野鴨湖濕地不同植被類型土壤養(yǎng)分要素研究

(山西省環(huán)境科學(xué)研究院，太原 030027)

本文目的是以野鴨湖濕地研究對象，選擇代表性樣點，研究野鴨湖濕地生態(tài)系統(tǒng)中不同植被類型土壤養(yǎng)分要素特征，為野鴨湖濕地生態(tài)系統(tǒng)和環(huán)境研究提供科學(xué)數(shù)據(jù)。

1 材料和方法

1.1 實驗材料與方法

本實驗按照野鴨湖濕地所受干擾程度不同，劃分了其中的兩個地區(qū)，進(jìn)行取樣研究。樣區(qū)一是野鴨湖自然保護(hù)區(qū)，人為干擾較少。樣區(qū)二是康西草原地區(qū)，人為干擾較大。

本次試驗主要從樣區(qū)一和樣區(qū)二采集樣本，取樣均勻分布在樣區(qū)一和樣區(qū)二內(nèi)，用土鉆采取耕層0—20cm土樣，基本在腐殖質(zhì)層，樣本基本能夠代表野鴨湖土壤特征。樣區(qū)植被覆蓋率較高，主要有牛鞭草群落、蘆葦群落、三葉鬼1針草群落、楊樹群落，苜蓿群落和其它雜草群落。各個群落分布有明顯的地帶性，其中野鴨湖周邊主要分布三葉鬼針草群落，再向外則為主要楊樹群落極其其它群落。樣區(qū)二內(nèi)樣本從康西草原地區(qū)取樣，由于樣區(qū)內(nèi)主要被當(dāng)?shù)厝碎_發(fā)為騎馬賽馬等旅游項目的基地，所以當(dāng)?shù)刂脖恢饕郝湟噪s草群落為主。本次試驗共從樣區(qū)一和樣區(qū)二共采樣71個，其中樣區(qū)一樣本編號為1—53號，樣區(qū)二內(nèi)樣本編號為54—77號，樣區(qū)二內(nèi)樣本量為24個。

1.2 土壤樣品的制備與檢測

1.2.1 土壤樣品的制備

將所采集的土壤樣品混合均勻后，攤成圓形。在土壤樣品上垂直的兩條直徑，將土壤樣品分為四份，去掉對角線的兩份，選取另外一條對角線上的兩份土壤樣品。將土壤樣品粉碎使之通過20目的篩子，繼續(xù)采用四分法，取通過20目篩子的土壤樣品總量的1/2，再使用兩次四分法，使土壤樣品混合均勻，分別制取60目、100目的土壤樣品以備實驗檢測。

1.2.2 土壤樣品的檢測

(1)土壤有機質(zhì)

本實驗檢測土壤有機質(zhì)采取丘林法。用重鉻酸鉀-硫酸溶液，在加熱條件下氧化有機質(zhì)，多余的重鉻酸鉀以其作為指示劑，待標(biāo)定后用，用硫酸亞鐵進(jìn)行滴定，以耗去的重鉻酸鉀的量計算出C的含量。有機質(zhì)中碳量一般為58%，所以用有機碳的分析結(jié)果直接乘以1.724，即算成土壤有機質(zhì)的含量。

(2)土壤速效氮

本實驗采用擴散吸收法。將樣品置于擴散皿的外室中，加入NaOH和FeSO4的混合物，首先利用FeSO4的還原能力將硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氨態(tài)氮，再利用NaOH促進(jìn)水解脫氨基和釋放氨作用，使得氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氨氣，釋放的氨氣擴散到皿外室中被過量的H3BO3吸收。我們通過鹽酸滴定硼酸氨的量來間接確定土壤中的速效氮的含量。

(3)土壤速效磷

本實驗采用碳酸氫鈉浸提法。中性、石灰性土壤中的速效磷，多以磷酸一鈣和磷酸二鈣狀態(tài)存在，可用0.5mol/LNaHCO3提取到溶液中，同時使浸提液中鈣離子形成碳酸鈣沉淀，然后將待測液用鉬銻抗混合顯色劑在常溫下進(jìn)行還原，使黃色的銻磷鉬多酸還原成鉬藍(lán)，采用分光光度法求出待測溶液中磷的含量。

(4)土壤速效鉀

本實驗采用四苯硼鈉比濁法。四苯硼鈉與待測溶液中的鉀離子在pH=8的堿性條件下，形成溶解度很小的四苯硼鉀白色微細(xì)顆粒。此顆粒在甘油的保護(hù)劑下處于懸浮狀態(tài)，具有一定的穩(wěn)定性。氨離子與四苯硼鈉也會形成白色的四苯硼銨沉淀，但在pH=8的堿性條件下，加入甲醛使銨離子形成六次甲基四胺而加以掩蔽。鈣離子和鎂離子在pH為8的堿性條件下，可形成碳酸鈣沉淀，加入EDTA溶液形成鈣鎂絡(luò)合物消除干擾。

(5)土壤全氮

本實驗采用凱氏定氮儀測定法此法主要是在鹽類和催化劑的參與下，用濃硫酸消煮，使有機氮分解為銨態(tài)氮。其中硫酸鉀在消煮過程中可提高硫酸沸點，硫酸銅起催化作用，以加速有機氮的轉(zhuǎn)化。

(6)土壤全磷

本實驗采用鉬銻抗比色法土壤樣品與氫氧化鈉熔融，使土壤中含磷礦物及有機磷化合物全部轉(zhuǎn)化為可溶性的正磷酸鹽，用水和稀硫酸溶解熔塊，在規(guī)定條件下樣品溶液與鉬銻抗顯色劑反應(yīng)，生成磷鉬藍(lán)，用分光光度法定量測定。

2 結(jié)果與分析

在實驗過程中，檢測出的速效鉀和速效磷含量極低，所以沒有納入最終分析數(shù)據(jù)當(dāng)中，只采用有機質(zhì)，速效氮，全氮和全磷的數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)分析數(shù)據(jù)。本次研究參考《中國土壤元素背景》中報道的全國土壤(A層)背景值的25%、50%、75%和90%順序統(tǒng)計量作為土壤的分級標(biāo)準(zhǔn) (表1)和北京市土壤養(yǎng)分分等定級標(biāo)準(zhǔn)(表2)。

2.1 土壤中有機質(zhì)的分析

據(jù)統(tǒng)計表明，在野鴨湖自然保護(hù)區(qū)內(nèi)有機質(zhì)含量介于0.386832%～3.468017%之間，平均值為1.21%。其中，三葉鬼針草群落所在土壤有機質(zhì)平均值為1.7%，蘆葦群落為1.23%，楊樹群落稍低為1.17%，牛鞭草群落和苜蓿群落的平均值分別為1.16%和1.18%。在康西草原，主要的植物群落為雜草群落，土壤有機質(zhì)含量介于1.6%～11.9%之間，平均值為0.78%。 土地利用方式和土壤有機質(zhì)關(guān)系密切，是有機質(zhì)含量高低的主要影響因素之一。不同管理措施、凋落物量和質(zhì)量的差異導(dǎo)致土壤有機質(zhì)差異，根據(jù)我國土壤元素背景值中土壤有機質(zhì)的分級標(biāo)準(zhǔn)，樣區(qū)一內(nèi)野鴨湖自然保護(hù)區(qū)整體有機質(zhì)含量屬于三級水平，三葉鬼針草群落的有機質(zhì)含量屬于二級水平，楊樹群落的有機質(zhì)含量屬于三級水平，蘆葦，牛鞭草和苜蓿群落平均有機質(zhì)含量屬于三級水平。樣區(qū)二內(nèi)的雜草群落的平均有機質(zhì)含量屬于四級水平，樣本中最大值也只有三級水平。所以樣區(qū)一內(nèi)有機質(zhì)含量遠(yuǎn)高于的樣區(qū)二。樣區(qū)一有機質(zhì)含量的順序為三葉鬼針草群落>蘆葦群落>苜蓿群落>楊樹群落>牛鞭草群落>雜草群落，具體見圖1。樣區(qū)一內(nèi)凋落物量大，植物群落根系發(fā)達(dá)，較樣區(qū)二更為潮濕，凋落物腐爛速度更快。樣區(qū)二受人類干擾嚴(yán)重，使得樣區(qū)內(nèi)凋落物量明顯少于樣區(qū)一，并且樣區(qū)二內(nèi)常年沒有被水淹沒，土壤較為干燥，多種原因使得樣區(qū)二有機質(zhì)含量較低。

圖1 不同群落類型的土壤有機質(zhì)含量圖

2.2 土壤中速效氮的分析

土壤速效氮是氮的速效養(yǎng)分，即現(xiàn)實供應(yīng)指標(biāo)，也就是土壤中近期可被植物吸收利用的有效養(yǎng)分。樣區(qū)一速效氮含量平均值為44.1mg/kg，最大值為112mg/kg，最小值為3.5mg/kg，其中三葉鬼針草群落平均速效氮含量為112mg/kg，楊樹群落45.5mg/kg，蘆葦群落、牛鞭草群落、苜蓿群落分39.9mg/kg、36.3mg/kg、49mg/kg。樣區(qū)二康西草原內(nèi)雜草群落平均速效氮含量為39.81mg/kg，最大值為38.5mg/kg.根據(jù)北京市土壤養(yǎng)分定級標(biāo)準(zhǔn)，樣區(qū)內(nèi)三葉鬼針草群落速效氮含量屬于高水平，楊樹群落，蘆葦群落、牛鞭草群落、苜蓿群落速效氮含量屬于低等水平。樣區(qū)二內(nèi)的雜草群落含量屬于低水平，樣區(qū)內(nèi)速效氮含量三葉鬼針草群落>苜蓿群落>楊樹群落>蘆葦群落>雜草群落>牛鞭草群落，具體見圖2。苜蓿為人工栽培種，人工施肥的影響造成速效氮含量稍高于其他種。

圖2 不同群落類型的土壤速效氮含量圖

2.3 土壤中全氮的分析

全氮是土壤潛在供氮能力的體現(xiàn)。樣區(qū)一內(nèi)全氮平均含量為960mg/kg，最大值為1140mg/kg，最小值為745.628mg/kg，三葉鬼針草群落全氮含量為1017.98mg/kg，楊樹群落、蘆葦群、牛鞭草群落平均全氮含量分別為938.86mg/kg，912.1617mg/kg、984.7362mg/kg，苜蓿群落含量為1040.75mg/kg。樣區(qū)二內(nèi)全氮含量最大值為1167g/kg，最小值為845g/kg，雜草群落平均值為928.9396mg/kg。根據(jù)我國土壤元素背景值中全氮的分級標(biāo)準(zhǔn)，樣區(qū)一中，三葉鬼針草群落和苜蓿群落全氮含量為三級水平，楊樹、蘆葦、牛鞭草群落含量屬于四級水平。樣區(qū)二內(nèi)雜草群落全氮平均含量屬四級水平。樣區(qū)內(nèi)全氮含量為苜蓿群落>三葉鬼針草群落>牛鞭草群落>楊樹群落>雜草群落>蘆葦群落，具體見圖3。野鴨湖地區(qū)全氮含量水平相當(dāng)，因此該地區(qū)潛在供氮能力相近。

圖3 不同群落類型的土壤全氮含量圖

2.4 土壤中全磷的分析

全磷是土壤提供磷的潛在能力，樣區(qū)一內(nèi)全磷含量平均值為383.7579111mg/kg，最大值556.8314mg/kg，最小值為153.7293mg/kg。三葉鬼針草、楊樹、蘆葦、牛鞭草、苜蓿群落的全磷含量分別為510.799mg/kg、466.7487mg/kg、298.5696mg/kg、401.9433mg/kg、454.4359mg/kg。樣區(qū)二內(nèi)雜草群落平均全磷含量為415.1669mg/kg。根據(jù)我國土壤元素背景值中全磷的分級標(biāo)準(zhǔn)，樣區(qū)一以及樣區(qū)二內(nèi)所有植物類型平均全磷含量均較低，除蘆葦群落全磷含量為六級外，其它群落均為五級。樣區(qū)內(nèi)全磷含量為三葉鬼針草群落>楊樹群落>苜蓿群落>雜草群落>牛鞭草群落>蘆薈群落，具體見圖4。所以野鴨湖地區(qū)土壤潛在提供磷的能力相近。

3 結(jié) 論

通過研究表明，樣區(qū)一內(nèi)總體有機質(zhì)，速效氮，全氮和全磷含量都高于樣區(qū)二。樣區(qū)一內(nèi)有機質(zhì)含量的順序為三葉鬼針草群落>蘆葦群落>苜蓿群落>楊樹群落>牛鞭草群落>雜草群落，速效氮含量三葉鬼針草群落>苜蓿群落>楊樹群落>蘆葦群落>雜草群落>牛鞭草群落，全氮含量為苜蓿群落>三葉鬼針草群落>牛鞭草群落>楊樹群落>雜草群落>蘆葦群落，全磷含量為三葉鬼針草群落>楊樹群落>苜蓿群落>雜草群落>牛鞭草群落>蘆葦群落。由于樣區(qū)二受到人為影響比較大，由于凋落物量以及土壤濕度等因素影響，有機質(zhì)和速效氮含量較樣區(qū)一低很多。由于母質(zhì)相同，樣區(qū)一和樣區(qū)二內(nèi)潛在肥力供應(yīng)力——全氮和全磷含量很相近。人為干擾對樣區(qū)一和樣區(qū)二有著很大影響。

圖4 不同群落類型的土壤全磷含量圖

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