全 文 ：塔里木盆地荒漠区柽柳属植物生境土壤矿质元素分析
庞新安 1, 2 , 姜　喜3 , 李金凤 3 , 白宝伟 1, 2
(1.新疆生产建设兵团塔里木盆地生物资源保护利用重点实验室 ,新疆阿拉尔 843300;2.塔里木大学生物技术研究开发中心 ,
新疆阿拉尔 843300;3.塔里木大学植物科技学院 ,新疆阿拉尔 843300)
　　摘要:柽柳属植物是塔里木盆地荒漠 、半荒漠生态系统中的关键物种和建群种 ,土壤中矿质元素含量及种类直接参与柽
柳属植物生长发育过程。本研究对荒漠植被柽柳分布区内土壤进行调查 , 测定柽柳在塔里木盆地不同生境条件下土壤矿质
元素的含量 , 了解土壤矿质元素对柽柳地域分布特征的影响。结果表明:柽柳种群在不同地点的生境土壤中矿质元素含量有
所不同 , 各地点之间变异幅度较大 ,因此柽柳种群生境土壤矿质元素成分具有多样性 , 同时不同分布区内的土壤矿质元素含
量高低与分布区地理位置没有必然联系。
　　关键词:塔里木盆地;柽柳属;生境;土壤;矿质元素
　　中图分类号:S151.9　　文献标志码:A　　文章编号:1002-1302(2009)01-0282-02
收稿日期:2008-09-16
基金项目:国家自然科学基金(编号:30670133)。
作者简介:庞新安(1974—),男 ,湖南常德人 ,硕士 ,助理研究员 ,主要
从事塔里木盆地荒漠区植物资源生物多样性与保护生物学研究。
Tel:(0997)4681612;E-mail:pxataru@ 126.com。
致谢:中国科学院新疆生态与地理研究所尹林克先生及刘铭庭先生
提供了有益帮助 ,在此表示衷心感谢。
　　柽柳属(TamarixL.)植物隶属于柽柳科 ,世界分布约 90
种 ,中国有 18种 2变种 ,主要分布于西北、华北各省区 ,其中
塔里木盆地荒漠区内分布有 13种 1变种 ,是塔里木盆地荒
漠 、半荒漠生态系统中的关键物种和建群种 ,在我国荒漠植被
中占有重要地位 [ 1-2 ] 。国内外学者已对柽柳属植物的系统分
类 、起源演化 、形态特征以及生理生态学特性等方面进行过相
关研究 [ 3 -5] 。
土壤矿质元素变异直接影响该地区土壤生产力高低及荒
漠化地区生态演替方向 。土壤中矿质元素的含量及种类直接
影响土壤肥力 ,并直接参与植物生长发育全过程 ,因此通过控
制土壤矿质元素因素就可影响植物的生长和产量 [ 6] 。
目前 ,荒漠地区土壤生态因子的研究工作主要集中在土
壤水分 、土壤矿质元素、土壤酸碱性 、土壤盐分与荒漠植被多
样性关系及生态位分析 , 如李怀省等 [ 7] 、张林静等 [ 8 ] 、王孝
安 [ 9 ]分别对西北地区荒漠植物红砂分布区土壤有机质含量 、
阜康绿洲荒漠过渡带主要植物种生态位 、安西荒漠植物群落
优势种分布及与环境关系进行了研究 。但对塔里木盆地荒漠
区域土壤矿质元素与荒漠植物柽柳的地域分布及两者之间的
生态学意义研究较少 [10] 。本研究通过对荒漠植被柽柳分布
区内土壤进行调查与分析 ,测定柽柳在塔里木盆地不同生境
条件下土壤矿质元素的含量 ,并采用系统聚类分析和主成分
分析两种模式对柽柳分布点进行归类 ,从而了解土壤矿质元
素对柽柳地域分布特征的影响 ,为改善塔里木盆地生态环境
提供参考 。
1　材料与方法
1.1　土壤样品采集
2007年 8月选取新疆库尔勒 、尉犁 、轮台 、洛浦 、沙雅 、阿
拉尔等地以柽柳为主要建群种的 23个自然种群分布点采集土
样 ,进行矿质元素种类及含量分析 。采集土样时首先根据柽柳
生境类型及土壤差异情况 ,把土壤划分成 3个采样区(即采样
单元),并按随机抽样布点 ,分别选取 3 ～ 5块样地进行采样 ,制
成混合土样 ,剔除植物根系及石砾等杂物 ,风干待测 。
1.2　土壤矿质元素测定
本试验中速效氮采用还原碱解扩散吸收法进行测试 ,速
效磷采用碳酸氢钠浸提 -钼锑抗比色法进行测试 ,速效钾采
用乙酸铵浸提 -火焰光度法进行测试 ,铁 、锰 、铜 、锌 、钙 、镁 、
钠均采用 AA-800型原子吸收分光光度计 (美国 PE公司)
进行测试 。同时进行空白对照试验 。
2　结果与分析
2.1　土壤矿质元素含量
塔里木盆地荒漠区内柽柳种群生境土壤矿质元素含量见
表 1。由表 1可知 ,不同地点柽柳种群的生境土壤中矿质元
素含量有所不同 ,各地点之间变异幅度较大 ,因此可以初步认
为柽柳种群对其生境中土壤矿质元素具有广谱性 。
2.2　土壤矿质元素数据分析
2.2.1　数据预处理　由于测量元素包含常量元素和微量元
素 ,如直接进行数据分析 ,则常量元素带来的影响将比微量元
素大 ,因此需要对测量数据进行标准化预处理。标准化预处
理是将数据阵中各元素减去该列元素的均值后再除以该列元
素的标准差 。经过标准化预处理的变量(每一列元素)权重
相同 ,均值都为 0 ,方差或标准差均为 1。原始测量数据经过
标准化预处理后组成新的 23×10的数据矩阵 ,然后采用社会
科学统计程序软件(SPSS)进行系统聚类分析和主成分分析 。
2.2.2　系统聚类分析 　选择类间平均链锁法 (between-
groupslinkage)和欧式距离平方测量技术对塔里木盆地柽柳
分布区生境土壤矿质元素进行系统聚类分析 ,得到 23个柽柳
分布点的聚类树状图(图 1)。由图 1可看出 ,当取临界值 λ
=12时 ,柽柳分布点可分为五大类 , 1、5、7、8、11、15、19、21聚
为一类 , 4、6、9、10、12、14、16、17、18、20、22、23聚为一类 , 2、3、
13单聚一类 ,各类之间互不连锁 。聚类分析结果表明柽柳生
境土壤中矿质元素含量可以对柽柳分布点进行区分归类 ,但
同时也表明柽柳分布点空间距离远近并不与柽柳生境土壤中
—282— 江苏农业科学　2009年第 1期
DOI :10.15889/j.issn.1002-1302.2009.01.096
表 1　塔里木盆地柽柳生境土壤中矿质元素含量 mg/kg
土壤样点及编号 速效氮 速效磷 速效钾 铁 锰 铜 锌 钙 镁 钠
库尔勒市龙山公园 -Case1 12.42 3.17 134.52 5.72 4.86 0.35 0.75 616.50 99.20 8.30
库尔勒市龙山公园 -Case2 127.37 68.64 134.55 12.12 14.94 0.55 2.12 91.90 89.40 8.30
库尔勒市龙山公园 -Case3 187.94 31.34 1 546.29 13.56 17.99 1.28 5.69 2 756.50 426.40 743.90
库尔勒市龙山公园 -Case4 167.75 5.96 1 044.91 9.85 12.53 0.93 1.42 3 587.00 2 384.30 595.70
尉犁县阿克苏甫乡 -Case5 155.33 30.40 543.53 126.37 14.99 1.26 1.06 354.60 173.90 20.70
尉犁县阿克苏甫乡 -Case6 55.92 0.00 643.81 4.61 5.71 0.60 0.78 3 481.50 5 138.50 1 356.80
尉犁县阿克苏甫乡 -Case7 35.73 0.00 317.69 7.76 8.25 0.41 0.34 3 654.50 302.20 492.90
轮台县轮南石油小区 -Case8 60.58 11.18 417.96 7.54 15.25 0.69 0.81 521.80 228.30 22.90
轮台县轮南石油小区 -Case9 32.62 0.00 480.86 14.47 9.17 1.97 2.94 3 290.00 2 258.30 705.10
轮台县轮南石油小区 -Case10 110.28 0.00 418.19 3.56 12.72 1.08 1.07 3 875.30 3 425.30 1 339.90
洛浦县恰尔巴格乡 -Case11 55.92 5.22 543.53 11.96 4.59 1.19 0.75 1 362.00 288.90 318.10
洛浦县恰尔巴格乡 -Case12 40.39 0.00 668.88 61.62 4.56 2.23 0.91 2 743.80 5 131.30 533.40
洛浦县恰尔巴格乡 -Case13 156.88 11.94 418.18 242.48 21.54 2.77 1.67 2 897.00 2 192.00 164.90
沙雅县古勒巴格乡 -Case14 222.12 21.26 1 358.27 14.31 11.05 1.62 2.13 3 689.80 4 204.80 1 179.10
沙雅县古勒巴格乡 -Case15 69.89 3.92 357.79 7.48 4.67 0.26 0.34 1 952.30 1 180.00 318.30
沙雅县古勒巴格乡 -Case16 79.21 19.40 1 771.91 10.14 15.08 0.77 1.29 3 745.00 2 038.30 1 179.40
沙雅县古勒巴格乡 -Case17 71.45 28.34 292.84 19.36 13.72 1.28 1.23 3 295.30 2 468.00 390.90
阿拉尔市塔里木河岸 -Case18 32.62 6.34 794.22 19.91 12.33 0.89 0.91 2 072.30 3 796.50 693.20
阿拉尔市塔里木河岸 -Case19 29.51 14.18 367.83 143.67 5.09 1.98 0.49 890.80 516.00 53.70
阿拉尔市塔里木河岸 -Case20 217.46 26.86 480.86 18.82 16.51 1.47 1.73 3 097.80 1 630.80 352.90
阿拉尔市塔里木河岸 -Case21 73.01 22.38 227.31 67.64 16.66 2.59 2.33 236.90 1 900.80 33.90
阿拉尔市塔里木大学 -Case22 119.60 5.22 1 170.26 60.03 11.64 1.82 0.76 4 379.30 6 602.50 1 381.30
阿拉尔市塔里木大学 -Case23 76.11 5.58 794.22 61.25 16.91 1.52 1.04 3 687.80 6 016.00 1 322.00
均值 95.22 13.97 649.06 41.05 11.77 1.28 1.42 2 446.94 2 282.25 574.59
标准差 62.65 16.01 446.53 58.32 5.04 0.70 1.14 1 389.26 2 031.24 495.67
变异系数(%) 65.79 114.58 68.80 142.06 42.81 54.85 80.83 56.78 89.00 86.26
矿质元素直接相关 。
2.2.3　主成分分析　主成分分析是通过适当的数学变换 ,最
大限度地保留原样本集所含原始信息 ,使新变量成为原变量
的线性组合 ,并寻求主成分来研究样本的一种方法 。本研究
运用主成分分析法对塔里木盆地柽柳分布区生境土壤矿质元
素进行化学模式区分归类 ,获得了柽柳种群生境土壤矿质元
素的方差分解主成分提取及初始因子载荷矩阵(表 2),并选
取 23个柽柳分布点土壤矿质元素的前 3个主成分绘制得到
柽柳分布点主成分三维散点图(图 2)。
由表 2可知 ,速效钾 、钙 、镁 、钠在第一主成分上有较高载
荷 ,说明第一主成分基本反映了这些指标的信息;速效氮 、速
效磷 、锰 、锌在第二主成分上有较高载荷 ,说明第二主成分基
本反映了这些指标的信息;铁 、铜在第三主成分上有较高载
荷 ,说明第三主成分基本反映了铁与铜两个指标的信息 。因
此 ,提取 3个主成分可以基本反映全部指标的信息 。
从图 2中各点的分布来看 ,不同地区的柽柳种群生境土
壤中矿质元素相似可归于一类 ,如洛浦县种群(11)与沙雅县
种群(15),而同一地区的柽柳种群生境土壤中矿质元素相异
较大 ,如库尔勒市种群(1、2、3)。这进一步说明柽柳种群在
(下转第 288页)
—283—庞新安等:塔里木盆地荒漠区柽柳属植物生境土壤矿质元素分析
定时 ,各组织的残留量依然很大 ,而且肝脏中的富集量仍远远
大于鱼肉中的富集量 ,因此提醒我们应慎食鱼类肝脏 ,并及时
监测农药施用季节渔业养殖区域水质的变化情况 。
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(上接第 283页)
表 2　方差分解主成分提取分析及初始因子载荷矩阵
组分
初始特征值
总计 变异(%)积累(%)
矿质元素
组分
1 2 3
1 3.180 31.799 31.799 速效氮 0.307 0.760 -0.175
2 2.759 27.589 59.388 速效磷 -0.347 0.709 -0.346
3 1.739 17.391 76.778 速效钾 0.739 0.261 -0.273
4 0.664 6.645 83.423 铁 -0.164 0.382 0.824
5 0.483 4.828 88.251 锰 0.141 0.818 0.052
6 0.408 4.078 92.329 铜 0.161 0.439 0.788
7 0.377 3.770 96.099 锌 0.166 0.721 -0.287
8 0.190 1.904 98.003 钙 0.897 -0.111 0.014
9 0.133 1.334 99.337 镁 0.798 -0.193 0.343
10 0.066 0.663 100.000 钠 0.936 -0.182 -0.109
不同分布区土壤矿质元素含量的高低与分布区的地理位置没
有必然的联系 。
3　讨论
分布于塔里木盆地荒漠地区的柽柳属植物生境类型和地
理景观多种多样 ,其土壤理化性状如盐分、水分 、有机质等在
各分布点具有较大差异 [ 11] ,因此土壤中矿质元素成分也有相
应变化 ,即柽柳生境土壤矿质元素成分具有多样性 ,本试验结
果正好说明了这一点 。
同时 ,柽柳属植物广泛生长在如此不同土壤矿质元素环
境之中而长势良好 ,也说明了柽柳属植物对土壤矿质元素的
要求不高 ,其生态幅度较宽 ,生态适应性较强 ,可作为恢复植
被 、改善塔里木盆地生态环境的备选植物 。
另外 ,系统聚类分析和主成分分析两种模式均可对柽柳
分布点的生境土壤矿质元素进行区分归类 ,其中主成分分析
结果较为直观 ,分类效果也优于聚类分析。
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—288— 江苏农业科学　2009年第 1期