阴山北麓不同土地利用类型土壤养分特征分析与评价

高君亮，罗凤敏，高永，原伟杰，王淮亮，党晓宏

(1.中国林业科学研究院沙漠林业实验中心，内蒙古 磴口 015200；2.中国林业科学研究院荒漠化研究所，北京 100091；

3.内蒙古农业大学生态环境学院，内蒙古 呼和浩特 010019；4.中国林业科学研究院华北林业实验中心，

北京 102300；5.河北省水利技术试验推广中心，河北 石家庄050061)



阴山北麓不同土地利用类型土壤养分特征分析与评价

高君亮1,2，罗凤敏1，高永3*，原伟杰4，王淮亮5，党晓宏3

(1.中国林业科学研究院沙漠林业实验中心，内蒙古 磴口 015200；2.中国林业科学研究院荒漠化研究所，北京 100091；

3.内蒙古农业大学生态环境学院，内蒙古 呼和浩特 010019；4.中国林业科学研究院华北林业实验中心，

北京 102300；5.河北省水利技术试验推广中心，河北 石家庄050061)

摘要：采用野外实地调查采样、室内样品分析和数理统计相结合的方法，研究了阴山北麓4种不同利用类型土地的土壤养分特征，并对土壤肥力进行了综合评价。结果表明，1) 研究区土壤有机质、全氮、全磷、全钾含量分别为(25.12±6.56),(0.63±0.08),(0.76±0.10),(31.99±1.07) g/kg；速效氮、速效磷、速效钾含量分别为(39.87±9.14),(6.72±3.75),(175.83±105.45) mg/kg；pH为(7.74±0.14)。2) 土地利用方式对有机质、全氮、全磷、速效磷和速效钾的影响极显著(P<0.01)，而对速效氮、全钾和pH的影响不显著(P>0.05)。3) 土壤全氮、磷、钾含量和pH值在垂直剖面上(0～25 cm自上而下)表现为无规律的波动状态，但整体上变幅不大；而速效氮、磷、钾和有机质含量整体上表现为下降趋势。4) 土壤肥力综合评价值的排序为封育草地(0.506)>放牧草地(0.417)>耕地(0.361)>弃耕地(0.357)，封育草地与放牧草地的土壤肥力为中等级水平，而耕地和弃耕地的肥力为低等级水平，说明草地比耕地更有利于土壤保肥。总体而言，研究区土壤肥力水平较低，存在的主要问题是土壤中全氮和速效氮含量严重偏低。

关键词：养分特征；土壤肥力；土地利用类型；阴山北麓

阴山北麓是中国北方典型的农牧交错带，具有生态和生产双重功能，在国民经济发展中占有举足轻重的战略地位。长期以来由于气候干旱、大风日数多，加之人类高强度的土地资源开发利用，使得该区域成为一种特殊的“生态脆弱带”，也成了我国北方农牧交错带沙质荒漠化强烈发展的地区之一[1]。土地利用是人类利用土地各种活动的综合反映。大量的研究结果表明，土地利用类型的变化可以引起许多自然要素和生态过程的变化[2]。如不同土地利用方式会影响土壤机械组成[3-4]、土壤含水量[5]、土壤微生物数量及酶活性[6-7]、植被盖度和植物凋落物含量[8]等，这些因素的变化都会引起养分在土壤系统中的再分配。由于土壤养分是土壤肥力的重要标志，土壤养分的分配格局会对土壤肥力及土地生产力产生重要的影响。因此，深入研究不同土地利用类型的土壤养分特征对区域土地利用方式的合理选择、施肥的合理性、养分流失量的减少、土地生产力的提高及农牧业的可持续发展都具有十分重要的意义。基于此，以我国北方典型农牧交错带阴山北麓为研究区，对区域内4种不同利用类型的土地(耕地、弃耕地、封育草地、放牧草地)0～25 cm深度范围内的土壤养分特征进行分析，并对4种土地的土壤肥力进行综合评价。旨在探讨阴山北麓地区不同土地利用方式对土壤养分特征的影响，以期为该区域土地质量评价及生态植被建设提供理论基础与科学数据。

1材料与方法

1.1研究区概况

研究区位于内蒙古包头市希拉穆仁镇和呼和浩特市上秃亥乡交界地，中心地理坐标为111°13′49″ E，41°14′08″ N，海拔1700 m。该区域属典型中温带大陆性季风气候，年均气温3.0℃，无霜期130 d左右，年均降水约350 mm。土壤类型以栗钙土和棕钙土为主。植物种类组成简单，天然植被以禾本科(Poaceae)和菊科(Asteraceae)植物为主，如针茅(Stipagrandis)、沙生针茅(Stipaglareosa)、冷蒿(Artemisiafrigida)、雏菊(Bellisperennis)等。农作物主要为马铃薯(Solanumtuberosum)和莜麦(Avenachinensis)。

1.2样地设置与基本调查

2010年9月下旬在研究区选择4个有代表性(耕地、弃耕地、封育草地和放牧草地)的样地(表1)。在每个样地上按照“品”字形选择3个采样点，每两个采样点相距约200 m。在每个采样点上用内蒙古农业大学高永等[9]研制的分层取土器分5层(0～5 cm、5～10 cm、10～15 cm、15～20 cm和20～25 cm)采取土壤样品，样品共计60份。然后将每个样地3个采样点同一层次的土样混合装入同一个密封袋，最后对样品进行编号。

1.3样品测定

土壤样品在实验室阴干后剔除植物根系、叶片等杂物，并将样品充分混合均匀。然后按四分法将样品分为两份，分别用于物理和化学分析。将用来化学分析的样品研磨后使之全部通过孔径1.0 mm的土壤筛，然后分成两份，1份用于测定土壤速效氮、磷、钾；另1份用孔径0.25 mm的土壤筛筛分，选取粒径<0.25 mm的样品测定有机质、全氮、磷、钾和pH。

表1　样地基本概况

土壤养分指标的测定参照《土壤农化分析》[10]。全氮用半微量凯氏法；全磷用HClO4-H2SO4消煮钼锑抗比色法；全钾用硫酸-高氯酸消煮-火焰光度计法；速效氮用碱解扩散法；速效磷用Olsen法(0.5 mol/L NaHCO3法)；速效钾用乙酸铵浸提火焰光度法；有机质用重铬酸钾氧化外加热法；pH用2.5∶1水土比-酸度计法。

1.4数据分析

用Microsoft Excel软件进行数据整理和作图；用SAS 9.0软件进行不同土地利用类型土壤养分特征指标的统计分析。

土壤肥力综合评价按照以下步骤计算[11-12]。

第一，运用隶属函数将8个土壤养分指标数据进行标准化，应用公式(1)计算得到标准化数据。

(1)

式中,μ(Xij)为各土壤养分指标的隶属度值；Xij为土壤养分指标值；Xj,min、Xj,max分别为第j项土壤养分指标的最小值和最大值。

第二，土壤各个养分指标对土壤综合质量指数(H)的重要性与贡献不同，通常用权重(Wj)来表示各个养分指标的重要性。各个养分指标的权重确定采用标准差系数法，首先用公式(2)计算标准差系数(Vj)，将公式归一化后得到各指标的权重(Wj)，然后通过公式(4)求出土壤综合质量指数，H越大，土壤质量越高。

(2)

(3)

(4)

2结果与分析

2.1研究区土壤养分状况统计分级

将所有土样的8项养分指标分别进行算术平均，作为研究区土壤养分平均状况(表2)。结果表明，研究区土壤养分丰缺程度不一，差异较大。有机质、全氮、磷、钾含量分别为(25.12±6.56)，(0.63±0.08)，(0.76±0.10)，(31.99±1.07) g/kg；速效氮、磷、钾含量分别为(39.87±9.14)，(6.72±3.75)，(175.83±105.45) mg/kg；pH为(7.74±0.14)。

养分指标的变异系数(CV)是土壤性质的内在反映，能够区别不同土壤养分抵抗外界条件的敏感性。且CV还能反映土壤养分的空间变异程度，是进行土壤养分管理和合理施肥的基础[13]。在土壤科学研究中，一般认为CV>100%为强变异，10%～100%为中等变异，<10%为弱变异。研究区0～25 cm土壤中除了pH和全钾为弱变异外，其余指标均为中等变异。其中，pH的CV仅为1.85%，空间变异性很小，区域土壤为碱性(7.5～8.5为碱性)。此外，全效养分的CV均小于速效养分和有机质的CV，这可能是因为全效养分主要受成土母质中矿物成分的影响，大多以稳态存在。研究区为缓丘地带，地形坡度较小，成土母质一致且分布比较均

表2　研究区土壤养分统计

匀，故CV均很小。而速效养分和有机质均与农牧业生产(耕作、施肥、植被残茬及枯落物、放牧情况)有密切关系，故其CV均比全效养分的大。

此外，依据全国第二次土壤普查标准[14]对研究区土壤养分状况进行级别划分，结果表明，研究区土壤中全钾含量属于1级(很高等级)；速效钾含量属于2级(高等级)；有机质、全磷含量属于3级(中上等级)，速效磷含量属于4级(中下等级)，全氮和速效氮含量属于5级(低等级)。

2.2不同土地利用类型的土壤养分状况

由表3可见，4个样地0～25 cm土壤的8项养分指标均存在不同程度的差异。全氮含量从高到低为封育草地>放牧草地>弃耕地>耕地，差异极显著(P<0.01)。速效氮由于受全氮的影响较大，故其含量的排序同全氮一致，但差异不显著(P>0.05)，尽管如此，封育草地的速效氮含量仍比耕地高19.61%。全磷含量从高到低为耕地>弃耕地>封育草地>放牧草地，差异极显著(P<0.01)。速效磷含量从高到低为耕地>弃耕地>放牧草地>封育草地，差异极显著(P<0.01)。全钾含量差异不显著(P>0.05)，速效钾含量从高到低为封育草地>放牧草地>弃耕地>耕地，差异极显著(P<0.01)。其中，封育草地的速效钾含量分别为弃耕地和耕地的1.46和2.84倍。有机质含量从高到低为封育草地>放牧草地>耕地>弃耕地，差异极显著(P<0.01)。草地有机质含量高于农耕地的主要原因是开垦使有机质充分暴露在空气中，土壤温度和湿度条件得到改善，从而促进了土壤呼吸作用，加速了有机质的分解[15]。研究区pH值的空间变异性很小，且不同样地之间差异不显著(P>0.05)。可能是因为研究区降雨量少、蒸发量大，造成区域水资源短缺，地下水及其盐类成分对其影响较小所致。

2.3土壤养分与土地利用类型及采样深度的关系

图1表明，8项养分指标在不同采样层次中均存在不同程度的差异。全效养分含量的变化无规律，表现出波动趋势，但整体上变幅不大。此外，全效养分含量在10 cm处有比较明显的拐点。如草地全氮含量、农耕地全钾含量等。其中，全氮的变幅以封育草地最大(0.14 g/kg)，全磷和全钾的变幅均以弃耕地最大(0.31和3.03 g/kg)。pH也有小幅度波动趋势，最大变幅仅为0.25。速效养分和有机质含量整体上表现出从表层到下层逐渐下降的趋势。0～15 cm范围内变化剧烈，而15～25 cm范围内变化比较平缓。这可能与植物根系分布位置有一定的关系，因为表层(0～15 cm)土壤中所含草本植物的根生物量比深层土壤多，而且表层土壤能获得较多的地上凋落物。

2.4不同利用类型土地土壤肥力综合评价

土壤肥力水平是诸多肥力因素综合作用结果的反映，土壤肥力综合评价值不仅可以用数字来直观表达复杂多变的土壤肥力，而且其评价结果还能够较好地反映研究区土壤养分水平的基本状况。本研究中选用8项土壤养分指标，用公式(1)～(4)计算了4个样地的土壤肥力综合评价值(表4)。由表中可看出4个样地的土壤肥力存在显著差异(P<0.05)，即封育草地>放牧草地>耕地>弃耕地。前人采用等间距法将土壤肥力综合评价值划分为5级水平(>0.8为极高等级、0.6～0.8为高等级、0.4～0.6为中等级、0.2～0.4为低等级和<0.2为极低等级)[11,16]。据此，研究区的土壤肥力处于中等级(0.506，0.417)和低等级(0.361，0.357)两个水平。总体而言，研究区土壤肥力水平较低。

表3　不同利用类型土地土壤养分特征

注：表中数据均为均值±标准差，同行不同字母表示同一养分指标在不同样地间差异显著(P<0.05)。

Note: Values are means±SD. Different letters within same row indicate significant differences at 0.05 level among different plots.

图1　土壤养分含量与采样深度的关系Fig.1　The relationships between nutrient content and sampling depths

样地Plot土层深度Soillayer(cm)隶属函数值Subordinatefunctionvaluesμ(1)μ(2)μ(3)μ(4)μ(5)μ(6)μ(7)μ(8)综合评价值Integratedassessmentvalues耕地Farmland0～50.2050.7370.5000.0001.0000.1620.0000.9290.4595～100.2740.7680.0000.7300.7650.1340.6030.2590.26010～150.1420.8020.2790.2110.6580.0770.3970.5090.3860.361±0.073b15～200.0280.7600.2970.5020.4220.1110.6150.0000.33520～250.0001.0000.3410.3980.7060.0000.1670.2950.365弃耕地Abandonedland0～50.1080.0731.0000.3920.4920.6170.3970.2680.4175～100.3230.0000.9430.6480.1870.4540.2420.4820.38310～150.2600.3301.0000.6310.1180.3590.1540.3660.3700.357±0.048b15～200.4480.6280.2790.1590.1070.1950.2950.3930.30220～250.1180.8660.1680.4120.3100.0150.1540.6250.314封育草地Enclosuregrassland0～50.3020.2680.6110.8690.1931.0001.0000.4730.5715～101.0000.4080.6381.0000.3370.9550.9561.0000.76510～150.7950.3550.7210.9820.0910.3250.8960.1430.5030.506±0.176a15～200.5000.3240.9430.3170.0530.2690.4420.2770.36320～250.4030.3410.7210.3550.0000.1790.5460.3300.326放牧草地Grazedgrassland0～50.5350.2320.7210.7300.4490.7360.8330.7950.6125～100.9310.2570.2790.6770.1280.6120.8210.5800.52210～150.5450.2320.5030.4920.0640.4150.4100.6250.3870.417±0.147ab15～200.2150.2150.3190.5600.0800.1620.4230.7140.30120～250.4380.2230.5000.1540.0000.1620.3850.4380.264权重Weight0.1370.1210.1010.1000.1730.1580.1110.099

注：表中μ(1)～μ(8)分别表示全N、全P、全K、速效N、速效P、速效K、有机质和pH的隶属函数值；同列不同字母表示土壤肥力综合评价值差异显著(P<0.05)。

Note: The data μ(1)～μ(8) in the Table respectively denote the subordinative function value of total N, total P, total K, available N, available P, available K, organic matter and pH value. The different letters within same column show the significant differences among the integrated assessment values of soil fertility (P<0.05).

3讨论与结论

3.1不同土地利用类型对氮、磷、钾、有机质含量的影响

土壤氮素是植物吸收的大量元素之一，是土壤养分最重要的指标。研究区0～25 cm土壤中的全氮和速效氮含量均属于5级，明显偏低。研究表明，速效氮是能被植物根系直接吸收的氮形态，有机氮通过微生物的矿化作用，分解释放出速效氮[17]。阴山北麓地带的农作物主要为马铃薯和莜麦，据研究，产量30000 kg/hm2的马铃薯和产量3000 kg/hm2的莜麦分别需氮102.6和90 kg。该区由于降水稀少，大风日多，作物产量相对较低，因此农民多以扩大种植面积的形式来增加年收入，大多农户只施用有机肥或不重视施用氮肥。此外，我国北方地区的土壤本身缺氮，加之马铃薯和莜麦均为喜氮植物，人工开垦将草地变为耕地后连年种植马铃薯和莜麦致使土壤中的氮消耗严重，当其含量急剧下降且得不到补充时，农作物产量越来越低，农民便舍弃耕地使其变为弃耕地。此外，草地土壤氮含量较农耕地多的另一个重要原因是土壤全氮的95%来源于土壤有机质[17]，草地枯落物数量较多、加之有家畜粪便而使其土壤中有机质含量增加。这一结果同施陈银和马礼[18]在张家口的研究结果类似，即自然草地的全氮和速效氮含量分别比莜麦地高13.6%和45.7%，中覆盖草地的全氮和速效氮比低覆盖度的分别高7.1%和11.11%。也与邹丽娜等[19]在玛曲地区的研究结果一致，封育及修复草地全氮含量均较高，开垦种植燕麦后，土壤全氮含量骤减。由此说明草地被开垦利用后，土壤经过稳定而长期的耕作，土壤氮含量会下降。

全磷含量的高低通常受土壤母质和成土作用控制，同时，耕作施肥和放牧等人为干扰活动对其也产生一定的影响[20-21]，因此4个样地全磷含量差异极显著(P<0.01)。速效磷的含量主要受人为活动影响，马琨等[20]认为受大量磷肥施加的影响，农耕地土壤速效磷含量高于草地等自然植被土壤。严正娟等[22]的研究表明动物粪便中含有大量的磷，其中，猪粪、牛粪和羊粪中全磷的含量分别为12.9，9.6和7.5 g/kg。因此，4个样地速效磷含量差异也极显著(P<0.01)。由此可见，不同土地利用类型土壤中速效磷含量与农牧业活动密切相关，农耕地长期施用农家肥及主要农作物需磷少是造成其磷含量高于草地的主要原因。弃耕地磷含量低于耕地的主要原因可能是全磷含量会随着土地利用年限的增加而呈下降趋势，土壤中的磷逐渐被收获物逐年吸收带走，最终导致土地开垦年限越长，土壤中全磷的含量相对越低[23]。

全钾含量主要受母质中矿物成分影响[24]，故其含量在各样地之间差异不显著(P>0.05)。施钾肥可使土壤中速效钾含量增加，4个样地速效钾含量之间差异极显著(P<0.01)。长期种植马铃薯和莜麦对速效钾消耗较多，产量30000 kg/hm2的马铃薯和产量3000 kg/hm2的莜麦需钾量分别为191.25和75 kg。此外，草地上牲畜排泄的粪便中钾含量高，使草地土壤中速效钾含量也相应增加[23]，这也可能是草地速效钾含量高于农耕地的一个原因。

4个样地的有机质含量之间差异极显著(P<0.01)。这与施陈银和马礼[18]，刘全友和童依平[25]的研究结果一致，草地有机质含量显著高于农耕地。植物为土壤提供大量的有机物质，经过土壤中微生物的活动，有机质逐渐转化为土壤腐殖质后供植物生长需要。因此，土壤有机质在维持土壤团粒结构、提高土壤含水量、增加土壤养分的供应能力等方面发挥重要作用。有研究结果表明，草地开垦变为农耕地后土壤有机质将会损失，转变初期的5～7年，土壤有机质损失速率较快；15～20年后，损失曲线趋于平缓[26]。有机质降低的主要原因是开垦使有机质充分暴露在空气中，土壤温度和湿度条件得到改善，从而促进了土壤呼吸作用，加速了有机质的分解[15,19]。而草地被封育后，植被盖度增加使风蚀的损失减少，植被对降尘和风吹蚀的细粒组分的截获增加，凋落物的养分输入增加，这些都能促进有机质含量的增加[19]。

3.2土壤养分随垂直深度的变化

4个样地的全效养分含量在不同深度上(0～25 cm)的变化无规律，表现为波动状态，农耕地的波动整体上大于草地。这可能是因为尽管全效养分主要受成土母质的影响，但是强烈的人为活动也会对其造成一定的影响。速效养分和有机质含量整体上表现出从表层到下层逐渐下降的趋势，0～15 cm范围内降低的程度比较剧烈，而15～25 cm范围内相对比较平缓，这与何贵永等[17]的研究结果基本一致。土壤养分在垂直深度上发生变化主要因为不同的土地利用方式改变了土壤性质(物理、化学及生物学特性)和土壤环境状况，进而影响许多生态过程所导致[27-28]。在土壤风蚀严重的阴山北麓地区，土壤养分与土壤风蚀过程、植被生长和植被恢复相互响应。草地被开垦为耕地后地表植被遭到破坏，在农作物生长初期，相对较低的地表植被盖度难以抵制大风，风蚀随之加剧，土壤风蚀量增加，细颗粒物质被吹蚀掉，土壤养分也随之被带走。因此可认为土地利用方式的变化影响了地表植被凋落物和残余量，影响土壤微生物的活动，从而引起养分在土壤各层次间的再分配。

土壤pH值升高会影响土壤养分的形态及有效性，最终导致植物营养不平衡、缺乏。影响土壤pH变化的因素较多，如土壤利用方式、地下水盐类的成分和含量、蒸发量、降雨量、植物生长状况等[17]。研究区pH值空间变异性很小(CV=1.85%)，比较均衡，且各样地之间差异不显著(P>0.05)。这可能是因为研究区降雨量少而蒸发量大，使得区域水资源短缺，因而地下水位及其盐类成分对土壤pH值的影响较小而致。

3.3不同土地利用类型土壤肥力综合评价

土壤肥力不仅受土壤养分含量变化的影响，而且还受植物对养分吸收能力的影响，但更取决于各因子的协调程度，是诸多肥力因素综合作用的反映[11,16]。本研究结果显示，封育草地、放牧草地、耕地和弃耕地的土壤肥力综合评价值分别为0.506，0.417，0.361和0.357。目前尽管肥力等级的划分及权重系数的确定在国内还没有统一的标准[11-12,16]，但本研究所计算的土壤肥力评价值仍能够反映出研究区当前的土壤肥力状况，即该区域土壤肥力相对较低，草地的土壤肥力优于农耕地、封育草地优于放牧草地的现状。因此，在今后农牧交错带的生态植被建设中，应注重天然植被的恢复，加大草原建设力度，减少对天然草地的开垦与破坏，防止天然草地进一步退化而引起土壤退化。因为土壤退化的影响要远大于植被退化，土壤严重退化后整个草地生态系统的功能将会遗失殆尽[29]。

References：

[1]Chen Z. Testing Study on Capability of Anti-wind Erosion of Land Surface Soil in the Cross Region Between Farmland and Grassland in Yinshan Mountain Area[D]. Hohhot: Inner Mongolia Agricultural University, 2006.

[2]Zhang W S, Li X X, Huang W J,etal. Comprehensive assessment methodology of soil quality under different land use conditions. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2010, 26(12): 311-318.

[3]Gao J L, Li Y B, Yu Y,etal. Soil fractal characters under different land use patterns of Mu Us Sandy Land. Research of Soil and Water Conservation, 2010, 17(6): 220-223.

[4]Gao J L, Gao Y, Luo F M,etal. Response of surface soil grain size characteristics to wind erosion desertification. Science & Technology Review, 2014, 32(25): 20-25.

[5]Xiao X P, Song N P, Xie T T,etal. Spatio-temporal variation of soil moisture in soils different in land-use type in desert steppe. Journal of Ecology and Rural Environment, 2013, 29(4): 478-482.

[6]Wang S K, Zhao X Y, Zhang T H,etal. Effects of afforestation on the abundance, biomass carbon and enzymatic activities of soil microorganism in sandy dunes. Journal of Desert Research, 2013, 33(2): 529-535.

[7]Chen D M, Chen X M, Liang Y J,etal. Influence of cropping system on enzyme activities and fungal communities in soil. Acta Prataculturae Sinica, 2015, 24(2): 77-84.

[8]Qu W J, Song N P, Chen L,etal. Responses of two types of desertification grasslands in desert steppe to shallow ploughing. Research of Soil and Water Conservation, 2014, 21(1): 85-89, 94.

[9]Gao Y, Yu Y, Wang J,etal. The Layered Soil Sampler[P].China: ZL 2010 2 0633704.X, 2011-08-10.

[10]Bao S D. Soil Agricultural Chemistry Analysis (the third edition)[M]. Beijing: China Agriculture Press, 2000.

[11]Li Y Y, Xu Z C, Xiao H Q,etal. The comprehensive evaluation of soil fertility status for tobacco-growing areas in Hu'nan province. Journal of Northwest Science Technology University of Agriculture and Forestry, 2006, 34(11): 179-183.

[12]Ma J, Li L H, Bai L,etal. Variation of soil nutrient content under different land-uses of Xinyuan in Xinjiang. Journal of Irrigation and Drainage, 2014, 33(2): 77-79, 133.

[13]Xin Z B, Yu X X, Zhang M L,etal. Soil nutrient characteristics under different land use types in a gully-hilly region of the Loess Plateau. Arid Zone Research, 2012, 29(3): 379-384.

[14]National Soil Survey Office. Technology of China Soil Survey[M]. Beijing: China Agricultural Press, 1992.

[15]Anderson D W, Coleman D. The dynamics of organic matter in grassland soils.Journal of Soil and Water Conservation, 1985, (40): 211-216.

[16]Zhao J, Shang J, Geng R,etal. Analysis and evaluation of green land soil nutrients in Xi’an Xianyang International Airport. Journal of Northwest Forestry University, 2015, 30(1): 257-262.

[17]He G Y, Sun H Z, Shi X M,etal. Soil properties of Tibetan Plateau alpine wetland affected by grazing and season. Acta Prataculturae Sinica, 2015, 24(4): 12-20.

[18]Shi C Y, Ma L. Effect of different land use on soil nutrient in northern agriculture-pasturage eco-zone. Journal of Hebei Normal University (Natural Science Edition), 2009, 33(6): 815-819.

[19]Zou L N, Zhou Z Y, Yan S Y,etal. Response of soil nutrients to different land utilization types in alpine meadow in Maqu. Chinese Journal of Grassland, 2009, 31(6): 80-87.

[20]Ma K, Ma B, He X P,etal. Research of the distribution of soil nutrient in different land patterns on the loess plateau of south Ningxia. Journal of Agricultural Sciences, 2006, 27(2): 1-5, 14.

[21]Gu Z K, Du G Z, Zhu W X,etal. Distribution pattern of soil nutrients in different grassland types and soil depths in the eastern Tibetan Plateau. Pratacultural Science, 2012, 29(4): 507-512.

[22]Yan Z J, Chen S, Wang M F,etal. Characteristics and availability of different forms of phosphorus in animal manures. Journal of Agricultural Resources and Environment, 2015, 32(1): 31-39.

[23]Yang Y H, Chen Y N, Li W H,etal. Impact of land-use on soil quality of new reclamation oasis in northwestern margin area in Junggar Basin. Journal of Desert Research, 2008, 28(1): 94-100.

[24]Su Z S, Sun Y F, Fu J J,etal. Effects of grazing intensity on soil nutrient ofKobresiapygmaeameadow in Tibet Plateau. Pratacultural Science, 2015, 32(3): 322-328.

[25]Liu Q Y, Tong Y P. Effects of land use type on soil nutrient distribution in northern agro-pasture ecotone. Chinese Journal of Applied Ecology, 2005, 16(10): 1849-1852.

[26]Dickw A, Blevinsr L, Fryew W,etal. Impacts of agricultural management practices on C sequestration in forest-derived soil of the eastern Corn Belt.Soil and Tillage Research, l998, (47): 235-244.

[27]Fu B J, Guo X D, Chen L D,etal. Land use changes and soil nutrient changes: a case study in Zunhua County, Hebei Province. Acta Ecologica Sinica, 2001, 21(6): 927-931.

[28]Saggar S, Yeates G W, Shepierd T G. Cultivation effects on soil biological properties, microfauna and organic matter dynamics in Eutric Gleysol and Gleyic Luvisol soils in New Zealand.Soil and Tillage Research, 200l, (58): 55-68.

[29]Gao Y Z, Han X G, Wang S P,etal. The effects of grazing on grassland soils. Acta Ecologica Sinica, 2004, 24(4): 790-797

参考文献：

[1]陈智. 阴山北麓农牧交错区地表土壤抗风蚀能力测试研究[D]. 呼和浩特: 内蒙古农业大学, 2006.

[2]张汪寿, 李晓秀, 黄文江, 等. 不同土地利用条件下土壤质量综合评价方法. 农业工程学报, 2010, 26(12): 311-318.

[3]高君亮, 李玉宝, 虞毅, 等. 毛乌素沙地不同土地利用类型土壤分形特征. 水土保持研究, 2010, 17(6): 220-223.

[4]高君亮, 高永, 罗凤敏, 等. 表土粒度特征对风蚀荒漠化的响应. 科技导报, 2014, 32(25): 20-25.

[5]肖绪培, 宋乃平, 谢腾腾, 等. 荒漠草原区不同土地利用类型土壤水分时空特征. 生态与农村环境学报, 2013, 29(4): 478-482.

[6]王少昆, 赵学勇, 张铜会, 等. 造林对沙地土壤微生物的数量、生物量碳及酶活性的影响. 中国沙漠, 2013, 33(2): 529-535.

[7]陈丹梅, 陈晓明, 梁永江, 等. 种植模式对土壤酶活性和真菌群落的影响. 草业学报, 2015, 24(2): 77-84.

[8]曲文杰, 宋乃平, 陈林, 等. 荒漠草原两种沙化草地对浅耕翻的响应. 水土保持研究, 2014, 21(1): 85-89, 94.

[9]高永, 虞毅, 汪季, 等. 一种可以分层采取土壤样品的取土器[P]. 中国, ZL 2010 2 0633704. X., 2011-08-10.

[10]鲍士旦. 土壤农化分析(第三版)[M]. 北京: 中国农业出版社, 2000.

[11]黎妍妍. 许自成. 肖汉乾. 等. 湖南省主要植烟区土壤肥力状况综合评价. 西北农林科技大学学报(自然科学版), 2006, 34(11): 179-183.

[12]马杰, 李兰海, 白磊, 等. 不同土地利用类型土壤养分变化研究. 灌溉排水学报, 2014, 33(2): 77-79, 133.

[13]信忠保, 余新晓, 张满良, 等. 黄土高原丘陵沟壑区不同土地利用的土壤养分特征. 干旱区研究, 2012, 29(3): 379-384.

[14]全国土壤普查办公室. 中国土壤普查技术[M]. 北京: 农业出版社, 1992.

[16]赵军, 尚杰, 耿荣, 等. 西安咸阳国际机场绿地土壤养分分析与评价. 西北林学院学报, 2015, 30(1): 257-262.

[17]何贵永, 孙浩智, 史小明, 等. 青藏高原高寒湿地不同季节土壤理化性质对放牧模式的响应. 草业学报, 2015, 24(4): 12-20.

[18]施陈银, 马礼. 北方农牧交错带不同土地利用对土壤养分的影响——以张家口市塞北管理区为例. 河北师范大学学报(自然科学版), 2009, 33(6): 815-819.

[19]邹丽娜, 周志宇, 颜淑云, 等. 玛曲高寒草地土壤养分对不同利用方式的响应. 中国草地学报, 2009, 31(6): 80-87.

[20]马琨, 马斌, 何宪平, 等. 宁夏南部山区不同土地类型土壤养分的分布特征研究. 农业科学研究, 2006, 27(2): 1-5, 14.

[21]顾振宽, 杜国祯, 朱炜歆, 等. 青藏高原东部不同草地类型土壤养分的分布规律. 草业科学, 2012, 29(4): 507-512.

[22]严正娟, 陈硕, 王敏锋, 等. 不同动物粪肥的磷素形态特征及有效性分析. 农业资源与环境学报, 2015, 32(1): 31-39.

[23]杨玉海, 陈亚宁, 李卫红, 等. 准噶尔盆地西北缘新垦绿洲土地利用对土壤养分变化的影响. 中国沙漠, 2008, 28(1): 94-100.

[24]苏振声, 孙永芳, 付娟娟, 等. 不同放牧强度下西藏高山嵩草草甸土壤养分的变化. 草业科学, 2015, 32(3): 322-328.

[25]刘全友, 童依平. 北方农牧交错带土地利用类型对土壤养分分布的影响. 应用生态学报, 2005, 16(10): 1849-1852.

[27]傅伯杰, 郭旭东, 陈利顶, 等. 土地利用变化与土壤养分的变化. 生态学报, 2001, 21(6): 927-931.

[29]高英志, 韩兴国, 汪诗平. 放牧对草原土壤的影响. 生态学报, 2004, 24(4): 790-797.

Analysis of soil nutrient characteristics under different land use patterns in the northern piedmont of Yinshan Mountain

GAO Jun-Liang1,2， LUO Feng-Min1， GAO Yong3*， YUAN Wei-Jie4， WANG Huai-Liang5， DANG Xiao-Hong3

1.ExperimentalCenterofDesertForestry,ChineseAcademyofForestry,Dengkou015200,China; 2.InstituteofDesertificationStudies,ChineseAcademyofForestry,Beijing100091,China; 3.CollegeofEcologyandEnvironment,InnerMongoliaAgriculturalUniversity,Hohhot010019,China; 4.ForestryExperimentCenterofNorthChina,ChineseAcademyofForestry,Beijing102300,China; 5.HebeiExtensionandExperimentCenterforWaterTechnology,Shijiazhuang050061,China

Abstract:The aim of this study was to illustrate differences in the nutrient characteristics of soil under different land use patterns in the northern piedmont of Yinshan Mountain. Soil nutrient characteristics were evaluated under four different land use patterns (enclosed grassland, grazed grassland, farmland, and abandoned land) in field studies, by analyses of field samples, in laboratory analyses, and by mathematical models. The contents of organic matter, total nitrogen (N), total phosphorus (P), and total potassium (K) in soil samples were (25.12±6.56), (0.63±0.08), (0.76±0.10), and (31.99±1.07) g/kg, respectively. The contents of soil available N, available P, and available K were (39.87±9.14), (6.72±3.75), and (175.83±105.45) mg/kg, respectively. The soil pH value was (7.74±0.14). The type of land use pattern significantly affected soil organic matter, total N, total P, available P, and available K (P<0.01), but did not significantly affect the available N, total K, or pH (P>0.05). The total soil nutrient contents and the pH value in the 0-25 cm soil layer showed little variation, but the contents of available soil nutrients and organic matter decreased at deeper soil depths. Based on a comprehensive evaluation of soil fertility, the four plots were ranked from most to least fertile as follows: enclosed grassland (0.506)>grazed grassland (0.417)>farmland (0.361)>abandoned land (0.357). The soil fertility of enclosed grassland and grazed grassland was evaluated as medium, while that of farmland and abandoned land was classified as low. These results suggested that grassland is more beneficial than farmland for maintaining soil fertility. In conclusion, the soil fertility was low in these studied areas, and the contents of total N and available N were especially low.

Key words:nutrients characteristics; soil fertility; land use patterns; northern piedmont of the Yinshan Mountain

*通信作者

Corresponding author. E-mail:13948815709@163.com

作者简介：高君亮(1985-)，男，甘肃静宁人，在读博士。E-mail:gaojunliang1985@163.com

基金项目：内蒙古教育厅重点项目(NJZZ13066)和“十二五”科技支撑课题(2012BAD16B0103)资助。

*收稿日期：2015-06-18；改回日期：2015-08-19

DOI：10.11686/cyxb2015311

http://cyxb.lzu.edu.cn

高君亮, 罗凤敏, 高永, 原伟杰, 王淮亮, 党晓宏. 阴山北麓不同土地利用类型土壤养分特征分析与评价.草业学报, 2016, 25(4): 230-238.

GAO Jun-Liang, LUO Feng-Min, GAO Yong, YUAN Wei-Jie, WANG Huai-Liang, DANG Xiao-Hong. Analysis of soil nutrient characteristics under different land use patterns in the northern piedmont of Yinshan Mountain. Acta Prataculturae Sinica, 2016, 25(4): 230-238.