全 文 ：书土地利用方式对陇中黄土高原
土壤理化性状的影响
李晓东，魏龙，张永超，郭丁，李旭东，傅华
（农业部草地农业生态系统学重点开放实验室 兰州大学草地农业科技学院，甘肃 兰州７３００２０）
摘要：对陇中黄土高原至少５０年传统耕作历史的农耕地和退耕２０年的草地土壤理化性状进行了比较研究。结果
表明，１）不同土地利用方式对土壤有机碳、全氮、速效磷、ｐＨ值和容重有显著影响。０～１０ｃｍ土层土壤有机碳含量
草地显著高于农田，全氮含量差异不显著，２０～１００ｃｍ土层有机碳和全氮农田高于草地（犘＜０．０５）；土壤全磷含量
农田虽高于草地但无显著差异。土壤Ｃ／Ｎ除０～１０ｃｍ土层外，农田高于草地。在整个土壤剖面上，草地土壤ｐＨ
值显著高于农田（犘＜０．０５）；除１０～２０ｃｍ和底层土壤外，草地土壤容重也高于农田。２）草地土壤有机碳和全氮随
土壤深度增加而降低，而农田土壤在０～３０ｃｍ土层随土壤深度的增加而增加，在３０ｃｍ土层以下与草地有相同趋
势。草地土壤全磷含量各土层间没有显著差异，农田土壤全磷含量与土壤有机碳和全氮含量变化趋势一致；草地
和农田土壤速效磷含量都呈减少趋势。土壤ｐＨ值随土壤深度的增加而增加。３）各样地土壤有机碳、全氮、全磷、
速效磷与土壤容重和土壤ｐＨ值之间呈极显著负相关，土壤容重与土壤ｐＨ值呈极显著正相关，土壤有机碳、全氮、
全磷和速效磷之间也呈极显著正相关关系。
关键词：草地；农田；土壤理化性状；黄土高原
中图分类号：Ｓ１５５．４＋７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４５７５９（２００９）０４０１０３０８
土壤是陆地生态系统中最大而又最活跃的有机碳库和氮库，同时又是土壤肥力最重要的物质基础［１，２］。土地
利用和管理水平是影响土壤理化性状变化最普遍、最直接的因素之一，很大程度上影响着土壤质量变化的程度和
方向［３］。土地利用方式决定了地表植被覆盖程度和采取的管理措施，直接影响土壤养分物质的输入和输出，进而
影响土壤的养分贮量和养分有效性等［３～６］。合理的土地利用可以改善土壤的物理、化学和生物学性状，增强土壤
对外界环境变化的抵抗力；不合理的土地利用会导致土壤质量下降，增加土壤侵蚀，降低生物多样性、土地生产力
和生物地球化学循环等［７，８］。因此，研究土地利用和管理措施对土壤理化性状的影响是现代土壤学的主要任务
之一［９，１０］，它可以帮助了解养分的动态变化、土壤的生态过程，为制定合理的土地管理措施提供科学的依据。
黄土高原为我国暖温带落叶阔叶林向干旱草原和荒漠化草原过渡的中间地带，人类对土地资源的不合理利
用，已使该区成为我国水土流失最为严重、生态环境问题最为严峻的地区之一［８，１１，１２］。土地利用方式的多样化是
人类干扰下黄土高原最为典型的特点，国内学者已经对黄土高原不同区域的植被恢复、草田轮作和退耕还林等措
施对土壤质量的影响进行了研究［８，１３～１５］。甘肃黄土高原水土流失面积达１０．５７万ｋｍ２，占该地区总土地面积的
９２．２％［１６］。本研究通过对甘肃陇中黄土高原区至少已有５０年传统耕作历史的雨养农耕地和退耕２０年的草地２
种生态系统土壤理化性状进行了比较研究，探讨土地利用方式对土壤理化性状的影响，为该区土地的合理利用和
保护提供技术支撑。
１ 材料与方法
１．１ 研究区概况
研究区位于甘肃省榆中县的兰州大学国际地面气候与环境监测站及周围区域，地理坐标为北纬３５．９４６°，东
经１０４．１３７°，海拔１９６５．８ｍ。地貌为黄土高原残塬梁峁沟壑，属大陆性半干旱气候，年平均气温６．７℃，年降水
量３８２ｍｍ，蒸发量１３４３ｍｍ，无霜期９０～１４０ｄ，年日照时数约２６００ｈ［１７］。植被类型为半干旱典型草原，塬面草
第１８卷 第４期
Ｖｏｌ．１８，Ｎｏ．４
草 业 学 报
ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ
１０３－１１０
２００９年８月
收稿日期：２００８０９２４；改回日期：２００８１１１４
基金项目：国家重点基础研究发展计划（９７３计划）（２００６ＣＢ４００５０１）和国家基金重点项目（９０７１１００２）资助。
作者简介：李晓东（１９８５），男，青海贵德人，在读硕士。Ｅｍａｉｌ：ｌｉｘｄ０６＠ｌｚｕ．ｃｎ
通讯作者。Ｅｍａｉｌ：ｆｕｈｕａ＠ｌｚｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
地植物主要有本氏针茅（犛狋犻狆犪犫狌狀犵犲犪狀犪）、赖草（犔犲狔犿狌狊狊犲犮犪犾犻狀狌狊）、铁杆蒿（犜狉犻狆狅犾犻狌犿狏狌犾犵犪狉犲）、冷蒿（犃狉狋犲犿犻
狊犻犪犳狉犻犵犻犱犪）等；土壤主要为灰钙土。农业生产为雨养型，主要作物为谷子（犛犲狋犪狉犻犪犻狋犪犾犻犮犪）、豌豆（犘犻狊狌犿狊犪狋犻
狌犿）与马铃薯（犛狅犾犪狀狌犿狋狌犫犲狉狅狊狌犿）等，间歇式耕作，一年一熟制。该区域塬面原为传统的耕作农田，８０年代中
期部分弃耕，土地撂荒恢复为草地。
１．２ 研究方法
１．２．１ 样地选择 在国际地面气候站及周围区域，选择坡向和地势平缓一致的面积各为２ｈｍ２ 样地４块，分别
为自由放牧草地（ｇｒａｚｉｎｇｇｒａｓｓｌａｎｄ，ＧＧ），围封草地（ｆｅｎｃｅｄｇｒａｓｓｌａｎｄ，ＦＧ），马铃薯样地（ｐｏｔａｔｏｆｉｅｌｄ，ＰＦ），休闲
耕地（ｆａｌｏｗｃｒｏｐｌａｎｄ，ＦＣ）。１）草地为农田退耕２０年，现已恢复到天然草地，主要优势种为本氏针茅。围封草地
２００５年开始围封。２）农田以轮作方式种植马铃薯、豌豆和谷子，每２～３年休闲。休闲耕地２００５年种植谷子，
２００６年开始休闲；马铃薯样地在２００６年种植马铃薯。
试验样地选择地区耕作方式与其他地区不同，以连根拔起的收获方式替代传统收割的收获方式，土壤中根的
残余物非常少。农田在种植年施入有机肥３０００ｋｇ／ｈｍ２，化肥：尿素３０ｋｇ／ｈｍ２，过磷酸钙６０ｋｇ／ｈｍ２。
１．２．２ 样品采集 于２００６年５月在每样地内设置３个５０ｍ×５０ｍ样区，每个样区内随机设２条样线，各样线
设置５个采样点，采用土钻法按０～１０，１０～２０，２０～３０，３０～４０，４０～６０，６０～８０和８０～１００ｃｍ土层采集土壤样
品，每５个样点混合为１个样本。将土样去除植物根系和石块，充分混匀并用四分法取约１ｋｇ的土样带回实验
室进行分析。取样同时测定各层的土壤容重，土壤容重采用环刀法测定。
１．２．３ 样品分析 土壤样品室内风干，去除残留的根系用玻璃管压碎，过２ｍｍ筛测定速效磷和ｐＨ值；四分法
分出部分过０．５ｍｍ筛，测定有机碳（ＳＯＣ）、全氮和全磷。有机碳采用重铬酸钾容量法［８］。全氮和全磷用１０ｍＬ
硫酸，加３．３ｇ催化剂（Ｋ２ＳＯ４／ＣｕＳＯ４·５Ｈ２Ｏ＝１０／１）消化，速效磷用碳酸氢钠溶液提取，全氮、全磷和速效磷均
采用流动注射分析仪测定（ＦＩＡｓｔａｒ５０００）［１８］。ｐＨ值１∶１水土比悬液用ｐＨＳ２３Ｃ型酸度计测定［１９］。
１．２．４ 数据分析 采用Ｅｘｃｅｌ作图，用ＳＰＳＳ软件对试验数据进行统计分析。采用ＬＳＤ法对不同土地利用方式
和不同土层的土壤容重、有机碳、全氮、全磷、速效磷含量和ｐＨ值进行单因素方差分析，土壤各性状的相关性采
用ＢｒｉｖａｒｉａｔｅＣｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓ相关分析。
２ 结果与分析
２．１ 土地利用方式对土壤有机碳和土壤全氮的影响
土地利用方式对ＳＯＣ含量有显著影响（图１ａ）。０～１０ｃｍ土层，围封草地（９．１ｇ／ｋｇ）等相邻的马铃薯样地
（７．５ｇ／ｋｇ）和休闲耕地（７．２ｇ／ｋｇ）ＳＯＣ含量高出２１％和２６％，放牧草地提高１９％和２４％（犘＜０．０５）。１０～２０
ｃｍ土层，２种土地利用方式下ＳＯＣ含量没有显著差异。２０～１００ｃｍ，各土层农田ＳＯＣ含量都显著高于草地（犘
＜０．０５）。围封和放牧草地ＳＯＣ含量随土壤深度的增加而减少；而马铃薯样地和休闲耕地在表层土壤，随土层的
增加而增加，在３０ｃｍ土层以下与草地有相同趋势。０～１０ｃｍ土层围封草地和放牧草地ＳＯＣ含量最高，分别是
９．１和８．９ｇ／ｋｇ，马铃薯样地和休闲耕地ＳＯＣ最大值出现在３０～４０和２０～３０ｃｍ土层，分别是８．６和９．３
ｇ／ｋｇ。
０～２０ｃｍ土层，２种土地利用方式下土壤全氮含量没有显著差异（图１ｂ）。在３０～１００ｃｍ土层，各土层农田
土壤全氮含量显著高于草地（犘＜０．０５）。土壤全氮在土壤剖面的变化趋势与有机碳基本一致，围封草地在０～３０
ｃｍ土层各层间与放牧草地０～１０和１０～２０ｃｍ土层差异不显著，而后随土壤深度的增加而降低，最大值出现在
１０～２０ｃｍ土层，分别达到０．９４和１．０６ｇ／ｋｇ；马铃薯和休闲耕地土壤全氮在０～３０ｃｍ土层随土层增加而增加，
３０～１００ｃｍ土层沿土壤剖面依次降低，土壤全氮最大值出现在３０～４０和２０～３０ｃｍ土层，分别是１．１１和１．５７
ｇ／ｋｇ，显著高于其他各层。
土壤的Ｃ／Ｎ，０～１０ｃｍ土层草地高于农田，围封草地最高为９．７９，比相邻的马铃薯样地和休闲耕地高出
２７．９％和４４．６％，比放牧样地高出１１．３８％。而１０～１００ｃｍ土层，马铃薯样地Ｃ／Ｎ高于围封草地和休闲耕地。
２个草地Ｃ／Ｎ在土壤剖面上呈减小趋势，变幅在４．９７～９．７９，而农田样地Ｃ／Ｎ在土壤剖面上没有显著差异（犘＞
０．０５），马铃薯样地变幅在７．６５～８．８８，休闲耕地在５．７４～７．１４，并都在４０～６０ｃｍ达到最高（表１）。
４０１ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２００９） Ｖｏｌ．１８，Ｎｏ．４
表１ 不同土地利用方式下土壤碳氮比变化
犜犪犫犾犲１ 犆犺犪狀犵犲狊狅犳犆／犖犻狀犲犪犮犺犾犪狔犲狉狌狀犱犲狉犱犻犳犳犲狉犲狀狋犾犪狀犱狌狊犲
土层Ｓｏｉｌｌａｙｅｒ（ｃｍ） 围封草地ＦＧ 放牧草地ＧＧ 马铃薯样地ＰＦ 休闲耕地ＦＣ
０～１０ ９．７９±１．３８ａＡ ８．７９±０．８９ａＡ ７．６５±０．６０ａＡ ６．７７±０．４３ａＢ
１０～２０ ７．１２±０．２６ａｂＢ ６．０２±０．３２ａｂＢ ８．８５±０．８６ａＡ ６．８１±０．２９ａＢ
２０～３０ ６．５７±０．２１ａｂＢ ６．９６±１．０８ａｂＢ ８．２１±０．５５ａＡ ５．９２±０．６５ａＢ
３０～４０ ５．４７±０．９４ｂＢ ６．０３±０．８６ｂＢ ７．７３±０．６８ａＡ ７．０９±０．３７ａＡ
４０～６０ ５．６０±０．５０ａｂＣ ５．８７±０．９５ｂＣ ８．８８±１．４０ａＡ ７．１４±０．７１ａＢ
６０～８０ ４．９７±０．５０ｂＣ ５．１３±０．３１ｂＣ ８．６２±０．７１ａＡ ６．５０±０．６８ａＢ
８０～１００ ５．１５±０．３７ｂＢ ５．５４±０．９５ａｂＢ ７．７８±０．４２ａＡ ５．７４±０．４３ａＢ
注：表中数据均为均值±标准差，同列不同小写字母表示不同土壤深度土壤碳氮比差异显著（犘＜０．０５），同行不同大写字母表示不同土地利用方式
土壤碳氮比差异显著（犘＜０．０５）。
Ｎｏｔｅ：Ｔｈｅｄａｔａｓｉｎｔｈｅｔａｂｌｅａｒｅａｖｅｒａｇｅ±ＳＥ，ｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｏｗｅｒｃａｓｅｌｅｔｔｅｒｓｉｎｔｈｅｓａｍｅｃｏｌｕｍｎｍｅａｎｔｈｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ（犘＜０．０５）ｏｆｓｏｉｌ
Ｃ／Ｎｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｏｉｌｐｒｏｆｉｌｅ，ｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｃａｐｉｔａｌｉｎｔｈｅｓａｍｅｒｏｗｍｅａｎｔｈｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ（犘＜０．０５）ｏｆｓｏｉｌＣ／Ｎｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌａｎｄｕｓｅ．
２．２ 土地利用方式对土壤全磷和速效磷的影响
０～１００ｃｍ土层农田土壤全磷含量虽基本高于草地，但除２０～４０ｃｍ土层外（图１ｃ），其他土层并无显著差
异。在土壤剖面上，草地土壤全磷含量各土层间没有显著差异，０～１００ｃｍ土体全磷含量变幅在０．５６～０．６７
ｇ／ｋｇ。马铃薯样地和休闲耕地土壤全磷含量与土壤有机碳和全氮含量变化趋势一致，０～４０ｃｍ土层随土层的增
加而增加，４０～１００ｃｍ随土层的增加而降低；土壤全磷含量最高值与土壤有机碳和全氮含量一致，在３０～４０和
２０～３０ｃｍ土层，分别是０．７５和０．７３ｇ／ｋｇ。
土壤速效磷含量，在０～６０ｃｍ土层马铃薯样地显著高于相邻的２块草地和休闲耕地（犘＜０．０５），其他３样
地间无显著差异（图１ｄ）。０～６０ｃｍ马铃薯样地土壤速效磷平均值为３３．０ｍｇ／ｋｇ，分别比休闲耕地、放牧草地和
围封草地高出５３％，７６．９％和６３．６％。在土壤剖面上马铃薯样地速效磷含量随土层增加而呈减少趋势，但在０
～３０ｃｍ土层间差异不显著；休闲耕地仅０～１０ｃｍ土层显著高于其他各土层，其他各层间差异不显著；草地在０
～３０ｃｍ土层呈减少趋势，４０～１００ｃｍ各土层间无显著变化。
２．３ 土地利用方式对土壤容重和土壤ｐＨ值的影响
围封草地和放牧草地的土壤容重为１．１８～１．２６ｇ／ｃｍ３，农田土壤容重为１．１１～１．２３ｇ／ｃｍ３（图１ｅ）。在０～
４０ｃｍ土层，除１０～２０ｃｍ外，草地（ＦＧ、ＧＧ）土壤容重显著高于农田（犘＜０．０５）；４０～１００ｃｍ土层２种土地利用
方式没有显著差异。草地土壤容重在０～３０ｃｍ土层略有减小，在３０～１００ｃｍ土层随土壤深度的增加而增加。
农田样地土壤容重除了在２０～３０ｃｍ土层减小外，其余土层都随土壤深度的增加而增加。
土壤ｐＨ值是土壤酸碱性的最直接反映。在整个土壤剖面上土壤ｐＨ值，草地显著高于农田（犘＜０．０５），草
地为８．３６～８．９０，农田为８．２０～８．６３，草地比农田高０．１６～０．２７（图１ｆ）。各样地土壤ｐＨ值在０～１００ｃｍ土层
都随土壤深度的增加而增加，但都表现出０～３０ｃｍ土层差异不显著。
２．４ 土壤理化性状之间的关系
各样地土壤容重和ｐＨ值与土壤有机碳、全氮、全磷和速效磷呈极显著负相关，土壤容重与土壤ｐＨ值呈极
显著正相关（表２），土壤有机碳、全氮、全磷和速效磷之间也呈极显著正相关关系。
３ 讨论
３．１ 土壤有机碳、全氮和碳氮比
不同土地利用方式土壤有机碳含量的差异与碳素的输入和土壤有机碳的稳定性有关，将自然植被转变为耕
作农田，会导致土壤碳库的迅速下降［２０］。本研究结果表明，当农田退耕转变为自然植被，土壤有机碳含量在表层
（０～１０ｃｍ）显著增加（图１ａ），这可能是由于大量植物残余物的返还导致［１３］。Ｌｉ等［１７］的研究也表明围封草地和
放牧草地０～１００ｃｍ土层地下生物量的５５％和３９％分布在０～１０ｃｍ土层，而植物残余物和根系分泌物直接
增加了土壤有机碳含量。Ｃｈｅｎ等［２１］研究指出农田转变为草地后，土壤有机碳固存主要表现在表层土壤；Ｇｕｏ和
５０１第１８卷第４期 草业学报２００９年
图１ 不同土地利用方式下土壤性质
犉犻犵．１ 犛狅犻犾狆狉狅狆犲狉狋犻犲狊狌狀犱犲狉犱犻犳犳犲狉犲狀狋犾犪狀犱狌狊犲犮狅狀犱犻狋犻狅狀狊
表２ 各样地土壤理化性状之间的相关系数
犜犪犫犾犲２ 犆狅狉狉犲犾犪狋犻狅狀犮狅犲犳犳犻犮犻犲狀狋狊犪犿狅狀犵狊狅犻犾狆犺狔狊犻犮犪犾犪狀犱犮犺犲犿犻犮犪犾狆狉狅狆犲狉狋犻犲狊
项目Ｉｔｅｍ 容重Ｂｕｌｋ 有机碳ＳＯＣ 全氮ＴｏｔａｌＮ 全磷ＴｏｔａｌＰ 速效磷ＡｖａｉｌａｂｌｅＰ ｐＨ值ｐＨｖａｌｕｅ
容重Ｂｕｌｋ １
有机碳ＳＯＣ －０．７６０ １
全氮ＴｏｔａｌＮ －０．７８５ ０．９０７ １
全磷ＴｏｔａｌＰ －０．７３８ ０．７８５ ０．７２６ １
速效磷ＡｖａｉｌａｂｌｅＰ －０．６３３ ０．７４０ ０．５７４ ０．６４６ １
ｐＨ值ｐＨｖａｌｕｅ ０．８７７ －０．８８９ －０．８３２ －０．６９２ －０．７４２ １
注：表示相关系数达到犘＜０．０１水平。
Ｎｏｔｅ：ｉｎｄｉｃａｔｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔａｔｔｈｅ０．０１ｌｅｖｅｌ．
６０１ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２００９） Ｖｏｌ．１８，Ｎｏ．４
Ｇｉｆｆｏｒｄ［２２］的研究表明农田转变为草地后可以导致土壤有机碳的增加，增加量可达３０％，表层土壤对碳的积累更
加敏感［２３］。在２０ｃｍ以下土层，土壤有机碳含量农田显著高于草地，这表明长期的施肥增加了土壤有机碳的固
存［２４］，而黄土高原地区土壤严重的侵蚀淋溶可能导致上层土壤有机碳下移，使整个土层土壤有机碳含量均高于
草地［１４，２４］，不同土地利用方式影响土壤有机碳在土壤剖面上的分布。草地土壤有机碳含量随土壤深度的增加而
减少，主要是由于草地地下生物量随土壤深度增加而减少。农田土壤０～１０和１０～２０ｃｍ土层土壤有机碳含量
显著低于２０～３０和３０～４０ｃｍ土层，是因为耕作改善了土壤水分和氧气利用效率，加速表层土壤有机碳的分
解［２６］。另外，由于本地区特殊的收获方式，大多数作物的残余物包括根系都从农田移出，仅有少量的植物残余物
输入土壤。
土壤氮素是土壤肥力中最活跃的因素，也是农业生产中限制作物产量的主要因子。土壤全氮含量受各种因
素的影响，其含量处在动态变化过程中，而农田土壤氮素含量则受人类生产活动，尤其是耕种方式影响最大［２７］。
本研究表明，农田土壤全氮含量总体要高于草地系统，这可能是由于农田每种植年向土壤投入氮肥所致。０～２０
ｃｍ土层各样地土壤全氮含量没有显著差异，可能与植物的吸收利用与氮素的淋溶有关；在２０ｃｍ以下土层，草地
和农田系统土壤全氮含量呈现出与有机碳含量相似的分布趋势，且与有机碳呈极显著正相关关系（图１ｂ），土壤
中的氮素９０％以上以有机态存在，凡是影响土壤有机质含量的因素均能不同程度地影响土壤全氮含量［２８］。马铃
薯样地土壤全氮含量较休闲耕地低，可能因为２００５年休闲耕地种植并施肥，由于作物种的原因吸收利用的氮素
较少。而马铃薯样地２００５年休闲后种植马铃薯，由于人为干扰增加了土壤有机质分解和矿化，最终导致氮随土
壤耕作的损失［２９］，另外休闲耕地对土壤有机质的积累及土壤氮的增加起到积极的作用，因此土壤氮含量在２０～
１００ｃｍ要高于其他样地。
土壤中的Ｃ／Ｎ对土壤微生物的活动产生直接影响，通常被认为是土壤氮素矿化能力的标志，Ｃ／Ｎ低则有利
于微生物的分解，氮的矿化率就高。Ｏｇｕｔｕ［２９］研究指出，土壤Ｃ／Ｎ一般情况下在人为干扰的土壤中要比没有受
干扰的森林土壤和草地土壤高，主要因为人为干扰增加了土壤有机质分解和矿化，最终导致氮随土壤耕作的损
失。本研究结果也得出相似的结论，农田土壤Ｃ／Ｎ除在表层低于草地外，其余土层都高于草地，特别是当年耕作
的马铃薯样地，显著高于２个草地和休闲耕地；草地表层高，主要由于草地表层土壤有机碳显著高于农田。
３．２ 土壤全磷和速效磷
土壤磷素是土壤肥力的重要组成因子，是植物生长不可缺少的大量营养元素，具有重要的营养生理功能［３０］。
本研究结果显示，２种土地利用方式对土壤全磷含量没有显著影响，土壤全磷主要受成土母质的影响。草地土壤
磷含量在土壤剖面上没有显著差异，０～１００ｃｍ土体全磷含量在（０．５６±０．０４）～（０．６７±０．０７）ｇ／ｋｇ，并且各土
层之间没有差异。土壤－植物系统磷素的循环主要是植物的吸收和植物通过各种形式将磷归还土壤，而植物体
含磷较低，返回土壤的磷对土壤影响较小，因此草地土壤磷含量在各土层没有显著差异。农田土壤全磷含量在０
～４０ｃｍ土层，随土层的增加而略有增加，来璐等［３１］研究也指出有机、无机肥料配施土壤剖面活性、有机磷含量
均有增加，耕层增加最为明显。
土壤速效磷含量并不能反映土壤磷素的有效性，只能说明土壤磷库的变化情况以及土壤相对的供磷水平。
本研究结果显示，０～６０ｃｍ土层马铃薯样地速效磷含量显著高于其他样地（犘＜０．０５），其平均值为３３．０ｇ／ｋｇ，
分别比休闲耕地、放牧草地和围封草地高出５３．０％，７６．９％和６３．６％（图１ｄ）。这可能和种植年施肥有关，周宝
库和张喜林［３２］研究指出，施磷肥处理，土壤速效磷显著增加，土壤速效磷含量与施磷水平呈显著正相关。２种土
地利用方式下土壤速效磷含量均随土壤深度的增加而降低（图１ｄ），农田可能主要是由于土壤施磷肥以及施氨态
氮肥降低土壤的ｐＨ值，利于Ｃａ－Ｐ的转化和溶解［３３］，增加了上层土壤速效磷含量；而草地凋落物的归还以及根
系分泌物对磷的活化［３４］可能是其表层土壤速效磷含量较高的主要原因。Ｌａｊｔｈａ［３５］的研究也指出，根系在土壤剖
面上随深度的增加而减少，因此土壤速效磷在土壤剖面上也有类似的趋势。
３．３ 土壤容重和土壤ｐＨ值
对于草地，持续放牧增加了表层土壤（０～４０ｃｍ）容重，这可能是由于家畜的践踏导致［３６～３８］。农田土壤，长期
的耕作导致除犁底层外的表层土壤容重降低。较高的土壤有机碳含量可能是２０～３０ｃｍ土壤容重较低的原因，
７０１第１８卷第４期 草业学报２００９年
所有样地土壤容重和土壤有机碳含量之间呈显著负相关关系。土壤有机质的增加能够改善土壤结构，导致土壤
容重有所降低［３９］。
土壤ｐＨ值是土壤在形成过程中受生物、气候、地质、水文等因素的综合作用所产生的重要属性，土壤ｐＨ值
受母质、生物气候及农业措施等条件的制约，它是土壤肥力的重要影响因子之一［４０］，土壤ｐＨ值的变化直接影响
着土壤营养元素的存在状态和有效性，它也影响着土壤肥力形成和土壤质量演变过程［４１］。本研究结果表明，土
地利用方式对土壤ｐＨ值产生显著的影响，草地土壤ｐＨ值要显著高于农田（图１ｆ）。张电学等［４２］研究指出，农田
土壤腐殖质含量很高，腐殖酸等能够使土壤ｐＨ值有着较大程度的降低。２种土地利用方式土壤ｐＨ值都随土壤
深度的增加而增加（图１ｆ），这与植被凋落物在土壤表层积累、分解转化［４３］及其土壤有机碳含量及碱性离子的淋
溶有关，土壤ｐＨ值与土壤有机碳含量呈极显著的正相关。植物根系分泌物和凋落物在分解过程中释放出大量
的有机酸，显著降低了表层土壤ｐＨ值，邱莉萍和张兴昌［１５］研究得出，不同植被恢复类型坡地０～１５ｃｍ土壤ｐＨ
值低于１５～３０ｃｍ土层土壤，本研究结果与此一致。农田表层土壤ｐＨ值较低，这可能也和农田土壤使用氮素肥
料所引起的土壤酸化有关。
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９０１第１８卷第４期 草业学报２００９年
犈犳犳犲犮狋狊狅犳犾犪狀犱狌狊犲狉犲犵犻犿犲狊狅狀狊狅犻犾狆犺狔狊犻犮犪犾犪狀犱犮犺犲犿犻犮犪犾狆狉狅狆犲狉狋犻犲狊犻狀狋犺犲犔狅狀犵狕犺狅狀犵狆犪狉狋狅犳犔狅犲狊狊狆犾犪狋犲犪狌
ＬＩＸｉａｏｄｏｎｇ，ＷＥＩＬｏｎｇ，ＺＨＡＮＧＹｏｎｇｃｈａｏ，ＧＵＯＤｉｎｇ，ＬＩＸｕｄｏｎｇ，ＦＵＨｕａ
（ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＧｒａｓｓｌａｎｄＡｇｒｏｅｃｏｓｙｓｔｅｍ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，ＣｏｌｅｇｅｏｆＰａｓｔｏｒａｌＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ
ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＬａｎｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００２０，Ｃｈｉｎａ）
犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｉｎｔｈｉｓｓｔｕｄｙｗｅａｎａｌｙｚｅｄｓｏｉｌｐｈｙｓｉｃａｌａｎｄｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｉｎｃｒｏｐｌａｎｄｓｗｈｉｃｈｗｅｒｅｃｕｌｔｉｖａｔｅｄ
ｕｎｄｅｒｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｔｉｌａｇｅｆｏｒａｔｌｅａｓｔ５０ｙｅａｒｓａｎｄｇｒａｓｓｌａｎｄｓｗｈｉｃｈｈａｄｂｅｅｎｒｅｓｔｏｒｅｄｆｒｏｍｃｒｏｐｐｉｎｇｆｏｒ２０ｙｅａｒｓ
ｉｎｔｈｅＬｏｅｓｓＰｌａｔｅａｕｉｎＧａｎｓｕＬｏｎｇｚｈｏｎｇ．１）Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌａｎｄｕｓｅｓｒｅｓｕｌｔｅｄｉｎｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｉｎｓｏｉｌｏｒｇａｎ
ｉｃｃａｒｂｏｎ（ＳＯＣ），ｔｏｔａｌｎｉｔｒｏｇｅｎ，ｔｏｔａｌｐｈｏｓｐｈｏｒｏｕｓ，ａｖａｉｌａｂｌｅｐｈｏｓｐｈｏｒｏｕｓ，ｓｏｉｌｂｕｌｋｄｅｎｓｉｔｙａｎｄｓｏｉｌｐＨ．Ｉｎ
ｓｕｒｆａｃｅｓｏｉｌ（０－１０ｃｍ），ＳＯＣｃｏｎｔｅｎｔｓｗｅｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｈｉｇｈｅｒｉｎｇｒａｓｓｌａｎｄｓｔｈａｎｔｈｏｓｅｉｎｃｒｏｐｌａｎｄｓ，ｗｈｉｌｅ
ｔｏｔａｌｎｉｔｒｏｇｅｎｗａｓｎｏｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔ．Ｉｎｔｈｅｓｏｉｌｌａｙｅｒｓｆｒｏｍ２０ｔｏ１００ｃｍ，ＳＯＣａｎｄｔｏｔａｌｎｉｔｒｏｇｅｎｃｏｎ
ｔｅｎｔｓｗｅｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ（犘＜０．０５）ｈｉｇｈｅｒｉｎｃｒｏｐｌａｎｄｓｔｈａｎｔｈｏｓｅｉｎｇｒａｓｓｌａｎｄｓ．Ｔｈｅｓｏｉｌｔｏｔａｌｐｈｏｓｐｈｏｒｏｕｓ
ｗａｓｈｉｇｈｅｒｉｎｃｒｏｐｌａｎｄｓｔｈａｎｔｈａｔｉｎｇｒａｓｓｌａｎｄｓｂｕｔｎｏｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｓｏ．Ｉｎｔｈｅｓｏｉｌｐｒｏｆｉｌｅｄｏｗｎｔｏ１００ｃｍ，ｔｈｅ
Ｃ／Ｎｒａｔｉｏｓｉｎｃｒｏｐｌａｎｄｓｗｅｒｅｍｕｃｈｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈｏｓｅｉｎｇｒａｓｓｌａｎｄｓ，ｅｘｃｅｐｔｆｏｒｔｈｅ０－１０ｃｍｌａｙｅｒ．ＴｈｅｓｏｉｌｐＨ
ｉｎｇｒａｓｓｌａｎｄｓｗａｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ（犘＜０．０５）ｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈａｔｉｎｃｒｏｐｌａｎｄｓｉｎｅａｃｈｌａｙｅｒ．Ｔｈｅｓｏｉｌｂｕｌｋｄｅｎｓｉｔｉｅｓｉｎ
ｔｈｅｇｒａｓｓｌａｎｄｓｗｅｒｅｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｉｎｃｒｏｐｌａｎｄｓ，ｅｘｃｅｐｔｆｏｒｔｈｅ１０－２０ｃｍｌａｙｅｒ．２）ＴｈｅＳＯＣａｎｄｔｏｔａｌｎｉｔｒｏｇｅｎ
ｄｅｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈｓｏｉｌｄｅｐｔｈｉｎｇｒａｓｓｌａｎｄｓ，ｂｕｔｔｈｉｓｗａｓｏｎｌｙｆｏｕｎｄｉｎｔｈｅｓｏｉｌｌａｙｅｒｓｂｅｌｏｗ３０ｃｍｉｎｃｒｏｐｌａｎｄｓ；Ｉｎ
ｔｈｅｕｐｐｅｒ３０ｃｍｓｏｉｌｌａｙｅｒｓ，ＳＯＣｉｎｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈｄｅｐｔｈ．Ｔｏｔａｌｐｈｏｓｐｈｏｒｏｕｓｄｉｄｎｏｔｓｈｏｗｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ
ｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｏｉｌｌａｙｅｒｓｉｎｇｒａｓｓｌａｎｄｓｗｈｉｌｅｉｎｃｒｏｐｌａｎｄｓ，ｔｈｅｃｈａｎｇｅｓｏｆｔｏｔａｌｐｈｏｓｐｈｏｒｏｕｓｓｈｏｗｅｄｔｈｅｓａｍｅ
ｔｒｅｎｄｓａｓｔｈｏｓｅｏｆＳＯＣａｎｄｔｏｔａｌｎｉｔｒｏｇｅｎ．Ｔｈｅａｖａｉｌａｂｌｅｐｈｏｓｐｈｏｒｏｕｓｃｏｎｔｅｎｔｓｄｅｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈｓｏｉｌｄｅｐｔｈｉｎｂｏｔｈ
ｇｒａｓｓｌａｎｄｓａｎｄｃｒｏｐｌａｎｄｓｗｈｉｌｅｔｈｅｓｏｉｌｐＨｗａｓｔｈｅｒｅｖｅｒｓｅ．３）Ｉｎｂｏｔｈｇｒａｓｓｌａｎｄｓａｎｄｃｒｏｐｌａｎｄｓ，ｓｏｉｌｏｒｇａｎｉｃ
ｃａｒｂｏｎ，ｔｏｔａｌｎｉｔｒｏｇｅｎ，ｔｏｔａｌｐｈｏｓｐｈｏｒｏｕｓａｎｄａｖａｉｌａｂｌｅｐｈｏｓｐｈｏｒｏｕｓｓｈｏｗｅｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｎｅｇａｔｉｖｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓ
ｗｉｔｈｓｏｉｌＢＤａｎｄｓｏｉｌｐＨ．ＴｈｅｒｅｗｅｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｐｏｓｉｔｉｖｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｓｏｉｌＢＤａｎｄｓｏｉｌｐＨ．Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ
ｐｏｓｉｔｉｖｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓｗｅｒｅａｌｓｏｆｏｕｎｄｂｅｔｗｅｅｎＳＯＣ，ｔｏｔａｌｎｉｔｒｏｇｅｎ，ｔｏｔａｌｐｈｏｓｐｈｏｒｏｕｓａｎｄａｖａｉｌａｂｌｅｐｈｏｓｐｈｏｒ
ｏｕｓ．
犓犲狔狑狅狉犱狊：ｇｒａｓｓｌａｎｄ；ｃｒｏｐｌａｎｄ；ｓｏｉｌｐｈｙｓｉｃａｌａｎｄｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ；Ｌｏｅｓｓｐｌａｔｅａｕ
０１１ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２００９） Ｖｏｌ．１８，Ｎｏ．４