馬國飛，滿蘇爾·沙比提，張雪琪(新疆師范大學(xué) 地理科學(xué)與旅游學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830054)

托木爾峰南坡不同植被類型土壤特性及其與海拔的關(guān)系

馬國飛，滿蘇爾·沙比提，張雪琪
(新疆師范大學(xué) 地理科學(xué)與旅游學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830054)

為了探究托木爾峰自然保護(hù)區(qū)南坡不同植被類型土壤特性與海拔的關(guān)系，對(duì)托木爾峰國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)臺(tái)蘭河上游河谷不同海拔下草地、灌木地和森林地的表層(0-10 cm)土壤理化性質(zhì)進(jìn)行分析。結(jié)果表明：1)土壤顆粒度隨海拔的增加而趨于細(xì)化；不同植被類型間土壤自然含水率差異明顯，與其相應(yīng)的海拔之間均呈正相關(guān)關(guān)系。2)草地土壤中的變異系數(shù)(CV)>1.0，屬強(qiáng)變異；森林土壤中全鹽的CV≤0.1，為弱變異；其它所有樣地的鹽分離子的CV均在0.1～1.0，為中等變異。灌木地土壤中NaCl和K++Na+及森林地土壤中Cl-和SO42-與海拔間表現(xiàn)為極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.01)。3)土壤pH與海拔間呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.05)；土壤有機(jī)質(zhì)含量大小順序?yàn)樯值?草地>灌木地，全磷含量表現(xiàn)為為森林地>灌木地>草地，全氮含量表現(xiàn)為草地>森林地>灌木地，碳氮比表現(xiàn)森林地>灌木地>草地；有機(jī)質(zhì)、全氮、碳氮比均屬中等變異，全磷屬弱變異。除草地的土壤碳氮比以及森林的土壤碳氮比和全磷以外，土壤各養(yǎng)分指標(biāo)與海拔間均表現(xiàn)出極顯著(P<0.01)或顯著(P<0.05)相關(guān)性。本研究可為根據(jù)不同海拔植被類型的土壤理化特征對(duì)該保護(hù)區(qū)采取合理的管護(hù)模式，改善保護(hù)區(qū)的生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)其健康可持續(xù)的發(fā)展提供參考依據(jù)。

托木爾峰；土壤；海拔；顆粒度；自然含水率；鹽分；養(yǎng)分

土壤理化性質(zhì)是反映土壤質(zhì)量的主要參數(shù)和重要組成部分，也是土壤肥力的重要屬性和土壤理論研究的基礎(chǔ)[1]。土壤理化性質(zhì)不僅能反映土壤的結(jié)構(gòu)狀況和水源涵養(yǎng)能力，而且也影響著植被的生長(zhǎng)發(fā)育[2]。研究[3]表明，不同植被類型土壤的養(yǎng)分積累及平衡狀況存在差異，其空間變異主要受海拔、地形、植被、根系分布狀況等因素的影響。國內(nèi)外學(xué)者對(duì)不同時(shí)空尺度上土壤理化性質(zhì)的研究已相對(duì)成熟和豐富[4-7]。天山作為對(duì)亞洲乃至全球地理格局極具影響力的地理單元，人類對(duì)天山的探索與研究從未止步。目前，對(duì)天山南北坡土壤的理化性質(zhì)研究也有一定的進(jìn)展[2,8-10]，但是對(duì)天山托木爾峰自然保護(hù)區(qū)土壤植被等方面的研究卻很少[11]。

天山托木爾峰國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)位于新疆阿克蘇地區(qū)溫宿縣境內(nèi)(41°40′-42°04′ N，79°50′-80°54′ E)，總面積3.436×105hm2，是我國少有的高山自然保護(hù)區(qū)。自然保護(hù)區(qū)海拔從1 450 m升至7 443 m，垂直高差近6 000 m，共發(fā)育了從暖溫帶荒漠帶到冰雪帶7個(gè)垂直自然帶，形成天山南坡最完整的垂直自然帶譜。是以保護(hù)高山冰川和其下的森林和野生動(dòng)植物及其生境為主，以水源涵養(yǎng)、生態(tài)旅游和科學(xué)研究為一體化的綜合性國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)。自然保護(hù)區(qū)作為天山最大的冰川作用中心及眾多內(nèi)陸河水系的發(fā)源地，是新疆重要的水資源補(bǔ)給區(qū)，被譽(yù)為“天然水塔”，生態(tài)地位十分重要，是新疆重要的生態(tài)屏障。而且還是重要的農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)地，其生態(tài)環(huán)境的優(yōu)劣，直接關(guān)系到新疆2 000多萬人口的生態(tài)安全[12]。本研究以天山托木爾峰自然保護(hù)區(qū)南坡臺(tái)蘭河上游河谷區(qū)域?yàn)檠芯繉?duì)象，通過對(duì)其不同海拔植被類型的土壤理化性質(zhì)和規(guī)律的分析，為科學(xué)保護(hù)和利用保護(hù)區(qū)土壤植被提供基礎(chǔ)資料和理論支持。同時(shí)，通過對(duì)海拔與不同植被類型土壤理化性質(zhì)間的相關(guān)性分析，為解釋海拔作為土壤的重要影響因子提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

臺(tái)蘭河流域的地理位置為40°41′44″-42°15′13″ N，80°21′44″-81°10′44″ E，位于新疆阿克蘇地區(qū)溫宿縣境內(nèi)，發(fā)源于西南天山最高峰托木爾峰(海拔7 435.3 m)南麓，由大臺(tái)蘭河、小臺(tái)蘭河及塔克拉克河匯流而成。河流自北向南最終注入塔里木盆地，全長(zhǎng)90 km，流域總面積為5 824 km2，為一獨(dú)立水系。臺(tái)蘭河流域?qū)俚湫透珊荡箨懶詺夂?，流域?nèi)年均溫為7.9 ℃，極端最高氣溫為37.6 ℃，最低氣溫為-27.4 ℃。多年平均降水量為182.6 mm，降水分布較集中且多出現(xiàn)在夏季，最大月降水量出現(xiàn)在7月，占年降水量的17.0%～22.8%[13]。高山區(qū)的水面蒸發(fā)量在600 mm左右，中山區(qū)在800～1 000 mm。

受北高南低總體地勢(shì)的影響，流域自然景觀垂直地帶性明顯，以荒漠帶為基帶(海拔2 100 m或陽坡2 300 m以下)，隨著地形和土壤條件的不同，發(fā)育著不同的灌木和小半灌木。主要有霸王(Zygophyllumfabago)、琵琶柴(Reaumuriasoongarica)、假木賊(Anabasistruncata)等植被群落，一般蓋度不超過20%,土壤類型以山地棕漠土為主。主要分為草地、灌木地和林地3種植被類型地，草地為山地荒漠草原帶(海拔2 100～2 400 m或陽坡2 500 m)，其分布較狹窄，主要有戈壁針茅(Stipagobica)、沙生針茅(S.glareosa)和高加索針茅(S.caucasica)群落，總蓋度在30%～50%,以山地棕鈣土為主。灌木地主要有灌木類植被錦雞兒(Caraganaturfanensis)廣泛分布于此。林地主要為亞高山森林草原帶，廣泛占據(jù)在2 400～3 100 m海拔范圍內(nèi)，陰坡以雪嶺云杉(Piceaschrenkiana)建群的山地陰暗針葉林為主，郁閉度0.3～0.7，林下出現(xiàn)蘚類植物或灌木,下坡位草類植物多糙蘇(Phlomisumbrosa)、車前草(Plantagoasiatica)，另外羊茅(Festucaovina)及天山異燕麥(Helictotrichonhookeri)和銀穗草(Leucopoaolgae)等植被有局部分布，群落總蓋度40%～60%；陽坡則以山地真草原為主，蓋度在30%左右,以山地栗鈣土為主。

1.2 研究方法

1.2.1 土樣采集 于2016年7月在托木爾峰國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)臺(tái)蘭河上游河谷自南向北選擇3個(gè)海拔梯度(<1 900、1 900-2 200、2 200-2 600 m)設(shè)置具有代表性的小型樣地30個(gè)。采用土鉆法分別對(duì)各樣地內(nèi)不同植被下的土壤表層(0-10 cm)進(jìn)行取樣(因研究區(qū)大部分采樣點(diǎn)土壤底層碎巖過多，底層土壤很難采集)，每個(gè)樣點(diǎn)取3個(gè)重復(fù)，將3次所采土樣混合均勻后用四分法取土約0.5 kg裝袋貼標(biāo)并立即稱重，取得草地土樣12個(gè)(G1-G12)，灌木土樣16個(gè)(S1-S16)，森林土樣18個(gè)(F1-F18)，共46個(gè)(表1)。同時(shí)用GPS進(jìn)行定位并記錄每一采樣點(diǎn)的精確地理坐標(biāo)及高程數(shù)據(jù)。

1.2.2 土壤理化性質(zhì)測(cè)定 土壤的機(jī)械組成在0.02～1 000 μm粒級(jí)內(nèi)的用Malvern激光粒度儀進(jìn)行測(cè)定[14]，重復(fù)測(cè)量誤差小于2%，大于1 000 μm的顆粒用機(jī)械篩選法稱重獲得；土壤粒徑劃分則參考“土壤粒級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)”[15]，其中，粘粒粒徑<0.005 mm，粉粒粒徑0.005～0.050 mm。

土壤水溶性鹽分總量用質(zhì)量法測(cè)定，CO32-和HCO3-采用雙指示劑法和鹽酸滴定法測(cè)定，Cl-采用AgNO3滴定法測(cè)定，SO42-采用容量法測(cè)定，Ca2+、Mg2+采用EDTA絡(luò)合滴定法測(cè)定，K+、Na+采用差減法測(cè)定；土壤pH使用PHS-4型智能酸度計(jì)測(cè)定土壤浸提液(土水比為1∶5)，土壤有機(jī)質(zhì)測(cè)定用重鉻酸鉀-容量法，全氮測(cè)定用重鉻酸鉀-硫酸消化法，全磷的測(cè)定用酸溶-鉬銻抗比色法[16]。

土壤自然含水率的計(jì)算公式：

土壤自然含水率=(土壤自然濕重-土壤烘干重)/土壤烘干重×100%[16]。

變異系數(shù)(CV)=(標(biāo)準(zhǔn)差/均值)×100%。

通常認(rèn)為，變異系數(shù)(CV)≤0.1為弱變異性；0.1

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

采用統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件SPSS 21.0對(duì)土壤理化性質(zhì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和相關(guān)性分析，利用Excel進(jìn)行圖表的制作。

表1 研究區(qū)樣地基本概況Table 1 Basic characteristics of sample plots

續(xù)表1

樣地Sampleplot地理坐標(biāo)Geographiccoordinates海拔Altitude/m樣點(diǎn)SampleH2080°21′47．98″E41°49′43．73″N2360．38F8H2180°21′32．12″E41°50′01．53″N2445．30F9H2280°21′16．42″E41°50′14．57″N2460．43F10H2380°21′02．06″E41°50′29．86″N2478．90F11H2480°20′42．77″E41°50′45．09″N2501．93F12H2580°20′27．46″E41°51′02．85″N2556．20F13H2680°20′18．62″E41°51′16．38″N2551．57F14H2780°20′14．36″E41°51′30．33″N2555．32F15H2880°20′08．73″E41°51′46．89″N2561．72F16H2980°20′00．77″E41°52′00．33″N2566．77F17H3080°19′53．71″E41°52′15．98″N2571．63F18

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤質(zhì)地及水分含量與海拔間關(guān)系

海拔<1 900 m的土壤質(zhì)地為山地棕漠土，海拔1 900-2 200 m的土壤質(zhì)地為山地棕鈣土，海拔2 200-2 600 m的土壤質(zhì)地為山地粟鈣土。3個(gè)海拔梯度的土樣中粉粒(0.005<粒徑<0.050 mm)含量分別為22.05%、48.63%和54.42%，粘粒(粒徑<0.005 mm)含量分別為10.70%、15.79%和24.29%(圖1)。3個(gè)海拔梯度下表層土壤中的粉粒含量和粘粒含量均隨海拔的增加而增多。說明表層土壤顆粒度隨海拔的增加呈細(xì)化趨勢(shì)。

草地土壤表層(0-10 cm)的自然含水率在0.090～0.436，平均自然含水率為0.253；灌木樣地表層土壤自然含水率在0.084～0.710，平均自然含水率為0.255；森林樣地表層土壤自然含水率介于0.213～0.755，平均自然含水率為0.451(圖2)。不同植被類型的土壤平均自然含水率大小表現(xiàn)為森林地>灌木地>草地，存在較明顯的差異。草地的土壤自然含水率與其海拔之間呈對(duì)數(shù)相關(guān)關(guān)系(R=0.789，P<0.01)，灌木土壤自然含水率與其海拔之間呈顯著的多項(xiàng)式相關(guān)關(guān)系(R=0.849，P<0.01)，森林土壤自然含水率與其海拔之間為乘冪相關(guān)關(guān)系(R=0.515，P<0.05)。因此，各植被類型的土壤自然含水率與其海拔之間均存在正相關(guān)關(guān)系，即隨研究區(qū)海拔的增加，土壤自然含水率也不斷上升。

圖2 不同植被類型土壤自然含水率與其海拔的相關(guān)關(guān)系Fig. 2 Changes in soil moisture content with altitude gradient

2.2 不同植被類型土壤鹽分與海拔間關(guān)系

2.2.1 不同植被類型土壤離子組成 研究區(qū)未檢測(cè)出CO32-，草地土壤中陰離子的平均含量表現(xiàn)為Cl->HCO3->SO42-，灌木地和森林地均表現(xiàn)為HCO3->Cl->SO42-，陰離子以Cl-和HCO3-為主(表2)。草地和灌木地土壤中陽離子的平均含量表現(xiàn)為K++Na+>Ca2+>Mg2+，森林地表現(xiàn)為Ca2+>K++Na+>Mg2+，陽離子以K++Na+和Ca2+為主。NaCl含量的大小順序?yàn)椴莸?灌木地>森林地。

變異系數(shù)(CV)的大小表示土壤特性空間變異的大小，研究區(qū)各植被類型土壤鹽分離子的空間差異大小不同。草地土壤中Ca2+的CV>1.0，屬強(qiáng)變異；森林地的土壤NaCl的CV≤0.1，為弱變異；其它各樣地的離子的CV均在0.1～1.0，為中等變異。整體來看，研究區(qū)土壤鹽分離子的空間差異不大。

2.2.2 不同植被類型土壤鹽分與海拔間相關(guān)性分析 草地土壤中NaCl及各離子含量與海拔間相關(guān)性均不顯著(P>0.05)，這可能與草地樣地土壤類型同一性及海拔梯度較小有關(guān)(表3)。灌木地土壤中NaCl和K++Na+與海拔間表現(xiàn)為極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.01)，SO42-和Ca2+與海拔間則表現(xiàn)為顯著正相關(guān)關(guān)系，其它的可溶性鹽分離子均與海拔之間的相關(guān)性不顯著(P>0.05)。森林地土壤中Cl-和SO42-與海拔間表現(xiàn)為極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，Mg2+與海拔間則表現(xiàn)為顯著正相關(guān)關(guān)系，NaCl與海拔間呈負(fù)相關(guān)關(guān)系但并不顯著，其它的可溶性鹽分離子與海拔之間的相關(guān)性不顯著。

2.3 不同植被類型土壤養(yǎng)分與海拔間的關(guān)系

2.3.1 不同植被類型土壤養(yǎng)分含量分析 研究區(qū)表層土壤pH在7.58～8.20，呈弱堿性(表4)。3種植被類型的表層土壤有機(jī)質(zhì)含量表現(xiàn)為森林地>草地>灌木地；全磷含量表現(xiàn)為森林地>灌木地>草地，全氮含量表現(xiàn)為草地>森林地>灌木地，C/N表現(xiàn)為森林地>灌木地>草地。由各項(xiàng)土壤養(yǎng)分指標(biāo)的CV可知，各植被類型的土壤pH的CV≤0.1，為弱變異；有機(jī)質(zhì)、全氮、C/N均屬中等變異，灌木地土壤有機(jī)質(zhì)的CV最高，為0.62，這可能與灌木地樣地的垂直跨幅較大有關(guān)，研究區(qū)灌木樣地分布范圍自海拔1 796.5 m延伸至海拔2 420.7 m，垂直幅度達(dá)600 m，占據(jù)3個(gè)垂直自然地帶，隨著諸多因素的變化導(dǎo)致其不同海拔灌木樣地中土壤有機(jī)質(zhì)分解速率、周轉(zhuǎn)時(shí)間及積累量的差異顯著。3種植被類型土壤中全磷的CV分別為0.05、0.06、0.03，均屬弱變異，表明不同植被類型下土壤全磷含量均較穩(wěn)定，在土壤中下遷緩慢，成土母質(zhì)及成土過程中生物風(fēng)化作用可能是導(dǎo)致其變異的原因，外界環(huán)境對(duì)土壤全磷含量的影響微小。

表2 土壤鹽分特征值Table 2 Statistical featuresof soil salinity

表3 不同植被類型土壤鹽分與海拔間的關(guān)系Table 3 Relationship between soil salinity in different vegetation types and altitudes

注：**表示極顯著相關(guān)(P<0.01)；*表示顯著相關(guān)(P<0.05)。表5同。

Note: ** indicate significant correlation at the 0.01 level; * indicate significant correlation at the 0.05 level. similarly for Table 5.

2.3.2 不同植被類型土壤各養(yǎng)分指標(biāo)與海拔間相關(guān)性分析 草地土壤pH與其海拔間呈多項(xiàng)式相關(guān)關(guān)系(R=-0.794，P<0.01)，灌木地二者呈多項(xiàng)式相關(guān)關(guān)系(R=-0.762，P<0.05)，森林地中二者呈極顯著的多項(xiàng)式相關(guān)關(guān)系(R=-0.928，P<0.01)，即隨海拔的增加，表層土壤pH呈不斷降低趨勢(shì)(表5)。草地的土壤有機(jī)質(zhì)、全磷、全氮含量與海拔之間呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.01)，土壤有機(jī)質(zhì)與全氮、全磷和C/N均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，全氮與全磷呈極顯著正相關(guān)關(guān)系；灌木地的土壤有機(jī)質(zhì)、全磷、全氮、C/N與海拔均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，而pH與海拔呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.05)，有機(jī)質(zhì)與全氮和C/N呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，全氮與全磷呈極顯著正相關(guān)關(guān)系；森林土壤中有機(jī)質(zhì)、全氮與海拔均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，而海拔、有機(jī)質(zhì)、全氮與pH均呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，有機(jī)質(zhì)與全氮、C/N均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，而全磷、全氮與C/N相關(guān)不顯著(P>0.05)。

3 討論

土壤質(zhì)地又稱土壤機(jī)械組成，是指土壤粒徑的大小及其占比。它不僅影響土壤的理化性質(zhì)，而且與植物生長(zhǎng)所需的生境關(guān)系密切。研究區(qū)各樣地表層土壤粒徑大小隨海拔的增加呈不斷細(xì)化趨勢(shì)。研究區(qū)海拔基本處在1 800-2 600 m，從低到高，氣溫及降水量的變化決定了植被類型的演化，隨植被群落的豐富，生物化學(xué)風(fēng)化加強(qiáng)，腐殖質(zhì)有較多積累，土層發(fā)育較好并存在有殘積粘化現(xiàn)象，粘化現(xiàn)象反映了就地成土的風(fēng)化特征與風(fēng)化方向[11]，這對(duì)土壤粒徑大小的空間變化產(chǎn)生重大影響。氣候、植被等條件通過影響土壤發(fā)育過程進(jìn)而影響土壤粒徑的大小分布，這與岷江上游河谷土壤粒徑研究結(jié)果一致[18]。而與劉淑娟等[15]提出的土壤粒徑主要受土壤濕度、區(qū)域風(fēng)力影響的觀點(diǎn)卻不相同。主要原因是目前諸多關(guān)于土壤粒度、質(zhì)地分布的研究對(duì)象多為沙漠綠洲、河流下游平原區(qū)域，而這一觀點(diǎn)用于推測(cè)山地地形的土壤粒徑變化成因顯然是不合適的。從研究區(qū)水熱條件和植被群落等因素的變化和演替現(xiàn)象可以看出，這一現(xiàn)象與土壤粒度的地帶性分布有密切關(guān)系。

表4 土壤養(yǎng)分特征值Table 4 Statistical featuresof soil nutrients

表5 不同植被類型土壤養(yǎng)分與海拔間的關(guān)系Table 5 Relationship between soil nutrients in different vegetation types and altitudes

土壤水分是影響水土保持過程的關(guān)鍵因子之一，也是影響植被生長(zhǎng)的重要因素[19]。本研究得出，研究區(qū)不同海拔、不同植被類型的土壤自然含水率的差異明顯，隨研究區(qū)內(nèi)海拔的增加，不同植被類型的土壤自然含水率均呈現(xiàn)出不斷累積上升的趨勢(shì)。這與趙成義等[20]關(guān)于新疆降水隨海拔變化的區(qū)域分異特征的研究結(jié)果相一致。土壤含水量受海拔、氣候條件、植被覆蓋度及土壤發(fā)育狀況等諸多因素的共同作用而表現(xiàn)出一定的梯度變化。

土壤中鹽分含量的高低直接影響著土壤養(yǎng)分含量的積累和轉(zhuǎn)化，對(duì)土壤肥力大小形成制約作用[17]。結(jié)果表明，研究區(qū)表層土壤鹽分含量偏小，除Ca2+以外，空間差異整體不顯著。在研究區(qū)山地生境下，人為干擾活動(dòng)少，自然植被幾乎不被破壞，加上降水量的增加，土壤淋溶作用強(qiáng)，表層土壤中的大部分鹽分隨水分下滲被帶入深層。而鈣離子最大值出現(xiàn)在草地土壤中，一方面是受母質(zhì)成分影響，另一方面草地各樣地間植被蓋度的巨大差異也是造成這一結(jié)果的重要因素。托木爾峰國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)南坡低山地帶存在第三紀(jì)含鹽地層，其巖層為淺紅棕色泥巖、粉砂巖夾有鹽巖或與石膏互層，成為山區(qū)土壤形成的基礎(chǔ)[11]。再加上草地樣地分布幅度較大，水熱條件的顯著差異也對(duì)這一結(jié)果產(chǎn)生深刻影響。

土壤pH與土壤含水量的空間分布規(guī)律相反，研究表明，研究區(qū)表層土壤呈弱堿性，不同植被類型的土壤pH與海拔之間均存在顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，土壤pH值隨海拔的上升而呈現(xiàn)不斷降低趨勢(shì)，這與不同海拔的降水淋溶作用、有機(jī)酸含量及植被覆蓋度等環(huán)境因子影響存在密切關(guān)系[21]，受研究區(qū)地形影響，隨著海拔的增加，容易導(dǎo)致地形雨形成，降水增加使土壤表層的易溶鹽分得到淋溶，土壤表層pH亦隨之降低。而另一方面與不同植被形成的生態(tài)系統(tǒng)對(duì)其下覆土壤的生物風(fēng)化作用存在著密切關(guān)系，主要是由于隨海拔的上升，植被組成逐漸豐富，大量的植被凋落物覆蓋在土壤表層引起鹽基離子的下移，且表層土壤枯落物層有機(jī)質(zhì)的分解過程中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物單寧有機(jī)酸多，導(dǎo)致土壤pH均有所下降。研究結(jié)果也反映出土壤酸堿度在海拔的影響下表現(xiàn)出一定的規(guī)律性。

受研究區(qū)北高南低的地勢(shì)影響，降水量隨海拔的增加而遞增，氣溫的變化則相反，研究區(qū)土壤隨海拔增加而溫度逐漸下降，土壤有機(jī)質(zhì)層的分解受土壤微生物及各種土壤酶活性被抑制的影響而減緩了土壤成分中有機(jī)質(zhì)的分解速率[22]。另一方面，由于植被群落的更替和隨海拔上升其覆蓋度不斷增加，植被枯落物愈加覆蓋及腐化，進(jìn)一步加快了有機(jī)質(zhì)的積累。研究區(qū)不同植被類型土壤養(yǎng)分含量的差異主要受海拔、氣候、母質(zhì)及生物干擾的影響[21]。此外，全氮等的含量還受有機(jī)質(zhì)控制及與土壤中粘粒含量的變化有關(guān)[8]。土壤中有機(jī)質(zhì)是各種營(yíng)養(yǎng)元素的重要來源，其中氮元素一般以有機(jī)態(tài)形式存在，是土壤有機(jī)質(zhì)的重要組成部分。本研究中各植被類型的表層土壤有機(jī)質(zhì)含量與全氮均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，因此，全氮與有機(jī)質(zhì)的空間分布趨勢(shì)一致[23]。土壤全磷與有機(jī)質(zhì)在草地樣地中表現(xiàn)出極顯著的相關(guān)性，但隨海拔和植被類型的變化，土壤全磷均較穩(wěn)定，變異性最弱，表明全磷除與其總含量及植被因素相關(guān)外，與成土母質(zhì)也存在一定的關(guān)系[3]。C/N作為土壤質(zhì)量的敏感指標(biāo)，是衡量土壤碳、氮營(yíng)養(yǎng)平衡狀況的重要參數(shù)，其變化對(duì)土壤碳氮循環(huán)有重要的影響[4]。本研究分析表明不同植被類型表層土壤中C/N與有機(jī)質(zhì)均呈極顯著正相關(guān)，說明研究區(qū)表層土壤中有機(jī)質(zhì)含量對(duì)C/N的影響明顯。

4 結(jié)論

研究區(qū)不同海拔梯度下表層土壤中粉粒(0.005<粒徑<0.050 mm)的顆粒度含量比例均大于粘粒(粒徑<0.005 mm)，且土壤顆粒度含量比例均隨著海拔的增加而升高，土壤粒徑隨海拔上升趨于細(xì)化。

不同植被類型的土壤自然含水率表現(xiàn)出顯著的差異性，森林地土壤的自然含水率為最高；不同海拔梯度下3種植被類型的土壤自然含水率均表現(xiàn)出隨海拔的增加而累積上升的趨勢(shì)。

草地土壤鹽分含量最高，空間差異較弱，其與海拔間相關(guān)性不顯著，NaCl含量?jī)H在灌木地與海拔間相關(guān)性顯著。不同海拔梯度下各植被類型土壤pH均為弱變異，但仍表現(xiàn)出隨海拔上升整體呈下降趨勢(shì)的空間變化規(guī)律。

森林地土壤養(yǎng)分最為豐富，除森林地全磷外，不同海拔梯度下草地、灌木、森林植被類型表層土壤養(yǎng)分均與海拔間表現(xiàn)出顯著的相關(guān)性。

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(責(zé)任編輯 茍燕妮)

Relationship between soil properties in different vegetation types and altitudes on the south slope of Mt. Tuomuer

Ma Guo-fei, Mansur·Sabit, Zhang Xue-qi
(Xinjiang Normal University, Geography Science and Tourism Collage, Urumqi, 830054, China)

To explore the spatial distribution characteristics of soil physical and chemical properties on the south slope of Mt. Tuomuer,the physio-chemical properties of soil at different altitudes in Tailan River Valley were analyzed. The results showed that: 1)The grain size of the soil tended to be more refined as altitude increased; there was a significant difference in the soil moisture content in different vegetation types, anda positive correlation with altitude. 2)The coefficient of variation of in grassland soil was due to strong variation with the CV>1.0, and the coefficient of variation of the total salt in forest soils showed a weak variation with the CV≤0.1. In addition to, the coefficient of variation of other salt ions showed medium variation with the 0.1≤CV≤1.0.There was a very significant negative correlation between NaCl and K++Na+in shrub land, and Cl-and SO42-in forest land and at altitude (P<0.01). 3)There was a significant negative correlation between soil pH and altitude. The orderofthe content of surface soil organic matter in the study area was forest>grassland>shrub, the content of total P with forest>shrub>grassland, the content of total N with grass>forest>shrub, and the order of C/N with forest>shrub>grassland. Organic matter, total N, and C/N showed medium variation, whereas total P showed weak variation. There were highly significant or significant correlations between soil nutrient indexes and altitude, except for the grassland soilsamples’ C/N, as well as the forest soil’s C/N and total P. Therefore, a reasonable management model should be used to improve the ecological environment based on both vegetation types and soil properties in Tuomuer Nature Reserve at different altitudes.

Tuomuer; soil; altitude; granularity; soil moisture content; soil salinity; soil nutrient

Mansur·Sabit E-mail:mansursa@163.com

2016-08-16 接受日期：2017-02-24

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41461107)；新疆師范大學(xué)地理學(xué)博士點(diǎn)支撐學(xué)科開放課題基金項(xiàng)目(XJNU-DL-201608)

馬國飛(1988-)，男，山西呂梁人，在讀碩士生，主要從事干旱區(qū)綠洲生態(tài)研究。E-mail:1967260290@qq.com

滿蘇爾·沙比提(1963-)，男(維吾爾族)，新疆阿克蘇人，教授，碩士，主要從事干旱區(qū)環(huán)境演變與災(zāi)害防控研究。 E-mail:mansursa@163.com

10.11829/j.issn.1001-0629.2016-0432

S154.4;Q948.2

A

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馬國飛，滿蘇爾·沙比提，張雪琪.托木爾峰南坡不同植被類型土壤特性及其與海拔的關(guān)系.草業(yè)科學(xué),2017,34(6)：1149-1158.

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