青土湖間斷性水淹干擾對白刺沙丘土壤特性的影響

宋龍龍　張芝萍

摘要 以青土湖過渡帶3個不同立地類型（常淹水中的白刺沙丘、固定白刺沙丘、半固定白刺沙丘）的白刺灌叢沙丘為研究對象，采用空間代替時間的方法，測定間斷性水淹前后白刺群落土壤水分、土壤理化性質(zhì)等參數(shù)。結(jié)果表明，常淹水中的沙丘的土壤全氮含量總體在沙丘中部最大，沙丘上部次之，沙丘下部最??；固定沙丘的土壤全氮含量在沙丘上部較大，沙丘中部各土層的全氮含量均大于沙丘下部；半固定沙丘的土壤全氮含量在表土層達(dá)到最大值。常淹水中的沙丘的土壤全鉀含量在沙丘上部表土層較低，沙丘中部表土層較高，沙丘下部在土層較深處全鉀含量較高；固定沙丘的土壤全鉀含量沙丘上部隨著土層深度的增加，全鉀含量變化不明顯，沙丘中部在表土層最大；半固定沙丘的土壤全鉀含量5～10? cm達(dá)到最大值，20～40? cm達(dá)到最小值。常淹水中的沙丘不同部位的土壤含水量均處于緩慢上升趨勢；固定沙丘的土壤含水量在沙丘上部處于上升，沙丘中部先上升后下降，沙丘下部先下降后上升；半固定沙丘土壤含水量呈先上升后下降趨勢。常淹水中的沙丘的土壤有機碳含量隨著土壤深度的增加均呈不同程度降低趨勢；在固定沙丘上，沙丘下部有機碳含量先上升后下降，沙丘中部有機碳含量先下降后上升，沙丘上部有機碳含量呈下降—上升—下降的趨勢。在半固定沙丘上，有機碳含量隨著土壤深度的增加而增加。

關(guān)鍵詞 白刺；水淹；土壤含水量；土壤理化性質(zhì)；青土湖

中圖分類號 S719 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A

文章編號 0517-6611（2023）06-0041-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.06.012

Effect of Intermittent Flooding Disturbance of Qingtu Lake on Soil Characteristics of Nitraria spinosa Sand Dune

SONG Long－long，ZHANG Zhi－ping

（Gansu Desert Control Research Institute，Lanzhou，Gansu 730070）

Abstract Three different site types of Nitraria spinosa shrub sandbags in the transition zone of Qingtu Lake （normally flooded， fixed and semi－fixed） were taken as the research objects， and the parameters of soil moisture and soil physical and chemical properties of Nitraria spinosa community before and after intermittent flooding were measured by using the method of space instead of time. The results showed that the total nitrogen content of the soil normally flooded was the largest in the middle of the sand dune， the second in the upper part of the sand dune， and the smallest in the lower part of the sand dune;the total nitrogen content of the soil in the fixed dune was larger in the upper part of the dune， and the total nitrogen content of each soil layer in the middle part of the dune was greater than that in the lower part of the dune;the soil total nitrogen content of semi－fixed dunes reached the maximum in the topsoil layer.The total potassium content of the topsoil layer normally flooded was lower in the upper topsoil layer of the sand dune， higher in the middle topsoil layer of the sand dune， and higher in the lower part of the sand dune;the total potassium content of fixed dunes in the upper part of the dune did not change significantly with the increase of soil depth， and the total potassium content in the middle part of the dune was the largest in the topsoil;the total potassium content of semi－fixed dune soil reached the maximum value at 5-10? cm and the minimum value at 20-40 cm.The soil water content in different parts of sand dunes in normal flooding was in a slow upward trend.The soil water content of fixed dunes was rising in the upper part of the dune， first rising and then falling in the middle part of the dune， and first falling and then rising in the lower part of the dune.The soil water content of semi－fixed dunes showed a trend of first increasing and then decreasing.The content of soil organic carbon in sand dunes in normal flooding decreased to varying degrees with the increase of soil depth.On fixed dunes， the organic carbon content in the lower part of the dune first rise and then decreased， the organic carbon content in the middle part of the dune first decreased and then rise，the organic carbon content in the upper part of the dune presented a downward－upward－downward trend.

Key words Nitraria spinosa;Flooding;Soil water content;Soil physical and chemical properties;Qingtu Lake

青土湖區(qū)域處于極度干旱地區(qū)，年降雨量在100 mm以下，生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)具有其特殊性。在極端干旱、貧瘠環(huán)境條件下生長發(fā)育的白刺灌叢沙堆，灌叢沙堆作為綠洲和沙漠之間一道重要的生態(tài)屏障，其最終的演化方向?qū)G洲地區(qū)的生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定有很大影響［1-6］。2010—2013年數(shù)次向石羊河尾閭青土湖注入生態(tài)用水，該區(qū)域大片白刺灌叢沙堆被水淹。因此，系統(tǒng)地調(diào)查研究青土湖區(qū)域間斷性水淹前后不同演化階段個體白刺沙堆的特征，明確白刺群落的土壤分布特征，探討白刺沙堆在群落生態(tài)系統(tǒng)中結(jié)構(gòu)和功能的基礎(chǔ)性地位有其必要性和特殊意義，同時為其他地區(qū)白刺資源的保護(hù)和利用提供參考，也能為正確評估青土湖生態(tài)輸水的生態(tài)效益及該地區(qū)植被保育和生態(tài)環(huán)境恢復(fù)提供科學(xué)依據(jù)［7-10］。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)域位于青海湖北岸，該地區(qū)南瀕青海湖，北為大通山，地勢由北向南傾斜，介于36°15′～38°20′Ｎ、97°50′～101°20′Ｅ，海拔3 200～3 800 m。該地區(qū)氣候具有寒冷期長，太陽輻射強，氣溫日差較大，干旱少雨，降水比較集中，雨熱同季，且無明顯四季之分，屬高原大陸性氣候。據(jù)剛察縣氣象觀測資料分析，年平均氣溫為-0.6 ℃，極端最高溫25.0 ℃，極端最低溫-31.0 ℃，≥0 ℃的年活動積溫為1 299 ℃·d，年降水量370.3 mm，年蒸發(fā)量607.4 mm，干旱指數(shù)為4.34，平均風(fēng)力大于8級，最大凍土深度2.88 m，土壤為栗鈣土。

1.2 研究方法

1.2.1 樣地設(shè)置。

以空間代替時間序列的方法，按照白刺灌叢沙丘形態(tài)、植被生長狀況、沙丘土壤狀況，分別選擇3種不同立地類型（常淹水中的白刺沙丘、固定白刺沙丘、半固定白刺沙丘）的白刺沙丘群落（表1），每個立地類型選6個樣地，在每個樣地中設(shè)置30 m×30 m灌木樣方，并在每個灌木樣方內(nèi)的中心和4個角處共設(shè)置5個1 m×1 m的草本植物調(diào)查樣方，逐株調(diào)查樣方內(nèi)所有植物種的種類、株樹（叢數(shù)）、蓋度以及生物量。并在不同立地類型的白刺沙丘取土樣0～60 cm（0～5、5～10、10～20、20～40、40～60? cm），測其土壤理化性狀、土壤含水率等土壤性質(zhì)。使用全球定位系統(tǒng)（GPS）對調(diào)查地點定位，并記錄各樣地的海拔、地貌及土壤類型等環(huán)境因子［11-16］。

1.2.2 測定方法。

土壤含水量采用烘干法，pH采用電位計法（水土比為5∶1），有機質(zhì)采用重鉻酸鉀-外加熱法，有效氮采用堿解擴散法，有效磷采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法，有效鉀采用乙酸銨浸提-火焰光度法；利用馬爾文激光粒度儀進(jìn)行土壤粒度的測定［17-22］。粒度分析的粒級是0.02～2 000.00 μm。土壤水分測定采用烘干法，容重采用環(huán)刀法。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析 對所得試驗數(shù)據(jù)用 Excel 2013記錄，求取平均值，進(jìn)行數(shù)據(jù)分類和繪圖，并利用 SPSS 18.0 統(tǒng)計分析軟件進(jìn)行觀測數(shù)據(jù)的顯著性檢驗和相關(guān)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同立地類型的白刺樣地土壤全氮和全鉀含量 從圖1可以看出，常淹水中的沙丘的土壤全氮含量在沙丘中部0～40? cm大于沙丘下部和上部，并且隨著土層的增加，全氮含量減少，而沙丘下部全氮含量呈“U”型；沙丘上部的全氮含量和沙丘中部在0～40? cm有相似的變化趨勢，但是40～60? cm正好相反；總體來看，全氮含量在沙丘中部最大，沙丘上部次之，沙丘下部最小。固定沙丘的土壤全氮含量在沙丘上部較大，在20～40? cm達(dá)到最大，在40～60? cm最小；沙丘中部各土層的全氮含量均高于沙丘下部。半固定沙丘的土壤全氮含量，0～5? cm達(dá)到最大值，5～10? cm達(dá)到最小值。

從圖2可以看出，常淹水中的沙丘的土壤全鉀含量在沙丘下部20～40? cm最大，10～20? cm最小；沙丘中部全鉀含量0～5? cm最大，40～60? cm最??；沙丘上部全鉀含量0～5? cm最小，10～20? cm最大。固定沙丘的土壤全鉀含量在沙丘上部隨著土層深度的增加變化不顯著；沙丘中部全鉀含量0～5 cm最大，40～60? cm最?。簧城鹣虏咳浐?0～40? cm最大，5～10? cm 最小。半固定沙丘的土壤全鉀含量，5～10? cm達(dá)到最大值，20～40 cm達(dá)到最小值。

2.2 不同立地類型的白刺樣地土壤含水量 從圖3可以看出，常淹水中的沙丘的土壤含水量沙丘上部和下部的變化不是很大，沙丘上部一直處于上升趨勢，而沙丘下部在40～60 cm開始下降，但是沙丘中部一直處于緩慢上升趨勢，在40～60 cm上升趨勢比較明顯且達(dá)到了最大值；由此可見，沙丘上部和下部土壤含水量的變化不大，而沙丘中部土壤含水量的變化較為明顯。在固定沙丘上，沙丘下部土壤含水量先下降后上升；沙丘中部土壤含水量0～40 cm是上升，而在40～60 cm處于下降趨勢；沙丘上部土壤含水量一直處于上升趨勢；而且在40～60 cm沙丘不同部位的值相近。在半固定沙丘上，土壤含水量在10～20 cm達(dá)到了最大值，20～60 cm處于下降趨勢，而在0～5 cm為最小值。

2.3 不同立地類型的白刺樣地土壤有機碳含量

從圖4可以看出，常淹水中的沙丘有機碳在沙丘下部5～10 cm達(dá)到最大值，之后隨著土壤深度的增加有機碳含量一直在減少；沙丘中部和上部有機碳含量均在10～20 cm為最大，之后隨著土壤深度的增加有機碳含量呈減小趨勢。在固定沙丘上，沙丘下部有機碳含量先上升后下降，最小值在40～60 cm，最大值在5～10 cm；沙丘中部有機碳含量先下降后上升，最小值在10～20 cm，最大值在40～60 cm；沙丘上部有機碳含量呈下降—上升—下降的趨勢，最小值在40～60 cm，最大值在0～5 cm。在半固定沙丘上，有機碳含量隨著土壤深度的增加而增加；在0～5 cm土層有機碳含量較小，而隨著土層的加深，有機碳含量是逐層增加，在40～60 cm達(dá)到最大。

3 結(jié)論

（1）常淹水中的沙丘的土壤全氮含量總體在沙丘中部最大，沙丘上部次之，沙丘下部最?。还潭ㄉ城鸬耐寥廊吭谏城鹕喜枯^大，沙丘中部各土層的全氮含量均大于沙丘下部；半固定沙丘的土壤全氮含量在表土層（0～5 cm）達(dá)到最大值。常淹水中的沙丘的土壤全鉀含量在沙丘上部表土層較低，沙丘中部表土層較高，沙丘下部在土層較深處全鉀含量較高；固定沙丘的土壤全鉀含量沙丘上部隨著土層深度的增加，全鉀含量變化不明顯，沙丘中部在表土層最大；半固定沙丘的土壤全鉀含量5～10? cm達(dá)到最大值，20～40? cm達(dá)到最小值。

（2）常淹水中的沙丘不同部位的土壤含水量均處于緩慢上升趨勢，變化不大，而在沙丘中部土壤含水量在40～60? cm的變化較為明顯。固定沙丘的土壤含水量在沙丘上部處于上升，沙丘中部先上升后下降，沙丘下部先下降后上升，在40～60? cm沙丘不同部位的土壤含水量相近。在半固定沙丘上，土壤含水量在0～20? cm呈現(xiàn)一直上升趨勢，而20～60? cm處于下降趨勢。

（3）常淹水中的沙丘的土壤有機碳含量，沙丘下部在5～10 cm達(dá)到最大值，沙丘中部和上部有機碳含量在10～20 cm為最大，之后隨著土壤深度的增加有機碳含量均呈減少趨勢。在固定沙丘上，沙丘下部有機碳含量先上升后下降，沙丘中部有機碳含量先下降后上升，沙丘上部有機碳含量呈下降—上升—下降的趨勢。在半固定沙丘上，有機碳含量隨著土壤深度的增加而增加。

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基金項目 甘肅省林業(yè)和草原局自列項目（2019kj122）；國家自然科學(xué)基金項目（41761006，41901253）。

作者簡介 宋龍龍 （1988—），男，甘肅天水人，助理工程師，從事荒漠化防治方面的研究。

收稿日期 2022-05-16