內(nèi)蒙古清水河老牛灣國家地質(zhì)公園不同土地利用的養(yǎng)分分析

牛文軍+趙補(bǔ)來+史躍中+趙偉+王婷+王靜

摘要：指出了地質(zhì)公園不同土地利用的土壤養(yǎng)分分析為公園植被綠化和合理施肥提供了重要依據(jù)。選擇內(nèi)蒙古清水河老牛灣國家地質(zhì)公園作為研究對象，對公園內(nèi)耕地、林地、草地和地質(zhì)遺跡景觀田地4種土地利用類型進(jìn)行了土壤養(yǎng)分分析。結(jié)果表明：地質(zhì)公園土壤養(yǎng)分總體處于極低水平，其中有機(jī)質(zhì)平均含量為0.07%，堿解氮平均含量為26.72 mg/kg，速效磷平均含量為5.26 mg/kg，速效鉀平均含量為80.48 mg/kg；地質(zhì)公園中地質(zhì)遺跡景觀田地的土壤養(yǎng)分顯著高于其他3種土地類型，對于人工管理綠化的草地和林地來說，草地土壤養(yǎng)分沿黃河從東南到西北遞減，林地養(yǎng)分從景區(qū)門景到景區(qū)內(nèi)部遞減。

關(guān)鍵詞：老牛灣國家地質(zhì)公園；土地利用；土壤養(yǎng)分；清水河縣

中圖分類號：F301.24

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-9944（2017）14-0239-05

1 引言

地質(zhì)公園是以具有特殊地質(zhì)科學(xué)意義、稀有的自然屬性、較高的美學(xué)觀賞價(jià)值，具有一定規(guī)模和分布范圍的地質(zhì)遺跡景觀為主體，并融合其他自然景觀與人文景觀資源建立的，以傳播地球科學(xué)知識為主，兼顧觀光、休閑、保健、專題研究功能的公共園地[1]。內(nèi)蒙古清水河老牛灣國家地質(zhì)公園是呼和浩特地區(qū)唯一一個(gè)國家級地質(zhì)公園，公園有雄奇瑰麗的黃河大峽谷、形似太極圖的太極灣、飛流遙掛的瀑布、千姿百態(tài)的黃土地貌景觀，被稱作“山清水秀的小江南”。此外，公園還有因勢救險(xiǎn)的明代長城、原生態(tài)的歷史風(fēng)貌與濃郁的現(xiàn)代氣息，使地質(zhì)公園成為一個(gè)科學(xué)內(nèi)涵豐富、文化特色濃郁、極具觀賞性和科普性的國家地質(zhì)公園[2，3]。

老牛灣國家地質(zhì)公園是呼和浩特市清水河縣圍繞“建設(shè)生態(tài)文明縣”的重點(diǎn)綠化建設(shè)片區(qū)[4]。地質(zhì)公園綠化作為公園景區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，對維護(hù)景區(qū)自然生態(tài)、美化景區(qū)環(huán)境、豐富旅游觀光和改善生態(tài)環(huán)境等都具有十分重要的作用[5]。地質(zhì)公園中土壤養(yǎng)分分析是植被綠化施肥項(xiàng)目實(shí)施的基礎(chǔ)，是制定肥料配方和合理施肥的重要依據(jù)[6]。此外，土地利用的變化可以引起許多自然要素和生態(tài)過程的變化，是影響土壤變化最直接、最普遍、最深刻的因素[7，8]。

筆者選擇內(nèi)蒙古清水河老牛灣國家地質(zhì)公園為研究對象，依據(jù)地質(zhì)公園土地規(guī)劃圖紙，選擇4種不同的土地利用類型的土壤，通過測定和分析土壤養(yǎng)分，探討不同土地利用下土壤養(yǎng)分的差異，為地質(zhì)公園綠化和地質(zhì)遺址的保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

2 研究區(qū)概況

內(nèi)蒙古清水河老牛灣國家地質(zhì)公園位于內(nèi)蒙古自治區(qū)中部，呼和浩特市最南端清水河縣境內(nèi)，處于黃河晉陜大峽谷最北端的蒙晉交界處。地質(zhì)公園的地理位置為39°38′15.50″～39°41′22.53″N，111°24′40.98″～111°30′24.96″E，處于清水河縣老牛灣鎮(zhèn)最南端，隔楊家川河與山西省偏關(guān)縣黃龍池鄉(xiāng)的樓圪蛋相望，隔黃河西側(cè)與準(zhǔn)格爾旗魏家峁相望，是黃河與明長城的交匯處（圖1）。

地質(zhì)公園于2013年7月16正式開園，2014年1月9日順利入選第七批國家級地質(zhì)公園建設(shè)名單，取得建設(shè)資格，2015年10月21日國家級地質(zhì)公園正式揭碑開園。地質(zhì)公園以老牛灣景區(qū)為主體，總面積25.34 km²。老牛灣地處晉蒙邊界黃河中上游黃土丘陵區(qū)，是內(nèi)蒙古高原和山西黃土高原中間地帶，黃土溝谷地貌較為發(fā)育。地質(zhì)公園以流水侵蝕地貌和水體景觀為核心景觀，輔以黃土地貌、古生物化石、地層剖面等地質(zhì)遺跡景觀，同時(shí)融合了厚重的歷史文化與豐富的人文資源景觀，是一座集科學(xué)研究、觀光游覽、生態(tài)旅游為一體的綜合性國家地質(zhì)公園。作為國家級地質(zhì)公園，公園內(nèi)有華北最北緣最完整的古生代地層系統(tǒng)，包括寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系地層。清水河老牛灣地質(zhì)公園涉及了古生代6個(gè)系中的4個(gè)系，橫跨早晚古生代。完整的地層記錄著該地區(qū)6億年來滄海桑田的變化[2，3]。

3 材料與方法

3.1 樣地選擇

內(nèi)蒙古清水河老牛灣地質(zhì)公園以老牛灣景區(qū)為主體，因此采樣主要圍繞老牛灣景區(qū)。2016年3月24日，從老牛灣景區(qū)開始出發(fā)，依次到達(dá)老牛灣門景、太極灣、老牛堡、棧道、九曲黃河陣等景點(diǎn)取了19個(gè)樣點(diǎn)，每個(gè)樣點(diǎn)3次重復(fù)，共采集了57個(gè)土樣（圖2）。

采集點(diǎn)根據(jù)地質(zhì)公園規(guī)劃圖盡量選擇林地、草地、耕地、地質(zhì)遺跡景觀田地用地4種不同規(guī)劃用地，其中耕地5個(gè)（編號5～9）、林地5個(gè)（編號1～4和10）、草地6個(gè)（編號14～19）、地質(zhì)遺跡景觀田地3個(gè)（編號11～13）（圖2）。采樣時(shí)用鐵鍬對同一地塊樣地隨機(jī)采樣，采樣深度為30 cm、寬為5 cm、厚1～2 cm的土片，裝入標(biāo)好編號的塑料袋里，同時(shí)記錄土樣采集的日期、地點(diǎn)、采集人、經(jīng)緯度、土壤描述等相關(guān)事項(xiàng)。

3.2 測定方法

在內(nèi)蒙古師范大學(xué)土壤實(shí)驗(yàn)室測定了土壤pH 值、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀5項(xiàng)指標(biāo)，獲得檢測數(shù)據(jù)324個(gè)。土壤pH采用電位法；有機(jī)質(zhì)采用油浴加熱重鉻酸鉀氧化—容量法；堿解氮采用1 mol/L氫氧化鈉堿解擴(kuò)散法（ 康衛(wèi)皿法）；速效磷采用碳酸氫鈉浸提—鉬銻抗比色法；速效鉀采用乙酸銨浸提-火焰光度法。初步了解了內(nèi)蒙古清水河老牛灣國家地質(zhì)公園景區(qū)不同土地利用的土壤養(yǎng)分現(xiàn)狀（表1）。

文中數(shù)據(jù)分析采用SPSS21.0和Excel軟件，繪圖采用Origin8.5和ArcGIS9.3軟件。利用SPSS21.0軟件進(jìn)行了單因素方差分析，以檢驗(yàn)不同土地利用養(yǎng)分是否存在差異。

4 結(jié)果分析

4.1 地質(zhì)公園土壤養(yǎng)分概況

清水河老牛灣地質(zhì)公園土壤pH 值平均為8.30，呈堿性。按照全國土壤養(yǎng)分含量等級標(biāo)準(zhǔn)來看，地質(zhì)公園土壤養(yǎng)分含量呈很缺乏的狀態(tài)（表2和表3）。其中，有機(jī)質(zhì)平均含量為0.07%，堿解氮平均含量為26.72 mg/kg，二者都處于極缺乏狀態(tài)（級別6），速效磷平均含量為5.26 mg/kg和速效鉀平均含量為80.48 mg/kg，二者處于缺乏狀態(tài)（級別4）。從土壤養(yǎng)分最小值來看，除速效鉀以外，都處于極缺乏狀態(tài)；從土壤養(yǎng)分最大值來看，只有速效鉀能達(dá)到中等級別。地質(zhì)公園土壤養(yǎng)分很缺乏是由于其地處黃土地貌區(qū)，生態(tài)平衡脆弱，植被稀疏，雨季暴雨集中，黃土易被沖刷，同時(shí)將大量的土壤養(yǎng)分帶走，造成嚴(yán)重的水土流失[9，10]。

4.2 不同土地利用的土壤養(yǎng)分差異

根據(jù)清水河老牛灣國家地質(zhì)公園規(guī)劃圖（圖2）可知：公園景區(qū)的草地主要位于景區(qū)最西端黃河邊人工修筑的棧道附近，地質(zhì)遺跡景觀田地位于景區(qū)最東南端的黃河邊，耕地和林地零散的分布在從景區(qū)的門景到景區(qū)內(nèi)部的沿路。

分類統(tǒng)計(jì)耕地、林地、草地和地質(zhì)遺跡景觀田地4種土地利用的土壤養(yǎng)分，結(jié)果見圖3。草地和地質(zhì)遺跡景觀田地的土壤有機(jī)質(zhì)平均值為0.11%，其顯著高于耕地和林地的3倍。草地和地質(zhì)遺跡景觀田地的土壤堿解氮平均含量為32.76 mg/kg，其顯著高于耕地和林地的1.65倍。4種土地利用的土壤速效磷的含量無顯著差異，平均值為5.59 mg/kg。林地和地質(zhì)遺跡景觀田地的速效鉀平均含量為97.31 mg/kg，其顯著高于草地和耕地的1.44倍。

根據(jù)上述分析可知，地質(zhì)遺跡景觀田地的土壤養(yǎng)分總體來說優(yōu)于其他3種土地類型。地質(zhì)遺跡景觀田地位于緊鄰黃河邊的階地上，由于黃河下切侵蝕形成近似于階梯狀的地形，在階地表面常遺留昔日谷底或河漫灘的沉積物，這些沉積物含有較高的養(yǎng)分[11]，可能是導(dǎo)致地質(zhì)遺跡景觀田地土壤養(yǎng)分偏高的原因。

4.3 草地和林地土壤養(yǎng)分分布規(guī)律

地質(zhì)公園人為進(jìn)行綠化的土地主要是草地和林地，分析采樣點(diǎn)中不同位置的草地和林地的土壤養(yǎng)分分布規(guī)律，為公園綠化提供進(jìn)一步依據(jù)。

草地分布在景區(qū)最西端黃河邊人工修筑的棧道附近，根據(jù)圖4可知，草地的有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷和速效鉀沿著黃河沿岸的棧道從東南到西北（編號14～19號）呈遞減趨勢，但其遞減趨勢不同。其中有機(jī)質(zhì)、堿解氮和速效磷呈線性遞減，而速效鉀呈二次拋物線的遞減。有機(jī)質(zhì)和堿解氮隨地理位置的遞減速率明顯大于速效磷和速效鉀。

草地土壤養(yǎng)分從東西向西北遞減的原因可能是景區(qū)地勢呈西北高東西低，其中西北的高程約為1131 m，東西約為921 m。再加上地質(zhì)公園位于內(nèi)蒙古中西部，常年風(fēng)向以西北風(fēng)為主，在發(fā)生風(fēng)水復(fù)合侵蝕時(shí)，降水和風(fēng)力攜帶著土壤中的有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分順著地勢和風(fēng)向由西北向東西流失[12～14]，因此棧道附近草地的土壤有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分體現(xiàn)出西北低東西高的規(guī)律。從另一個(gè)側(cè)面也反映出，當(dāng)土壤發(fā)生侵蝕過程中，土壤的有機(jī)質(zhì)和堿解氮流失速率可能會大于速效磷和速效鉀流失速率。

景區(qū)的林地零散的分布在景區(qū)的門景到景區(qū)內(nèi)部的沿路（采樣點(diǎn)由東北向西南分布），根據(jù)圖5可知，林地的有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷和速效鉀從東北方向的景區(qū)門景到西南方向的黃河邊（編號依次為1～4和10號）整體呈遞減趨勢，但其遞減趨勢小于草地。

根據(jù)上述分析可知，地質(zhì)公園門景的土壤養(yǎng)分偏高，可能是因?yàn)樵搮^(qū)域從2015年開始已陸續(xù)人工種植了一些灌木和草本類植物，而其他地方還在規(guī)劃當(dāng)中并未人工種植植物。在人工種植植被后，能增強(qiáng)土壤腐殖化作用，促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)的形成發(fā)育，對土壤的有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效鉀等營養(yǎng)元素含量的提高有很大的幫助[15]。

5 結(jié)論

由于內(nèi)蒙古清水河老牛灣國家地質(zhì)公園所處地理位置的特殊性，使得地質(zhì)公園土壤肥力總體處于極低水平，有機(jī)質(zhì)平均含量為0.07%，堿解氮平均含量為26.72 mg/kg，速效磷的平均含量為5.26 mg/kg，速效鉀的平均含量為80.48 mg/kg。公園可以通過種植作物的方式進(jìn)行綠化，從而提升土壤肥力。

地質(zhì)公園中耕地、林地、草地和地質(zhì)遺跡景觀田地的土壤養(yǎng)分存在顯著差異。其中，草地和地質(zhì)遺跡景觀田地的土壤有機(jī)質(zhì)和堿解氮顯著高于耕地和林地，林地和地質(zhì)遺跡景觀田地的速效鉀顯著高于草地和耕地，土壤速效磷的含量在4種土地利用中無明顯差異。

草地的土壤養(yǎng)分沿黃河棧道從東南到西北呈遞減趨勢，且有機(jī)質(zhì)和堿解氮遞減速率明顯大于速效磷和速效鉀。林地的土壤養(yǎng)分從景區(qū)門景到景區(qū)內(nèi)部整體呈遞減。不同土地利用類型和不同位置的土壤養(yǎng)分的差異，為今后進(jìn)一步探討適合地質(zhì)公園綠化植被的選擇方面提供了參考依據(jù)。

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