王 潔，賈文雄，趙 珍，陳京華，丁 丹

（西北師范大學(xué) 地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，蘭州730070）

祁連山北坡草甸草原地上生物量與土壤理化性質(zhì)的關(guān)系

王 潔，賈文雄，趙 珍，陳京華，丁 丹

（西北師范大學(xué) 地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，蘭州730070）

為了揭示祁連山北坡草甸草原的地上生物量與土壤理化性質(zhì)的關(guān)系，在祁連山北坡東、中、西部選擇了三個(gè)典型樣地，連續(xù)收集了兩個(gè)生長(zhǎng)季的野外采樣數(shù)據(jù)，開(kāi)展植物地上生物量與土壤理化性質(zhì)的關(guān)系研究。結(jié)果表明：（1）2014年生長(zhǎng)季每個(gè)樣地的地上總生物量均大于2013年生長(zhǎng)季的，且兩個(gè)生長(zhǎng)季的地上總生物量從東到西均依次增加；（2）土壤含水量、土壤溫度、土壤有機(jī)質(zhì)、有效鉀、p H值在不同樣地、不同生長(zhǎng)季、不同土層差異性明顯，而土壤堿解氮、有效磷相對(duì)穩(wěn)定，差異性不明顯；（3）地上生物量與土壤溫度呈顯著正相關(guān)，與土壤水分相關(guān)性不明顯，與有效磷呈極顯著正相關(guān)，與p H值呈顯著正相關(guān)，對(duì)地上生物量影響較大的因子是地溫、有效磷以及p H值。土壤養(yǎng)分主要通過(guò)影響土壤的理化性質(zhì)來(lái)決定植被的生長(zhǎng)，進(jìn)而影響植物的生物量。

祁連山北坡；草甸草原；地上生物量；土壤理化性質(zhì)

草地生態(tài)系統(tǒng)是全球分布最廣泛的陸地生態(tài)系統(tǒng)之一，草原面積約占全球陸地面積的1/5[1]。土壤是陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，是環(huán)境與生物相互作用的產(chǎn)物，儲(chǔ)藏著碳、氮、磷等大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[2]，也是陸地生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)與能量相互交換的重要場(chǎng)所。土壤養(yǎng)分對(duì)于植物的生長(zhǎng)起著關(guān)鍵性的作用，會(huì)直接影響植物群落的組成與生理活動(dòng)，決定生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能以及生產(chǎn)力水平[2]。但是，不合理的開(kāi)發(fā)利用使草地生態(tài)系統(tǒng)逐漸退化，會(huì)導(dǎo)致土壤性質(zhì)發(fā)生變化。因此，對(duì)草地土壤理化性質(zhì)的研究有助于全面認(rèn)識(shí)土壤養(yǎng)分狀況，對(duì)草地的維護(hù)和管理有著重要的意義。Li等研究了不同管理模式下牧草土壤碳庫(kù)的變化受管理方式的影響[3-4]；張俊華等研究了不同土地利用類(lèi)型下的土壤有機(jī)碳時(shí)空分布及其與區(qū)域環(huán)境的關(guān)系[5]；盛海彥研究了放牧干擾對(duì)高寒金露梅灌叢草甸群落和土壤因子的影響[6]；孫旭生研究了庫(kù)布齊沙漠不同沙地類(lèi)型植物群落與土壤的關(guān)系[7]；李恩宇等研究了青藏高原高寒草甸不同季節(jié)土壤理化性質(zhì)及酶活性對(duì)施肥處理的響應(yīng)[8]。這些研究側(cè)重于土壤碳庫(kù)與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系、植物群落與土壤環(huán)境的關(guān)系以及土壤理化性質(zhì)與施肥的關(guān)系，為全面認(rèn)識(shí)土壤環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)系奠定了基礎(chǔ)。

祁連山地處青藏高寒區(qū)、西北半干旱區(qū)和東部濕潤(rùn)區(qū)的交界帶，對(duì)氣候變化非常敏感[9]。目前，由于全球氣候變化和人類(lèi)活動(dòng)影響日漸加劇，祁連山的生態(tài)系統(tǒng)正發(fā)生著劇烈的變化，不僅表現(xiàn)為植被的退化，還表現(xiàn)出土壤環(huán)境的變化。祁連山土壤環(huán)境的變化是對(duì)生態(tài)系統(tǒng)變化的一種響應(yīng)，它不僅與土壤本身的性質(zhì)有關(guān)，而且受到外界強(qiáng)烈的限制與干擾，并與地理位置、氣候環(huán)境、地質(zhì)結(jié)構(gòu)和成土過(guò)程等因素密切相關(guān)。在祁連山開(kāi)展了一些植被與土壤理化性質(zhì)關(guān)系方面的研究，如Li等研究了祁連山土壤碳庫(kù)變化與土壤顆粒性質(zhì)的關(guān)系[10]；高超研究了東祁連山不同退化程度高寒草甸草原土壤有機(jī)質(zhì)及其對(duì)草地生產(chǎn)力的影響[11]；楊成德等研究了東祁連山高寒草甸土壤微生物量及其與土壤物理因子相關(guān)性特征[12]等。以往研究主要側(cè)重于土壤有機(jī)質(zhì)及其對(duì)草地生產(chǎn)能力的影響，微生物量與土壤因子的關(guān)系等，而對(duì)生物量與土壤因子之間的關(guān)系尚未深入研究。開(kāi)展土壤環(huán)境變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)變化的響應(yīng)十分重要，本研究通過(guò)調(diào)查祁連山北坡草甸草原的土壤理化性質(zhì)對(duì)地上生物量的影響，旨在探討不同植物群落在大尺度空間上的變化，分析不同植物群落的地上生物量與土壤理化性質(zhì)的關(guān)系，進(jìn)而為合理利用土地資源及草地生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)與重建奠定基礎(chǔ)。

1 研究區(qū)概況

祁連山（95°—104°E，35.5°—40°N）位于青藏高原東北邊緣，橫跨甘肅、青海兩省，全長(zhǎng)約1 000 km，最寬處約300 km，東起烏鞘嶺，西至當(dāng)金山口，北臨河西走廊，南接柴達(dá)木盆地，由多條西北—東南走向的平行山脈和寬谷組成，山勢(shì)由西向東逐漸降低[13]。祁連山年均溫0.6℃，年降水400～700 mm，降水主要集中在6—8月，屬于典型的大陸性氣候，同時(shí)又具有水熱垂直地帶性變化的山地氣候特點(diǎn)[14]，土壤以山地森林灰褐土、山地褐土、荒漠棕鈣土為主，對(duì)應(yīng)形成了草甸草原、典型草原和荒漠草原[14]，其中草甸草原是祁連山分布最廣和最主要的植被類(lèi)型。

2 研究方法

2.1 地上生物量和土壤樣品的采集

本文在祁連山北坡的青陽(yáng)山岔（QS，101°55′59″E，37°43′31″N）、民樂(lè)臥馬山（MS，100°39′25″E，38°24′18″N）、肅南鄂博臺(tái)子（SS，99°35′40″E，38°47′10″N）三個(gè)典型的草甸草原樣地開(kāi)展研究，三個(gè)樣地的海拔分別為2 772 m，2 711 m，2 756 m，坡度分別為62°，67°，56°，坡向均為半陽(yáng)坡。青陽(yáng)山岔與民樂(lè)臥馬山之間的空間距離大約為135 km，民樂(lè)臥馬山與肅南鄂博臺(tái)子之間的空間距離大約為101 km。在2013年、2014年兩個(gè)連續(xù)生長(zhǎng)季的5—9月，在青陽(yáng)山岔、民樂(lè)臥馬山、肅南鄂博臺(tái)子布設(shè)植被樣方，具體方法是將20 m的卷尺拉成一條直線(xiàn)，在0～3 m，10～13 m，20～23 m處做一個(gè)3 m×3 m的樣方，在樣方四角和中心設(shè)置5個(gè)1 m×1 m的小樣方作為重復(fù)，采用針刺法統(tǒng)計(jì)物種的蓋度，用卷尺測(cè)量物種的高度（每個(gè)物種測(cè)量15次），用圓圈法統(tǒng)計(jì)物種的頻度（每個(gè)樣地拋擲30次），統(tǒng)計(jì)樣方中出現(xiàn)的物種數(shù)，按不同物種貼地面剪取植物的地上部分，裝入密封塑料袋中帶回。在實(shí)驗(yàn)室，將采集的草樣在恒溫65℃的烘箱內(nèi)連續(xù)烘干至恒重，稱(chēng)量干重。同時(shí)，在剪完植被后的樣方上采用對(duì)角線(xiàn)法，用土鉆分層采集土壤樣品，分層測(cè)至30 cm，每層10 cm，重復(fù)3次，將3次重復(fù)分層混和為一個(gè)混合樣，然后將土樣用塑料袋密封，帶回實(shí)驗(yàn)室后取出一部分用來(lái)測(cè)定其含水量；剩余土樣風(fēng)干后制成過(guò)0.15 mm和1 mm的分樣，進(jìn)一步進(jìn)行土壤理化性質(zhì)的測(cè)定。

2.2 土壤理化性質(zhì)的測(cè)定及數(shù)據(jù)處理

土壤含水量用烘干法、土壤地溫用地溫計(jì)、p H值用酸度計(jì)法、有效N，P，K通過(guò)TFC1B型速測(cè)儀來(lái)比色測(cè)定、土壤有機(jī)質(zhì)用重鉻酸鉀容量法測(cè)定。

2.3 統(tǒng)計(jì)分析

用Excel 2010對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，SPSS 16.0軟件進(jìn)行單因素方差分析和Pearson相關(guān)性分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 祁連山北坡草甸草原的地上生物量變化

從圖1中可以看出，2013年，樣地QS呈先增加后減小的趨勢(shì)，其值在8月達(dá)最大，為118.40 g/m2，樣地QS的地上總生物量為357.87 g/m2；樣地 MS與樣地SS的變化趨勢(shì)一致，均是先增加后減小再增加，且9月值均達(dá)最大，分別為158.84 g/m2，135.87 g/m2，兩個(gè)樣地的地上總生物量分別為364.88 g/m2，389.37 g/m2。2014年，樣地 QS的變化趨勢(shì)同2013年的，最大值出現(xiàn)在8月且為151.74 g/m2，樣地QS的地上總生物量為397.28 g/m2；樣地 MS的變化趨勢(shì)不同于2013年的，2014年在整個(gè)生長(zhǎng)季呈增加趨勢(shì)，最大值出現(xiàn)于9月且為144.51 g/m2，其地上總生物量為398.65 g/m2；樣地SS的變化趨勢(shì)在5—7月同2013年的，均呈增加趨勢(shì)，2013年7—9月呈“V”型，而2014年呈倒“V”型，且最大值出現(xiàn)于8月，其值為136.61 g/m2，該樣地的地上總生物量為427.02 g/m2。

綜上所述，在時(shí)間尺度上，祁連山草甸草原三個(gè)樣地在2014年的地上總生物量均大于2013年的，在空間尺度上，從東到西，地上總生物量依次增加。不同樣地兩年的地上生物量在生長(zhǎng)季前期和后期波動(dòng)較小，在8月份波動(dòng)較大。通過(guò)對(duì)比可知連續(xù)兩個(gè)生長(zhǎng)季三個(gè)樣地間的差異不大（p＞0.05）。

圖1 祁連山北坡不同草甸草原群落的地上生物量

3.2 祁連山北坡草甸草原的土壤理化性質(zhì)變化

3.2.1 土壤含水量的季節(jié)變化特征 從圖2中可以看出，三個(gè)樣地在2013年的變化趨勢(shì)比較一致，均呈“W”型，在生長(zhǎng)季前期和后期波動(dòng)較小，中期波動(dòng)較大，在7月份均達(dá)最大值，而樣地QS在2014年的土壤含水量變化呈緩慢上升趨勢(shì)，樣地MS在2014年的土壤含水量變化在生長(zhǎng)季（5—9月）期間變化不是很大，總體呈先增加后減小的趨勢(shì)，樣地SS在2014年的土壤含水量變化在生長(zhǎng)季期間也不是很大，總體呈減小趨勢(shì)。在時(shí)間上，樣地QS，SS在2013年的土壤含水量總量大于2014年的；在空間上，從東到西（QS→MS→SS），兩年的土壤含水量總量均依次減小。通過(guò)對(duì)比可知，2013年三個(gè)樣地間的差異性不顯著（p＞0.05），而2014年樣地QS，MS之間的差異性不顯著（p＞0.05），但樣地QS，MS與樣地SS之間的差異性均極其明顯（p＜0.01）。

圖2 不同樣地兩年的0—30 cm土層土壤水分季節(jié)變化

3.2.2 土壤含水量及地溫在土壤剖面上的變化 由表1可以看出，2014年，樣地土壤含水量為10.32%～33.84%，樣地QS的土壤含水量在不同深度差異不顯著，樣地MS的第一層與第三層差異性比較顯著（p＜0.05），樣地SS的第一層與第二層、第三層的差異均極其顯著（p＜0.01），樣地QS，MS與樣地SS之間的差異極其顯著（p＜0.01）。2013年，樣地土壤含水量為15.84%～34.31%，樣地QS，MS，SS在不同深度之間差異分別不顯著，在土壤剖面方向上從上到下基本遵循土壤水分含量依次減少的趨勢(shì)，三個(gè)樣地之間的差異并不明顯。三個(gè)樣地在土壤剖面方向上從上到下土壤含水量分別依次減少。綜上所述，在時(shí)間上，樣地QS，SS在2013年的土壤含水量總量大于2014年的；在空間上，從東到西（QS→MS→SS）兩年的土壤含水量總量均依次減少。

2014年，樣地土壤地溫為10.36～16.00℃，三個(gè)樣地之間的差異不明顯，平均地溫SS＞QS＞MS，不同深度的差異也不明顯，在土壤剖面方向上分別呈0—10 cm＞20—30 cm＞10—20 cm的趨勢(shì)。2013年，樣地土壤地溫為11.20～17.50℃，平均地溫QS＞MS＞SS，在土壤部面方向上樣地MS，SS分別呈0—10 cm＞10—20 cm＞20—30 cm，樣地QS的地溫在第一層與第二層之間的差異比較顯著（p＜0.05），樣地MS的地溫在第一層與第三層之間的差異比較顯著（p＜0.05），樣地SS的地溫在不同深度差異不明顯。三個(gè)樣地之間的差異也不顯著，在空間上從東到西地溫依次減小，三個(gè)樣地的地溫分別在土壤剖面方向上從上到下總體呈遞減的趨勢(shì)。

表1 不同樣地兩年的土壤含水量及地溫在土壤剖面上的變化

3.2.3 有機(jī)質(zhì)的變化 由表2可知，2014年，樣地有機(jī)質(zhì)為35.31～93.02 g/kg，三個(gè)樣地的有機(jī)質(zhì)含量在不同深度差異很顯著，在樣地QS中，第一層與第二層、第三層的差異性極其顯著（p＜0.01），在MS樣地中，第一層與第二層、第三層差異顯著（p＜0.05），在樣地SS中，第一層與第二層呈顯著性差異（p＜0.05），與第三層呈極顯著性差異（p＜0.01），三個(gè)樣地的有機(jī)質(zhì)含量主要集中于第一層，并且從上到下依次遞減。三個(gè)樣地之間的差異性也很明顯，樣地SS與樣地MS，QS呈極顯著差異（p＜0.01），樣地 MS與樣地QS呈顯著差異（p＜0.05）。2013年，樣地有機(jī)質(zhì)為37.25～93.87 g/kg，三個(gè)樣地的有機(jī)質(zhì)含量在不同深度差異是顯著的，在樣地QS中，第一層與第二層、第三層的差異性極其顯著（p＜0.01），在MS樣地中，第一層與第三層差異顯著（p＜0.05），在樣地SS中，第一層與第二、第三層差異顯著（p＜0.05），三個(gè)樣地的有機(jī)質(zhì)含量同2013年的主要集中于第一層，沿土壤剖面方向從上到下分別依次遞減。三個(gè)樣地之間的差異性也是非常顯著的，樣地SS與樣地MS，QS呈極顯著差異（p＜0.01），樣地MS與樣地QS呈顯著差異（p＜0.05）。綜上所述，三個(gè)樣地兩年的變化規(guī)律基本一致，在時(shí)間上，2013年的有機(jī)質(zhì)含量在相對(duì)應(yīng)的樣地及相對(duì)應(yīng)的深度其值均大于2014年的；在空間上，從東到西（QS→MS→SS）三個(gè)樣地兩年的有機(jī)質(zhì)含量分別是遞減的。

3.2.4 堿解氮、有效磷、有效鉀的變化 堿解氮、有效磷在兩年相對(duì)應(yīng)的樣地及相對(duì)深度之間的差異均不明顯。2014年，樣地堿解氮、有效磷、有效鉀分別為8.47～30.95，44.40～79.60，34.50～216.30 mg/kg，堿解氮的平均值QS＞MS＞SS，有效磷的平均值SS＞MS＞QS，且有效磷主要集中于第三層。有效鉀在樣地QS中，第一層與第三層呈顯著性差異（p＜0.05），樣地MS，SS在不同深度差異均不明顯。三個(gè)樣地之間的差異也比較明顯，樣地SS與樣地MS呈極顯著差異（p＜0.01），與樣地 QS呈顯著差異（p＜0.05）。三個(gè)樣地兩年的平均值均是SS＞QS＞MS，且相對(duì)應(yīng)的值變化不大。2013年，樣地堿解氮、有效磷、有效鉀分別為12.58～56.08，38.15～210.80，21.80～206.60 mg/kg，堿解氮的平均值QS＞SS＞MS，有效磷的平均值QS＞MS＞SS，且有效磷主要集中于第二層。有效鉀在樣地QS中，第一層與第三層之間的差異性較明顯（p＜0.05），在樣地 MS中，第一層與第二、第三層均呈極顯著差異（p＜0.01），在樣地SS中，不同深度差異不明顯。三個(gè)樣地之間的差異并不明顯。2013年，有效鉀主要集中于第一層，2014年不太明顯。

3.2.5 p H值的變化 2014年，樣地p H值為8.10～8.54，樣地QS的p H值在第一層與第三層之間的差異較顯著，樣地MS，SS在不同深度差異不明顯。2013年，樣地土壤p H值為8.04～8.54，在樣地QS中，其土壤的p H值在不同深度差異不明顯，在樣地MS，SS中其p H值在第一層與第三層之間的差異性較顯著（p＜0.05）。三個(gè)樣地之間的差異性較明顯，樣地SS與樣地QS呈極顯著差異（p＜0.01），與樣地 MS呈顯著差異（p＜0.05）。三個(gè)樣地兩年的p H值均偏堿性且分別在土壤剖面方向上從上到下呈增加趨勢(shì)。

3.3 祁連山北坡草甸草原土壤理化性質(zhì)對(duì)地上生物量的影響

由表3可以看出，2014年，在樣地QS中堿解氮與p H值呈極顯著正相關(guān)（p＜0.01），有效鉀與有機(jī)質(zhì)呈顯著負(fù)相關(guān)（p＜0.05）。在MS樣地中地上生物量與p H值呈顯著正相關(guān)（p＜0.05），有效磷與地溫呈顯著負(fù)相關(guān)（p＜0.05）。在SS樣地中有效鉀與地溫呈顯著負(fù)相關(guān)（p＜0.05）。2013年，在樣地QS中地上生物量與地溫呈顯著正相關(guān)（p＜0.05），堿解氮與p H值呈顯著正相關(guān)（p＜0.05）。在MS樣地中地上生物量與有效磷呈極顯著正相關(guān)（p＜0.01），堿解氮與有機(jī)質(zhì)呈顯著負(fù)相關(guān)（p＜0.05）。在SS樣地中有效磷與有機(jī)質(zhì)呈極顯著正相關(guān)（p＜0.01），與地溫呈顯著負(fù)相關(guān)（p＜0.05），有機(jī)質(zhì)與地溫呈顯著負(fù)相關(guān)（p＜0.05）。綜上可見(jiàn)，對(duì)地上生物量影響較大的因子分別是地溫、有效磷以及p H值。

表2 土壤理化性質(zhì)對(duì)不同樣地地上生物量的影響

表3 土壤理化性質(zhì)與不同樣地地上生物量相關(guān)性分析

4 討論與結(jié)論

（1）從圖1中可以看出，兩個(gè)連續(xù)生長(zhǎng)季的地上生物量季節(jié)變化明顯。最大值一般出現(xiàn)在8月或9月，最小值均出現(xiàn)在5月，這是由于祁連山北坡草地受低溫的影響，一般在5月初各草地植被才陸續(xù)返青，地上生物量才開(kāi)始積累，隨著氣溫的回升和降水的增多，草本植被陸續(xù)生長(zhǎng)，生物量也逐步增大[15]，又由于降水在7月、8月比較多并且具有滯后性，再加上牧區(qū)放牧的影響，可能是導(dǎo)致地上生物量在8月或9月份下降的主要原因。從圖中可以看到，6月、7月植被地上生物量的月增長(zhǎng)量較大，導(dǎo)致地上生物量增加[16]。從圖1中可知樣地QS的增長(zhǎng)趨勢(shì)符合單峰模型，8月的增長(zhǎng)速度有所減緩，9月氣溫降低，部分植物枯萎，導(dǎo)致地上生物量開(kāi)始減小，而樣地MS，SS第一個(gè)生長(zhǎng)季的8月地上生物量均突然減小，其主要原因很可能是環(huán)境因素和放牧活動(dòng)干擾引起的。9月份的生物量沒(méi)有減少反而增加的原因主要是適宜冷濕環(huán)境生長(zhǎng)的莎草科植物的繼續(xù)生長(zhǎng)[16]。不同樣地在生長(zhǎng)季的前期和末期連續(xù)兩個(gè)生長(zhǎng)季的波動(dòng)均不是很大。

從時(shí)間尺度上看，2014年祁連山草甸草原的地上總生物量大于2013年的，說(shuō)明草原植被生長(zhǎng)狀況較好。在空間尺度上，從東到西，草甸草原地上總生物量依次增多，其主要原因是東部受人為干擾強(qiáng)烈，草地出現(xiàn)不同程度的退化，植被結(jié)構(gòu)漸趨簡(jiǎn)單，生態(tài)功能開(kāi)始衰退[17]，進(jìn)而導(dǎo)致地上生物量減少。2013年，東部草甸草原樣地的地上生物量最大值出現(xiàn)于8月，而西部、中部?jī)蓚€(gè)草甸草原樣地的地上生物量最大值均推遲了一個(gè)月，這是因?yàn)橹形鞑康貐^(qū)緯度較高，氣溫較低，植物萌發(fā)較晚，地上生物量積累過(guò)程較為緩慢[16]的緣故。

（2）土壤含水量的季節(jié)變化受到降水、氣溫、植被蒸騰、土壤蒸發(fā)及土壤結(jié)構(gòu)、地形等多種因素的影響[18]。因此，土壤水分的變化規(guī)律十分復(fù)雜，是多種環(huán)境因子共同作用的結(jié)果。對(duì)祁連山北坡三個(gè)不同樣地連續(xù)兩個(gè)生長(zhǎng)季土壤含水量的季節(jié)變化加以對(duì)比，可知變化是相對(duì)明顯的。2014年，樣地QS的土壤含水量呈遞增趨勢(shì)，樣地 MS，SS的變化趨勢(shì)基本一致。2013年，三個(gè)樣地的土壤含水量變化趨勢(shì)基本一致。兩年土壤含水量在生長(zhǎng)季的前期和末期變化均不明顯，但2013年三個(gè)樣地的中期波動(dòng)較大，而2014年波動(dòng)不是很大，這可能與草地在不同時(shí)期生長(zhǎng)的降水量、降水強(qiáng)度以及草地生長(zhǎng)狀況等因子有關(guān)[15]。在生長(zhǎng)季前期和后期，降水量較小，受氣溫和水文等的影響，草類(lèi)生長(zhǎng)比較緩慢，使得草地蒸發(fā)較小，土壤含水量波動(dòng)較??；在生長(zhǎng)季中期，由于降水較多，草類(lèi)生長(zhǎng)較快，草地蒸發(fā)較大，導(dǎo)致土壤含水量波動(dòng)較大[15]。另外，空間上連續(xù)兩個(gè)生長(zhǎng)季的土壤含水量從東到西（QS→MS→SS）均呈遞減趨勢(shì)，原因很可能是東部地區(qū)靠近海洋，降水較多且植被生長(zhǎng)狀況較好，對(duì)降水有一定的攔截和減少地表徑流的作用有關(guān)。

土壤含水量在土壤剖面方向上的分布依舊受降水、蒸發(fā)以及植被等環(huán)境因子的影響[18]。對(duì)不同樣地不同土層深度土壤含水量進(jìn)行分析，2013年三個(gè)樣地在不同深度及樣地間的差異均不明顯，而2014年的差異較明顯，說(shuō)明土壤含水量在2014年的影響較大，其原因很可能是由降水量、降水強(qiáng)度、草地的蒸散量等因素引起的。兩年的土壤含水量均主要集中于表層，表層以下相對(duì)穩(wěn)定，且隨土層深度的增加土壤含水量呈減小的趨勢(shì)。2013年樣地QS，SS的土壤含水量分別大于2014年的，很可能是因?yàn)樵谝欢〞r(shí)期降水較多，草地蒸散量較少，導(dǎo)致水分供給較多，消耗少，使得土壤含水量高于2014年的。

2013年三個(gè)樣地的地溫在不同深度的差異較顯著，在樣地間的差異并不明顯。2014年三個(gè)樣地的地溫在不同深度及樣地間的差異均不明顯。兩年的平均地溫均是樣地SS＞QS＞MS，且2013年的地溫在不同樣地相應(yīng)深度的溫度普遍大于2014年的，其原因很可能是2013年整體的水熱狀況組合好于2014年的，另外樣地SS處于西部，植被相對(duì)稀疏，地表接受太陽(yáng)輻射較多，導(dǎo)致地溫較高。

（3）土壤有機(jī)質(zhì)是土壤重要的養(yǎng)分指標(biāo)，同時(shí)還是形成土壤結(jié)構(gòu)的重要因素，直接影響著土壤的肥力、持水能力、土壤抗侵蝕能力和土壤溫度等，是表明土壤特性的重要指標(biāo)[15]。本文通過(guò)對(duì)三個(gè)不同樣地兩年有機(jī)質(zhì)的差異比較，三個(gè)樣地在不同深度及樣地間的差異是非常明顯的。三個(gè)樣地在土壤剖面方向上從上到下有機(jī)質(zhì)含量基本呈遞減趨勢(shì)，說(shuō)明土壤有機(jī)質(zhì)主要富集于土壤表層且主要來(lái)源于植物的地上凋落物和地下根系，這也是表層有機(jī)質(zhì)含量與其他層有機(jī)質(zhì)含量差異顯著的原因[11]。不同樣地連續(xù)兩個(gè)生長(zhǎng)季的有機(jī)質(zhì)總量差異不是很大，但2013年的總量略大于2014年的，由于有機(jī)質(zhì)的總量取決于生物量的生產(chǎn)與分解的平衡狀態(tài)，以及土壤儲(chǔ)存有機(jī)質(zhì)的能力[19]，說(shuō)明2013年歸還于土壤的有機(jī)質(zhì)較多而分解的較少?？臻g上從東到西均呈遞減趨勢(shì)，說(shuō)明東部地區(qū)土壤肥沃，越往西土地越貧瘠。堿解氮、有效磷在連續(xù)兩個(gè)生長(zhǎng)季不同樣地及不同深度之間的差異不是很明顯，而有效鉀的差異是顯著的。三個(gè)樣地在2013年的堿解氮、有效磷的總含量均大于2014年的，且從東到西其量均依次減小，原因很可能是2013年的植被較稀疏，堿解氮、有效磷消耗較少，因此，殘留于土壤中的量相對(duì)較多。兩年的有效鉀均是樣地SS＞QS＞MS，原因很可能是樣地SS與QS受到人類(lèi)活動(dòng)（放牧）干擾較大，這是因?yàn)榉拍量墒雇寥烙行р涳@著增加[6]。p H值的差異是明顯的，在土壤剖面方向上從上到下均呈遞增趨勢(shì)，空間上從東到西均呈遞增趨勢(shì)，原因很可能是由于西部地區(qū)植被覆蓋低，有許多次生的裸地面積大，地表蒸發(fā)量大，導(dǎo)致p H值增大，還有可能是由于鼠類(lèi)活動(dòng)及放牧干擾等因素，加速了土壤養(yǎng)分的礦化，這與陳濤、盛海彥等人的研究結(jié)果一致[6，19]。

（4）通過(guò)相關(guān)性對(duì)比可知，土壤的理化性質(zhì)對(duì)不同樣地不同生長(zhǎng)季地上生物量的影響不同且土壤理化性質(zhì)之間的相關(guān)性是明顯的。土壤含水量與地上生物量在本文中呈正相關(guān)、不相關(guān)、負(fù)相關(guān)三種結(jié)果，但均不顯著，原因可能是含水量較低小于植被生長(zhǎng)所需，含水量合適滿(mǎn)足植被生長(zhǎng)以及含水量較高限制植被生長(zhǎng)造成的[20]。地上生物量與地溫呈顯著正相關(guān)、相關(guān)性不明顯兩種結(jié)果，由于在一定條件下地溫越高，有機(jī)質(zhì)的礦化速率加快，越有利于植物的生長(zhǎng)[21]。地上生物量與土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效鉀的相關(guān)性均不明顯，而與有效磷呈極顯著正相關(guān)、不相關(guān)兩種結(jié)果，前者與高超、石紅霄等人的研究結(jié)果不一致[22-23]，后者與石紅霄等人的研究結(jié)果一致[23]。地上生物量與p H值呈顯著正相關(guān)、不相關(guān)兩種結(jié)果，說(shuō)明影響地上生物量的因子較多，這可能與研究地點(diǎn)的氣候、植物群落、草地健康狀況及土壤p H值的變化幅度等有關(guān)[12]。

土壤理化性質(zhì)之間的相關(guān)性是相當(dāng)明顯的，有機(jī)質(zhì)與堿解氮呈顯著負(fù)相關(guān)，與有效磷呈極顯著正相關(guān)，與有效鉀呈極顯著負(fù)相關(guān)，與地溫呈顯著負(fù)相關(guān)，與土壤含水量相關(guān)性不明顯。堿解氮、有效磷、有效鉀之間的相關(guān)性不大，有效磷、有效鉀分別與地溫呈顯著負(fù)相關(guān)。堿解氮與p H值呈極顯著正相關(guān)，而有效磷、有效鉀與p H值的相關(guān)性不明顯?？梢钥吹酵寥篮繉?duì)地上生物量及土壤的理化性質(zhì)影響均不顯著。土壤的物理性質(zhì)對(duì)土壤的化學(xué)性質(zhì)有影響，但略有不同。相關(guān)研究表明，土壤水分過(guò)多會(huì)影響有機(jī)質(zhì)的分解[24]，一般情況下沒(méi)有溫度的影響大，本文的研究結(jié)果與高超等人的研究結(jié)果一致[11]。溫度的變化是影響土壤有機(jī)質(zhì)組成的主要外部條件[25]。王淑平等人的研究表明溫度對(duì)有機(jī)碳的影響較復(fù)雜，適宜的溫度有利于土壤有機(jī)碳的積累，否則對(duì)有機(jī)碳的積累具有負(fù)效應(yīng)[26]。也有人認(rèn)為水分對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的影響大于溫度的[27]。一定條件下土壤溫度的升高有利于堿解氮、有效磷、有效鉀的生成。土壤溫度升高，加快了有機(jī)質(zhì)的礦化速率，以及磷礦化、鉀礦化的速率，使得有機(jī)質(zhì)及腐殖質(zhì)含量逐漸減少，堿解氮、有效磷、有效鉀的含量增多[6，11，19]。

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Study on the Relations Between the Above Ground Biomass and the Soil Physicochemical Properties in the North Slope of Qilian Mountains

WANG Jie，JIA Wenxiong，ZHAO Zhen，CHEN Jinghua，DING Dan
（College of Geography and Environment Science，Northwest Normal University，Lanzhou730070，China）

In order to reveal the relations between the above ground biomass of meadow steppe and the soil physicochemical properties in the north slope of Qilian Mountain.We chose three typical samples in the eastern，central and western parts in the north slope of Qilian Mountains，collected the sampling data in two consecutive growing seasons，analyzed and examined the above ground biomass and soil physiochemical properties.The results show that total above ground biomass of the each sample is greater in 2014 than in 2013，and the mass increases from the east to the west.The soil moisture，soil temperature，soil organic matter，available potassium，p H value are significantly different in different growing seasons and the different layers among the sample sites.However，soil alkali-hydrolysable nitrogen and available phosphorus are relatively stable，and the differences are not signigicant.Correlation analysis shows that total above ground biomass is significantly positively correlated with soil temperature，p H value，and is significantly positively correlated with the available phosphorus，but is not significantly correlated with soil moisture.The results reveal that the major influence factors on total above ground biomass are soil temperature，available phosphorus and p H value.The soil nutrients mainly depend on the physicochemical properties of the soil，which determines the growth of vegetation and affect the biomass of plants.

Qilian Mountain；meadow steppe；above ground biomass；soil physicochemical properties

S812;S153.6

A

1005-3409（2017）01-0036-07

2016-05-16

2016-06-06

國(guó)家自然科學(xué)基金地區(qū)科學(xué)基金項(xiàng)目（41161017）

王潔（1990—），女，甘肅秦安人，碩士，主要從事全球氣候變化與生態(tài)環(huán)境演變研究。E-mail：m13893374364-1＠163.com

賈文雄（1974—），男，博士，副教授，主要從事全球變化與生態(tài)水文研究。E-mail：wxjiaxy＠163.com