賀 婧，魏琪琪，鐘艷霞，羅玲玲

(1.寧夏大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院， 寧夏 銀川 750021；2.寧夏大學(xué)科技處,寧夏 銀川 750021)

生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)作為研究多種化學(xué)元素平衡問題的一門科學(xué)，近年來(lái)，在陸地生態(tài)系統(tǒng)的研究中取得了巨大的進(jìn)展[1-3]。其研究領(lǐng)域廣泛涉及到各種陸地生態(tài)系統(tǒng)[3-4]、微生物[5-6]、不同植物及植物器官[7-13]、植物凋落物[14-17]及土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)，包含了物種之間的生物關(guān)系，群落的結(jié)構(gòu)變化與養(yǎng)分的動(dòng)態(tài)平衡，生態(tài)過(guò)程與生物地球化學(xué)循環(huán)過(guò)程，并從不同年限[18-20]、不同空間分布[21]、不同緯度[22-23]對(duì)土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征展開研究。土壤作為人類賴以生存和發(fā)展最基本、最重要的環(huán)境要素，其中的碳、氮、磷、鉀等元素是評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量的重要指標(biāo)[24]，進(jìn)行土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征的研究能夠反映土壤內(nèi)部碳、氮、磷、鉀等元素的循環(huán)特征，研究分析土壤養(yǎng)分元素間相互作用與制約的變化規(guī)律，對(duì)促進(jìn)自然資源的可持續(xù)利用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

賀蘭山東麓釀酒葡萄產(chǎn)區(qū)作為我國(guó)最大的釀酒葡萄原料基地之一，擁有得天獨(dú)厚的自然資源、氣候、地理環(huán)境條件，具有極大的發(fā)展?jié)摿25]。自20世紀(jì)以來(lái)，大面積的荒漠草原被開墾為釀酒葡萄種植地，由于土地利用及地表植被覆蓋的轉(zhuǎn)變，賀蘭山東麓葡萄產(chǎn)地的土壤理化性質(zhì)發(fā)生了巨大的改變[26]，所以，獲取并分析土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征尤為重要。楊海江等[27]對(duì)不同種植區(qū)的釀酒葡萄產(chǎn)地土壤的生態(tài)化學(xué)計(jì)量進(jìn)行了研究，結(jié)果表明賀蘭山東麓不同種植區(qū)土壤碳、氮、磷含量差異明顯，總體含量均低于全國(guó)平均水平；但不同年限、不同土層的釀酒葡萄種植區(qū)土壤碳、氮、磷、鉀含量及其生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征尚不清楚。因此，研究不同土層的土壤養(yǎng)分隨種植年限的增加而變化的規(guī)律及其生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征，可為賀蘭山東麓葡萄種植區(qū)生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分受限元素判斷和元素平衡調(diào)控機(jī)制研究提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況及研究方法

1.1 研究區(qū)概況

賀蘭山東麓葡萄產(chǎn)區(qū)(105°45′～106°47′E，37°43′～39°05′N)地處溫帶大陸性干旱、半干旱氣候區(qū)，該地區(qū)日照時(shí)間長(zhǎng)，晝夜溫差大，年均氣溫8.5℃，全年日照時(shí)數(shù)為2 851～3 106 h， 晝夜溫差10～15℃，日照率67%， 年降水量180～200 mm，無(wú)霜期170 d；在葡萄生長(zhǎng)季節(jié)日照充足、熱量豐富，在成熟季節(jié)雨量偏少、溫度穩(wěn)定，為葡萄生長(zhǎng)提供了良好的氣候條件。該地土壤類型以灰鈣土為主，并包含風(fēng)沙土、灌淤土、淡灰鈣土、礫質(zhì)砂土和少量灰漠土等多種土壤類型，表層土壤沙面多孔，底層土壤緊密、松軟，pH值7.8～8.5，鉀含量較高，磷含量較低，有利于釀酒葡萄的生長(zhǎng)。20世紀(jì)90年代后期，葡萄釀酒業(yè)被列為寧夏回族自治區(qū)農(nóng)業(yè)六大優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)之一，賀蘭山東麓葡萄釀酒業(yè)得到了極大的發(fā)展，2017年該區(qū)葡萄種植面積達(dá)3.8×104hm2，為寧夏干旱區(qū)的水土保持、節(jié)水增效、生態(tài)旅游等做出了極大的貢獻(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了荒山荒灘向綠水青山再向金山銀山的轉(zhuǎn)變，極大地推動(dòng)了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展，并促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)與生態(tài)效益達(dá)到平衡[25]。

賀蘭山東麓葡萄產(chǎn)區(qū)“赤霞珠”品種按行距3 m，株距1 m的密度種植，栽植葡萄約3 450棵·hm-2。整理架面、出土期施尿素120～150 kg·hm-2、磷酸二銨150～225 kg·hm-2，復(fù)合肥75～120 kg·hm-2，同時(shí)配施15～30 kg·hm-2的多元微量元素肥料，根據(jù)土壤肥力和樹勢(shì)強(qiáng)弱調(diào)節(jié)施肥量。生育期常規(guī)施肥3次，花后第1次施肥，施尿素90～120 kg·hm-2、磷酸二銨90～150 kg·hm-2、復(fù)合肥75～90 kg·hm-2；果實(shí)膨大前第2次施肥，施尿素75～90 kg·hm-2、磷酸二銨120～180 kg·hm-2、復(fù)合肥75～90 kg·hm-2；轉(zhuǎn)色前第3次施肥，施尿素30～45 kg·hm-2、磷酸二銨45～75 kg·hm-2、硫酸鉀150～180 kg·hm-2。秋季采收后在葡萄的定植帶或定植溝一側(cè)用施肥機(jī)施尿素90～120 kg·hm-2、磷酸二銨90～150 kg·hm-2、復(fù)合肥75～90 kg·hm-2、腐熟牛羊糞30～75 m3·hm-2或者有機(jī)肥6 000～9 000 kg·hm-2，施肥深度20 cm以下，或者開溝施肥，開溝寬度40 cm，深度50 cm，均勻回填；次年改到另一側(cè)施肥，依次交替進(jìn)行。施肥后溝灌灌水1次，單次灌水量1 200～1 500 m3·hm-2。

1.2 樣品采集與處理

本文重點(diǎn)考慮隨種植年限的增加，賀蘭山東麓葡萄產(chǎn)區(qū)土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征的變化情況，在沒有長(zhǎng)期定位的條件下，采用空間梯度代替時(shí)間梯度的方法，根據(jù)實(shí)地調(diào)查，選擇年限不同、立地條件盡可能一致的葡萄種植基地作為采樣區(qū)域。結(jié)合研究區(qū)的實(shí)際情況，選擇種植年限分別為1、7、20 a的“赤霞珠”葡萄地和原生荒漠草原(CK)為研究對(duì)象。在每個(gè)種植年限的樣區(qū)內(nèi)，選擇3個(gè)200 m×200 m的樣地，按對(duì)角線選取5個(gè)取樣點(diǎn)，采樣點(diǎn)選取時(shí)避開馬路邊緣，用土鉆分別采集1 m深土壤剖面0～10、10～20、20～30、30～40、40～60、60～80 cm及80～100 cm的土壤樣品。每個(gè)樣地內(nèi)的5個(gè)樣點(diǎn)按照土壤分層進(jìn)行混合，土壤樣品采用四分法，取1～2 kg裝于自封袋內(nèi)帶回實(shí)驗(yàn)室后自然風(fēng)干，剔除根系、凋落葉等雜物，經(jīng)立式行星球磨儀(PBM-1A)研磨后，分別過(guò)0.9 mm和0.25 mm標(biāo)準(zhǔn)篩，用于土壤有機(jī)碳(SOC)及土壤養(yǎng)分的測(cè)量。

1.3 樣品分析

土壤養(yǎng)分的測(cè)定參照《土壤農(nóng)化分析》[28]的方法。土壤全氮(TN)采用凱氏定氮法測(cè)定；全磷(TP)采用氫氧化鈉熔融—鉬銻抗比色分光光度法測(cè)定；全鉀(TK)采用氫氧化鈉熔融—火焰光度計(jì)法測(cè)定；土壤有機(jī)碳(SOC)采用重鉻酸鉀容量法—外加熱法測(cè)定。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel(2016)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，運(yùn)用SPSS 19.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析，檢驗(yàn)不同年限、不同土層土壤C、N、P、K含量及其生態(tài)化學(xué)計(jì)量比的差異顯著性，顯著性水平設(shè)置為a=0.05；之后運(yùn)用Pearson相關(guān)分析法對(duì)土壤C、N、P、K含量及其生態(tài)化學(xué)計(jì)量比進(jìn)行相關(guān)性分析。使用Origin 2018進(jìn)行相關(guān)圖表的繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種植年限葡萄地土壤SOC、TN、TP和TK質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化

有機(jī)碳作為土壤的基本屬性和物質(zhì)特征，是評(píng)價(jià)土壤肥力的基本指標(biāo)[29]。賀蘭山東麓葡萄產(chǎn)地由荒漠草原開墾而來(lái)，其土地利用方式的轉(zhuǎn)變及耕作的擾動(dòng)對(duì)土壤有機(jī)碳含量存在顯著的影響。由表1可知，研究區(qū)內(nèi)土壤有機(jī)碳(SOC)含量變化范圍為3.93～5.36 g·kg-1，隨著荒漠草原的開墾與種植年限的延長(zhǎng)，呈現(xiàn)先降低后增加的趨勢(shì)，不同種植年限間無(wú)顯著性差異。由圖1A可知，在同一土層不同樣地之間，0～10 cm、10～20 cm及40～100 cm土層有機(jī)碳含量未呈顯著性差異；20～30 cm及30～40 cm土層種植葡萄7 a的土壤，其有機(jī)碳含量與其他年限之間呈顯著差異。整體上，表層土壤有機(jī)碳含量大于深層，且呈現(xiàn)隨著土層深度的增加而波動(dòng)下降的趨勢(shì)。

氮作為植物生長(zhǎng)發(fā)育所必需的重要元素之一，是植物生長(zhǎng)的主要養(yǎng)分來(lái)源，土壤中氮元素含量直接影響作物長(zhǎng)勢(shì)及產(chǎn)量，也表明了土壤的肥力狀況，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中氮的重要來(lái)源是施肥[24]。由表1可知，研究區(qū)內(nèi)土壤全氮(TN)含量變化范圍為0.39～0.73 g·kg-1，隨著種植年限的增加呈現(xiàn)先降低后增大的趨勢(shì)，具體表現(xiàn)為：20 a>CK>1 a>7 a。1 a土壤TN與對(duì)照無(wú)顯著性差異，但7 a與20 a之間土壤TN含量呈現(xiàn)顯著差異。由圖1B可知，在同一土層不同樣地之間，10～20 cm土層TN含量表現(xiàn)出對(duì)照土壤與20 a土壤顯著高于7 a土壤；20～30 cm土層TN含量則表現(xiàn)出7 a土壤顯著低于其他樣地；30～40 cm土層TN含量在20 a土壤與7 a土壤之間呈現(xiàn)顯著差異。在同一樣地不同土層之間，對(duì)照土壤以0～10 cm土層最高，與30～100 cm各土層均存在顯著性差異。

磷作為植物生長(zhǎng)發(fā)育所必需的重要元素之一，是植物體內(nèi)許多有機(jī)化合物的組分，同時(shí)參與植物體內(nèi)多種代謝過(guò)程，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中多以施加磷肥的方式來(lái)增加土壤中磷含量[24]。由表1可知，研究區(qū)內(nèi)土壤全磷(TP)含量變化范圍為0.16～0.37 g·kg-1，隨種植年限的增加呈升高的趨勢(shì)，1 a、7 a與對(duì)照土壤TP含量顯著低于20 a土壤。由圖1C可知，在0～40 cm土層,20 a土壤與其他樣地之間TP含量呈現(xiàn)顯著差異。在同一樣地不同土層之間，7 a土壤與對(duì)照土壤TP含量在不同土層之間未表現(xiàn)出顯著性差異，1 a土壤TP含量在0～40 cm土層與40～100 cm土層之間呈現(xiàn)顯著差異。

土壤鉀含量主要受土壤礦物質(zhì)種類的影響，還受成土母質(zhì)的影響，另外土地利用方式的轉(zhuǎn)變也會(huì)對(duì)土壤礦物的風(fēng)化產(chǎn)生影響，最終影響土壤鉀含量[24]。由表1可知，研究區(qū)內(nèi)，土壤全鉀(TK)含量變化范圍為27.88～30.16 g·kg-1，總體呈現(xiàn)隨著年限的增加而逐漸降低的趨勢(shì)，各個(gè)樣地之間土壤TK含量的平均值無(wú)顯著性差異。由圖1D可知，在同一樣地不同土層之間，對(duì)照土壤、7 a和20 a土壤TK含量的各個(gè)土層之間無(wú)顯著性差異；1 a土壤TK含量表現(xiàn)為30～40 cm土層與80～100 cm土層之間呈現(xiàn)顯著差異。在同一土層不同樣地之間，0～40 cm土層TK含量在各個(gè)樣地間無(wú)顯著性差異，40～60 cm土層TK含量在1 a土壤與7 a土壤之間呈現(xiàn)顯著差異；80～100 cm土層TK含量表現(xiàn)為對(duì)照土壤與1 a土壤無(wú)顯著性差異，7 a土壤與20 a土壤無(wú)顯著差異，但對(duì)照土壤、1 a土壤與7 a、20 a土壤之間呈現(xiàn)顯著差異；其他土層TK含量在不同樣地之間無(wú)顯著性差異。

注：誤差線為標(biāo)準(zhǔn)誤(n=3)；不同大寫字母表示同一土層不同種植年限樣地間差異顯著(P<0.05);不同小寫字母表示同一種植年限樣地不同土層深度間差異顯著(P<0.05)。下同。 Note: The error line is the standard error (n=3)． Different capital letters in the same column indicate significant differences between different years of the same soil depth (P<0.05); Different lowercase letters indicate significant differences between different soil depths of the same year (P<0.05). The same below.圖1 不同種植年限葡萄地不同深度土壤SOC、TN、TP和TK的含量變化Fig.1 Changes of soil SOC, TN, TP and TK content in different soil depths of grape fields with different planting years

2.2 不同種植年限葡萄地土壤SOC、TN、TP和TK的化學(xué)計(jì)量比

C∶N、C∶P、C∶K是衡量土壤營(yíng)養(yǎng)平衡狀態(tài)的重要指標(biāo)，也是衡量土壤微生物礦化有機(jī)物釋放N、P的重要指標(biāo)，一般認(rèn)為C∶N、C∶P 值與有機(jī)物分解礦化速率成反比[2-4]。研究區(qū)土壤C∶N均值變化范圍為8.70～10.60，隨著荒漠草原的開墾與種植年限的延長(zhǎng)呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)(表2)。由圖2A分析發(fā)現(xiàn)，在同一樣地不同土層之間，20 a土壤C∶N表現(xiàn)為80～100 cm土層顯著高于0～10、40～60 cm土層，其他樣地各土層間土壤C∶N無(wú)顯著性差異。在同一土層不同樣地之間，0～10、40～60 cm土層C∶N表現(xiàn)為1 a土壤顯著高于20 a土壤；10～20、30～40、60～100 cm土層C∶N在各個(gè)樣地之間未達(dá)顯著性差異。

研究區(qū)土壤C∶P均值變化范圍為16.78～33.29，整體呈現(xiàn)隨著荒漠草原的開墾與種植年限的延長(zhǎng)而逐漸降低的趨勢(shì)(表2)。由圖2B可知，在同一樣地不同土層之間，對(duì)照土壤與20 a土壤的C∶P在各個(gè)土層之間無(wú)顯著性差異，1 a土壤在60～80 cm與 80～100 cm土層的C∶P顯著低于其他土層，7 a土壤在0～10 cm土層的C∶P顯著高于其他土層，其他土層之間未呈現(xiàn)顯著性差異。在同一土層不同樣地之間，0～40 cm各土層C∶P值均表現(xiàn)出隨年限增加而逐漸降低的趨勢(shì)，20 a土壤C∶P在0～40 cm土層均顯著低于對(duì)照土壤，40～100 cm各層的C∶P值則表現(xiàn)出先降低后增加的趨勢(shì)，但不同樣地之間差異不顯著。

由表2可知，研究區(qū)土壤C∶K均值變化范圍為0.14～0.23，隨著荒漠草原的開墾與種植年限的延長(zhǎng)呈先降低后增加的趨勢(shì)。由圖2C分析發(fā)現(xiàn)，在同一樣地不同土層之間，表層土壤與底層土壤間存在顯著性差異，如對(duì)照土壤C∶K值在0～10 cm與60～100 cm土層間存在顯著性差異，1 a土壤C∶K值在0～10 cm與40～100 cm土層間存在顯著性差異，7 a土壤C∶K值則表現(xiàn)為0～10 cm土層顯著高于其他各土層。在同一土層不同樣地之間，僅在20～30 cm、30～40 cm土層中，7 a土壤與20 a土壤C∶K呈現(xiàn)顯著性差異，其他各土層在不同樣地之間均未呈現(xiàn)顯著性差異。

N∶P能夠在一定程度上反映植物生長(zhǎng)的主要限制因子，一般來(lái)說(shuō)，氮沉降將提高植物的N∶P，磷富集將降低植物的N∶P[1]。由表2可以看出，研究區(qū)土壤N∶P均值變化范圍為1.66～3.61，隨著荒漠草原的開墾與種植年限的延長(zhǎng)呈現(xiàn)先降低后增加的趨勢(shì)。由圖2D可知，對(duì)于同一樣地不同的土層，對(duì)照土壤與7 a土壤N∶P均呈現(xiàn)隨土層加深而逐漸降低的趨勢(shì)。對(duì)照土壤0～30 cm各土層與60～100 cm土層存在顯著性差異，7 a土壤N∶P值則表現(xiàn)為除0～10 cm土層顯著高于20～100 cm土層，10～20 cm土層顯著高于80～100 cm土層外，其余各層之間差異不顯著；1 a土壤N∶P值則是20～30 cm土層與40～100 cm土層存在顯著性差異；20 a土壤N∶P則表現(xiàn)為40～60 cm土層顯著高于除60～80 cm外各土層，其他各土層之間差異不顯著。對(duì)于同一土層不同樣地，0～60 cm土層N∶P值均表現(xiàn)為對(duì)照土壤顯著高于1 a、7 a及20 a；80～100 cm土層N∶P在各個(gè)樣地之間無(wú)顯著差異。

2.3 土壤SOC、TN、TP和TK質(zhì)量分?jǐn)?shù)及其化學(xué)計(jì)量比之間的相關(guān)性

相關(guān)性分析表明(表3)，SOC、TN、TP彼此之間均呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)性，SOC、TN、TP均與C∶N呈現(xiàn)極顯著或顯著負(fù)相關(guān)性，SOC、TN與C∶P、C∶K、N∶P之間均呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)性，TP與C∶K之間存在極顯著的正相關(guān)性。C∶N與C∶K、N∶P之間呈現(xiàn)極顯著負(fù)相關(guān)性，而C∶P與C∶K、N∶P之間則存在著極顯著的正相關(guān)性,C∶K與N∶P之間也存在著極顯著的正相關(guān)性?？梢?，土壤養(yǎng)分對(duì)葡萄地土壤化學(xué)計(jì)量的貢獻(xiàn)表現(xiàn)出一定差異性。

表2 不同種植年限葡萄地0～100 cm土層土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量比

圖2 不同種植年限葡萄地土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量比變化Fig.2 Changes of soil ecological stoichiometry ratio in grape fields with different planting years

表3 土壤各元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)及化學(xué)計(jì)量的相關(guān)性

3 討 論

3.1 不同種植年限葡萄地土壤有機(jī)碳及養(yǎng)分含量

不同種植年限釀酒葡萄地的土壤C、N、P含量平均值(4.88，0.56，0.24 g·kg-1)遠(yuǎn)低于全國(guó)(11.12，1.06，0.65 g·kg-1)水平[30]，表明該地區(qū)土壤C、N、P含量較貧乏。此外，本研究中土壤K含量平均值(28.88 g·kg-1)遠(yuǎn)高于全國(guó)(16.6 g·kg-1)水平[31]，這可能是由于土壤K元素主要受成土母質(zhì)影響所致。研究表明，土壤C、N、P含量不僅受到自然環(huán)境的影響，還受到土地利用方式轉(zhuǎn)變、農(nóng)業(yè)管理措施的顯著影響[32]，草地轉(zhuǎn)化為農(nóng)田會(huì)降低土壤有機(jī)碳、全氮含量[33]。隨荒漠草原的開墾及種植年限的增加，土壤SOC、TN含量呈現(xiàn)先降低后增加的趨勢(shì)，這與以往的研究結(jié)論有所不同[18-19]， 可能由于在未開墾時(shí)期，原始荒漠草原上地表植物較多，且地下根系發(fā)達(dá)，土壤中植物的凋落葉及根系的歸還可以累積一定數(shù)量的SOC和TN；但荒漠草原開墾為葡萄地，一方面在開墾初期，土壤經(jīng)過(guò)深翻整地，土壤結(jié)構(gòu)被破壞，土壤各層次之間養(yǎng)分含量波動(dòng)較大，另一方面是開墾后，葡萄一般為行距3 m，株距1 m的栽植密度，密度較低；同時(shí)因?yàn)檎仄茐?、地表裸露，初期葡萄苗較小，根系及落葉歸還量都比較少，加之人為耕作、翻土使得土壤孔隙度增加，土壤養(yǎng)分分解速率加大，盡管有氮肥及有機(jī)肥料的施入，但在種植初期仍呈現(xiàn)有機(jī)碳與氮的含量逐漸降低的趨勢(shì)。隨著種植年限的增加，土壤擾動(dòng)的減少、葡萄藤枝的生長(zhǎng)、根系及凋落物歸還量的增加以及人工施肥[34]等原因，土壤有機(jī)碳和全氮含量恢復(fù)上升趨勢(shì)。與郭其強(qiáng)[31]對(duì)于馬尾松林土壤的研究結(jié)果不同，隨荒漠草原的開墾和種植年限的增加，土壤TP含量呈現(xiàn)持續(xù)增長(zhǎng)趨勢(shì)，這可能是由于賀蘭山東麓土壤磷含量本身較低，加之磷的性質(zhì)與有機(jī)碳、氮不同，不易分解，因此土壤磷含量隨著有機(jī)肥及其他肥料的逐漸施入而增加。

與多數(shù)研究結(jié)論一致[9-13]，本研究中土壤表層C、N含量大于底層，隨土層的加深，土壤C、N含量整體呈波動(dòng)式下降的趨勢(shì)。人為擾動(dòng)導(dǎo)致土壤SOC、TN含量在垂直方向上出現(xiàn)了差異變化[33]。在葡萄地管理過(guò)程中，種植戶為保障葡萄健康生長(zhǎng)，在土壤深度約為30～40 cm深的土層處進(jìn)行有機(jī)肥填埋，因此可能造成各年限土壤SOC含量在30～40 cm深度有小幅度增加，而繼續(xù)向土壤深處時(shí)，植物對(duì)土壤養(yǎng)分吸收利用大于供給，因此呈不斷下降的趨勢(shì)。

3.2 不同種植年限葡萄地土壤有機(jī)碳及養(yǎng)分的生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征

土壤C∶N是衡量土壤營(yíng)養(yǎng)平衡狀態(tài)的指標(biāo)，一般認(rèn)為土壤C∶N越低，有機(jī)質(zhì)分解速率越高[4]。本研究中，不同種植年限的土壤C∶N在8.70～10.60之間，基本上低于我國(guó)土壤C∶N平均值10～12[27]，各樣地之間整體呈隨著土層深度的加深而上升的趨勢(shì)，這與淑敏等[19]在研究樟子松人工林中所得結(jié)論一致，這可能是由于北方葡萄生產(chǎn)需要埋土、出土操作，耕翻頻繁，導(dǎo)致上層土壤有機(jī)質(zhì)分解的能力加快，釋放養(yǎng)分的能力更強(qiáng)，同時(shí)日常管理中僅秋后施有機(jī)肥一次，其他時(shí)期均施用尿素、磷酸二銨及復(fù)合肥，這也造成有機(jī)碳的積累速度低于土壤氮的積累速度，因而上層土壤C∶N較低；但是隨著種植年限的增加，葡萄根系向土壤深處延伸使其對(duì)氮的吸收加強(qiáng)，而下層土壤擾動(dòng)較少，有機(jī)碳積累逐漸增加，進(jìn)而導(dǎo)致C∶N有所增加。

本研究中，不同年限的土壤C∶P在16.78～33.29之間，遠(yuǎn)低于我國(guó)C∶P平均值105[31]， 較低的C∶P表明該地區(qū)土壤P的有效性相對(duì)較高，P的礦化速率也相對(duì)較高，微生物分解有機(jī)質(zhì)過(guò)程中受P限制的可能性較小[35]。這可能是由于在葡萄管理過(guò)程中多次施用磷酸二銨，除部分被葡萄吸收利用外，其余磷在土壤中累積；有機(jī)肥的施用及礦化也進(jìn)一步增加了土壤磷含量。與大多數(shù)研究結(jié)論相一致[34-35]，隨著土層深度的加深C∶P整體呈下降的趨勢(shì)，表明表層土壤對(duì)P的固持能力要高于底層土壤[35]，由于TP含量相對(duì)穩(wěn)定，C∶P的高低主要受土壤有機(jī)碳的影響，土壤有機(jī)碳含量隨著土層的加深而逐漸下降導(dǎo)致C∶P隨之變化。

土壤N∶P是反映N養(yǎng)分供應(yīng)狀況的重要指標(biāo)，一般認(rèn)為在N∶P<14時(shí)，植物生長(zhǎng)受N元素的限制；在N∶P>16時(shí)，植物生長(zhǎng)受P元素的限制，當(dāng)14

4 結(jié) 論

1)總體而言，寧夏賀蘭山東麓地區(qū)土壤貧瘠，土壤C、N、P含量均低于全國(guó)水平，土壤K含量高于全國(guó)水平。土地利用方式、植被覆蓋的轉(zhuǎn)變及施肥管理對(duì)土壤肥力水平存在較大影響。隨荒漠草原的開墾及種植年限的增加，土壤C、N含量呈現(xiàn)先降低后增加的趨勢(shì)，土壤P含量逐漸增加，土壤K含量雖逐漸減少但各年限之間并無(wú)顯著性差異。

2)土地利用方式及植被覆蓋的轉(zhuǎn)變對(duì)土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征的影響程度各有不同。土壤C∶P，C∶K，N∶P都呈現(xiàn)先降低后增加的趨勢(shì)，土壤C∶N雖整體趨于降低，但是差異未達(dá)顯著水平。不同年限葡萄地的土壤N∶P在1.66～3.61之間，低于我國(guó)土壤N∶P的平均值5.2，賀蘭山東麓葡萄生長(zhǎng)主要受N的限制。在寧夏賀蘭山東麓地區(qū)釀酒葡萄的種植過(guò)程中，需考慮合理匹配不同營(yíng)養(yǎng)元素和適當(dāng)增施有機(jī)肥，以防止土壤肥力的下降。