全 文 ：文章编号:　1001-4675(2008)06-0835-07
我国沙拐枣属(CaligonumL.)天然群落
的土壤理化性质＊
谭　勇 1, 2 , 　张　强 1, 2 , 　潘伯荣 1, 3 , 　师　玮 1, 2 , 　康晓珊 1, 2
(1.中国科学院 新疆生态与地理研究所 ,新疆 乌鲁木齐　830011;2.中国科学院 研究生院 , 北京　100039;
3.中国科学院 吐鲁番沙漠植物园 , 新疆 吐鲁番　838008)
摘　要:在野外调查取样与室内分析的基础上 , 研究了我国沙拐枣属(CaligonumL.)群落天然分布区的土壤理化
性质。结果表明:土壤机械组成以细砂粒与中砂粒为主;pH值为 7.72 ～ 8.96, 呈中性偏碱性;盐分含量的空间变异
性大 , 差异显著;有机质积累少 , 养分和有机质含量偏低 , 并未表现出明显的变化;依据土壤理化性质 , 将我国沙拐
枣属不同天然群落的土壤划分为 4种类型 ,其中低盐化与强碱化的风沙土是我国沙拐枣属群落土壤分布最广的类
型。土壤 pH值所表现出的弱变异水平表明 ,土壤 pH是影响沙拐枣属天然群落生长与分布的重要因子。沙拐枣属
植物能够在我国荒漠地区作为典型的固沙先锋植物 ,在生态修复中应根据沙拐枣属不同群落的土壤理化性质来选
择适宜的物种。
关键词:沙拐枣属(CaligonumL.);土壤;盐分;养分;天然群落
中图分类号:S724　　文献标识码:A
　　土壤生境的多样性是生物群落多样性甚至是整
个生物多样性形成的基本条件 〔1〕。土壤的理化性
质变异是引起植物种群空间分布和变异的一个主要
原因〔2-3〕。在大尺度气候 、地貌形态特征确定的条
件下 ,土壤作为重要的生境因子 ,其理化属性的异质
性直接影响着植被分布格局〔4-5〕。因此 ,土壤理化
性质的空间分布与变异是描绘和划分生物多样性的
客观依据 ,也是生物多样性保护的基础与关键 。
干旱区天然植被作为生态系统中的重要组分 ,
在抑制荒漠化过程与保护生物多样性等方面有着重
要的生态意义 〔6-7〕。其中 ,蓼科沙拐枣属 (Caligo-
numL.)天然群落是亚 、非干旱地区典型的荒漠植
被 〔8-9〕 ,其物种组成单一 ,结构简单 ,生物作用微弱 。
在长期的风蚀作用中 ,群落土壤的风沙土发育处于
初级阶段 ,该属植物能够在我国荒漠地区形成典型
的固沙先锋植物群落 〔10〕 ,其分布区的土壤类型多
样 , 而关于该区土壤理化性质的研究报道较
少 〔8, 11-15〕。本文在野外调查的基础上 ,开展了我国
沙拐枣属天然群落土壤的理化性质研究 ,其目的是
系统分析群落分布的土壤特征 ,了解我国沙拐枣属
群落的地理分布规律 ,为我国沙拐枣属植物 ,特别是
乡土物种 〔16〕在荒漠生态系统的恢复中提供科学依
据。
1　研究区概况与研究方法
1.1　研究区概况
研究区包括内蒙古自治区 、新疆维吾尔自治区 、
宁夏回族自治区 、甘肃省的荒漠和半荒漠地带 ,地理
区划上属西北干旱和半干旱区(图 1)。根据国家气
象局气象台站 197l-2000年的记录 ,沙拐枣属分布
区年均气温为 2 ～ 11℃,其中新疆北塔山地区年均
气温仅为 2.8℃,新疆南部的库尔勒 、若羌 、民丰地
区年均气温均达到了 11 ℃;气温的年较差为 31 ～
41 ℃, 其中精河和二连浩特的年较差均达到了
41 ℃;年降水量为 26 ～ 187 mm,降水由东向西逐渐
减少 。调查区域内生态类群组成简单 ,除短命植物
和类短命植物属于旱中生种类外 ,其他都是旱生和
超旱生种类。研究区地带性土壤为棕钙土 、灰钙土 、
灰棕漠土和棕色荒漠土等;在地下水位较高 、排水不
良的地区常分布有盐化和碱化土壤。
第 25卷　第 6期
2008年 11月 　　　　　　　　　　　　　　　　
干 旱 区 研 究
ARID　ZONE　RESEARCH　　　　　　　　　　　　　　　　
Vol.25　No.6
Nov.　 2008
＊ 收稿日期:2007-08-27;　修订日期:2007-09-14
基金项目:国家自然科学基金(20057018)和中国科学院院长基金特别支持项目
作者简介:谭勇(1982-),男 ,四川绵阳人 ,在读硕士 ,主要从事植物学 、生态学研究
通讯作者:潘伯荣.E-mail:brpan@ms.xjb.ac.cn
DOI :10.13866/j.azr.2008.06.020
图 1　沙拐枣属野外调查样地分布图
Fig.1　DistributionoftheplotsofCaligonumL.
1.2　研究方法
1.2.1　野外考察区域和标本查阅　查阅了中国科
学院植物研究所 、西北植物研究所 、寒区旱区环境与
工程研究所 、新疆生态与地理研究所 、昆明植物所 、
南京植物所 、西北高原生物研究所 ,兰州大学 、内蒙
古大学 、内蒙古农业大学 、新疆大学 、新疆农业大学
等单位的 2 000余号标本 。参考了文献 〔11-15〕,
进而确定沙拐枣属植物的分布范围以及物候特征 ,
并根据每个种的分布范围确定了 35个样地(表 1)。
表 1　沙拐枣属群落样地的选择
Tab.1　Geographicallocationsoftheplotsof
CalligonumL.communities
物种编号 种 采集地点 序号
1 C.mongolicum 准噶尔彩南沙漠公路 1-3
2 C.ebi-nuricum 新疆精河县托里乡 4-6
3 C.mongolicum 新疆若羌县 7-8
4 C.kuerlese 新疆库尔勒市 29团 9-11
5 C.roborovski 新疆于田县 12-13
6 C.yingisarium 新疆喀什巴楚 、莎车 14-15
7 C.taklimakanensis新疆塔中沙漠公路 16-17
8 C.mongolicum 新疆库米什镇 18-19
9 C.pumilum 新疆哈密 ,甘肃柳园 20-23
10 C.gobicum 内蒙额济纳旗 24-25
11 C.mongolicum 宁夏青铜峡市 26-27
12 C.mongolicum 甘肃金塔县 28-29
13 C.chinense 甘肃张掖市 30-31
14 C.alaschanicum 甘肃民勤县 32-33
15 C.mongolicum 内蒙二连浩特 34-35
1.2.2　研究方法　采用 Braun-Blanquet学派典型
样地记录法〔17〕 ,每个样地设置 2个 10 m×10 m的
样方 ,分别于 2005年 5 ～ 7月和 2006年 8月完成。
土壤取样是沿样方对角线取两端和中间 3处 0 ～ 30
cm的混合 ,共计 70个样品。
土壤样品分析包括土壤的粒径 、养分以及盐分
的指标。土壤粒径利用粒径分析仪 (MasterSizer
2000)分析;土壤养分和水溶性盐分分析采用常规
方法 。土壤养分分析包括:有机质 、全氮 、有效氮 、全
磷 、有效磷 、全钾 、速效钾;水溶性盐分分析包括:pH
值 、总盐 、CO2 -3 , HCO-3 , Cl-, SO2 -4 , Ca2 +, Mg2+ , Na+
和 K+。土壤的盐(碱)化 、养分的划分参考 《中国土
壤》与《中国土壤普查技术》〔18-19〕。
2　结果与分析
2.1　沙拐枣属群落土壤的理化性质
2.1.1　土壤颗粒组成　颗粒组成分析表明(图 2),
细砂粒(0.25 ～ 0.1 mm)含量为 7.01% ～ 62.64%,
平均含量为 27.18%,中砂粒(1 ～ 0.25 mm)含量为
1.15% ～ 78.27%,平均含量为 29.07%,说明我国
沙拐枣属群落土壤的颗粒粒级组成主要集中在砂粒
2 ～ 0.05 mm粒级。其中 ,在塔克拉玛干沙拐枣(7)
和艾比湖沙拐枣(2)群落土壤中均高于 95%;粒径
小于 0.002 mm的黏粒和 0.002 ～ 0.005 mm的粉粒
含量很低 ,说明我国沙拐枣属群落土壤类型表现为
砂土类型和砾质砂土类型;砾石(>2 mm)含量在该
属不同群落类型的土壤中表现不同 ,在小沙拐枣
(9)群落土壤中 ,砾石含量达到 62.84%,而在塔克
拉玛干沙拐枣(7)和艾比湖沙拐枣(2)群落土壤中 ,
则没有砾石的分布 。
836
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　干　旱　区　研　究　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　25卷
图 2　我国沙拐枣属天然群落土壤颗粒组成分析
Fig.2　GranulometriccompositionofsoilunderCalligonumL.communitiesinChina
表 2　沙拐枣属天然群落土壤盐分分析结果
Tab.2　AnalyzedresultsofsalinityinsoilunderCaligonumL.communities
物种编号 pH 总盐 CO
2-
3 HCO-3 Cl- SO2-4 Ca2+ Mg2+ Na+ K+
/(g· kg-1)
1 8.59 0.388 0.000 0.145 0.02 0.1 0.056 0.006 0.035 0.010
2 8.61 2.794 0.009 0.132 0.109 1.585 0.6 0.016 0.148 0.032
3 7.72 11.738 0.000 0.084 0.824 6.826 2.745 0.05 0.566 0.035
4 8.61 1.459 0.000 0.105 0.1 0.758 0.3 0.007 0.096 0.021
5 8.37 4.979 0.000 0.085 0.719 2.529 0.749 0.138 0.558 0.054
6 8.09 6.865 0.000 0.095 0.036 4.591 1.837 0.045 0.049 0.021
7 8.96 1.689 0.007 0.113 0.635 0.305 0.099 0.03 0.408 0.045
8 8.14 4.963 0.000 0.102 0.689 2.316 0.726 0.125 0.509 0.030
9 8.47 0.451 0.001 0.173 0.04 0.097 0.063 0.012 0.03 0.022
10 8.28 2.188 0.003 0.148 0.218 1.116 0.358 0.044 0.215 0.042
11 8.48 0.575 0.003 0.183 0.045 0.164 0.085 0.021 0.028 0.025
12 8.39 0.813 0.003 0.15 0.066 0.338 0.114 0.018 0.084 0.029
13 8.07 0.563 0.000 0.113 0.041 0.219 0.089 0.016 0.029 0.023
14 8.64 0.375 0.004 0.149 0.036 0.062 0.062 0.004 0.024 0.019
15 8.76 0.613 0.004 0.196 0.071 0.145 0.037 0.003 0.133 0.017
均值 8.41 2.70 0.002 0.132 0.243 1.410 0.528 0.036 0.194 0.028
标准差 0.31 3.218 0.003 0.036 0.302 1.969 0.777 0.042 0.207 0.012
变异系数 /% 3.7 119.2 150 27.3 124.3 139.6 147.2 116.7 106.7 42.9
2.1.2　盐分和 pH特征　对沙拐枣属不同物种群
落土壤的盐分和 pH值分析表明(表 2),盐分 (除
HCO-3和 K+)含量的空间变异性大 ,差异显著 ,均处
于强变异 (变异系数 >100%)水平;沙拐枣属不同
群落各样地虽然所处地形不尽相同 ,但其环境条件
十分相似 ,属于干旱与半干旱区。统计结果表明 ,土
壤 pH值为 7.72 ～ 8.96,呈中性偏碱性 ,并未表现明
显的变化 ,变异系数小于 10%,属于弱变异(变异系
数 <10%)水平 ,显示出较小的差异性;总盐含量均
值为 2.70 g/kg,部分地区的总盐含量相对较高 ,如
837
6期　　　 　 　 　　 　　　谭　勇等:我国沙拐枣属(CaligonumL.)天然群落的土壤理化性质　 　　　 　　 　　　
蒙古沙拐枣(3)群落土壤中可达 11.738 g/kg,说明
我国沙拐枣属群落土壤存在轻度到中度盐渍化现
象 〔19〕。土壤中 CO2-3 含量在 0 ～ 0.009%之间 ,普遍
偏低;阴离子中 SO2-4 含量最多 ,平均值达到 1.41
g/kg;阳离子中 Ca2+含量最多 , 平均值达到了
0.528 g/kg。
2.1.3　土壤养分特征　由于调查区域与立地类型
的生产潜力处于一个极低的水平 ,植物所需的各种
养分含量也很低 。由表 3可知 ,土壤有机质含量在
0.757 ～ 4.378 g/kg之间 ,这主要是由于沙拐枣属天
然群落植被稀疏 ,生物种类和数量少 ,生物富集作用
十分微弱 ,致使有机质在土壤中积累较少 ,处于较低
水平 〔20〕。全 N含量在 0.048 ～ 0.221 g/kg之间 ,全
K含量相对较高 ,在 7.68 ～ 27.30 g/kg之间;速效
N,速效 P和速效 K分别为 3.74 ～ 26.37, 0.91 ～
3.72, 45.67 ～ 158.67 mg/kg,平均值分别为 11.55,
1.90 mg/kg和 82.85 mg/kg。其中 ,全 K和速效 K
的含量部分达到丰富水平 ,其他养分均表现出缺乏
的特征。土壤养分各指标含量的变异系数均介于
30% ～ 60%之间 ,属于中等变异 ,差异性不大 。
表 3　沙拐枣属天然群落土壤养分分析结果
Tab.3　AnalyzedresultsofsoilnutrientsunderCaligonumL.communities
物种编号 有机质 /(g· kg-1)
全量 /(g· kg-1)
N P K
速效 /(mg· kg-1)
N P K
1 1.101 0.060 0.295 9.66 8.88 1.87 55.60
2 1.033 0.060 0.295 11.92 17.42 2.05 91.75
3 2.019 0.129 0.407 11.90 13.31 1.48 68.00
4 3.068 0.155 0.593 12.05 12.31 1.87 53.00
5 1.615 0.084 0.450 11.02 9.25 1.61 108.25
6 1.194 0.071 0.370 7.68 6.16 1.31 45.67
7 0.962 0.052 0.362 10.05 7.45 0.91 158.67
8 2.268 0.122 0.766 10.40 14.87 2.37 65.5
9 3.094 0.174 0.606 14.71 26.37 3.03 104.25
10 2.242 0.130 0.340 16.71 5.23 2.69 113.00
11 4.378 0.221 0.174 14.94 3.74 1.46 83.00
12 1.852 0.109 0.371 14.33 20.78 1.42 86.50
13 1.844 0.091 0.338 13.55 6.93 1.21 62.00
14 0.757 0.048 0.221 15.17 11.07 1.46 53.5
15 2.981 0.178 0.217 27.30 9.53 3.72 94.00
均值 2.027 0.112 0.387 13.43 11.55 1.90 82.85
标准差 1.010 0.053 0.161 4.560 6.204 0.763 30.25
变异系数 /% 49.80 47.30 41.60 34.00 53.70 40.20 36.50
2.2　沙拐枣属天然群落土壤的聚类分析
为了综合土壤粒径 、盐分和养分等特征 ,进一步
揭示我国沙拐枣属群落土壤的分布规律 ,运用等级
聚类分析 ,采用欧式距离对沙拐枣属天然群落的土
壤理化性质进行了聚类分析 ,将我国的沙拐枣属群
落土壤划分为以下 4种类型(图 3)。
(1)物种编号为 4, 13, 1, 14, 11, 15, 9, 12的沙
拐枣属群落土壤类型 ,属于低盐化与强碱化 〔17〕的风
沙土。该类型土壤中 , pH值相对较高 ,总盐含量相
对较低;土壤的颗粒组成从粉砂到粗砂均有集中分
布;该土壤类型是我国沙拐枣属群落土壤分布最广
的类型 。
(2)物种编号为 10的沙拐枣属群落土壤类型 ,
分布于内蒙古额济纳旗 ,为粉砂粒含量相对较高的
风沙土 ,该类型土壤表现为砾石含量低 ,粉粒与黏粒
含量相对较高;土壤中速效 N含量相对较低 ,速效 K
含量相对较高 。
(3)物种编号为 2和 7的沙拐枣属群落土壤类
型 ,属于强碱化的以细砂粒含量相对较高的风沙土。
该类型土壤中 pH值相对较高;无砾石 ,土壤颗粒组
成集中分布于细砂粒粒级。
(4)物种编号为 5, 8, 3, 6的沙拐枣属群落土壤
类型 ,属于中度盐渍化与弱碱化的风沙土。该类型
土壤表现为 pH值相对较低 ,总盐含量相对较高;砾
石含量相对较高。
838
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　干　旱　区　研　究　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　25卷
图 3　我国沙拐枣属群落土壤类型聚类图
Fig.3　ThehierarchicalclusteringofsoilintheplotsofCaligonumL.communities
3　讨 论
生物因素是促进土壤发生与发展的最活跃因
素 ,而植物在长期适应环境条件过程中 ,对土壤的特
性产生重要的影响 〔21〕。我国干旱区与半干旱区作
为世界典型的荒漠生态区域 ,在独特的自然环境条
件下 ,必然存在特有的荒漠植被与环境的互馈反应
机制。窄生态幅的生态因子是限制植物分布的因
子 〔22〕 ,土壤的 pH值在我国沙拐枣属天然群落土壤
中所表现出弱变异水平 ,说明土壤 pH值是影响该
属天然群落生长与分布的重要因子。土壤盐分所表
现出的强变异水平则说明 ,土壤盐分并不能限制沙
拐枣属天然群落的生长与分布 。
植被与其生存的立地环境(土壤养分 、含盐量 、
酸碱度)之间是一种相互依赖和制约的关系 ,二者
间的相互关系随时空尺度而变化 〔23-24〕。本研究对
象为荒漠区的沙拐枣属天然植被 ,人为活动对土壤
理化性质的影响较弱 ,其变异主要是由地形 、质地 、
降水等结构性因素与自然植被本身生长对土壤的影
响所致 。其中 ,低盐化与强碱化的风沙土是分布最
广的类型 ,说明我国沙拐枣天然群落具有适应碱化
以及轻度盐渍化土壤的特征。群落对土壤物理性质
表现出较宽的生态幅 ,土壤的养分需求总体较低 ,同
时该属植物具有典型的旱生结构 ,其叶退化为线形 ,
这些生物生态学特性都说明沙拐枣属植物是一种优
良的固沙植物 ,适宜在流动沙地 、半固定沙地以及轻
度盐碱化地区固定沙地 ,同时可以作为防护林树种 ,
利用高矿化度水灌溉的地区种植 。
生态修复中应根据不同物种群落的土壤理化性
质差异进行固沙先锋植物的选取 。例如强碱化的以
细砂粒含量相对较高的风沙土类型中的艾比湖沙拐
枣为我国的特有种 ,该群落盖度与物种多样性水平
较高 ,由梭梭和白梭梭所构成的小乔木层片以及由
一年生草本和多年生草本所形成的草本层片决定了
该群落的稳定性 ,同时大量实生苗的存在 ,说明群落
能进行自然更新 ,在生态修复中应大力推广该植物。
新疆南部塔中地区由于其极端恶劣的环境 ,塔克拉
玛干沙拐枣仅与塔克拉玛干柽柳形成群落 ,其他种
群很难与沙拐枣属植物竞争 ,使得沙拐枣属植物形
成单优群落 ,群落的结构简单 ,该植物可作为典型的
固沙先锋植物 ,推广于极端干旱环境下流动沙丘的
生态修复 。
4　结论
沙拐枣属灌木是干旱区沙漠与戈壁上广泛分布
的旱生或超旱生植物 ,是干旱荒漠植物区系中的一
个古老的属 ,对我国沙拐枣属不同物种所形成群落
的土壤理化性质研究表明:①颗粒粒级组成主要集
中在砂粒(2 ～ 0.05 mm),粉粒和黏粒含量极低 ,砾
839
6期　　　 　 　 　　 　　　谭　勇等:我国沙拐枣属(CaligonumL.)天然群落的土壤理化性质　 　　　 　　 　　　
石(>2mm)含量因群落的不同表现出较大的差异 。
② pH值为 7.72 ～ 8.96,呈中性偏碱性 ,盐分含量的
空间变异性大 ,差异显著 。③有机质积累少 ,养分
和有机质含量偏低 ,并处于中等变异水平 。④将我
国沙拐枣属不同天然群落的土壤划分为 4种类型:
低盐化与强碱化的风沙土;粉砂粒含量相对较高的
风沙土;强碱化的以细砂粒含量相对较高的风沙土;
中度盐渍化与弱碱化的风沙土 ,其中第一种类型为
我国沙拐枣属群落土壤分布最广的类型。 ⑤土壤
pH值所表现出的弱变异水平 ,说明土壤 pH是影响
沙拐枣属天然群落生长与分布的重要因子 。沙拐枣
属植物能够在我国荒漠地区作为典型的固沙先锋植
物 ,在生态修复中应根据沙拐枣属不同群落的土壤
理化性质来选择适宜的物种。
致谢:本文得到了中国科学院新疆生态与地理
研究所穆桂金研究员在土壤粒度分析 、康金花老师
在土壤理化性质分析 、李和平副研究员在土壤分类
的审定 、尹林克研究员在文章的纂写以及段士民助
研 、张海波高工和陈峰师傅在野外考察中的帮助 ,在
此对他们给予的热情支持一并深致谢忱。
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StudyonPhysicalandChemicalPropertiesofSoilunder
CaligonumL.CommunitiesinChina
TANYong1, 2 , 　 ZHANGQiang1, 2 , 　 PANBo-rong1, 3 , 　SHIWei1, 2 , 　 KANGXiao-shan1, 2
(1.XinjiangInstituteofEcologyandGeography, ChineseAcademyofSciences, Urumqi830011, China;
2.GraduateSchool, ChineseAcademyofSciences, Beijing100039, China;
3.TurpanEremophyteBotanicGarden, XinjiangInstituteofEcologyandGeography,
ChineseAcademyofSciences, Turpan838008, China)
Abstract:　CaligonumL.isanancientgenusintheariddesertflora.ThevegetationofCaligonumL.communi-
tiesisparticularinCentralAsia.However, thepropertiesofsoilunderthisgenusareinadequatelyunderstood.In
thispaper, thephysicalandchemicalpropertiesofsoilunderCaligonumL.communitiesinChinaareanalyzed
basedonthefieldsurveyandthelaboratoryanalysisof70 soilsamplescolectedfrom35 plotsofCaligonumL.
communities.TheresultsrevealthatthesoilunderCaligonumL.communitiesismainlycomposedoffineandme-
diumsand;thepHvaluevariesinarangeof7.72 ～ 8.96;spatialdiferenceofsoilsaltcontentissignificant;the
contentsofsoilnutrientsandorganicmaterarelow, andtheirspatialdiferenceisnotsoobvious.Moreover, the
soilunderdiferentCaligonumL.communitiesinChinaisdividedinto4typesbasedonitsphysicalandchemical
properties, inwhichtheslightlysalinizedsoilandheavilyalkalizedaeoliansoilareextensivelydistributedinthe
mainhabitatsofCaligonumL.communities.ThelowvarianceofpHvalueshowsthatitisanimportantfactoraf-
fectingthegrowthanddistributionofCaligonumL.communities.Accordingtothephysicalandchemicalproper-
tiesofsoilunderCaligonumL.communities, suitablespeciesshouldbeselectedasthepioneerplantsinregenera-
tingtheecosystemsinariddesertregionsinChina.
Keywords:　CaligonumL.;particlesize;salinity;soilnutrient;clusteranalysis.
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6期　　　 　 　 　　 　　　谭　勇等:我国沙拐枣属(CaligonumL.)天然群落的土壤理化性质