ｆ １５０．７±６．５ｅ ９．６±３．２ｄ １６．２±２．６ｄ ７８．０±１１．２ｄ ５．９±１．８ｂ
若尔盖
ＲｕｏｅｒｇａｉＣｏｕｎｔｙ
亚高山草甸土
Ｓｕｂａｌｐｉｎｅｍｅａｄｏｗｓｏｉｌ（３５）
４６５．７±７．３ｇ １７４．４±６．４ｄ １２．１±２．５ｄ ８．８±１．５ａ ２４．７±２．１ｃ ３．８±０．７ａ
沼泽土 Ｍａｒｓｈｙｓｏｉｌ（１４） ４１４．３±６．８ｈ １４５．０±３．２ｅ ９．７±１．５ｄ １３．６±２．１ｃｄ ６５．１±７．２ｅ ４．２±１．３ａ
评价水平Ｃｒｉｔｉｃａｌｌｅｖｅｌ ＜７２ ＜３７ ＜３０ ＜１７ － －
　评价水平Ｃｒｉｔｉｃａｌｌｅｖｅｌ［３１］．
表４　表层土壤微量元素有效含量（平均值±标准差）
犜犪犫犾犲４　犆狅狀犮犲狀狋狉犪狋犻狅狀狊狅犳犿犻犮狉狅犿犻狀犲狉犪犾犲犾犲犿犲狀狋狊狊犲犾犲犮狋犲犱犻狀狆犪狊狋狌狉犲狊狌狉犳犪犮犲狊狅犻犾犳狉狅犿
犳狅狌狉犮狅狌狀狋犻犲狊（犿犲犪狀±犛犇） ｍｇ／ｋｇＤＭ
地区
Ｒｅｇｉｏｎ
土壤类型（样本量）
Ｓｏｉｌｔｙｐｅ（Ｓａｍｐｌｅｎｕｍｂｅｒ）
铁Ｆｅ 锰 Ｍｎ 锌Ｚｎ 铜Ｃｕ 钴Ｃｏ 钼 Ｍｏ 硒Ｓｅ
天祝
ＴｉａｎｚｈｕＣｏｕｎｔｙ
高山草甸土
Ａｌｐｉｎｅｍｅａｄｏｗｓｏｉｌ（５５）
１８２．５±８．８ａ１３．４±１．７ａ６．４±０．８ａｂｃ０．６７±０．０８０．４３±０．１１ａ０．６６±０．２９ ０．１１±０．０２
大通
ＤａｔｏｎｇＣｏｕｎｔｙ
高山草甸土
Ａｌｐｉｎｅｍｅａｄｏｗｓｏｉｌ（３１）
１９５．６±６．３ｂ１４．２±２．１ａ６．８±０．６ｂｃｄ０．６９±０．１１０．４８±０．０８ａ０．６７±０．３３ ０．０９±０．０３
亚高山草甸土
Ｓｕｂａｌｐｉｎｅｍｅａｄｏｗｓｏｉｌ（２１）
１８１．５±７．５ａ１２．８±１．６ａ６．３±０．４ａｂｃ０．７１±０．２１０．４０±０．１２ａ０．８０±０．１６ ０．０９±０．０１
玛曲
ＭａｑｕＣｏｕｎｔｙ
高山草甸土
Ａｌｐｉｎｅｍｅａｄｏｗｓｏｉｌ（２１）
１７８．５±８．４ａ１２．１±０．９ａ６．４±０．７ａｂｃ０．５１±０．０７０．４１±０．０６ａ０．６１±０．５１ ０．１０±０．０１
亚高山草甸土
Ｓｕｂａｌｐｉｎｅｍｅａｄｏｗｓｏｉｌ（４８）
２６１．５±３．５ｃ１１．５±１．４ａ５．７±０．４ａｂ ０．７３±０．１４０．３４±０．１２ａ０．６１±０．２４ ０．１１±０．０２
沼泽土 Ｍａｒｓｈｙｓｏｉｌ（３１） ３５４．１±９．５ｄ３５．４±３．４ｂ７．７±０．７ｄ ０．６３±０．０９０．８２±０．２２ｂ０．５５±０．３６ ０．１１±０．０３
若尔盖
ＲｕｏｅｒｇａｉＣｏｕｎｔｙ
亚高山草甸土
Ｓｕｂａｌｐｉｎｅｍｅａｄｏｗｓｏｉｌ（３５）
２７８．３±５．６ｅ１２．１±２．３ａ５．４±０．５ａ ０．６８±０．１００．２８±０．０７ａ０．６０±０．２８ ０．１０±０．０２
沼泽土 Ｍａｒｓｈｙｓｏｉｌ（１４） ３２５．７±６．４ｆ２８．２±１．６ｂ７．２±０．９ｃｄ ０．６２±０．０８０．７９±０．１４ｂ０．４１±０．３２ ０．０８±０．０３
评价水平Ｃｒｉｔｉｃａｌｌｅｖｅｌ ＜２．５ ＜５．０ ＜２．５ ＜０．３ － － ＞０．５
　评价水平Ｃｒｉｔｉｃａｌｌｅｖｅｌ［３１］．钼 Ｍｏ：土壤全钼ＴｏｔａｌＭｏ；硒Ｓｅ：土壤全硒ＴｏｔａｌＳｅ．
２１ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１２） Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．２
表５　矿物元素之间以及矿物元素与土壤理化性质之间相关性
犜犪犫犾犲５　犆狅狉狉犲犾犪狋犻狅狀犿犪狋狉犻狓犳狅狉狋犺犲犲犾犲犿犲狀狋狊狊犲犾犲犮狋犲犱犪狀犱狆犪狉狋犻犪犾犮狅狉狉犲犾犪狋犻狅狀犿犪狋狉犻狓犫犲狋狑犲犲狀犲犾犲犿犲狀狋狊犪狀犱
狊犲犾犲犮狋犲犱狆狉狅狆犲狉狋犻犲狊狅犳狋犺犲狊狅犻犾犻狀狀狅狉狋犺犲犪狊狋狅犳狋犺犲犙犻狀犵犺犪犻－犜犻犫犲狋犪狀犘犾犪狋犲犪狌（狀＝２５６）
元素Ｅｌｅｍｅｎｔｓ 钙Ｃａ 钾Ｋ 镁 Ｍｇ 磷Ｐ 硫Ｓ 钠Ｎａ 铁Ｆｅ 锰 Ｍｎ 锌Ｚｎ 铜Ｃｕ 钴Ｃｏ
钾Ｋ －０．１２３
镁 Ｍｇ ０．４９８ ０．２５０
磷Ｐ －０．２３１ －０．５０１ －０．５００
硫Ｓ －０．１０１ －０．３５６ －０．３２２ ０．５６６
钠Ｎａ ０．０７８ －０．２８８ －０．０７２ ０．４６６ ０．５２３
铁Ｆｅ －０．０７０ －０．６１５ －０．３７４ ０．５３５ ０．４９１ ０．２５３
锰 Ｍｎ －０．０３０ －０．４９８ －０．３４４ ０．５８９ ０．６６５ ０．５１７ ０．５７７
锌Ｚｎ －０．０７２ －０．２２０ －０．３０４ ０．４５９ ０．３３８ ０．４７３ ０．３２４ ０．５９７
铜Ｃｕ －０．１４２ －０．０３９ －０．２５１ ０．３９９ ０．５６２ ０．３９８ ０．１５７ ０．４３８ ０．６２３
钴Ｃｏ －０．０４８ －０．４１６ －０．３４４ ０．５４９ ０．６７３ ０．４５２ ０．５１６ ０．６７１ ０．６５４ ０．５４３
ｐＨ ０．５７９ ０．１３３ ０．５６５ －０．３５１ －０．０９１ －０．０３２ －０．１７８ －０．１３５ －０．０８８ －０．０３１ －０．０９７
有机碳ＳＯＣ －０．０５４ －０．４９３ －０．３６１ ０．５８２ ０．６６７ ０．４５６ ０．５８９ ０．６９１ ０．６０５ ０．４６８ ０．６８８
全氮ＴＮ －０．０７６ －０．４５２ －０．３８４ ０．５９６ ０．６７７ ０．５１１ ０．５４６ ０．６９４ ０．６２９ ０．４９１ ０．６８２
　 相关显著水平Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｅｖｅｌ犘＜０．０１． 相关显著水平Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｅｖｅｌ犘＜０．０５．
３　讨论
３．１　土壤性质
大量研究证明土壤矿物元素受土壤理化性质以及成土母质、气候、植被等因素影响［２１，２２，３２３５］。本研究发现，
沼泽土壤中有机质和全氮含量最高，而亚高山草甸土中的含量最低；这与Ｘｉｅ等［３４］和Ｌｕ等［３６］报道一致，在青藏
高原东部地区随着降水量和植被类型的差异，从沼泽土－高山草甸土－亚高山草甸土－草原土有机碳和全氮呈
下降趋势。沼泽土壤成土母质为冲积沉淀物，并长期被水淹没，在低温度条件下生物活性以及有机物降解受到严
重限制，因而出现土壤有机碳和全氮大量富集，这可能是导致沼泽土壤有机碳和全氮含量较高的原因。此外，由
于低温潮湿以及微生物活力下降，灌丛植被土壤有机碳和全氮的含量要高于草甸植被土壤［３７，３８］。这也可能是高
山草甸土壤中有机碳和全氮含量高于亚高山草甸的主要原因。本研究区域土壤呈弱酸性，而在天祝地区呈中性
反应，这与该地区土壤研究的相关文献报道一致［３９，４０］。
３．２　土壤矿物质元素
天祝地区土壤中交换钙的含量显著高于其他地区及土壤类型（犘＜０．０５）（表３）；同时镁的含量也高于其他地
区，这可能与天祝地区土壤呈中性反应有关。研究报道，在非酸性土壤中，钙离子和镁离子是交换位点上的主要
阳离子，这样就降低淋溶作用对钙镁离子的影响［２１，４１］。在不同类型土壤中，高山草甸土壤钾和镁中含量最高，相
反沼泽土壤中的含量最低。高山草甸土壤钾和镁含量高于亚高山草甸土壤可能与有机质含量有关，有机质含量
高可增强土壤阳离子交换能力来保留钾镁离子；而沼泽土壤含量最低的主要原因可能是较强的淋溶作用，尽管土
壤中有机质含量很高，但是沼泽土壤长期被水淹没，并含有大量的腐殖质，这都会加速钾镁离子的流失和地表向
深层的淋溶作用［２２］。沼泽土壤中元素磷和硫的含量最高，并与土壤有机质呈显著正相关（磷，犘＜０．０５；硫，犘＜
０．０５）。Ｗｈｉｔｅｈｅａｄ［２１］报道草地土壤中的大部分磷和硫均在土壤有机质中，有机质可能是影响不同土壤类型间磷
和硫差异的主要因素；此外沼泽土壤成土母质为冲积沉淀物，并长期被水淹没、通风条件差，生物活性以及有机物
降解受到严重限制，出现土壤有机碳和全氮的大量富集，这都可增加土壤中的有效态硫和磷的含量。尽管土壤中
常量元素含量和分布特征差异较大，但仅元素镁和磷的含量低于动物健康的临界值［２５］，土壤中元素镁和磷的缺
乏可引起牧草和家畜该元素的缺乏，这与Ｘｉｎ等［１８］报道该地区存在牧草元素磷和镁不能满足家畜营养需求相吻
合，同样也进一步证明该地区元素磷和镁缺乏。
３１第２１卷第２期 草业学报２０１２年
沼泽化土壤中微量元素铁、锰、锌、钴的含量高于其他土壤类型（表４），并与土壤中有机质含量呈显著正相关
（犘＜０．０１）（表５），这与Ｓｔｅｖｅｎｓｏｎ［３２］报道土壤有机质与微量元素间有一定的正相关性一致。有机质对土壤中微
量阳离子元素（铁、锰、锌、钴）的有效含量的影响主要通过可提升土壤阳离子的交换能力，此外所形成的复合物还
可增强土壤对该类矿物元素的保持力，这样一来在很大程度上减小淋溶流失［２１］。土壤中元素硒的含量严重低于
家畜健康临界值（０．５ｍｇ／ｋｇ）［３１］（表４），这与文献报道该地区存在广泛的牧草和家畜元素硒缺乏问题相符
合［１８，４２，４３］，同样也可证实土壤矿物元素的缺乏可以引起牧草和家畜矿物元素缺乏［４４］。本研究发现土壤中元素铁
的有效含量远高于推荐含量（２．５ｍｇ／ｋｇ）。土壤铁的含量过高可以引起牧草中铁的含量上升，牧草中铁的含量
过高可影响家畜对其他元素的吸收，特别是微量元素铜，可能会出现诱导性铜缺乏。Ｓｈｅｎ等［１６］报道，在甘肃玛
曲地区牧草中元素铜的含量在推荐范围内，但是部分牦牛仍然出现微量元素铜的缺乏症；该地区土壤中元素铁的
过量也可能是引起牦牛元素铜缺乏的重要原因。
３．３　土壤矿物元素含量及土壤理化特性相关性
试验发现土壤中一些矿物元素含量与土壤理化性质之间存在一定的相关性（表５）。土壤有机碳与矿物元素
（磷、硫、铁、锰、锌、钴）之间存在显著正相关。这与文献报道相吻合，大量研究发现，土壤有机碳与一些矿物元素
有机矿物质复合物形成有紧密关系［４５，４６］。此外，Ｗｈｉｔｅｈｅａｄ［２１］报道由于有机物降解速率差异和形成的复合物的
数量和类型不同，阳离子型微量元素的含量可能会出现不同程度的增加或下降，这可能与本研究中微量元素铜与
有机碳相关性不显著有关（犘＜０．０５）。土壤有机碳与常量元素（钙、钾、镁、钠）也没有显著的相关性，这与文献报
道土壤有机碳与该常量元素含量相关性不显著相一致［３２］。土壤中全氮含量与矿物元素含量的相关性与土壤有
机碳相似，这也说明了有机碳和土壤全氮之间的显著相关性。本研究中土壤ｐＨ与微量元素含量之间存在一定
的负相关性，这与相关文献一致［３１］。土壤中矿物元素之间存在显著的相关性可以说明一些共有的土壤发育过程
主导了矿物元素的含量和分布［４１］。本试验中矿物元素之间的相关性分析发现，共同的土壤发育过程可能是影响
这些矿物元素含量特征的主导因素。
４　小结
通过对该地区放牧草地表层土壤矿物元素含量分析发现，土壤中矿物元素含量分布具有一定的区域性和土
壤类型间差异性，并受土壤理化特征等因素的影响。土壤中的一些矿物元素如镁、磷、硒的含量低于动物健康临
界值，土壤中这类矿物元素的缺乏可能会引起牧草中矿物元素含量降低，进而影响家畜矿物营养水平。此外，土
壤中有效铁的含量过高可能会影响家畜对其他元素的吸收。然而，在该地区有关土壤中矿物元素的缺乏是否影
响牧草生长和品质，以及影响家畜生产力水平还有待进一步验证。
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６１ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１２） Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．２
犛狋犪狋狌狊狅犳狊狅犿犲狊犲犾犲犮狋犲犱犿犪犼狅狉犪狀犱狋狉犪犮犲犲犾犲犿犲狀狋狊犻狀狆犪狊狋狌狉犲狊狅犻犾犳狉狅犿狀狅狉狋犺犲犪狊狋
狅犳狋犺犲犙犻狀犵犺犪犻－犜犻犫犲狋犪狀犘犾犪狋犲犪狌
ＸＩＮＧｕｏｓｈｅｎｇ１，２，３，ＬＯＮＧＲｕｉｊｕｎ１，２，４，ＳＨＡＮＧＺｈａｎｈｕａｎ１，２，４，
ＤＩＮＧＬｕｍｉｎｇ２，４，ＧＵＯＸｕｓｈｅｎｇ２，４
（１．ＣｏｌｅｇｅｏｆＰａｓｔｏｒａｌＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＬａｎｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００２０，
Ｃｈｉｎａ；２．ＴｈｅＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｅｎｔｅｒｆｏｒＴｉｂｅｔａｎＰｌａｔｅａｕＥｃｏｓｙｓｔｅｍＭａｎａｇｅｍｅｎｔ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００００，
Ｃｈｉｎａ；３．ＳｃｈｏｏｌｏｆＬｉｆｅＳｃｉｅｎｃｅ，ＮｉｎｇｘｉａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙｉｎｃｈｕａｎ７５００２１，Ｃｈｉｎａ；４．Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
ＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｒｅｆｏｒＡｒｉｄＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅａｎｄＥｃｏｌｏｇｉｃａｌＲｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｏｎ，
ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００００，Ｃｈｉｎａ）
犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｔｈｅｓｔａｔｕｓｏｆｍｉｎｅｒａｌｅｌｅｍｅｎｔｓｉｎｓｕｒｆａｃｅｓｏｉｌｓｏｆｎａｔｕｒａｌｇｒａｚｉｎｇｐａｓｔｕｒｅｗａｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｔｏｂｅｔｔｅｒ
ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｔｈｅｐｏｔｅｎｔｉａｌｅｆｆｅｃｔｓｏｎｓｏｉｌｐｌａｎｔａｎｉｍａｌｅｃｏｓｙｓｔｅｍｓ．Ｔｈｅｓｔｕｄｙｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｉｎ４ｃｏｕｎｔｉｅｓｆｒｏｍ
ｔｈｅｎｏｒｔｈｅａｓｔｏｆｔｈｅＱｉｎｇｈａｉ－ＴｉｂｅｔａｎＰｌａｔｅａｕ．Ｓｏｉｌｓａｍｐｌｅｓ（２５６）ｆｒｏｍａｌｐｉｎｅｍｅａｄｏｗｓｏｉｌ（ＡＭＳ），ｓｕｂａｌｐｉｎｅ
ｍｅａｄｏｗｓｏｉｌ（ＳＡＭＳ），ａｎｄｍａｒｓｈｙｓｏｉｌ（ＭＳ）ｗｅｒｅｃｏｌｅｃｔｅｄｆｒｏｍｔｈｅｓｅａｒｅａｓ，ａｎｄａｎａｌｙｚｅｄｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅ
ｔｏｔａｌａｎｄａｖａｉｌａｂｌｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｏｆ１３ｅｌｅｍｅｎｔｓ（Ｃａ，Ｐ，Ｓ，Ｋ，Ｍｇ，Ｎａ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｚｎ，Ｃｕ，Ｃｏ，Ｍｏ，ａｎｄＳｅ）．
Ｔｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｏｆｍｉｎｅｒａｌｅｌｅｍｅｎｔｓｉｎｓｏｉｌｓｖａｒｉｅｄｗｉｔｈｒｅｇｉｏｎａｎｄｓｏｉｌｔｙｐｅ．Ｔｏｔａｌｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｆｏｒｍｏｓｔ
ｅｌｅｍｅｎｔｓｗｅｒｅｂｅｌｏｗｔｈｅｎａｔｉｏｎａｌａｖｅｒａｇｅｏｆｓｏｉｌｓｆｒｏｍＣｈｉｎａｉｎｏｎｅｏｒｍｏｒｅｃｏｕｎｔｉｅｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅａｖａｉｌａｂｌｅ
ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｏｆａｌｍｉｎｅｒａｌｅｌｅｍｅｎｔｓｓｅｌｅｃｔｅｄｗｅｒｅａｂｏｖｅｔｈｅｉｒｃｒｉｔｉｃａｌｌｅｖｅｌｓｆｏｒａｎｉｍａｌｈｅａｌｔｈ，ｗｉｔｈｔｈｅｅｘｃｅｐ
ｔｉｏｎｏｆＭｇ，Ｐ，ａｎｄＳｅ．Ｔｈｅｓｅｍｉｎｅｒａｌｄｅｆｉｃｉｅｎｃｉｅｓｉｎｓｏｉｌｓｈａｖｅｐｏｔｅｎｔｉａｌｅｆｆｅｃｔｓｏｎｔｈｅｄｅｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄ／ｏｒｉｍｂａｌ
ａｎｃｅｏｆｍｉｎｅｒａｌｅｌｅｍｅｎｔｓｉｎｐｌａｎｔｓａｎｄａｎｉｍａｌｓ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｅｘｃｅｓｓｉｖｅＦｅｉｎｓｏｉｌｃｏｕｌｄｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅＦｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆ
ｆｏｒａｇｅ，ｂｕｔｍａｙｅｖｅｎｔｕａｌｙｈａｍｐｅｒａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｓｏｍｅｏｔｈｅｒｍｉｎｅｒａｌｅｌｅｍｅｎｔｓｂｙｌｉｖｅｓｔｏｃｋ．Ｆｕｒｔｈｅｒｒｅｓｅａｒｃｈｏｎ
ｍｉｎｅｒａｌｅｌｅｍｅｎｔｓｉｎｐｌａｎｔｓａｎｄａｎｉｍａｌｓｓｈｏｕｌｄｂｅｃｏｎｄｕｃｔｅｄｔｏａｓｃｅｒｔａｉｎｗｈｅｔｈｅｒｓｏｍｅｍｉｎｅｒａｌｅｌｅｍｅｎｔｓｉｎｓｏｉｌ
ａｒｅｌｉｍｉｔｉｎｇｇｒａｓｓａｎｄｇｒａｚｉｎｇｌｉｖｅｓｔｏｃｋｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｉｎｔｈｅｓｅｒｅｇｉｏｎｓ．
犓犲狔狑狅狉犱狊：ｍａｊｏｒｅｌｅｍｅｎｔｓ；ｔｒａｃｅｅｌｅｍｅｎｔｓ；ｍｉｎｅｒａｌｓｄｅｆｉｃｉｅｎｃｙ；ｓｏｉｌｔｙｐｅ；ｔｈｅＱｉｎｇｈａｉ－ＴｉｂｅｔａｎＰｌａｔｅａｕ
７１第２１卷第２期 草业学报２０１２年