金沙江干热河谷典型区草甸退化对土壤养分的影响

刘燕,刘圆

云南省昭通学院,云南昭通657000

金沙江干热河谷典型区草甸退化对土壤养分的影响

刘燕,刘圆

云南省昭通学院,云南昭通657000

以金沙江元谋干热河谷小垮山流域不同退化草地为对象，研究轻度退化（Light degeneration，LD），中度退化（Moderate degeneration，MD），重度退化（Heavy degeneration，HD）和极度退化（Extreme degradation，ED）下不同层次不同土层深度土壤质地和土壤有机碳（Soil organic carbon，SOC）、全氮（Total Nitrogen，TN）和全磷（Total Phosphorus，TP）含量的变化情况以及养分和质地之间的关系。结果表明：金沙江干热河草地随着退化程度的加剧，土壤的颗粒组成中粘粉粒和细粒呈逐渐减少，而中粗砂呈现逐渐增多的趋势，而且地表的粒径表现的尤为明显。草地土壤SOC、TN含量均随退化程度的加剧逐渐减小，随土层加深也逐渐减小，而土壤TP含量整体上随着退化阶段的增加呈现减小的趋势，而随着土层深度的增加土壤TP含量呈逐渐先增加后减少的趋势，在亚表层（10～20 cm）处达到最大值。土壤粘粉粒与SOC和TN呈现极显著正相关性，细砂值与TP之间呈现极显著正相关。

干热河谷退化草地;土壤养分;土壤质地

在生态环境相当脆弱的云南省金沙江干热河谷地区,因自然环境的变化加之剧烈的人为活动，以土壤退化为主要形式的土地荒漠化形势十分严峻[1,2]，众多学者分别从干热河谷的成因[3]、植被恢复[4]、土壤水分[5,6]、土壤变化及形成机制[7]、荒漠化[8]、土壤侵蚀[9]等方面对干热河谷做了研究，但缺乏对退化过程中土壤质地和养分的研究，以及土壤质地和养分之间相互关系的研究。故本研究通过对云南省金沙江元谋干热河谷小垮山流域草地土壤的物理性质和化学性质特征的研究，同时探讨不同退化程度草地的土壤理化性质特性，以及它们与之间的关系，进一步揭示土壤理化性状的变化规律，以期对恢复退化干热河谷小垮山流域退化草地的恢复提供重要依据。

1　研究地区与研究方法

1.1研究区概况

研究区位于云南省金沙江元谋干热河谷小垮山流域，地理坐标为25°41'28″N，101°52'47″E。属典型的金沙江干热河谷地区，南亚热带季风河谷干热气候区，海拔为1059～1154 m。年平均气温21.9℃，极端最高气温42℃，极端最低气温－2℃，≥12℃的持续天数349 d，积温7796℃，年太阳总辐射量641.8 kJ/cm2，日照率62%，干燥度4.4[10]。多年平均降雨量613.8 mm，降雨量少而相对集中，蒸发量又远远高于降水量，干热河谷的“干”显得尤为突出。土壤主要是燥红土、变性土，局部分布着水稻土、紫色土。植被以草本植物为主，干热稀树灌草丛草地是适应金沙江干热河谷自然环境的顶极植物群落[11]。

1.2研究方法

1.2.1样地选取于2014年9月上旬在小垮山流域，笔者根据研究区草地退化程度，采用我国常用的草地退化五级梯度标准[12]，利用样地空间分布代替时间上退化序列的方法，将样地分为轻度退化（Light degeneration，LD），中度退化（Moderate degeneration，MD），重度退化（Heavy degeneration，HD）和极度退化（Extreme degradation，ED）4个程度，选取地形土壤条件基本一致的不同退化程度的以放牧围封情况相同的草场作为样地,每种退化程度的样地选取3个具有代表性的样地，选取3个在2002年就围栏封育的草地作为对照样地（CK），每个面积50×50 m2。

1.2.2土壤取样与分析分别在LD,MD,HD,ED和CK样地内采用剖面法，按不同土层0～10，10～20，20～40，40～60 cm取样，各土层取3个重复，分层取样后相同层均匀混合，于室内自然风干，采用MS3500激光粒度分析仪测量土壤粒径的体积百分比；并研磨过60目筛，采用元素分析仪(Elementar Vario MACRO，Germany)测定土壤有机碳（Soil organic carbon，SOC）和全氮（Total nitrogen,TN）含量，采用高氯酸-硫酸消化，钼锑抗比色法[13](UV-2450)测定全磷（Total phosphorus,TP）含量。

1.2.3数据统计与分析数据在Excel 2003软件中进行整理，利用SPSS19.00软件，采用单因素方差分析（one-way ANOVA）和最小显著差法(Least-significant difference,LSD)对数据进行检验，用Pearson相关系数判定数据的相关性。

2　结果与分析

2.1草地退化对土壤粒径的影响

表1　不同退化阶段的土壤粒径分布（%）Table 1 Soil particle size distribution of the different stages of degradation（%）

由表1可以看出随着退化程度的加剧，土壤的颗粒组成中粘粉粒和细粒呈逐渐减少，而中粗砂呈现逐渐增多的趋势，而且地表的粒径表现的尤为明显。从整体来看，在整个退化序列中土壤的颗粒组成以细沙粒(0.05～0.25mm)为主，中粗砂（＞0.25 mm）在各个退化阶段中的各个土层均呈现显著增加的趋势，而粘粉粒（＜0.05 mm）呈现逐渐减少的趋势。在同一退化阶段中随着土层深度的增加粘粉粒含量在逐渐的减少，表层尤为突出，随土层深度增加逐渐趋于稳定，而中粗砂逐渐呈现增加的趋势。在所研究的随着退化程度的增加的同时，土壤的黏粉粒(＜0.05 mm)含量的减少和中粗沙(＞0.25 mm)含量的增加,共同导致土壤质地粗化。

2.2草地退化对土壤养分的影响

表2　不同退化阶段的土壤SOC、TN、TP含量Table 2 The SOC,TN,TP contents of soil in different degraded stages

从表2中可以看出，不同退化阶段的土壤SOC和TN含量在垂直剖面上的分布呈极显著差异（P＜0.01）。SOC、TN含量均随退化程度的加剧逐渐减小，随土层加深也逐渐减小，在剖面上呈现出“倒金字塔”的分布；SOC和TN在轻度退化样地与对照样地差别不大，而与其他阶段样地差别较大；土壤TN在轻度退化和中度退化阶段要比对照样地高，而在更严重的退化阶段则比对照样地低，可得出中度的干扰有利于TN的积累；土壤TP含量整体上随着退化阶段的增加呈现减小的趋势，而随着土层深度的增加土壤TP含量呈逐渐先增加后减少的趋势，在亚表层（10～20 cm）处达到最大值，TP含量呈波动性变化，在土壤剖面上表现为“圆柱体”分布模式。

2.3土壤SOC、TN、TP含量与土壤质地之间的Pearson相关分析

由表3可以看出，研究区土壤SOC、TN含量呈极显著相关关系（P＜0.01）。土壤中SOC与粘粉粒和细砂呈极显著正相关相关（P＜0.01），而与中粗砂之间呈负相关；TN与粘粉粒呈极显著正相关（P＜0.01），而与细砂之间呈现极显著负相关的关系（P＜0.01）；TP与粘粉粒之间呈极显著负相关，而与细砂和中粗砂呈极显著正相关（P＜0.01）。土壤的粘粉粒与SOC的相关性大于与TN的相关性，表明研究区土壤中粘粉粒与SOC的关系更密切；细砂值与SOC和TP之间呈现极显著正相关，而与TN之间极显著负相关的关系，说明土壤中的SOC和TP收到细砂的影响，中粗砂与TP之间呈现极显著负相关的关系。

表3　SOC、TN、TP含量与土壤质地之间的Pearson相关分析Table 3 The Pearson correlation analysis of SOC,TN,TPbetween content and soil texture

3　讨论

在我国云南干热河谷地区广泛存在的不同退化程度草地植被已发生显著变化，这不仅表现为植被的地上、地下生物量相对减少，而且也引起了草地土壤性质的明显变化[14]。本研究中由于在不同退化程度中的土壤性质的变化如土壤质地的粗化和土壤养分如SOC和TN等养分含量的下降又会反作用于植被，会导致在不同退化阶段中的植物生长受抑制，从而导致干热河谷退化草地生态系统持续退化。本研究中土壤的颗粒组成中粘粉粒和细粒呈逐渐减少，而中粗砂呈现逐渐增多的趋势与刘淑珍[1]等人的研究相似，而且地表的粒径表现的尤为明显，形成原因主要是水蚀而成的[15]。而且由于地表的干扰较下层大的很多，才使土壤质地粗化且地表的粗化尤甚。

云南干热河谷草地受到过度放牧，气候剧烈变化，虫鼠害严重等一系列自然人为原因使得云南干热河谷草地的的植物群落发生了逆向演替，从而使干热河谷的土壤肥力水平发生显著变化，肥力显著下降，土壤向退化方向发展。不同退化阶段的土壤SOC和TN含量在垂直剖面上的分布呈极显著差异（P＜0.01）。SOC的垂直分布规律是由于根系分布深度及其分泌物不同导致的，此外草地枯枝落叶的分解和矿化也会导致土壤有机质含量提高[4]，同时也与人类活动密不可分[3]。SOC、TN含量均随退化程度的加剧逐渐减小，主要也是自然和人为原因共同造成的。土壤P素来源相对固定，主要通过岩石的风化。由于岩石风化是一个漫长的过程，风化程度在0～60 cm土壤层中差异不大[16]，这就使得土壤TP含量整体上随着退化阶段的增加呈现减小的趋势，而随着土层深度的增加土壤TP含量呈逐渐先增加后减少的趋势，在亚表层（10～20 cm）处达到最大值，TP含量呈波动性变化，在土壤剖面上表现为“圆柱体”分布模式，从而导致SOC与TN和TP在土壤垂直方向分布规律表现出一定的偏差。

草地土壤SOC和TN是组成有机质的最主要的成分，故两者呈现相互影响的关系[17]，所以两者之间呈极显著正相关的关系。土壤P素来源相对固定，主要通过岩石的风化，故与SOC和TN之间没有相互关系。干热草地土壤SOC和TN主要是土壤中的粘粉粒来固持的，而中粗沙对SOC和TN的固持能力不强，所以可得粘粉粒与SOC和TN呈极显著正相关的关系。国内外关于干热河谷草原恢复演替的研究报道较多，本文进一步丰富充实了本地区关于退化草地的研究，但仍需要对干热河谷退化草地恢复演替的长期连续定位观测研究，从而能够更好地为干热河谷草地的生态恢复做贡献。

4　结论

（1）金沙江干热河草地随着退化程度的加剧，土壤的颗粒组成中粘粉粒和细粒呈逐渐减少，而中粗砂呈现逐渐增多的趋势，而且地表的粒径表现的尤为明显。

（2）草地土壤SOC、TN含量均随退化程度的加剧逐渐减小，随土层加深也逐渐减小，而土壤TP含量整体上随着退化阶段的增加呈现减小的趋势，而随着土层深度的增加土壤TP含量呈逐渐先增加后减少的趋势，在亚表层（10～20 cm）处达到最大值。

（3）研究区土壤SOC、TN含量呈极显著相关关系（P＜0.01）。土壤中SOC与粘粉粒和细砂呈极显著正相关相关（P＜0.01），而与中粗砂之间呈负相关。土壤粘粉粒与SOC和TN呈现极显著相关性。

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The Impact of Meadow Degradation in the Dry and Hot Valley Region of Jinsha RiverYunnan Province on Soil Nutrients

LIU Yan,LIU Yuan
Zhaotong College of Yunnan Province,Zhaotong 657000,China

This paper studied the variation of soil texture in different soil depth and the contents of soil organic carbon(SOC), total nitrogen(TN)and total phosphorus(TP)as well as the relationship between nutrients and textures under light degeneration,moderate degeneration,heavy degeneration and extreme degradation,taking the different degeneration grassland in small mountain watershed of dry hot valley of Jinsha River as some objectives.The results showed that sticky soil particles and fine particles were gradually reduced,while the grit showed a trend of gradual increasing,and the performance of the surface of the particle size was particularly evident with the aggravation of grassland degradation in Jinsha River dry.Contents of SOC,TN in grassland soil were gradually decreased with increasing levels of degradation and decreases with depth,but the content of TP in soil showed a trend of a drop with the increase of the degradation withwhile it showed a increase and then a decreasing trend with the increasing depth in soil and it reached a maximum at 10～20 cm in the subsurface.Silt and clay soil SOC and TN showed a very significant positive correlation and showed a highly significant positive correlation between the value of TP and fine sand.

Degraded meadow in the Dry and Hot Valley;soil nutrition;soil texture

S812.2

A

1000-2324(2015)02-0228-04

2013-06-22

2013-07-23

刘燕(1972-),女,云南永善人,理学硕士,讲师.研究方向:人文地理学.E-mail:yan_6_2006@aliyun.com