楊 紅，徐唱唱，賽 曼，曹艦艇，曹麗花，張愛琴，劉合滿，*

(1.西藏大學(xué)農(nóng)牧學(xué)院 西藏高原氣候變化與土壤圈物質(zhì)循環(huán)研究中心，西藏 林芝 860000； 2.林芝市農(nóng)牧局 農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，西藏 林芝 860000)

?

不同土地利用方式對土壤含水量、pH值及電導(dǎo)率的影響

楊 紅1，徐唱唱1，賽 曼1，曹艦艇1，曹麗花1，張愛琴2，劉合滿1，*

(1.西藏大學(xué)農(nóng)牧學(xué)院 西藏高原氣候變化與土壤圈物質(zhì)循環(huán)研究中心，西藏 林芝 860000； 2.林芝市農(nóng)牧局 農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，西藏 林芝 860000)

以林芝地區(qū)八一鎮(zhèn)5種植被類型下土壤為研究對象，研究其土壤剖面(0—50cm)的含水量、pH值及電導(dǎo)率分布特征。結(jié)果表明，土地利用方式影響了土壤含水量、pH值和電導(dǎo)率在垂直剖面上的空間分布，尤其以表層(0—20cm)土壤含水量和電導(dǎo)率受影響最為明顯。草地土壤含水量表現(xiàn)出明顯的“表聚”效應(yīng)，即隨著土層加深，含水量呈降低趨勢。在區(qū)域空間上，土壤含水量和電導(dǎo)率具有較強(qiáng)的空間變異性，而土壤pH值的空間變異性較小。隨著土層加深，各層土壤含水量和電導(dǎo)率之間的變異性逐漸減小。

土地利用方式；土壤pH值；含水量；電導(dǎo)率

土壤水分、pH值和電導(dǎo)率是土壤質(zhì)量的重要屬性[1]，影響著土壤的生產(chǎn)性能和土壤環(huán)境質(zhì)量。土地利用方式[2-3]和植被類型[4]均會影響土壤含水量、pH值及電導(dǎo)率等。Fu等[5]、蔡躍臺[6]研究發(fā)現(xiàn)，土地利用方式對黃土高原大南溝流域土壤含水量在土壤垂直剖面上的分布有重要影響，且以對根層的影響最為明顯；趙凱麗等[7]對不同植被類型下紅壤pH值和交換性酸的剖面特征進(jìn)行研究，認(rèn)為植物地上部分和根系分泌的致酸物質(zhì)可通過淋洗和離子交換等作用促進(jìn)表層土壤酸化；郭全恩等[8]研究表明，植被類型能夠影響土壤鹽分離子的運(yùn)動狀態(tài)。然而，針對西藏高原不同土地利用方式下土壤含水量、pH值及電導(dǎo)率變化特征的研究至今還較少。以西藏林芝地區(qū)八一鎮(zhèn)不同植被類型下土壤為研究對象，研究其水源涵養(yǎng)能力、酸化狀況以及鹽離子動態(tài)，旨在闡明不同植被類型下土壤的水分涵養(yǎng)能力及土壤pH值與電導(dǎo)率之間的相互關(guān)系，以期為該地區(qū)土地合理利用和生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

供試土樣均采于林芝地區(qū)八一鎮(zhèn)，位于西藏自治區(qū)東南部，念青唐古拉山脈與喜馬拉雅山脈之間，與昌都、那曲、拉薩和山南等地相鄰，94.3028°—94.3458° E，29.6687°—29.6788° N，平均海拔3040m，日照充足，為高原溫帶半濕潤性季風(fēng)氣候，分為明顯的干季和雨季，雨季一般為4—10月，干季一般為11—次年3月。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式為一年一熟制。

1.2 土壤樣品采集與指標(biāo)測定

2015年10月31日，選擇林芝地區(qū)八一鎮(zhèn)高山櫟杜鵑混交林、10a以上休耕地、草地以及農(nóng)田和大棚進(jìn)行土壤樣本采集。休耕地主要植被類型為禾本科植物和蒿草，草地以禾本科植物為主，農(nóng)田作物以青稞(Avenachinensis)和玉米(Zeamays)為主，大棚主要種植青椒、番茄和大白菜。在每個樣地隨機(jī)選擇3個樣點(diǎn)，作為重復(fù)，并分別采集土壤剖面0—5、5—10、10—20、20—30、30—40、40—50cm各層樣品，共采集土壤樣品90個，裝入自封袋并帶回實驗室。室內(nèi)去除可見的石塊、植物殘體等非土壤部分后，自然風(fēng)干，磨碎。土壤pH值按5∶1水土體積質(zhì)量比混合，pH計(Model IQ150，銘奧國際有限公司)測定；土壤電導(dǎo)率按5∶1水土體積質(zhì)量比混合，便攜式電導(dǎo)率儀(DDN-303型，上海今邁公司)測定。將約20g新鮮土樣在105℃條件下烘烤12h，至質(zhì)量恒定時所減少的質(zhì)量，即為土樣所含水分質(zhì)量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)用Excel 2007進(jìn)行整理，用Origin 9.0作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤含水量分布特征

由圖1可知，隨土層加深，高山櫟杜鵑混交林、休耕地、玉米田及大棚的含水量均呈增加趨勢，而草地呈降低趨勢，即草地土壤水分表現(xiàn)出明顯的“表聚”效應(yīng)，土壤水分主要集中在表層(0—20cm)，而下層土壤含水量相對較低，這與曹麗花等[9]的研究結(jié)果一致。植物根系是影響土壤水分入滲和再分布的重要因素[10]，草地根系主要集中在表層，對降雨具有顯著的截留和保蓄效應(yīng)，同時在根系作用下，下層土壤水分向上層遷移，故本研究中草地土壤水分具有明顯的表聚效應(yīng)。

對供試各土地利用方式0—50cm土壤平均含水量進(jìn)行分析，結(jié)果表明，土壤含水量以草地最高，0—50cm土層平均含水量為(30.46±3.86)%，休耕地、混交林地和農(nóng)田土壤平均含水量之間差異較小，分別為(12.04±2.21)%、(12.73±1.71)%和(12.75±1.18)%，大棚土壤平均含水量最小，僅(8.86±2.66)%?？傮w來看，自然草地對土壤水分具有良好的保蓄效應(yīng)，這主要與其較高的地表植被覆蓋和緊實的土壤結(jié)構(gòu)降低了土壤水分蒸發(fā)有關(guān)。

土壤含水量的垂直空間變異主要受土地利用方式、植被根系分布等因素的影響。由圖1可知，各類土壤含水量均具有較小的空間變異性，這可能是因為供試各土壤均具有相對較好的結(jié)構(gòu)，有利于水分向下層的遷移，從而使各層含水量之間具有較小的差異。除混交林地之外，其他幾種利用方式下各剖面土壤含水量空間變異性主要表現(xiàn)在表層(0—20cm)，而20—50cm各層次變異性較小，即隨著土壤層次的加深，各層土壤含水量之間差異逐漸減小。0—20cm層次土壤含水量變異性以大棚最大，以混交林地最小。0—20和20—50cm土層含水量空間變異系數(shù)差異以大棚最大，0—20cm土壤含水量垂直空間變異系數(shù)為31.79%，20—50cm各層之間變異系數(shù)為12.32%，相差近20個百分點(diǎn)。這可能是因為大棚受棚內(nèi)高溫的影響，表層水分蒸發(fā)快，含水量較低，增加了表層水分與下層之間的差異。

圖1 不同植被類型下的土壤剖面含水量Fig.1 Distribution of soil water under different land use types

2.2 土壤pH值分布特征

pH值是土壤的重要屬性之一，影響和決定了土壤的形成、土壤中生物的作用和植被生長過程。由圖2可知，隨著土壤深度的增加，高山櫟杜鵑混交林和大棚的土壤pH值呈逐漸增大的趨勢，玉米田、草地及休耕地則表現(xiàn)為5—10cm<0—5cm，這可能是由于玉米田、草地及休耕地植物根系主要集中在5—10cm，受根系生長過程分泌有機(jī)酸的影響[11-12]，導(dǎo)致5—10cm土壤酸化，之后隨著土層加深，pH值呈增加趨勢。在0—5cm土層，農(nóng)田、林地和大棚土壤pH值較低，分別為5.21，5.57和5.89，呈現(xiàn)酸性和微酸性，而兩類草地生態(tài)系統(tǒng)(包括自然草地和休耕草地)0—5cm土層pH值則相對較大，分別為6.18和6.27。

圖2 不同植被類型下的土壤剖面pH值Fig.2 Distribution of soil pH under different land use types

土壤pH值主要受成土母質(zhì)、氣候條件、植被及土壤管理[13]等因素的綜合影響。不同土地利用方式下土壤pH值有較小的垂直空間變異性，變異系數(shù)均在7%以下，即土壤pH值在垂直剖面上保持相對的穩(wěn)定性。玉米田土壤pH值垂直變異性最大，變異系數(shù)為6.38%，這可能是由于玉米田大量施用化肥以及使用塑料地膜所致，休耕地和草地變異性最小，變異系數(shù)分別為1.53%和1.63%。將土壤劃分為表層(0—20cm)和下層(20—50cm)2個層次進(jìn)行分析，大棚和林地土壤pH值剖面變化主要表現(xiàn)在表層，而休耕地、農(nóng)田和草地則主要表現(xiàn)在下層。這可能是因為大棚土壤的耕作管理主要在表層，人為擾動增加了這一層次土壤pH值的變異性，林地表層土壤pH值主要受制于植被枯落物分解過程的影響，植被枯落物在分解過程中往往會釋放有機(jī)酸類物質(zhì)[14]，從而對表層土壤酸化產(chǎn)生一定的貢獻(xiàn)[15]，但下層受影響較小，因而下層土壤pH值空間變異較小。

2.3 土壤電導(dǎo)率

一般地，土壤鹽是地質(zhì)變化時期積累的鹽和因氣候干旱、降水稀少和大量使用化肥所積累的鹽[16]，可由土壤電導(dǎo)率值來評價。由圖3可知，隨著土壤深度的增加，幾種供試土地利用類型土壤電導(dǎo)率均呈降低趨勢，即表層電導(dǎo)率值高，而越向下層電導(dǎo)率值越低，這反映出表層土壤水溶性鹽含量高，而下層土壤水溶性鹽含量低。各土地利用方式下，土壤電導(dǎo)率最大值均在0—5cm土層，與5—10cm土層之間差異達(dá)顯著水平，其中，大棚和農(nóng)田0—5cm土層電導(dǎo)率值分別較5—10cm土層高1.18和1.27倍。

圖3 不同植被類型下的土壤剖面電導(dǎo)率Fig.3 Soil electrical conductivity under different land use types

在各供試土地利用類型的土壤中，土壤電導(dǎo)率在各層次的變異性表現(xiàn)為農(nóng)田和大棚最高，變異系數(shù)分別為99.44%和97.38%，其次是草地，變異系數(shù)為59.31%，而以林地和休耕地最小。通過對表層(0—20cm)和下層(20—50cm)2個層次空間變異性的分析可知，土壤電導(dǎo)率垂直變異性主要發(fā)生在表層，尤其是農(nóng)田、大棚和草地。這可能是因為農(nóng)田和大棚受施肥的影響，增加了表層土壤可溶性鹽含量，從而提高了表層土壤電導(dǎo)性能。

土壤電導(dǎo)率受施肥和植物根系分布等因素的綜合影響。由各土地利用方式下0—50cm土層土壤電導(dǎo)率平均值可知，以人為耕作土壤(農(nóng)田和大棚)最大，平均值分別為96.73和84.93μS·cm-1，而以自然生態(tài)系統(tǒng)(林地和休耕地)最小，電導(dǎo)率值分別為27.97和28.60μS·cm-1，這反映了施肥對土壤水溶性鹽的貢獻(xiàn)。

2.4 土壤性質(zhì)的空間變異性

在一定空間尺度上，土壤性質(zhì)的空間變異性反映了植被、地形、土壤等條件的變化。一般地，區(qū)域植被、地形、土壤等條件越一致，土壤特征因子的空間變異性越小，反之則越大。研究區(qū)域內(nèi)不同土地利用方式下各樣點(diǎn)土壤含水量、pH值及電導(dǎo)率空間變異性如表1所示，隨著土壤深度的增加而呈降低趨勢，這與岳宏昌等[17]在黃土高原不同土地利用方式下對土壤水分垂直變異性的研究結(jié)果一致。在0—10cm土層，土壤電導(dǎo)率的空間變異性最大，其次是土壤含水量，土壤pH值的空間變異性最小；在10—50cm土層，土壤含水量變異性最大，電導(dǎo)率次之，pH值最小。在供試區(qū)域內(nèi)，土壤含水量、電導(dǎo)率的空間變異性在0—30cm表現(xiàn)出高度空間變異性(CV>35%)，這也表明不同土地利用方式對土壤含水量和電導(dǎo)率的影響主要體現(xiàn)在上層，隨著土層加深，空間變異系數(shù)逐漸縮小。在各土層土壤pH值空間變異性均較小，在4%～10%之間，且隨著土層加深，空間變異系數(shù)亦呈減小趨勢。

表1 各土層土壤性質(zhì)的空間變異性
Table 1 Spatial variability of soil moisture，pH and EC %

層次Layer/cm土壤含水量Moisturecon-tentpH電導(dǎo)率Electricalconductivity0—588.427.5491.175—1070.059.3276.8710—2052.997.0842.4220—3035.756.5454.5330—4043.374.2927.0540—5033.554.0912.25

3 結(jié)論

土地利用方式顯著影響土壤含水量及垂直空間變化，草地對水分具有良好的保蓄效應(yīng)，且表現(xiàn)出顯著的水分“表聚”效應(yīng)。土壤pH值是相對穩(wěn)定的化學(xué)指標(biāo)，具有非常小的空間變異性，各土地利用方式下0—5和5—10cm層次土壤pH值空間變異系數(shù)僅為7.54%和9.32%。農(nóng)田和林地表現(xiàn)出一定的酸化現(xiàn)象，而且農(nóng)田在整個剖面上土壤pH均明顯低于其他幾種土地利用方式，這可能與農(nóng)田化肥的大量施用有關(guān)。農(nóng)田和大棚土壤電導(dǎo)率極顯著地高于其他幾種自然土地利用方式，與這兩種土地利用方式大量施用化肥，增加了土壤無機(jī)鹽含量有關(guān)。各層次土壤含水量、pH值和電導(dǎo)率的垂直空間變異均主要表現(xiàn)在0—20cm土層，以下各層的變異性較小。

[1] 張鵬銳，李旭霖，崔德杰，等.濱海重鹽堿地不同土地利用方式的水鹽特征[J].水土保持學(xué)報，2015，29(2):117-121.

ZHANG P R，LI X L，CUI D J，et al.Characteristics of water and salt under different land use in heavy coastal saline-alkaline land[J].JournalofSoilandWaterConservation，2015，29(2): 117-121.(in Chinese with English abstract)

[2] 邱莉萍，張興昌.子午嶺不同土地利用方式對土壤性質(zhì)的影響[J].自然資源學(xué)報，2006，21(6): 965-972.

QIU L P，ZHANG X C.Effects of land use on soil properties in Ziwuling region[J].JournalofNaturalResources，2006，21(6): 965-972.(in Chinese with English abstract)

[3] ISLAM K R，WEIL R R.Land use effects on soil quality in a tropical forest ecosystem of Bangladesh[J].AgricultureEcosystems&Environment，2000，79(1):9-16.

[4] 王志強(qiáng)，劉寶元，張巖.不同植被類型對厚層黃土剖面水分含量的影響[J].地理學(xué)報，2008，63(7):703-713.

WANG Z Q，LIU B Y，ZHANG Y.Effects of different vegetation types on soil moisture in deep loess soil profiles[J].ActaGeographicaSinica，2008，63(7): 703-713.(in Chinese with English abstract)

[5] FU B，WANG J，CHEN L，et al.The effects of land use on soil moisture variation in the Danangou catchment of the Loess Plateau，China[J].Catena，2003，54(1/2):197-213.

[6] 蔡躍臺.不同植被類型土壤理化性質(zhì)及水源涵養(yǎng)功能研究[J].浙江林業(yè)科技，2006，26(3):12-16.

CAI Y T.Analysis on physical and chemical properties of soil and water conservation function of different vegetations[J].JournalofZhejiangForestryScienceandTechnology，2006，26(3): 12-16.(in Chinese with English abstract)

[7] 趙凱麗，蔡澤江，王伯仁，等.不同母質(zhì)和植被類型下紅壤pH和交換性酸的剖面特征[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，48(23):4818-4826.

ZHAO K L，CAI Z J，WANG B R，et al.Changes in pH and exchangeable acidity at depths of red soils derived from 4parent materials under 3vegetations[J].ScientiaAgriculturaSinica，2015，48(23): 4818-4826.(in Chinese with English abstract)

[8] 郭全恩，王益權(quán)，馬忠明，等.植被類型對土壤剖面鹽分離子遷移與累積的影響[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，44(13):2711-2720.

GUO Q A，WANG Y Q，MA Z M，et al.Effect of vegetation types on soil salt ions transfer and accumulation in soil profile[J].ScientiaAgriculturaSinica，2011，44(13): 2711-2720.(in Chinese with English abstract)

[9] 曹麗花，劉合滿，趙世偉.當(dāng)雄草原不同退化草甸土壤含水量及容重分布特征[J].草地學(xué)報，2011，19(5):746-751.

CAO L H，LIU H M，ZHAO S W.The distribution of soil water contents and bulk density on degraded grassland at Dangxiong[J].ActaAgrectirSinica，2011，19(5): 746-751.(in Chinese with English abstract)

[10] CARMINATI A，MORADI A B，VETTERLEIN D，et al.Dynamics of soil water content in the rhizosphere[J].Plant&Soil，2010，332(1/2):163-176.

[11] 張福鎖，曹一平.根際動態(tài)過程與植物營養(yǎng)[J].土壤學(xué)報，1992，29(3):239-250.

ZHANG F S，CAO Y P.Rhizosphere dyanmics and plant nutrition[J].ActaPedologicaSinica，1992，29(3): 239-250.(in Chinese with English abstract)

[12] 劉永紅，馬舒威，岳霞麗，等.土壤環(huán)境中的小分子有機(jī)酸及其環(huán)境效應(yīng)[J].華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2014，33(2):133-138.

LIU Y H，MA S W，YUE X L，et al.Low molecular weight organic acids in soils and its environmental effects[J].JournalofHuazhongAgriculturalUniversity，2014，33(2):133-138.(in Chinese with English abstract)

[13] BIRO K，PRADHAN B，BUCHROITHNER M，et al.Land use/land cover change analysis and its impact on soil properties in the northern part of Gadarif region，Sudan[J].LandDegradation&Development，2013，24(1):90-102.

[14] 李學(xué)斌，陳林，樊瑞霞，等.圍封條件下荒漠草原4種典型植物群落枯落物輸入對土壤理化性質(zhì)的影響[J].浙江大學(xué)學(xué)報(農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版)，2015，41(1):101-110.

LI X B，CHEN L，F(xiàn)AN R X，et al.Effects of four typical plant community litter input on soil physical and chemical properties under the fenced condition in desert steppe[J].JournalofZhejiangUniversity(Agriculture&LifeSciences)，2015，41(1): 101-110.(in Chinese with English abstract)

[15] XIONG Y，XIA H，LI Z，et al.Impacts of litter and understory removal on soil properties in a subtropicalAcaciamangiumplantation in China[J].Plant&Soil，2008，304(1/2):179-188.

[16] 俞仁培.土壤水總鹽動態(tài)和總鹽堿化防治[M].北京: 科學(xué)出版社，1987.

[17] 岳宏昌，王玉，李纏云，等.黃土丘陵溝壑區(qū)土壤水分垂直分布研究[J].水土保持通報，2009，29(1):66-69，82.

YUE H C，WANG Y，LI C Y，et al.Vertical distribution of soil moisture in the loess hilly and gully area[J].BulletinofSoilandWaterConservation，2009，29(1): 66-69，82.(in Chinese with English abstract)

(責(zé)任編輯 高 峻)

Effects of land use on soil moisture，pH and electrical conductivity

YANG Hong1，XU Chang-chang1，SAI Man1，CAO Jian-ting1, CAO Li-hua1, ZHANG Ai-qin2，LIU He-man1，*

(1.ResearchCenterofClimateChangeandMaterialCycleofPedosphereofTibetPlateau，AgriculturalandAnimalHusbandryCollegeofTibetUniversity，Linzhi860000，China;2.AgriculturalTechnologyExtensionCenter，LinzhiBureauofAgricultureandAnimalHusbandry，Linzhi860000，China)

In order to clarify the soil moisture content，pH value and variation characteristics of electrical conductivity in 0-50cm soil layer under different vegetation types，soil samples collected under 5vegetation types in Bayi Town，Linzhi were adopted as the study object.It was shown that land use type did influence the vertical distribution of soil moisture content，pH value and electrical conductivity in soil profile，especially the moisture content and electrical conductivity in the surface layer (0-20cm).Moisture content of grassland exhibited aggregation as the moisture content was decreased with the deepening of soil layer.Soil moisture content and electrical conductivity showed stronger spatial variability，while the variation of pH value was smaller.With the deepening of soil layer，the variation of soil moisture content and electrical conductivity in different soil layers gradually decreased.

land use pattern; soil pH value; soil moisture content; electrical conductivity

10.3969/j.issn.1004-1524.2016.11.18

2016-04-27

國家自然科學(xué)基金(41161052)；西藏大學(xué)農(nóng)牧學(xué)院雪域英才支持項目

楊紅(1991—)，男，藏族，甘肅甘南人，碩士研究生，研究方向為高原(高山)生態(tài)系統(tǒng)。E-mail: hyang2016@163.com

*通信作者，劉合滿，E-mail: liuh-m@163.com

S153

A

1004-1524(2016)11-1922-06

浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報ActaAgriculturaeZhejiangensis，2016，28(11): 1922-1927

http://www.zjnyxb.cn

楊紅，徐唱唱，賽曼，等.不同土地利用方式對土壤含水量、pH值及電導(dǎo)率的影響[J].浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報，2016，28(11)： 1922-1927.