典型草原退化梯度上土壤水溶性鹽分的變化特征

霍光偉，烏云娜，宋彥濤，張鳳杰

(大連民族大學 環境與資源學院，遼寧 大連116605)

草原是中國最大的陸地生態系統，各類天然草原總面積將近4 億公頃，約占國土面積的41.7 %，是現有耕地面積的3 倍，草原資源在全世界也是名列前茅［1］。草原退化主要分為三個方面:草原沙化、草原鹽漬化以及草原污染。土壤鹽漬化主要發生在干旱、半干旱和半濕潤區［2］。土壤鹽分是土壤特性之一，受氣候、成土母質、地形地貌、水資源、人為因素等的影響，具有很大的復雜性和空間變異性。草原的嚴重鹽漬化，使草原生物多樣性銳減，生產力下降，生態系統功能減弱，風沙及沙塵暴等災害加劇，對更廣大地區產生危害［3］。因此，作為草原的“三化”問題之一，草原土壤的鹽漬化問題亟待解決。防治草原退化，合理開發草原地區的生物資源、土地資源、水資源，維持草畜平衡，成為保護草原生態環境的重中之重。

本項研究主要以內蒙古呼倫貝爾市新巴爾虎右旗境內典型克氏針茅草原為研究對象，選取蘭旗廟優質牧場(輕牧)、蘭旗廟家庭牧場(中牧)、蘭旗廟公共牧場(重牧)三個不同放牧梯度，研究草原土壤中水溶性離子的變化特征，利用EXCEL、SPSS18.0 等數據分析處理軟件，通過相關性與描述性分析，得出離子之間相互影響的關系，從而判斷草原土壤的鹽漬化狀況及其鹽分動態，為草原土地的利用改良提供科學依據與理論支持。

1 研究區概況

研究區域選在內蒙古呼倫貝爾市新巴爾虎右旗境內。新巴爾虎右旗(簡稱新右旗)是內蒙古自治區19 個邊境旗(市)和23 個牧業旗之一，位于中國東北邊陲，呼倫貝爾市西部，中俄蒙三國交界處。試驗區選擇蘭旗廟優質牧場(輕牧)、蘭旗廟家庭牧場(中牧)、蘭旗廟公共牧場(重牧)各個不同放牧梯度的樣地，各樣地地理位置分布見表1。

表1 調查樣地的基本特征

該區域屬于中溫帶大陸性季風干旱氣候，盛行西北風，年平均風速4.49 m·s-1;年平均降水量在220 ～280 mm，由北向南遞減;年平均氣溫為1.1 °C，冬季嚴寒、漫長、干燥，平均氣溫在-21 °C左右，夏季短暫、溫涼，平均氣溫21.6 °C。日照時間較長，年平均日照時數3 000 h 左右，無霜期128 d。地帶性植被為克氏針茅(Stipa krylovii)，土壤類型以栗鈣土為主。

2 樣品采集及測定

在輕度放牧區(輕牧)、中度放牧區(中牧)、重度放牧區(重牧)不同放牧梯度的3 個樣地所設置的樣線上，每隔5 m 獲得1 ×1 m2樣方，在獲取植物群落學特征之后，相應的采集土壤樣品，標號，封袋，帶回實驗室，置于冰箱內(4℃)保存。實驗測定時，根據土壤可溶性鹽分的測定原理與方法，對土壤樣品進行預處理。即將采集好的土壤平鋪，自然風干后過1mm 篩備用。

土壤Cl-的測定采用硝酸銀滴定法;Ca2+和Mg2+的測定采用EDTA 絡合滴定法;用EDTA 二鈉鹽溶液滴定SO;采用火焰原子吸收分光光度法測定突然Na+和K+濃度［4］。

3 結果與分析

3.1 放牧強度對土壤中主要離子的影響

放牧強度對土壤各離子影響的單因素方差分析見表2。

表2 放牧強度對土壤各離子影響的單因素方差分析

由表2 可知，放牧強度對Cl-、Mg2+沒有顯著影響，對土壤SO、Ca2+、K+和Na+具有極顯著的影響。

3.2 不同放牧梯度上土壤陰離子的變化

不同放牧梯度上土壤陰離子的變化如圖1。

圖1 不同放牧梯度上土壤陰離子的變化

3.3 不同放牧梯度上土壤陽離子的變化

不同放牧梯度上土壤陽離子的變化如圖2。

由圖2(a)可知，隨著放牧強度的增加土壤Ca2+質量分數表現為明顯下降的趨勢，在中牧梯度上質量分數最低，變化趨勢為:輕牧＞重牧＞中牧。由圖2(b)可知，土壤Mg2+質量分數隨放牧強度的增加呈明顯線性遞減趨勢，變化趨勢為:輕牧＞中牧＞重牧。由圖2(c)可知，土壤K+質量分數的變化趨勢為:輕牧＞重牧＞中牧，與土壤Ca2+的變化趨勢表現出明顯相似性，均為隨著放牧強度的增加而表現為明顯下降的趨勢，但在中牧梯度上表現為最低。由圖2(d)可知，土壤Na+的變化趨勢為:中牧＞輕牧＞重牧，隨著放牧強度的增加，土壤Na+的變化趨勢表現為先增加后減少。

圖2 不同放牧梯度上土壤陽離子的變化

3.4 土壤中不同離子相互影響的關系

土壤中主要離子的相關性分析見表3。

表3 土壤中主要離子的相關性分析

由表3 中可以得出，Cl-與Ca2+、SO和K+呈顯著負相關(P ＜0.05)，即若Cl-質量分數越高，Ca2+、SO和K+的質量分數越低;與Mg2+呈負相關關系，與Na+呈正相關關系，但不顯著。Ca2+與SO和K+的相關性關系表現為極顯著正相關(P ＜0. 01)，與Mg2+和Na+呈負相關關系;Mg2+和K+、Na+呈正相關關系，與SO呈負相關關系，但不顯著。SO和K+呈極顯著正相關關系(P ＜0.01)，與Na+呈負相關關系;K+和Na+呈負相關關系，在0.05 水平上相關性不顯著。

4 討 論

4.1 土壤鹽分對植物的影響

土壤鹽分的變化與這片區域的降水以及常年的氣溫、每年的四季變化有緊密的關系，其中，降水與氣溫是影響土壤鹽分動態變化的重要因素。干旱區半干旱區具有強烈的蒸發作用，這會讓地下水不斷從潛水面上升到土壤包氣帶，水分的運移帶動了鹽分在土壤中的移動和累積［5］。

土壤中可溶性鹽類過多，滲透勢就會增高，土壤水勢降低。根據水從高水勢向低水勢流動的原理，根細胞的水勢必須低于周圍介質的水勢才能吸水，所以土壤鹽分愈多根吸水愈困難，甚至體內水分有外滲的危險。鹽分過多可抑制葉綠素合成與光合器中各種酶的發生，尤其是影響葉綠-蛋白的形成，生長在鹽分過多的土壤中的作物，一般凈光合率低于淡土的植物。鹽分過多時，多數情況下呼吸作用降低，但也有些植物增加鹽分有提高呼吸的效應。鹽分過多對植物的光合與呼吸的影響盡管并不一致，但總的趨向是呼吸消耗多，凈光合生產率低，不利于生長［6］。

本研究表明，過度放牧對土壤的鹽堿化也有很大的影響。過度放牧使得草場植被減少，土壤中過多的可溶性鹽類對植物生長的影響是通過復雜的、綜合的關系而表現出來的。鹽類的性質及其含量、土壤狀況、氣候等條件不同對植物的影響是不同的。植物的種類、品種、生長發育時期、年齡和生長狀況等內在因子不同，植物的抗鹽性也不同。在其他條件均相同時，土壤含鹽量和含水量也會組成復雜的關系來影響植物的生長。

4.2 放牧強度對土壤鹽分的影響

放牧強度對土壤Cl-、Mg2+沒有顯著影響，對土壤SO、Ca2+、K+和Na+具有極顯著的影響。不同放牧梯度上土壤SO含量的變化隨著放牧強度的增加表現出明顯的變化趨勢。中牧梯度上SO明顯低于重牧和輕牧，說明在放牧強度最低的輕牧上，土壤SO含量最高，其變化趨勢表現為輕牧＞重牧＞中牧。

土壤Cl-變化趨勢為中牧明顯高于輕牧和重牧，重牧高于輕牧，但差異不顯著。土壤Ca2+含量的變化趨勢為輕牧＞重牧＞中牧，隨著放牧強度的增加土壤Ca2+含量表現為明顯下降的趨勢，在中牧梯度上表現為含量最低;土壤Mg2+的變化趨勢為輕牧＞中牧＞重牧，且明顯呈線性遞減趨勢。因此，隨放牧強度的不斷增加，土壤Ca2+和Mg2+均表現為降低趨勢。

土壤K+變化趨勢為輕牧＞重牧＞中牧，與土壤Ca2+的變化趨勢表現出明顯相似性，均隨放牧強度的增加而表現為明顯下降的趨勢，但在中牧梯度上表現為最低;土壤Na+的變化趨勢為中牧＞輕牧＞重牧，隨放牧強度的增加，土壤Na+的變化趨勢表現為先增加后減少。

5 結 論

［1］唐海萍，陳姣，房飛.世界各國草地資源管理體制及其對我國的啟示［J］.國土資源情報，2014，10:17 -23.

［2］丁建麗，姚遠，王飛.干旱區土壤鹽漬化特征空間建模［J］.生態學報，2014，34(16):4620 -4631.

［3］孫鴻烈. 中國生態問題與對策［M］. 北京:科學出版社，2011:147 -172.

［4］隋方功，李俊良.土壤農化分析［M］. 山東:萊陽農學院農學系，2004:21 -24.

［5］CHEN C，THOMAS D M，GREEN R E. Two -domain estimation of hydraulic properties in macropore soils［J］.Soil Sci. Soc.Am.，1993，57:680 -686.

［6］李博. 中國北方草地退化及其防治對策［J］. 中國農業科學，1997，30(6):1 -9.