祁連山自然保護區(qū)祁豐林區(qū)森林土壤電導(dǎo)率和鹽分含量

石澎雨 石曉萍 侯玉梅 車宗偉

摘要?在祁連山自然保護區(qū)祁豐林區(qū)分布的4種典型森林植被采集土樣，采用電極法和質(zhì)量法對其電導(dǎo)率和鹽分含量進行測定分析。結(jié)果表明：4種森林植被土壤中的電導(dǎo)率和鹽分含量變化規(guī)律各不相同，其中青海云杉林和祁連圓柏林土壤剖面不同土層的差異不顯著（P>0.05），而青海云杉-祁連圓柏混交林和灌木林土壤剖面40～60 cm土層顯著高于其他土層（P<0.05）。青海云杉林、祁連圓柏林、青海云杉-祁連圓柏混交林和灌木0～60 cm土層的土壤電導(dǎo)率和鹽分含量分別為0.228、0.187、0.213、0.260 ms/cm和0.602、0.481、0.558和0.678 g/kg，4種森林植被土壤未發(fā)生鹽漬化現(xiàn)象。另外，4種森林植被土壤電導(dǎo)率（y）和鹽分含量（x）之間的回歸方程為y=2.794 7x-0.039 8（R2=0.999 7，P<0.01）。

關(guān)鍵詞?土壤養(yǎng)分;土壤電導(dǎo)率;土壤鹽分;祁豐林區(qū)

中圖分類號?S153.3?文獻標(biāo)識碼?A

文章編號?0517-6611（2021）09-0127-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.09.032

Abstract?Soil samples were collected from four typical forest vegetation in Qifeng forest area of Qilian Mountain Nature Reserve.The electrical conductivity and salt content were measured and analyzed by electrode method and mass method.The results showed that the electrical conductivity and salt content in soil of four forest vegetation were different.Among them， the difference between the different soil layers of Picea crassifolia Kom.forest and Sabina przewalskii forest soil profile was not significant （P>0.05）， while the 40-60?cm soil layer of P.crassifolia-S.przewalskii forest and shrub forest soil profile is significantly higher than other soil layers （ P<0.05）.The average soil conductivity and salt content of P.crassifolia forest，S.przewalskii forest，P.crassifolia-S.przewalskii mixed forest and shrubs at the depth of 0-60?cm were 0.228，0.187，0.213， 0.260 ms/cm respectively and 0.602，0.481，0.558 and 0.678 g/kg.No salinization occurred in the soil of 4 forest vegetation.In addition， the regression equation between soil conductivity （y） and salt content （x） of the four forest vegetations was： y=2.794 7x-0.039 8 （R2=0.999 7， P<0.01）.

Key words?Soil nutrients;Soil conductivity;Soil salinity;Qifeng forest region

土壤鹽分含量是評價土壤是否發(fā)生鹽漬化或鹽漬化嚴(yán)重程度的重要指標(biāo)[1]，土壤電導(dǎo)率與土壤鹽漬化具有較高的相關(guān)性[2-3]，通過電導(dǎo)率的測定可在一定程度上表征土壤中鹽分含量。不同土地利用類型的土壤鹽分具有不同的分布和遷移特征[4]，如貢璐等[5]研究發(fā)現(xiàn)，塔里木河上游阿拉爾墾區(qū)土壤表層的鹽分含量大于心土層和底土層，表層鹽分含量表現(xiàn)為鹽堿地>天然林>人工林>荒草地>撂荒地>耕地>新開耕地。分布在干旱、半干旱地區(qū)山地森林土壤水分的唯一來源是大氣降水，而且因林冠截留輸入的降水更稀少，加上氣溫較高土壤蒸發(fā)量大，土壤中的可溶性鹽在水分和蒸發(fā)等外力的作用下，遷移到地表而積累，在一定程度上造成土壤鹽漬化，森林植被生長受到限制，從而影響森林生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。分布在祁連山西段的森林植被大氣降水少、氣溫高[6]，然而，有關(guān)于在該氣候條件影響下的森林土壤電導(dǎo)率和土壤鹽分在土壤剖面上的分布規(guī)律，不同植被類型間的含量差異以及土壤電導(dǎo)率和鹽分的關(guān)系等鮮有報道。鑒于此，筆者選擇祁連山自然保護區(qū)西段祁豐林區(qū)分布的4種典型森林植被林下土壤為研究對象，對其土壤電導(dǎo)率和鹽分含量進行研究，以期為祁連山森林植被的管理和保護及充分發(fā)揮森林生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性提供理論參考。

1?研究地區(qū)與研究方法

1.1?研究區(qū)概況

研究區(qū)位于祁連山肅南縣祁豐藏族鄉(xiāng)境內(nèi)的祁豐林區(qū)（97°15′～99°10′ E，38°57′～39°43′ N），林區(qū)總面積9.13×105 hm2。年平均氣溫-2～6 ℃，極端低溫-31 ℃，極端高溫30 ℃，年平均無霜期90～120 d，年均降水量為150～300 mm，年均蒸發(fā)量為1 861 mm，屬半濕潤和半干旱山地草原氣候。平均海拔在4 000 m左右，相對高差2 000 m左右，林區(qū)內(nèi)自然條件復(fù)雜，加上水熱條件差異大，形成了多種具有明顯垂直梯度的植被類型和土壤類型，從山頂至川地植被分布有高山灌木、高山草甸帶（3 400～4 000 m）、山地森林草原帶（2 600～3 400 m）、山地草原帶（2 300～2 600 m）和山地荒漠草原荒漠帶（2 300 m以下）;土壤類型有高山寒漠土、高山草甸土、高山草原土、亞高山草原土、森林灰褐土、山地栗鈣土、山地棕鈣土、灰漠土、草甸土[7]。

1.2?樣品采集與處理

土樣為采自甘肅省祁連山自然保護區(qū)西段祁豐林區(qū)分布的4種典型植被類型青海云杉林（YS）、祁連圓柏林（YB）、青海云杉-祁連圓柏混交林（YS-YB）和灌木林（GC）的林下土壤。在采樣過程中，選擇典型代表性的森林植被類型建立采樣地（表1）[7]，用繩子圍一個面積為50 m×50 m（垂直投影面積是50 m×50 m）的樣地，再用繩子將樣地劃分為4個25 m×25 m的柵格，然后將柵格作為采樣點，在每個采樣點利用環(huán)刀體積為100 cm的土鉆采集土樣，共5個重復(fù)，將每個樣地20個重復(fù)采集的土壤按土層（0～10、10～20、20～40、40～60 cm）充分混合并清理植物根系和石塊，按四分之一法取土樣帶回實驗室，按實驗室化驗要求風(fēng)干、磨碎和過篩。

1.3?樣品分析與數(shù)據(jù)處理

土壤樣品中的電導(dǎo)率和鹽分含量按照森林土壤分析方法測定[8]，使用電極法測定電導(dǎo)率，使用質(zhì)量法測定土壤鹽分（可溶性全鹽量），每一樣品2次重復(fù)。數(shù)據(jù)采用EXECL 2016和SPSS 19.0進行統(tǒng)計分析和作圖，然后用數(shù)理統(tǒng)計分析方法對研究區(qū)的4種典型森林植被土壤電導(dǎo)率和鹽分含量進行回歸分析，得出回歸方程。

2?結(jié)果與分析

2.1?4種森林植被土壤剖面電導(dǎo)率和鹽分含量的變化特征

對研究區(qū)4種森林植被土壤剖面不同土層的電導(dǎo)率和鹽分含量變化規(guī)律進行統(tǒng)計分析。從圖1可以看出，4種森林植被不同土層的土壤電導(dǎo)率各不相同，其中YS、YB不同土層的電導(dǎo)率差異性不顯著（P>0.05），YS不同土層的電導(dǎo)率為0.181～0.278 ms/cm，YB不同土層的電導(dǎo)率為0.177～0.218 ms/cm;YS-YB、GC土層的電導(dǎo)率40～60 cm顯著大于其他土層（P<0.05），YS-YB、GC 40～60 cm土層電導(dǎo)率分別為0.303、0.578 ms/cm，其他土層分別為0.158～0.205、0.150～0.152 ms/cm。不同森林植被不同土層的鹽分含量變化規(guī)律和土壤電導(dǎo)率的變化規(guī)律相同，其中YS、YB不同土層的鹽分含量為0.466～0.749、0.456～0.564 g/kg;YS-YB、GC 40～60 cm土層鹽分含量分別為0.808、1.570 g/kg，其他土層分別為0.402～0.538、0.372～0.394 g/kg。

2.2?4種森林植被土壤剖面電導(dǎo)率和鹽分含量

對研究區(qū)4種森林植被土壤剖面0～60 cm土層的電導(dǎo)率和鹽分含量進行統(tǒng)計分析，結(jié)果見表2。由表2可知，土壤電導(dǎo)率和鹽分含量在4種森林植被的分布均差異不顯著（P>0.05），YS、YB、YS-YB、GC的土壤電導(dǎo)率分別為0.228、0.187、0.213和0.260 ms/cm，鹽分含量分別為0.602、0.481、0.558和0.678 g/kg。

2.3?4種森林植被土壤電導(dǎo)率與鹽分含量的關(guān)系

對研究區(qū)4種植被的土壤電導(dǎo)率與鹽分含量的關(guān)系進行了回歸分析，結(jié)果見圖2。從圖2可以看出，土壤電導(dǎo)率（y）和鹽分含量（x）之間的回歸方程為y=2.794 7x-0.039 8（R2=0.999 7，P<0.01），從回歸方程分析結(jié)果可知，二者之間具有很好的相關(guān)性，達到極顯著相關(guān)。

3?結(jié)論與討論

研究區(qū)4種森林植被的土壤電導(dǎo)率和鹽分含量在青海云杉林和祁連圓柏林不同土層中的差異不顯著（P>0.05），在調(diào)查的過程中發(fā)現(xiàn)，這2種森林植被類型的根系深度約為60 cm，表明在垂直方向上從土壤表層到根系層底部未發(fā)生鹽分累積現(xiàn)象或者其鹽分含量是均質(zhì)的;青海云杉-祁連圓柏混交林和灌木林土壤剖面40～60 cm土層土壤電導(dǎo)率和鹽分含量顯著大于其他土層（P<0.05），這2種森林植被的根系深度為60 cm，表明在垂直方向上鹽分向根系底部累積。由此可見，研究區(qū)土壤易溶性鹽分未發(fā)生明顯的表層累積現(xiàn)象，即未發(fā)生土壤鹽漬化，盡管研究區(qū)降水稀少、蒸發(fā)量大，但因林地中的植被覆蓋特別是地被物的覆被作用阻斷了水分強烈的運移，另外研究區(qū)的土壤鹽分含量低，這與土壤母質(zhì)及巖石的風(fēng)化也有很大關(guān)系。4種森林植被的土壤鹽分含量表明，研究區(qū)4種森林植被的土壤鹽分不管是不同土層，還是整個剖面深度，其鹽分含量均低于1.0 g/kg[9-10]，進一步說明研究區(qū)土壤未發(fā)生鹽漬化情況，即鹽漬化程度為非鹽漬化。該研究還發(fā)現(xiàn)，4種森林植被的土壤電導(dǎo)率和鹽分含量之間具有明顯的線性相關(guān)，土壤電導(dǎo)率（y）和鹽分含量（x）之間的回歸方程為y=2.794 7x-0.039 8（R2=0.999 7，P<0.01），該研究結(jié)果與多數(shù)研究結(jié)果一致[11-12]，滿足生產(chǎn)實踐的要求。

參考文獻

[1] 劉廣明，楊勁松.土壤含鹽量與土壤電導(dǎo)率及水分含量關(guān)系的試驗研究[J].土壤通報，2001， 32（S1）： 85-87.

[2] 陳皓銳，王少麗，管孝艷，等.基于高光譜數(shù)據(jù)的土壤電導(dǎo)率估算模型：以河套灌區(qū)沙壤渠灌域沙壤土為例[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2014， 28（12）：172-177.

[3] 姚遠，丁建麗，張芳， 等.基于高光譜指數(shù)和電磁感應(yīng)技術(shù)的區(qū)域土壤鹽漬化監(jiān)測模型[J].光譜學(xué)與光譜分析， 2013，33（6）：1658-1664.

[4] JAYAWICKREME D H，SANTONI C S，KIM J H，et al.Changes in hydrology and salinity accompanying a century of agricultural conversion in Argentina[J].Ecological applications， 2011， 21（7）： 2367-2379.

[5] 貢璐，冉啟洋，張雪妮，等.塔里木河上游綠洲土壤表層鹽分特征及其影響因子分析[J].環(huán)境科學(xué)研究，2013，26（6）：631-636.

[6] 賈文雄.祁連山氣候的空間差異與地理位置和地形的關(guān)系[J].干旱區(qū)研究， 2010，27（4）：607-615.

[7] 石曉萍，石澎雨，侯玉梅，等.張掖市肅南縣祁豐林區(qū)森林土壤鐵剖面變化特征[J].林業(yè)科技通訊， 2019（3）： 29-31.

[8] 張萬儒，楊光澄，屠星南.中華人民共和國林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)—森林土壤分析方法[M].北京：中國林業(yè)出版社，1999.

[9] 孔曉樂.沿黃灌區(qū)溫室土壤鹽漬化特征及其評價[D].蘭州：蘭州大學(xué)， 2014.

[10] 王遵親，祝壽泉，俞仁培，等.中國鹽漬土[M].北京：科學(xué)出版社，1993.

[11] 陳聞，吳海平，王晶，等.舟山海島地區(qū)土壤鹽分與電導(dǎo)率的關(guān)系[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2016，57（9）： 1555-1557.

[12] 張瑜斌，鄧愛英，莊鐵誠，等.潮間帶土壤鹽度與電導(dǎo)率的關(guān)系[J].生態(tài)環(huán)境，2003，12（2）： 164-165.