内蒙古清水河老牛湾国家地质公园不同土地利用的养分分析

牛文军+赵补来+史跃中+赵伟+王婷+王静

摘要：指出了地质公园不同土地利用的土壤养分分析为公园植被绿化和合理施肥提供了重要依据。选择内蒙古清水河老牛湾国家地质公园作为研究对象，对公园内耕地、林地、草地和地质遗迹景观田地4种土地利用类型进行了土壤养分分析。结果表明：地质公园土壤养分总体处于极低水平，其中有机质平均含量为0.07%，碱解氮平均含量为26.72 mg/kg，速效磷平均含量为5.26 mg/kg，速效钾平均含量为80.48 mg/kg；地质公园中地质遗迹景观田地的土壤养分显著高于其他3种土地类型，对于人工管理绿化的草地和林地来说，草地土壤养分沿黄河从东南到西北递减，林地养分从景区门景到景区内部递减。

关键词：老牛湾国家地质公园；土地利用；土壤养分；清水河县

中图分类号：F301.24

文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2017）14-0239-05

1 引言

地质公园是以具有特殊地质科学意义、稀有的自然属性、较高的美学观赏价值，具有一定规模和分布范围的地质遗迹景观为主体，并融合其他自然景观与人文景观资源建立的，以传播地球科学知识为主，兼顾观光、休闲、保健、专题研究功能的公共园地[1]。内蒙古清水河老牛湾国家地质公园是呼和浩特地区唯一一个国家级地质公园，公园有雄奇瑰丽的黄河大峡谷、形似太极图的太极湾、飞流遥挂的瀑布、千姿百态的黄土地貌景观，被称作“山清水秀的小江南”。此外，公园还有因势救险的明代长城、原生态的历史风貌与浓郁的现代气息，使地质公园成为一个科学内涵丰富、文化特色浓郁、极具观赏性和科普性的国家地质公园[2，3]。

老牛湾国家地质公园是呼和浩特市清水河县围绕“建设生态文明县”的重点绿化建设片区[4]。地质公园绿化作为公园景区的基础设施建设，对维护景区自然生态、美化景区环境、丰富旅游观光和改善生态环境等都具有十分重要的作用[5]。地质公园中土壤养分分析是植被绿化施肥项目实施的基础，是制定肥料配方和合理施肥的重要依据[6]。此外，土地利用的变化可以引起许多自然要素和生态过程的变化，是影响土壤变化最直接、最普遍、最深刻的因素[7，8]。

笔者选擇内蒙古清水河老牛湾国家地质公园为研究对象，依据地质公园土地规划图纸，选择4种不同的土地利用类型的土壤，通过测定和分析土壤养分，探讨不同土地利用下土壤养分的差异，为地质公园绿化和地质遗址的保护提供科学依据。

2 研究区概况

内蒙古清水河老牛湾国家地质公园位于内蒙古自治区中部，呼和浩特市最南端清水河县境内，处于黄河晋陕大峡谷最北端的蒙晋交界处。地质公园的地理位置为39°38′15.50″～39°41′22.53″N，111°24′40.98″～111°30′24.96″E，处于清水河县老牛湾镇最南端，隔杨家川河与山西省偏关县黄龙池乡的楼圪蛋相望，隔黄河西侧与准格尔旗魏家峁相望，是黄河与明长城的交汇处（图1）。

地质公园于2013年7月16正式开园，2014年1月9日顺利入选第七批国家级地质公园建设名单，取得建设资格，2015年10月21日国家级地质公园正式揭碑开园。地质公园以老牛湾景区为主体，总面积25.34 km²。老牛湾地处晋蒙边界黄河中上游黄土丘陵区，是内蒙古高原和山西黄土高原中间地带，黄土沟谷地貌较为发育。地质公园以流水侵蚀地貌和水体景观为核心景观，辅以黄土地貌、古生物化石、地层剖面等地质遗迹景观，同时融合了厚重的历史文化与丰富的人文资源景观，是一座集科学研究、观光游览、生态旅游为一体的综合性国家地质公园。作为国家级地质公园，公园内有华北最北缘最完整的古生代地层系统，包括寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系地层。清水河老牛湾地质公园涉及了古生代6个系中的4个系，横跨早晚古生代。完整的地层记录着该地区6亿年来沧海桑田的变化[2，3]。

3 材料与方法

3.1 样地选择

内蒙古清水河老牛湾地质公园以老牛湾景区为主体，因此采样主要围绕老牛湾景区。2016年3月24日，从老牛湾景区开始出发，依次到达老牛湾门景、太极湾、老牛堡、栈道、九曲黄河阵等景点取了19个样点，每个样点3次重复，共采集了57个土样（图2）。

采集点根据地质公园规划图尽量选择林地、草地、耕地、地质遗迹景观田地用地4种不同规划用地，其中耕地5个（编号5～9）、林地5个（编号1～4和10）、草地6个（编号14～19）、地质遗迹景观田地3个（编号11～13）（图2）。采样时用铁锹对同一地块样地随机采样，采样深度为30 cm、宽为5 cm、厚1～2 cm的土片，装入标好编号的塑料袋里，同时记录土样采集的日期、地点、采集人、经纬度、土壤描述等相关事项。

3.2 测定方法

在内蒙古师范大学土壤实验室测定了土壤pH 值、有机质、碱解氮、有效磷和速效钾5项指标，获得检测数据324个。土壤pH采用电位法；有机质采用油浴加热重铬酸钾氧化—容量法；碱解氮采用1 mol/L氢氧化钠碱解扩散法（ 康卫皿法）；速效磷采用碳酸氢钠浸提—钼锑抗比色法；速效钾采用乙酸铵浸提-火焰光度法。初步了解了内蒙古清水河老牛湾国家地质公园景区不同土地利用的土壤养分现状（表1）。

文中数据分析采用SPSS21.0和Excel软件，绘图采用Origin8.5和ArcGIS9.3软件。利用SPSS21.0软件进行了单因素方差分析，以检验不同土地利用养分是否存在差异。

4 结果分析

4.1 地质公园土壤养分概况

清水河老牛湾地质公园土壤pH 值平均为8.30，呈碱性。按照全国土壤养分含量等级标准来看，地质公园土壤养分含量呈很缺乏的状态（表2和表3）。其中，有机质平均含量为0.07%，碱解氮平均含量为26.72 mg/kg，二者都处于极缺乏状态（级别6），速效磷平均含量为5.26 mg/kg和速效钾平均含量为80.48 mg/kg，二者处于缺乏状态（级别4）。从土壤养分最小值来看，除速效钾以外，都处于极缺乏状态；从土壤养分最大值来看，只有速效钾能达到中等级别。地质公园土壤养分很缺乏是由于其地处黄土地貌区，生态平衡脆弱，植被稀疏，雨季暴雨集中，黄土易被冲刷，同时将大量的土壤养分带走，造成严重的水土流失[9，10]。

4.2 不同土地利用的土壤养分差异

根据清水河老牛湾国家地质公园规划图（图2）可知：公园景区的草地主要位于景区最西端黄河边人工修筑的栈道附近，地质遗迹景观田地位于景区最东南端的黄河边，耕地和林地零散的分布在从景区的门景到景区内部的沿路。

分类统计耕地、林地、草地和地质遗迹景观田地4种土地利用的土壤养分，结果见图3。草地和地质遗迹景观田地的土壤有机质平均值为0.11%，其显著高于耕地和林地的3倍。草地和地质遗迹景观田地的土壤碱解氮平均含量为32.76 mg/kg，其显著高于耕地和林地的1.65倍。4种土地利用的土壤速效磷的含量无显著差异，平均值为5.59 mg/kg。林地和地质遗迹景观田地的速效钾平均含量为97.31 mg/kg，其显著高于草地和耕地的1.44倍。

根据上述分析可知，地质遗迹景观田地的土壤养分总体来说优于其他3种土地类型。地质遗迹景观田地位于紧邻黄河边的阶地上，由于黄河下切侵蚀形成近似于阶梯状的地形，在阶地表面常遗留昔日谷底或河漫滩的沉积物，这些沉积物含有较高的养分[11]，可能是导致地质遗迹景观田地土壤养分偏高的原因。

4.3 草地和林地土壤养分分布规律

地质公园人为进行绿化的土地主要是草地和林地，分析采样点中不同位置的草地和林地的土壤养分分布规律，为公园绿化提供进一步依据。

草地分布在景区最西端黄河边人工修筑的栈道附近，根据图4可知，草地的有机质、碱解氮、速效磷和速效钾沿着黄河沿岸的栈道从东南到西北（编号14～19号）呈递减趋势，但其递减趋势不同。其中有机质、碱解氮和速效磷呈线性递减，而速效钾呈二次抛物线的递减。有机质和碱解氮随地理位置的递减速率明显大于速效磷和速效钾。

草地土壤养分从东西向西北递减的原因可能是景区地势呈西北高东西低，其中西北的高程约为1131 m，东西约为921 m。再加上地质公园位于内蒙古中西部，常年风向以西北风为主，在发生风水复合侵蚀时，降水和风力携带着土壤中的有机质和养分顺着地势和风向由西北向东西流失[12～14]，因此栈道附近草地的土壤有机质和养分体现出西北低东西高的规律。从另一个侧面也反映出，当土壤发生侵蚀过程中，土壤的有机质和碱解氮流失速率可能会大于速效磷和速效钾流失速率。

景区的林地零散的分布在景区的门景到景区内部的沿路（采样点由东北向西南分布），根据图5可知，林地的有机质、碱解氮、速效磷和速效钾从东北方向的景区门景到西南方向的黄河边（编号依次为1～4和10号）整体呈递减趋势，但其递减趋势小于草地。

根据上述分析可知，地质公园门景的土壤养分偏高，可能是因为该区域从2015年开始已陆续人工种植了一些灌木和草本类植物，而其他地方还在规划当中并未人工种植植物。在人工种植植被后，能增强土壤腐殖化作用，促进土壤有机质的形成发育，对土壤的有机质、碱解氮、速效钾等营养元素含量的提高有很大的帮助[15]。

5 结论

由于内蒙古清水河老牛湾国家地质公园所处地理位置的特殊性，使得地质公园土壤肥力总体处于极低水平，有机质平均含量为0.07%，碱解氮平均含量为26.72 mg/kg，速效磷的平均含量为5.26 mg/kg，速效钾的平均含量为80.48 mg/kg。公园可以通过种植作物的方式进行绿化，从而提升土壤肥力。

地质公园中耕地、林地、草地和地质遗迹景观田地的土壤养分存在显著差异。其中，草地和地质遗迹景观田地的土壤有机质和碱解氮显著高于耕地和林地，林地和地质遗迹景观田地的速效钾显著高于草地和耕地，土壤速效磷的含量在4种土地利用中无明显差異。

草地的土壤养分沿黄河栈道从东南到西北呈递减趋势，且有机质和碱解氮递减速率明显大于速效磷和速效钾。林地的土壤养分从景区门景到景区内部整体呈递减。不同土地利用类型和不同位置的土壤养分的差异，为今后进一步探讨适合地质公园绿化植被的选择方面提供了参考依据。

参考文献：

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