三峡库区消落带初期土壤养分特征Word文档格式.docx

三峡库区消落带初期土壤养分特征Word文档格式.docx

《三峡库区消落带初期土壤养分特征Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《三峡库区消落带初期土壤养分特征Word文档格式.docx（17页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

281-289.Abstract:

TakingthesoilsofsecondaryshrubsandabandonedfarmlandinthejuvenilewaterlevelfluctuatingzoneinThreeGorgesReservoirastestobjects,thispaperstudiedthecharacteristicsoftheirnutrients.Thenutrientcontentsexceptthatofavailablephosphorouswerehigherinshrubsoilthaninabandonedfarmlandsoi.lThecoefficientofvariationofsoilavailablephosphoruswas91%,whilethoseofothernutrientswereabout50%.Nosignificantdifferencewasobservedinthenutrientcontentswithaltitudechange.Thecontentsofsoiltotalphosphorus,totalpotassium,availablephosphorus,andavailablepotassiuminthebackwaterareaofwaterlevelfluctuatingzoneincreasedrapidly,comparedtothoseincontrolzone.Soilnutrientcontentsexceptthatofavailablephosphorousdecreasedwithincreasingsoildepth.Duetothewaterbackareawasatitsjuvenilestage,nosignificantrelationshipwasfoundbetweensoilnutrientsandsoilmoisture.Keywords:

ThreeGorgesReservoir;

waterlevelfluctuatingzone;

soilnutrien.t

*中国林业科学研究院公益基金项目（CAFYBB2007023,CAFYBB200717和国家林业科技支撑计划资助项目（2006BAD03A1302/03,2006BAD03A07。

**通讯作者Emai:

lchengrm@forestry.ac.cn收稿日期:

20090817接受日期:

20091022

水库消落带指由于季节性水位涨落而使水库周

边被淹没土地出露水面的一段特殊区域（涂建军等,2002,是水位反复周期性变化的干湿交替区,作为水域和陆地生态系统交互过渡的地带,也是一类具有不同水文传输特征和物质循环特征的特殊湿地生态系统（苏维词,2004,具有生物多样性、人类活动的频繁性和脆弱性等特点（黄川等,2003。

消

落带生态环境的变化将给相邻水域和陆地生态系统带来一系列的变化。

其中,土壤是生态系统中物质和能量交换的重要场所,其营养成分的变化与地域气候、水分、海拔、植被、自然和人为干扰（张希彪和上官周平,2006等因素有着密切联系,具有对剧烈变化的敏感性,一般可以起到指示作用。

三峡水库属特大型年调节水库,每年汛期（69月水库水位降至最低的145m,于10月底开始蓄水到最高水位175m且保持到12月,而后水位又重新逐次降低,这样在一年内库区周围形成垂直距离为30m的消落带区域（苏维词,2003,成为具有独

生态学杂志ChineseJournalofEcology2010,29（2:

281-289

特反季节性变化特征的生态区域。

不同海拔高程的土壤在水中浸泡时间不同,形成包括长期淹水的回水区域和季节性干湿交替的回水区（贾海燕等,2007。

同时,受江水淹没和暴露交替影响,导致库区消落带土壤在空间和时间上具有较高的变异性,进而会影响到整个水域和陆地生态系统（Gra,f2006。

因此,研究干湿变化下消落带土壤营养成分的变化特征,进而对预示未来消落带土壤营养变化趋势具有重要意义。

本研究根据三峡库区消落带水位变化的空间和时间特征,选择典型消落带回水区,划分不同高程段来研究区域环境变化对消落带土壤养分的影响。

特别是局部消落带区域淹水一年,土壤环境承受了由干到湿的剧烈变化,揭示此时已淹消落带、未淹消落带、缓冲区段3种生境类型的土壤养分特征差异,有助于我们更好地掌握消落带初期周期性生态环境改变所导致土壤营养成分的变化,对研究消落带土壤环境质量演变过程和水土变化提供新的认识和依据。

1研究地区与研究方法11自然概况

研究区域选择紧邻三峡大坝的秭归县,其地理位置为303814N311131N,1100004E1101841E。

气候属亚热带大陆性季风气候,气候温暖湿润,四季分明,雨热同季,热量充沛。

年平均气温为179,10积温57236,年平均降水量为10068mm,年日照时间16315h,无霜期年平均为260d左右。

消落带回水区内地形起伏较大,易风化岩层出露较多,降雨多且集中,水土流失极其严重。

受人为清库和初期水淹的影响,消落带内原生植被早已消失殆尽,形成以次生植被和弃耕地为主的植被类型。

12样品采集

2007年三峡水库蓄水至156m,只有局部消落带区域被淹没。

2008年7月选取典型消落带回水区作为试验点进行消落带初期养分采样。

选取生境类型相似的次生灌丛和弃耕地样地各2块,平行水面设置长20m,沿地形坡度以海拔145、155、165、175和185m为分界线,连续将消落带分成145~155m（已水淹没,155~165和165~175m（未水淹没,175~185m（对照样带,存在原生植被4个区段（图1,因为弃耕地175m以上很

多时候都是人类居住地,较次生灌丛少取一个区段。

图1三峡库区消落带布点样带剖面简图Fig.1ProfileofsamplinglocationsinthewaterlevelfluctuatingzoneofThreeGorgesReservoir

在每个高程区段内,运用土钻沿对角线均匀取12次,分为0~5、5~10、10~20cm3层,将同层样品混合装袋,作为此高程区段的土壤样品,共采集土样42份,带回实验室进行样品化学分析。

13样品分析

131土壤预处理。

将野外采集的新鲜土壤均匀平铺于干净而且透气的纸上,放在室内阴凉通风处自行干燥。

待土样风干后,剔除石块、根系、钙核、动植物残体等杂物后倒入陶瓷研钵中研细,全部过2mm筛子,充分混匀后分为2份。

一份供土壤速效成分分析,另一份则继续研磨使其全部通过100目筛子,装袋供土壤全含量成分分析。

13

2实验分析方法。

本实验对土壤pH值、有机质（OM、全氮（TN、全磷（TP、全钾（TK、水解性氮（HN、有效磷（AP、速效钾（AK含量进行测定。

其中,pH值采用pH酸度计法（仪器名称及型号:

Hanna,pH211酸度计;

OM的测定:

重铬酸钾氧化外加热法;

TN的测定:

凯氏定氮法（仪器名称及型号:

UK152Distillation&

TitrationUni,tDK20HeatingDigester;

HN的测定:

碱解扩散法;

TP、TK、AP、AK的测定:

等离子发射光谱法（仪器名称:

IRISIntrepidIIXSP。

14数据处理

数据均采用SPSS160做oneway方差分析和相关性分析,差异显著则进行LSD多重比较;

数据统计和作图采用MicrosoftExcel2003。

2结果与分析

21消落带土壤pH值特征

土壤pH值虽然不能直接表明土壤中某种养分的含量,但其高低可控制和影响土壤中微生物区系,

282

生态学杂志第29卷第2期

从而影响着绝大多数营养元素的转化方向、转化过程、形态及其有效性（徐鹏等,2007。

研究表明,消

落带内2种植被类型的土壤pH值是弃耕地高于次生灌丛（图2。

另外,2种植被在已淹区段pH值几乎相等（图2,平均值达到594,为所研究区域的最高值。

随着海拔的升高,整体土壤pH值为降低的趋势,分别为594、557、538、518,无显著差异,只有次生灌丛内已淹区段与其他区段均存在显著差异（P<

001。

随着土壤层次的加深,次生灌丛的pH值在0~5、5~10、10~20cm为先降低后增高,而弃耕地却有着完全相反的趋势,且均未表现出差异性（图3,可见消落带内土壤厚度对pH影响较小。

22消落带土壤有机质含量特征

土壤有机质是土壤中各种营养元素的重要来源,是表征土壤质量与肥力的重要指标（张世熔等,2002,它不仅能增加土壤的保肥和供肥能力,提高土壤养分有效性,而且可促进团粒结构的形成,改善土壤的透水性、蓄水能力及通气性,增加土壤的缓冲性等。

同时,土壤有机质的含量,

一方面取决于有机

残体归还量的多少及有机残体的腐殖化系数,另一方面来源于大量地表枯落物向土壤归还量（Brownetal.,1995;

熊汉锋和王运华,2005;

陆琦等,2007,土壤有机质含量的高低在很大程度上与未来植被的生长有着很大关系。

三峡水库消落带的地上植被已经遭受破坏,植被的消失使得土壤有机质迅速分解而缺乏补给（冯孝杰等,2005,土壤结构就会遭到很大的破坏。

再者,周期性干湿交替生态环境的出现,更是加速了土壤表层有机质的分解速度。

本研究表明,消落带总体OM平均值为16543gkg-1

说明此区域土壤有机质含量十分贫瘠。

2种植被类型相比,次生灌丛高于弃耕地,且同海拔高程区段也有此种变化趋势（图4。

随海拔的升高,次生灌丛OM含量逐渐升高,分别为1802、1921和1976gkg-1

而对照样带为1916gkg-1

相互之间均未表现出显著差异性。

弃耕地内则是先增加后降低,分别是1140、1610和1209gkg-1

总体低于平均水平,也未表现出任何差异性。

另外,弃耕地165~175m区段OM含量降低较多,主要是此高程段大量的开展农垦种植、采集炭薪、移土培肥等活动,严重影响了此区段OM

含量。

图42种植被类型土壤有机质随海拔的变化

Fig.4Changeofsoilorganicmatteroftwovegetationtypesalongwiththealtitude

次生灌丛弃耕地;

不同小写字母表示在005水平的差异性,大写字母表示在001水平的差异性。

下同。

283

王晓荣等:

图5土壤有机质随土壤层次的变化

Fig.5Changesofsoilorganicmatteralongwithsoillayer

随着土壤层次的加深,OM总体表现为逐渐降低,且相互之间表现出了极显著差异性（P<

001,体现了OM的表聚性。

另外,弃耕地155~165m区段内5~10cm和10~20cm层次的OM表现出比次生灌丛要高,分别升高了353%、175%,可能由于原来的种植活动留在此层次的作物残茬和根系的缘故（图5。

23消落带土壤全氮、全钾、全磷含量

土壤全氮、全磷、全钾含量直接反映营养成分的潜在供给能力,其含量主要决定于植物体养分循环过程和土壤的成土母岩类型（主要是磷、钾,同时也受人为施肥的影响（蒋文伟等,2004。

三峡库区消落带雨热同期,以及人为干扰降低了植被覆盖、水土流失严重,土壤营养大量流失。

从图6可知,土壤TN、TP、TK的平均含量为082、069和226gkg-1,可见消落带内土壤全量营养较低,且次生灌丛高于弃耕地（图6,表明次生灌丛植被的存在对截留和阻碍营养流失具有较明显的作用。

随海拔的升高,TN具有与OM一致的变化趋势,分别是078、089和080gkg-1,和对照样带081gkg-1相差不明显;

TP在2种植被内表现出完全相反的变化趋势,次生灌丛为逐渐降低,且消落带内的3个区段与对比样带都表现出极显著差异性（P<

弃耕地则为逐渐升高（图6,由于165~175m区段以上现有种植活动,人为施肥增加了土壤TP含量,与其他2区段也具有极显著差异

性

图62种植被类型土壤全氮、全磷、全钾随海拔变化

Fig.6Changesofsoiltotalnitrogen,totalphosphorus,totalpotassiumoftwovegetationtypealongwiththealtitude284生态学杂志第29卷第2期

（P<

总体变化趋势为先降低后升高,分别是074、067、079gkg-1

比对照样带039g

kg-1

分别增加了910%、732%和1044%,说明消落带内水淹和清库等人为活动对土壤TP含量的影响较大;

TK含量在次生灌丛内各个区段几乎相等,但与对照样带相比具有明显增加。

弃耕地内为先降低后升高,同样165~175m区段和其他2区段具有显著的差异性（P<

005,原因同上。

TK总体变化趋势与TP完全一致,分别是228、220和276gkg-1,比对照样带131gkg-1

分别增加了745%、683%和1112%。

随着土壤层次的加深,土壤养分全量逐渐降低（图7,且TN在各个土壤层次具有显著差异性（P<

005,而TP、TK却不存在显著差异,因为TP、TK的含量主要取决于土壤母岩母质的风化情况和土壤的表聚性（杨小波和胡贵荣,2000,

而三峡库区消

图72种植被类型土壤全氮、全磷、全钾随土壤层次的变化Fig.7Changesofsoiltotalnitrogen,totalphosphorus,totalpotassiumoftwovegetationtypesalongwithsoillayer

落带季节多雨以及人为扰动,严重影响此2种元素在土壤内的垂直分布。

24消落带土壤速效营养特征

土壤速效养分是表征土壤肥力的重要指标,其含量水平对于植物的生长起着关键性作用,可以反映出土壤近期速效营养对植物生长的供应状况（鲍士旦,2000。

其中,HN主要是来源于凋落物的分解后释放出大量的氨态氮和硝态氮,以及固氮微生物降解的化合态氮,而AP、AK主要是来自母质风化状况、人为施肥、植物生长过程从土壤底层大量的吸收积累。

本研究表明,HN、AP、AK的平均含量分别为

6330、3815和3881mgkg-1

说明消落带土壤速效营养含量也较缺乏。

除AP外,HN和AK都是次生灌丛略高于弃耕地（图8。

随海拔的升高,次生灌丛内HN先升高后降低,弃耕地则相反,且变化幅度都很小。

整体HN随海拔升高逐渐增加,分别为5854、6005和6690mgkg-1

比对照样带7210mgkg-1

略有降低;

AP在2种植被类型均未表现出很规律的变化趋势（图8,但弃耕地却明显高于次生灌丛,与TP变化正好相反,可见土壤营养全含量高,相对应的速效含量未必就高。

总体来看,AP表现为先增加后降低,分别为4280、4861和

3240mgkg-1,比对照样带（1937mgkg-1

分别增加了1209%、1509%和672%;

AK则在消落带2种植被类型的含量都为逐步增加。

经方差分析,次生灌丛内AK没有显著性差异,而弃耕地的已淹区段和165~175m未淹区段却表现为显著的差异性（P<

005。

总体分析可知,随海拔的升高,消落带内AK分别为2784、4216和4892mgkg-1,比对照样带（3378mgkg-1

分别降低176%和增加248%、448%,经过多重比较分析,已淹区段与未淹区段具有显著差异性（P<

随土壤层次的加深,AP先降低后升高,分别为

3943、3625和3876mgkg-1

且不具有差异性,这与弃耕地内残留的化学肥料有关,致使土壤AP差异不明显,同时弃耕地每一层次AP含量都高于次生灌丛（图9。

AN和AK为逐渐降低的趋势,分别为8794、5689、4506mgkg

-1

和5210、

3654、2772mgkg-1

且均为0~5与5~10、10~

20cm的含量具有显著性差异（P<

25消落带土壤养分统计

251土壤养分的描述性统计中数和算数平均

285

286生态学杂志第29卷第2期图82种植被类型土壤水解性氮、有效磷、速效钾随海拔变化Fig.8Changesofsoilhydrolysablenitrogen,availablephosphorusandavailablepotassiuoftmwovegetationtypesalongwiththealtitude值是表示样品中心趋向分布的一种测度,而标准差和变异系数则表示抽样样本的变异程度（王军等,2002。

本研究表明,处于幼年时期的消落带土壤营养成分,除AK外,OM、TP、HN、都表TN、TK、AP现出平均值大于中数,且相差较大,说明土壤营养含量的中心趋向为非正态分布,此区域地形破碎化和人为干扰严重等作用,剧烈的土壤侵蚀导致区域土壤营养分布具有异质性。

其中,土壤营养变异系数以AK的286为最小值,然后依次是AN、TK、%TP、TN和OM,它们的变异系数都接近50,而最大的%是AP的变异系数,最大值和最小值之间相差2542倍（表1。

土壤性质主要是受母岩、气候、地形、植被、人为或自然干扰等因子的影响（张希彪和上官周平,2006,本区域由于人为清库的影响使得原生表1三峡库区消落带土壤养分描述性统计值（n=42Tab1DescriptivestatisticalresultsoftestedsoilnutrientsinthewaterlevelfluctuatingzoneofThreeGorgesReservoir.土壤养分平均值中数标准差变异系数最小值最大值有机质（gkg-11653143全氮（gkg-1082006全磷（gkg-1068004全钾（gkg-1226017速效氮（mgkg-16330388速效磷（mgkg-13815537速效钾（mgkg-12772211120993056265603796071040494501408106403044830261572011084805104472556025143971232213778202334829129453115163329792285719404252

三峡库区消落带初期土壤养分特征287表2三峡库区消落带土壤全含量营养与植被类型、海拔、土壤层次间的相关性分析Tab2CorrelationanalysisontotalnutritioncontentvegetationtypealtitudesoillayerintheThreeGorgesReservoir.,,,项目p值H有机质全氮全磷全钾速效氮速效磷速效钾植被海拔水分土层pH值1*-034600030052有机质1*07100040*全氮全磷全钾速效氮速效磷速效钾植被海拔水分土层1020900140637-0288**1*0786-0052*0081-0327-0027*-00770815-0100***1-00510021*0313-0019-01211-02