喬 斌，何彤慧，吳春燕，蘇芝屯

(寧夏大學(xué) 西北退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與重建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西北土地退化與生態(tài)恢復(fù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地， 寧夏 銀川 750021)

溝渠是以排水(溝道)和灌溉(渠道)為主要目的的人工水道[1]，具有河流和濕地特征的獨(dú)特工程化生態(tài)系統(tǒng)[2]。作為綠洲區(qū)常見的景觀要素，在農(nóng)田水利工程中發(fā)揮著核心作用，是農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)重要的廊道[3]。其在區(qū)域綜合開發(fā)中的重要性不僅體現(xiàn)在農(nóng)田灌溉方面，還體現(xiàn)在維持植物物種多樣性[4]和區(qū)域生物多樣性保護(hù)方面[5-6]。近年來(lái)寧夏引黃灌區(qū)溝渠在維持綠洲生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和保護(hù)物種多樣性中發(fā)揮的生態(tài)功能逐漸被人們所認(rèn)知。已有的報(bào)道揭示了溝渠邊坡植物多樣性顯著，在完整的生態(tài)序列溝渠斷面中，植物群落自下而上形成了水生—濕生—中生—旱生的更替，水分、土壤養(yǎng)分是影響溝渠植物分布的主要因子[1，7-11]。理論上講，植物群落生態(tài)序列的出現(xiàn)是植物與氣候、土壤、地形等生態(tài)環(huán)境綜合體長(zhǎng)期適應(yīng)和協(xié)同進(jìn)化的結(jié)果。土壤資源的空間異質(zhì)性是造成植被空間分布差異的主要原因，對(duì)植物群落結(jié)構(gòu)有重要影響[12]。植物與土壤之間發(fā)生著頻繁的物質(zhì)交換。因此，溝渠邊坡土壤理化性狀是否也存在“梯度效應(yīng)”？土壤理化性狀的空間分布如何？植物群落的生態(tài)序列梯度和土壤理化性狀存在何種反饋機(jī)制？這些科學(xué)問(wèn)題還沒(méi)有做出精準(zhǔn)回答。本文則基于銀川平原溝渠邊坡植物群落存在梯度效應(yīng)的科學(xué)研究，通過(guò)對(duì)溝渠邊坡土壤性狀的空間分異特征進(jìn)行探究分析，以期為指導(dǎo)寧夏引黃灌區(qū)水利工程建設(shè)、認(rèn)知溝渠濕地生態(tài)環(huán)境效應(yīng)、充實(shí)生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)理論等提供科學(xué)依據(jù)和理論參考。

1 銀川平原及溝渠概況

銀川平原是在新生代斷陷盆地基礎(chǔ)上發(fā)育的堆積平原[13]，地處溫帶干旱地區(qū)，屬典型的中溫帶大陸性氣候，年平均氣溫在8℃～9℃之間，年降水量在200 mm左右。銀川平原深居西北內(nèi)陸，干旱少雨、蒸發(fā)強(qiáng)烈、氣候干燥，但便于引黃灌溉，通過(guò)溝渠引排的黃河水占到地區(qū)總水量的80%以上[9]。自秦漢以來(lái)，銀川平原就開始了自流灌溉綠洲開發(fā)，2000多年來(lái)基本上呈連續(xù)態(tài)勢(shì)，形成了溝渠縱橫交錯(cuò)的獨(dú)特景觀格局。在渠道中，從黃河直接引水的渠道為干渠，從干渠引水的渠道為支渠，從支渠引水的渠道為斗渠，農(nóng)渠或毛渠為接入農(nóng)田的渠道。在溝道中，直接排水入黃河的溝道是干溝，排水入干溝的溝道為支溝，排水入支溝的溝道為斗溝。此外，從賀蘭山洪積扇向黃河沖積平原導(dǎo)引洪水的溝道為泄洪溝，一般接入干溝。目前，銀川平原有干渠及以上等級(jí)的渠道18條，總長(zhǎng)1 200多km，總引水流量610 m3·s-1，灌溉總面積為33×104hm2；有骨干排水溝道24條，總長(zhǎng)660 km，排水控制面積4.2×104hm2，總排水能力達(dá)955 m3·s-1[14-15]。完善的灌排網(wǎng)絡(luò)，加之光、熱、水、土等農(nóng)業(yè)自然資源配合較好，農(nóng)林牧業(yè)在銀川平原得到了良好發(fā)展。

2 研究方法

2.1 樣品采集與測(cè)定

根據(jù)植物群落的生態(tài)序列梯度選擇銀川平原具有代表性的灌渠和排水溝布點(diǎn)。重點(diǎn)溝渠有唐徠渠、漢延渠、惠農(nóng)渠、第一排水溝、第三排水溝、永二干溝、高家閘泄洪溝、桑園溝等，對(duì)這些溝渠從上段、中段和下段分別選取斷面。采用斷面法采樣，具體操作是從溝渠一側(cè)的堤壩頂部沿剖面方向至另一側(cè)的堤壩頂部，按照生態(tài)序列在斷面上布點(diǎn)，依次選取A區(qū)、B區(qū)和C區(qū)3個(gè)樣區(qū)，A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)分別為旱生植物群落、中生植物群落、濕生植物群落(圖1)。在各樣區(qū)用土鉆分別取0～10、10～20、20～30、30～40 cm共4個(gè)土層的土壤(植物根系大部分分布在30 cm以上的土壤中)。取土樣時(shí)將同一層土樣混勻后裝入自封袋中帶回實(shí)驗(yàn)室，每層3個(gè)重復(fù)。同時(shí)用鋁盒盛裝土樣帶回實(shí)驗(yàn)室，用烘干法測(cè)土壤水分含量。用pH計(jì)測(cè)土壤pH值，用電導(dǎo)率儀測(cè)土壤全鹽含量，用K2Cr2O7-H2SO4外加熱法測(cè)土壤有機(jī)碳含量，用NaOH-H3BO3法測(cè)土壤堿解氮含量，用NaHCO3浸提—鉬銻抗比色法測(cè)定土壤有效磷含量[16]。

圖1 采樣斷面樣點(diǎn)布置示意

Fig.1 Sectional schematic arrangement of sampling points

2.2 數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2007和SPSS 19.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，其中各土壤指標(biāo)的空間分布用Excel 2007軟件繪圖，各土壤指標(biāo)特征值的差異性檢驗(yàn)用單因素方差分析(one-way ANOVA)和最小顯著差法(least-significant difference，LSD)分析，土壤指標(biāo)的相關(guān)性用皮爾遜(Pearson)相關(guān)系數(shù)法來(lái)判定。

3 結(jié)果與分析

3.1 溝渠邊坡土壤理化性狀空間特征

由圖2(a)所示，A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)土壤含水量隨土層加深同層含水量差異減小，在30～40 cm土層含水量趨于接近，同土層中含水量均呈現(xiàn)C區(qū)>B區(qū)>A區(qū)；各區(qū)土壤含水量均呈現(xiàn)先增加后減少趨勢(shì)，同區(qū)各土層含水量C區(qū)差異最大，A區(qū)最小，各區(qū)含水量均在20～30 cm土層最高。土壤全鹽同層基本表現(xiàn)為B區(qū)>A區(qū)>C區(qū)，局部出現(xiàn)波動(dòng)，隨著土層加深同層全鹽A區(qū)和C區(qū)趨于接近；各區(qū)土壤全鹽均表現(xiàn)為先迅速降低，后基本不變趨勢(shì)，各區(qū)最大全鹽均出現(xiàn)在0～10 cm，B區(qū)各土層普遍高于A區(qū)、C區(qū)各土層，在B區(qū)形成了明顯的“鹽帶”(圖2b)。土壤pH值同層表征不一致，具體來(lái)說(shuō)，在0～10 cm土層pH值表現(xiàn)為C區(qū)>A區(qū)>B區(qū)，在10 cm以下土層pH值為A區(qū)>C區(qū)>B區(qū)；各區(qū)土壤pH值表現(xiàn)各異，A區(qū)表現(xiàn)出先迅速增大后再減小趨勢(shì)，最高值出現(xiàn)在20～30 cm土層，B區(qū)表現(xiàn)為先增大后基本維持不變，最低值出現(xiàn)在0～10 cm，C區(qū)表現(xiàn)出先減小后基本趨于不變，最高值出現(xiàn)在0～10 cm土層(圖2c)。土壤SOC和AN空間分布規(guī)律表現(xiàn)基本一致。具體來(lái)說(shuō)，各土層土壤SOC和AN均是B區(qū)最高，A區(qū)和C區(qū)次之，且相互交替，A區(qū)和C區(qū)的SOC在10 cm以下土層差別不大，AN則是各土層差別均不明顯；各區(qū)SOC和AN均呈現(xiàn)波動(dòng)下降趨勢(shì)，各區(qū)其含量均在0～10 cm土層表現(xiàn)出最高值，最低值則是A區(qū)出現(xiàn)在20～30 cm，B區(qū)和C區(qū)出現(xiàn)在30～40 cm(圖2d、圖2e)。土壤AP各層表現(xiàn)各異，在0～10、10～20 cm土層均是A區(qū)最大，B區(qū)、C區(qū)基本一致，20～30 cm土層是C區(qū)> B區(qū)>A區(qū)，30～40 cm土層是B區(qū)>C區(qū)> A區(qū)；AP在各區(qū)也呈現(xiàn)明顯不同，A區(qū)和B區(qū)均是先減小后增大，不同的是A區(qū)最高值出現(xiàn)在10～20 cm土層，B區(qū)最高值出現(xiàn)在20～30 cm土層，C區(qū)是0～10 cm和20～30 cm土層土壤AP含量接近，10～20 cm和30～40 cm土層土壤AP含量接近(圖2f)。

圖2 溝渠邊坡土壤理化性狀空間分布

Fig.2 The spatial distribution of soil physical and chemical properties on ditch slope

3.2 溝渠邊坡土壤理化性狀特征值分析

由表1可知，溝渠邊坡各區(qū)的土壤理化性狀明顯不同。具體來(lái)說(shuō)，A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)土壤含水量呈現(xiàn)逐漸增加趨勢(shì)，但差異并不顯著；全鹽B區(qū)與A區(qū)、C區(qū)差異顯著，表現(xiàn)為B區(qū)>A區(qū)>C區(qū)；pH值各區(qū)之間均差異顯著，變現(xiàn)為A區(qū)>C區(qū)>B區(qū)；SOC、AN差異表現(xiàn)一致，均是B區(qū)與A區(qū)、C區(qū)差異顯著，A區(qū)和C區(qū)之間差異不顯著；AP表現(xiàn)為B區(qū)、C區(qū)與A區(qū)差異顯著?？傮w來(lái)說(shuō)，在溝渠邊坡B區(qū)土壤全鹽、SOC、AN、AP表現(xiàn)出明顯的富集效應(yīng)，出現(xiàn)了“鹽帶”和“肥區(qū)”。

溝渠邊坡各層的土壤理化性狀也表現(xiàn)出明顯的不同。0～10、10～20、20～30、30～40 cm土層含水量差異不顯著，0～10 cm土層含水量最小，后逐漸增大并趨于穩(wěn)定；全鹽0～10 cm土層與20～30、30～40 cm差異顯著，與10～20 cm土層差異不顯著，全鹽最高值出現(xiàn)在0～10 cm土層；pH值各層之間均差異不顯著；SOC表現(xiàn)出0～10 cm土層與10 cm以下土層差異均顯著，10 cm以下土層之間差異不顯著，0～10 cm土層SOC表現(xiàn)出最高值；AN在0～10 cm土層與20～30、30～40 cm差異顯著，與10～20 cm土層差異不顯著，AN最高值出現(xiàn)在0～10 cm土層；AP各層之間均差異不顯著。綜上，在溝渠邊坡0～10 cm土層土壤全鹽、SOC、AN、AP表現(xiàn)出明顯富集效應(yīng)。

表1 溝渠邊坡土壤理化性狀特征值 Table 1 The eigenvalue of soil physical and chemical properties on ditch slope

注：同行不同小寫字母代表差異顯著(P<0.05)。

Note: different lowercase letters represent significant differences counterparts (P<0.05).

3.3 溝渠邊坡分層分區(qū)土壤理化性狀特征值分析

由表2可知，同層各區(qū)和同區(qū)各層土壤理化性質(zhì)差異各異。其中，土壤含水量在同層各區(qū)和同區(qū)各層差異均不顯著。全鹽同層差異不一致，在B區(qū)的0～10、10～20 cm土層出現(xiàn)全鹽聚集，與A區(qū)、C區(qū)差異顯著，在20～30、30～40 cm土層也是B區(qū)全鹽最大，但與A區(qū)差異不顯著，與C區(qū)差異顯著。B區(qū)表層與下層差異顯著，A區(qū)、C區(qū)各土層差異均不顯著，B區(qū)各土層普遍高于A區(qū)、C區(qū)各土層，在B區(qū)形成了明顯的“鹽帶”；pH值在0～10 cm土層C區(qū)與B區(qū)差異顯著，與A區(qū)差異不顯著，在10～20 cm土層A區(qū)與B區(qū)差異顯著，與C區(qū)差異不顯著，在20～30、30～40 cm土層A區(qū)與B區(qū)、C區(qū)差異顯著。各區(qū)土壤pH值在A區(qū)0～10 cm土層與10 cm以下土層差異顯著，B區(qū)、C區(qū)各土層差異均不顯著。綜上，土壤含水量在同層各區(qū)和同區(qū)各層差異均不顯著，全鹽在B區(qū)的0～10 cm土層富集效應(yīng)最顯著，pH值表現(xiàn)復(fù)雜，A區(qū)的0～10 cm土層比其他土層、其他樣區(qū)更具差異性。

同層的SOC表現(xiàn)為0～10、10～20 cm土層B區(qū)與A區(qū)差異不顯著，與C區(qū)差異顯著，為B區(qū)>A區(qū)>C區(qū)。在20～30、30～40 cm土層土壤SOC各區(qū)差異均不顯著。A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)的SOC各有差異，A區(qū)在0～10、10～20 cm土層富集效應(yīng)顯著，B區(qū)在0～10、10～20、20～30 cm土層富集效應(yīng)顯著，C區(qū)在0～10 cm土層最大但富集效應(yīng)不顯著；AN在0～20 cm土層各區(qū)差異均不顯著，在20～40 cm土層B區(qū)與A區(qū)、C區(qū)差異顯著。AN表現(xiàn)為A區(qū)和C區(qū)是0～10 cm土層和10 cm以下土層差異顯著，B區(qū)則是各土層差異均不顯著；AP在0～20 cm土層是A區(qū)與B區(qū)、C區(qū)差異顯著，20～30 cm土層是各區(qū)差異均不顯著，30～40 cm土層則是B區(qū)與A差異顯著，與C區(qū)差異不顯著。同區(qū)不同土層的差異性均不顯著。綜上，SOC在B區(qū)的0～30 cm土層富集效應(yīng)最顯著，其次是A區(qū)0～10 cm土層。AN在A區(qū)和C區(qū)的0～20 cm土層出現(xiàn)了顯著富集，在B區(qū)0～30 cm土層富集效應(yīng)最顯著，AP在B區(qū)和C區(qū)的0～10 cm土層富集效應(yīng)最顯著。

表2 不同土層不同位置土壤理化性狀特征值 Table 2 The eigenvalues of soil physical and chemical properties in different positions and soil layers

注：同行不同大寫字母表示同層各區(qū)土壤理化性質(zhì)差異顯著(P<0.05)，同列不同小寫字母表示同區(qū)各層土壤理化性質(zhì)差異顯著(P<0.05)。

Note: different capital letters in the same row represents significant difference(P<0.05); different lower case letters in the same column represents significant difference (P<0.05).

3.4 溝渠邊坡土壤理化性狀相關(guān)性分析

寧夏引黃灌區(qū)溝渠邊坡土壤理化性狀間存在不同的相關(guān)性。表3的結(jié)果表明：SOC與AN、全鹽呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)(P<0.01)；AN與全鹽呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，與pH值呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)；pH值與全鹽呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)；AP與SOC、AN、水分、全鹽、pH值均沒(méi)有相關(guān)性；水分與SOC、AN、AP、全鹽、pH值也是均沒(méi)有相關(guān)性。對(duì)同層和同區(qū)存在相關(guān)性的指標(biāo)進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)(表4)：同區(qū)、同層的SOC與AN都存在極顯著正相關(guān)(P<0.01)，同區(qū)中相關(guān)性C區(qū)>A區(qū)>B區(qū)，同層中10～20 cm土層相關(guān)系數(shù)最大；A區(qū)、B區(qū)的SOC與全鹽分別存在顯著正相關(guān)(P<0.05)，C區(qū)的SOC與全鹽沒(méi)有相關(guān)性，0～10、10～20 cm土層的SOC與全鹽分別存在顯著正相關(guān)(P<0.05)，20～30、30～40 cm土層的SOC與全鹽沒(méi)有相關(guān)性；各區(qū)中僅有A區(qū)的AN與全鹽存在正相關(guān)顯著(P<0.05)，各層中僅有10～20 cm土層的AN與全鹽存在顯著正相關(guān)(P<0.05)；AN與pH值僅有30～40 cm土層存在顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)；各區(qū)中A區(qū)、C區(qū)的全鹽與pH值分別呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)。

表3 溝渠邊坡土壤理化性狀的相關(guān)性 Table 3 Correlation of soil physical and chemical properties on ditch slope

注：**相關(guān)性在0.01水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)，*相關(guān)性在0.05 水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。下同。

Note: ** correlation is significant at the 0.01 level (2-tailed), * correlation is significant at the 0.05 level (2-tailed). The same below.

表4 不同土層不同位置土壤理化性狀的相關(guān)性 Table 4 Correlation of soil physical and chemical properties between different positions and soil layers

4 討 論

4.1 溝渠邊坡土壤理化性狀空間分異特征及影響因子

銀川平原溝渠邊坡植物群落分布主要決定因素是水分[8]。本研究進(jìn)一步表明土壤含水量由溝渠坡底到堤壩頂部呈現(xiàn)遞減變化規(guī)律，這種梯度變化反映在溝渠邊坡的植物群落呈現(xiàn)濕生—中生—旱生的生態(tài)序列梯度，造成植物活體、凋落物存在梯度差異，進(jìn)而影響到物質(zhì)資源的循環(huán)過(guò)程，導(dǎo)致了土壤理化性狀的空間差異；全鹽在土壤表層表現(xiàn)出明顯的富集效應(yīng)，這種表聚現(xiàn)象與干旱區(qū)蒸發(fā)強(qiáng)烈，全鹽隨土壤水分的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)移有關(guān)[17-18]，表現(xiàn)為蒸發(fā)—積鹽。在B區(qū)出現(xiàn)明顯的“鹽帶”，主要是由于其長(zhǎng)期處于臨界水位，地下水通過(guò)毛管蒸發(fā)作用把鹽分向上輸送，加之溝渠微地形的影響[19]，調(diào)控了鹽分的運(yùn)移、淋濾和累積，進(jìn)而增強(qiáng)了B區(qū)土壤表層的積鹽速率；土壤pH值的空間異質(zhì)性表現(xiàn)較為復(fù)雜，A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)的pH值分別介于8.18～10.37、8.29～9.79、8.08～9.75之間，總體來(lái)看溝渠邊坡的鹽堿化程度較高，隨邊坡高程的增加，pH值也增大；SOC、AN、AP具有明顯的表聚效應(yīng)[20]，寧夏引黃灌區(qū)氣候條件、成土母質(zhì)基本一致，因而表層出現(xiàn)養(yǎng)分聚集主要是由于植物凋落物分解后的養(yǎng)分歸還所致，這與李瑞利等[21]、劉文龍等[22]的研究結(jié)果一致。B區(qū)出現(xiàn)了明顯的“肥區(qū)”，SOC、AN、AP分別在0～30、0～30、0～10 cm土層富集效應(yīng)最顯著，可能與本區(qū)為干旱背景下的中生環(huán)境，須根系、直根系、深根系草本植物在本區(qū)混合生長(zhǎng)，植物枯落物易于累積有關(guān)。其中AP的富集效應(yīng)僅限于表層，且在B區(qū)表層富集效應(yīng)最顯著，因其主要受土壤風(fēng)化作用的影響，來(lái)源相對(duì)固定，且土壤風(fēng)化相對(duì)緩慢[23-24]。SOC、AN首先在土壤表層累積，之后跟隨水和植物根系等介質(zhì)向下層遷移擴(kuò)散，因而呈現(xiàn)波動(dòng)下降趨勢(shì)，這與朱秋蓮等[25]的研究結(jié)果一致。

此外，溝渠邊坡土壤理化性狀的空間差異可能與溝渠坡度、人類干擾直接或間接相關(guān)。溝渠邊坡的坡度可能造成土壤理化性狀的差異，Enoki等[26]研究表明坡度和地形因子通過(guò)控制土壤水分的平衡來(lái)影響土壤資源和植被分布，進(jìn)而影響?zhàn)B分的遷移及其在坡面上的重新分配。銀川平原長(zhǎng)期以來(lái)在溝渠體系維護(hù)中形成的“歲修”制度[1]，影響了植物多樣性和群落分布，也間接導(dǎo)致了土壤養(yǎng)分的空間差異。

4.2 溝渠邊坡土壤理化性狀間的相互作用

本研究中，土壤理化性狀間的相互作用直接或間接地導(dǎo)致了土壤理化性狀的空間差異。土壤SOC與AN的空間分布表現(xiàn)出高度的一致性，存在極顯著正相關(guān)，SOC含量高，土壤熟化程度高、AN含量亦高；B區(qū)土壤全鹽與SOC顯著正相關(guān)，土壤全鹽影響植物的生長(zhǎng)，從而可能間接影響土壤養(yǎng)分[22]，在B區(qū)出現(xiàn)的“鹽帶”促進(jìn)了SOC的富集效應(yīng)；土壤含水量與全鹽、SOC、AN、AP不存在直接相關(guān)性，但銀川平原溝渠邊坡土壤含水量的差異導(dǎo)致了植物群落的生態(tài)序列梯度。因此，土壤含水量主要是通過(guò)影響群落分布間接影響全鹽、養(yǎng)分的機(jī)械遷移。Schlesinger等[27]研究認(rèn)為水分資源是干旱半干旱區(qū)土壤養(yǎng)分遷移和重新分配的一個(gè)重要因子；植物根系分泌的有機(jī)酸可以降低土壤pH值，進(jìn)而活化了土壤難溶性養(yǎng)分[28]，從而直接或間接導(dǎo)致SOC、AN、AP的空間差異。

4.3 溝渠邊坡植被—土壤相互反饋機(jī)制

土壤資源的空間異質(zhì)性和植被的空間分布一直是異質(zhì)性研究的重要內(nèi)容。從本研究看，溝渠邊坡土壤理化性狀的空間分布無(wú)不與植物群落的生態(tài)序列梯度效應(yīng)直接或間接相關(guān)，二者之間存在聯(lián)動(dòng)反饋機(jī)制。溝渠邊坡土壤含水量的變化是本源，導(dǎo)致植物群落分布呈現(xiàn)生態(tài)序列梯度，也影響到水鹽循環(huán)和水土循環(huán)，進(jìn)一步直接或間接影響土壤理化性狀的空間分布格局，土壤理化性狀的空間異質(zhì)性又反饋于植物群落的生態(tài)序列梯度的形成和發(fā)展。溝渠邊坡中部位置形成的“鹽帶”和“肥區(qū)”體現(xiàn)的就是土壤小尺度的空間異質(zhì)性，其對(duì)植物群落分布格局具有重要影響[29]，同時(shí)植物群落的生態(tài)序列梯度又反作用于鹽分、養(yǎng)分的空間分布。白軍紅等[30]認(rèn)為小尺度范圍內(nèi)土壤碳、氮含量的變化主要受植被的影響。Zou等[31]研究也指出土壤SOC、全氮、pH值、電導(dǎo)率、坡度、含水量等因素與沙丘植物分布存在聯(lián)動(dòng)反饋機(jī)制。正是因?yàn)闇锨吰峦寥蕾Y源空間異質(zhì)性的存在，從而維持了灌區(qū)溝渠走廊高的生物多樣性，這也從土壤因子角度解釋了溝渠生物多樣性高于周邊臨近農(nóng)田的現(xiàn)象。溝渠作為銀川平原綠洲的典型地段和敏感區(qū)域，其邊坡的植被特征與土壤屬性的反饋機(jī)制和空間格局對(duì)維持綠洲生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定發(fā)揮著重要的生態(tài)功能。

此外，土壤理化性狀的空間異質(zhì)性可能與植物群落的生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征有關(guān)。蔣利玲等[32]研究就認(rèn)為不同植物的生態(tài)化學(xué)計(jì)量與土壤養(yǎng)分有關(guān)，是其生理和生化調(diào)節(jié)對(duì)土壤養(yǎng)分的響應(yīng)。Kitayama等[33]也認(rèn)為土壤養(yǎng)分空間差異的驅(qū)動(dòng)力有土壤地球化學(xué)、植物群落組成變化、植物生理學(xué)等。本研究只針對(duì)植被與土壤的相互反饋機(jī)制作了分析，未就土壤空間異質(zhì)性與植物活體、凋落物的生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征的相互關(guān)系進(jìn)行深入分析，也將是下一步工作的重點(diǎn)。

5 結(jié) 論

本文基于銀川平原溝渠邊坡植物群落存在梯度效應(yīng)的科學(xué)研究，通過(guò)應(yīng)用經(jīng)典統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，探討了溝渠邊坡土壤性狀的空間分異特征。結(jié)果表明：寧夏引黃灌區(qū)溝渠邊坡土壤理化性狀具有明顯的空間異質(zhì)性；A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)的土壤含水量逐漸增加，即從溝渠堤壩頂部到坡底呈現(xiàn)遞增變化規(guī)律；土壤pH值的空間異質(zhì)性較為復(fù)雜，A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)的pH值分別介于8.18～10.37、8.29～9.79、8.08～9.75之間，溝渠邊坡的鹽堿化程度較高；土壤全鹽在溝渠邊坡表層土壤富集顯著，其中以B區(qū)(溝渠邊坡中部位置)0～10 cm土層富集效應(yīng)最顯著，形成了明顯的“鹽帶”；SOC、AN、AP分別在B區(qū)的0～30、0～30、0～10 cm土層富集效應(yīng)顯著，形成了明顯的“肥區(qū)”；土壤理化性狀間的相互作用直接或間接地影響了土壤理化性狀的空間差異。溝渠邊坡土壤資源的空間異質(zhì)性受植物群落分布、溝渠微地形、人類干擾及土壤理化性狀間的相互作用等因素的共同影響。其中，土壤含水量的變化是本源，影響了溝渠邊坡植物群落的分布特征和土壤資源的空間特征。植物群落分布的生態(tài)序列梯度和土壤資源的空間異質(zhì)性是相互影響、相互制約。二者均有突出的生態(tài)功能，共同維護(hù)著寧夏引黃灌區(qū)的植物多樣性和綠洲生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。溝渠植物的更替效應(yīng)與土壤全鹽、SOC、AN、AP的富集效應(yīng)是相伴而生，相輔相成，而且作為反饋，全鹽、SOC、AN、AP的空間聚集可以進(jìn)一步促成植物群落梯度效應(yīng)的形成，推動(dòng)溝渠生態(tài)系統(tǒng)的演化過(guò)程。

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