王東麗，張子倩，劉 陽(yáng)，趙曉亮，連 昭，于百和，王 東

（1. 遼寧工程技術(shù)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院, 遼寧 阜新 123000；2. 遼寧工程技術(shù)大學(xué)礦業(yè)學(xué)院, 遼寧 阜新 123000）

紫花苜蓿(Medicago sativa)因具有較強(qiáng)的抗逆性與適生性，強(qiáng)大的根系具有較好的土壤結(jié)構(gòu)改良效益[1]與根瘤固氮作用[2]，目前在半干旱礦區(qū)廢棄地被廣泛種植[2-4]。然而，半干旱黃土區(qū)礦區(qū)廢棄地生境惡劣，而且缺乏人為經(jīng)營(yíng)管理，紫花苜蓿群落發(fā)展到一定階段會(huì)提前衰退，可持續(xù)發(fā)展及礦區(qū)的生態(tài)功能發(fā)揮受到威脅，導(dǎo)致退化的影響因素及機(jī)制亟需明確。

生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)是探索生態(tài)過程中能量與多種化學(xué)元素之間平衡的學(xué)科，是生態(tài)學(xué)領(lǐng)域研究和討論的核心內(nèi)容，而生態(tài)系統(tǒng)中主要組成元素碳、氮、磷的化學(xué)計(jì)量學(xué)特征及其相關(guān)關(guān)系是生態(tài)學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)[5]。土壤作為陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組分，與生物的生存和發(fā)展密切相關(guān)，其碳、氮、磷元素是生物體體內(nèi)元素的本質(zhì)組分與主要來源，在生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)及多元素平衡過程中發(fā)揮著重要作用[5-6]。此外，氮和磷又是限制陸地植被生長(zhǎng)的主要養(yǎng)分因子，對(duì)調(diào)節(jié)凋落物分解速率和生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分的平衡具有重要作用[7]。因此，研究土壤碳、氮、磷的化學(xué)計(jì)量特征，對(duì)于揭示土壤養(yǎng)分的有效性和限制性以及元素的循環(huán)與平衡機(jī)制具有重要意義[8]。

目前，在生態(tài)化學(xué)計(jì)量方面的研究已取得一系列成果和進(jìn)展，涉及不同天然生態(tài)系統(tǒng)(高原、山地、草地等)不同尺度、生境、土地利用類型、植被類型與群落類型等的植物，土壤，枯落物等[9-14]。對(duì)于礦區(qū)排土場(chǎng)類似人工重塑生態(tài)系統(tǒng)，其植被恢復(fù)過程中生態(tài)化學(xué)計(jì)量研究對(duì)于植被恢復(fù)實(shí)踐具有重要指導(dǎo)意義。然而，近年來，僅有少量研究集中于礦區(qū)不同植被恢復(fù)階段或污染生境的植物、枯落物及土壤[15]，而對(duì)于研究廣泛分布的苜?；謴?fù)模式較少，而且關(guān)于苜蓿的相關(guān)研究?jī)H見于不同區(qū)域或不同栽培期的土壤養(yǎng)分變化特征[16-19]，其在礦區(qū)恢復(fù)過程中是否受到土壤養(yǎng)分的限制并未受到廣泛重視，利用生態(tài)化學(xué)計(jì)量理論探究其養(yǎng)分平衡機(jī)制的研究更少見。因此，本研究選取黃土區(qū)礦區(qū)排土場(chǎng)不同恢復(fù)年限紫花苜蓿地為研究對(duì)象，通過對(duì)土壤碳氮磷含量、生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征及其在垂直剖面上演變特征進(jìn)行研究，明確種植紫花苜蓿恢復(fù)過程中土壤養(yǎng)分的限制性，結(jié)合土壤養(yǎng)分與碳、氮、磷生態(tài)化學(xué)計(jì)量關(guān)系的分析，探討土壤養(yǎng)分在苜?；謴?fù)過程中的循環(huán)與平衡機(jī)制，為半干旱礦區(qū)排土場(chǎng)苜?；謴?fù)模式提供經(jīng)營(yíng)管理依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

武家塔露天煤礦位于鄂爾多斯高原腹地、黃土高原和毛烏素沙地兩個(gè)地貌單元之間的過渡地帶(39°15′16″～39°17′50″N，110°05′55″～110°10′48″E)。地形特征為西北高東南低，基本呈斜坡狀；屬半干旱半荒漠高原大陸性氣候，冬季嚴(yán)寒，夏季炎熱干燥，溫差大(?27.9～36.6 ℃)，年均溫6.8 ℃，無(wú)霜期152～169 d；全年干旱多雨，年均降水量390 mm，主要在6 月 ? 9 月以暴雨形式出現(xiàn)；區(qū)域土壤類型為黃土、風(fēng)沙土，草甸土、栗鈣土、砂土分布較分散；主要植被類型為溫帶草原植被，優(yōu)勢(shì)植被為旱生小葉灌木和耐寒抗旱半灌木、沙柳(Salix cheilophila)、沙蒿(Artemisia desertorum)等。排土場(chǎng)平臺(tái)復(fù)墾厚度約1 m，采用刺槐(Robinia pseudoacacia)、沙柳、沙棘(Hippophae rhamnoides)、檸條(Caragana korshinskii)和紫花苜蓿等10 多種種植恢復(fù)模式。復(fù)墾面積200 hm2以上，其中苜蓿種植面積在50%以上[4]。

1.2 樣地選擇

以武家塔4# 排土場(chǎng)平臺(tái)人工恢復(fù)年限分別為2、4、6 和10 年的苜蓿地為研究對(duì)象，新排土為對(duì)照，覆土來源相同，且覆土的工藝一致，工藝均采用逐層覆壓，總厚度為1 m，各樣地未進(jìn)行施肥與灌溉等管理措施，每年對(duì)苜蓿地進(jìn)行刈割，達(dá)到10 年時(shí)不進(jìn)行刈割，具體樣地信息如表1 所列。

表1 樣地的基本信息Table 1 Basic information on the sample sites

1.3 土壤樣品采集與測(cè)定

在上述所選樣地，按長(zhǎng)邊等分為3 個(gè)取樣區(qū)，在每個(gè)取樣區(qū)隨機(jī)選取3 個(gè)樣點(diǎn)，在每個(gè)樣點(diǎn)附近采取多點(diǎn)混合采集法分層采集，一般設(shè)置6～10 個(gè)點(diǎn)。采集土樣時(shí)需先用工具將植被枯枝落葉層去掉，按照0-5、5-10 、10-20、20-30、30-40、40-60 cm 分層進(jìn)行取樣，每個(gè)采集點(diǎn)對(duì)應(yīng)土層的土樣混合為1 個(gè)樣品，再將土樣帶回到實(shí)驗(yàn)室。土樣經(jīng)實(shí)驗(yàn)室自然風(fēng)干，挑去大塊植物殘?bào)w和石塊等，根據(jù)雜物與土樣的實(shí)際情況采用1.7 mm 孔徑的篩進(jìn)行分離，再將土樣過0.15 mm 篩后裝紙袋備用，用于測(cè)定土壤各項(xiàng)指標(biāo)。

利用重鉻酸鉀氧化-外加熱法測(cè)定土壤有機(jī)碳含量，火焰光度法測(cè)定速效鉀含量，鉬銻反比色法測(cè)定總磷和速效磷含量，凱氏定氮法測(cè)定土壤全氮含量，堿水解擴(kuò)散法測(cè)定堿解氮含量，烘干法測(cè)定含水量[20]；分別使用PHS-P 型pH 計(jì)和DDB-303A型便攜式電導(dǎo)率儀測(cè)定土壤pH 和電導(dǎo)率。

1.4 數(shù)據(jù)分析處理

采用Excel 2018 處理數(shù)據(jù)，采用Origin 2018 制圖；采用雙因素方差(two-way ANOVA)分析不同恢復(fù)年限與不同土層深度對(duì)土壤養(yǎng)分含量及生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征的影響，采用LSD 法比較各指標(biāo)在不同恢復(fù)年限苜蓿地的差異性，顯著性水平設(shè)為0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同恢復(fù)年限土壤碳氮磷含量的變化特征

不同恢復(fù)年限苜蓿對(duì)土壤有機(jī)碳、全氮、全磷含量均產(chǎn)生極顯著的影響(P＜ 0.01) (表2)，隨恢復(fù)過程變化的趨勢(shì)不同(圖1)。土壤有機(jī)碳含量在0.36～6.72 g·kg?1，表現(xiàn)為在恢復(fù)4 年時(shí)增加并維持穩(wěn)定水平，其中恢復(fù)2 年時(shí)顯著低于其他年限(P＜0.05)，在恢復(fù)10 年時(shí)平均含量達(dá)到最高(3.53 g·kg?1)；土壤全氮和全磷含量分別為0.09～0.58 和0.04～0.21 g·kg?1，且均表現(xiàn)為隨恢復(fù)年限增加呈“M”型波動(dòng)變化，其中土壤全氮平均含量在恢復(fù)6 年時(shí)顯著高于其他年限(P＜ 0.05)，而土壤全磷的平均含量在各恢復(fù)年限間均存在顯著差異，且在恢復(fù)2 年時(shí)最高(0.17 g·kg?1)，在恢復(fù)10 年時(shí)最低(0.05 g·kg?1)。

圖1 不同苜?；謴?fù)年限下土壤碳氮磷含量變化特征Figure 1 The change characteristics of soil C, N, and P contents at different stages of Medicago sativa restoration

表2 恢復(fù)年限和土壤深度對(duì)土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征影響的雙因素方差分析Table 2 Two-way ANOVA analysis of the effects of restoration years and soil depth on soil ecostoichiometric characteristics

不同苜?；謴?fù)年限下土壤有機(jī)碳、全氮、全磷含量在垂直剖面上變化趨勢(shì)各不相同(圖2)，其中土壤全氮對(duì)土層深度的變化產(chǎn)生極顯著的影響(P＜0.01) (表2)，各恢復(fù)年限下整體呈現(xiàn)隨土層深度增加而降低的趨勢(shì)，恢復(fù)6 年時(shí)各土層的含量均高于其他恢復(fù)年限；各恢復(fù)年限下土壤有機(jī)碳在垂直土層變化不一致，恢復(fù)6 年和4 年時(shí)在30-40 cm 土層明顯增加，其他恢復(fù)年限下表現(xiàn)為隨土層深度增加而降低的趨勢(shì)；各恢復(fù)年限下土壤全磷含量在各土層間呈波動(dòng)性變化，但含量變化不大，在恢復(fù)2 年時(shí)各土層含量均高于其他年限，而在恢復(fù)4 年時(shí)則反之。

圖2 不同苜?；謴?fù)年限下土壤碳氮磷含量在垂直剖面的變化特征Figure 2 Variation characteristics of soil C, N, and P contents in the vertical soil profile at different stages of Medicago sativa restoration

2.2 不同年限土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量比的變化特征

不同恢復(fù)年限對(duì)土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量比的影響均極顯著(P＜ 0.01) (表2)，但其變化各異(圖3)。隨苜?；謴?fù)年限的增加，土壤C ∶ N 與C ∶ P 整體上呈“W”型的變化趨勢(shì)，即先減小后增大再減小再增大的趨勢(shì)，且均表現(xiàn)為在恢復(fù)4 年和10 年時(shí)顯著高于其他年限(P＜ 0.05)，其中，土壤C ∶ N 在恢復(fù)6 年時(shí)平均值為最低(12.37)，而土壤C ∶ P 在恢復(fù)2 年時(shí)平均值最小(11.94)；土壤N ∶ P 的變化范圍為0.56～6.78，在恢復(fù)過程中呈“V”型變化規(guī)律，在恢復(fù)2 年時(shí)平均值最小(0.99)，在恢復(fù)10 年時(shí)顯著大于其他恢復(fù)階段(P＜ 0.05)。

圖3 不同苜蓿恢復(fù)年限下土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量比變化特征Figure 3 Variation characteristics of soil ecostoichiometry at different stages of Medicago sativa restoration

不同恢復(fù)年限苜蓿地土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量比在垂直剖面上變化趨勢(shì)不同(圖4)，土壤C ∶ N 和土壤N ∶ P對(duì)土壤深度的響應(yīng)均極顯著(P ＜0.01)，而土壤C ∶ P則不顯著(P＞ 0.05) (表2)。除恢復(fù)年限為10 年的樣地，不同恢復(fù)年限苜蓿地土壤C ∶ N 在30-40 cm 土層明顯增加；土壤C ∶ P 在恢復(fù)6 年和10 年時(shí)隨土層深度增加呈減小趨勢(shì)，而在恢復(fù)4 年時(shí)在10-20 cm 和30-40 cm 土層明顯增加；土壤N ∶ P 在恢復(fù)6 年和10 年時(shí)也表現(xiàn)為隨土層深度增加整體上而變小，特別是恢復(fù)10 年時(shí)在各土層均大于其他恢復(fù)階段。

圖4 不同苜恢復(fù)年限下土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量比在垂直剖面的變化特征Figure 4 Variation characteristics of soil ecostoichiometric ratios in the vertical soil profile at different stages of Medicago sativa restoration

2.3 土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量及其比值與土壤養(yǎng)分的關(guān)系

如表3 所列，除土壤全磷和堿解氮外，土壤有機(jī)碳與土壤各養(yǎng)分以及化學(xué)計(jì)量比值都表現(xiàn)出極顯著正相關(guān)性(P＜ 0.01)，說明大部分土壤養(yǎng)分與土壤有機(jī)碳密切相關(guān)；除土壤全磷、C ∶ P 和堿解氮外，土壤全氮也與土壤各養(yǎng)分及化學(xué)計(jì)量比值均呈現(xiàn)出極顯著相關(guān)性(P＜ 0.01)，其中與C ∶ N 呈負(fù)相關(guān)關(guān)系；土壤全磷則與各生態(tài)化學(xué)計(jì)量比極顯著負(fù)相關(guān)(P＜ 0.01)，與速效磷顯著正相關(guān)(P＜ 0.05)；土壤C ∶ N 除與N ∶ P、速效磷和堿解氮無(wú)顯著相關(guān)性外，與土壤各養(yǎng)分及化學(xué)計(jì)量比值均呈顯著相關(guān)關(guān)系(P＜ 0.05)；土壤C ∶ P 除與全氮、速效磷和堿解氮無(wú)顯著相關(guān)性外，與土壤各養(yǎng)分及化學(xué)計(jì)量比值均呈現(xiàn)出極顯著相關(guān)性(P＜ 0.01)；土壤N ∶ P 除與C ∶ N和堿解氮無(wú)顯著相關(guān)性外，與土壤各養(yǎng)分及化學(xué)計(jì)量比值均呈現(xiàn)出顯著相關(guān)性(P＜ 0.05)。

表3 不同苜蓿恢復(fù)年限土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量與土壤養(yǎng)分的相關(guān)性Table 3 The relationships between soil ecostoichiometry and soil nutrients for different stages of Medicago restoration

3 討論

3.1 排土場(chǎng)苜?；謴?fù)過程中土壤碳氮磷含量的演變特征

土壤碳氮磷含量在不同生態(tài)系統(tǒng)及生態(tài)過程中的演變特征各異。本研究發(fā)現(xiàn)研究區(qū)土壤有機(jī)碳含量的變化介于0.36～6.72 g·kg?1，明顯低于黃土高原云霧山封育苜蓿地[3]、西遼河與賀蘭山農(nóng)牧場(chǎng)人工栽培苜蓿地的土壤有機(jī)碳含量[3,16-17]，表明排土場(chǎng)作為人工重塑生態(tài)系統(tǒng)，利用種植苜蓿提升土壤有機(jī)碳的作用有限。另外，研究區(qū)土壤有機(jī)碳含量在恢復(fù)4 年時(shí)增加并維持穩(wěn)定水平，這是因?yàn)檠芯繀^(qū)苜?；謴?fù)4 年時(shí)苜蓿生長(zhǎng)達(dá)到旺盛狀態(tài)，豐富的生物量可為土壤提供充足的有機(jī)質(zhì)，同時(shí)植物根系微生物活躍，加快了有機(jī)質(zhì)的分解，土壤有機(jī)碳含量隨之增加；然而，研究區(qū)立地條件差，隨著恢復(fù)年限的增加苜蓿群落生長(zhǎng)減緩并退化，根系微生物作用減弱，有機(jī)質(zhì)輸入與分解均減少，加之分解作用的滯后性，導(dǎo)致土壤有機(jī)碳含量變化不大，因此在礦區(qū)排土場(chǎng)復(fù)墾地苜?；謴?fù)4 年后土壤有機(jī)碳含量難以提高，建議通過人工科學(xué)經(jīng)營(yíng)管理防止退化，或輪作其他植物合理利用該階段土壤。同時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)各恢復(fù)階段隨著土壤垂直剖面深度的逐漸加深，土壤有機(jī)碳含量總體呈下降趨勢(shì)，這與朱秋蓮等[8]研究發(fā)現(xiàn)隨土壤垂直剖面深度的增加土壤有機(jī)碳含量呈減少的趨勢(shì)的結(jié)果一致，這主要在于土壤中有機(jī)碳含量主要來源于枯落物，淺層土壤有機(jī)碳?xì)w還相較于深層多。

苜蓿根際土壤固氮能力對(duì)土壤中全氮含量的變化影響較大[16]。本研究發(fā)現(xiàn)，排土場(chǎng)礦區(qū)苜蓿地恢復(fù)過程中隨恢復(fù)年限的增加，土壤全氮表現(xiàn)出先增后減的變化，在種植6 年時(shí)達(dá)到最大，此時(shí)對(duì)土壤的全氮含量地提高最顯著(P＜ 0.05)，與土壤有機(jī)碳含量相比存在滯后性；邰繼承等[17]研究發(fā)現(xiàn)，隨著種植年限的增加，苜蓿根際土壤的固氮能力先增強(qiáng)后減弱，在3 年時(shí)達(dá)到最大值，本研究與之不同，這可能是由于礦區(qū)排土場(chǎng)生境惡劣，苜蓿群落發(fā)展緩慢，在6 年時(shí)生長(zhǎng)狀況最佳而在10 年時(shí)減少是因?yàn)榱⒌貤l件限制導(dǎo)致苜蓿群落提早退化，根系根瘤菌固氮能力減弱造成的。同時(shí)，礦區(qū)排土場(chǎng)土壤全氮含量受土壤垂直剖面深度的影響，隨土壤垂直剖面深度的增加，土壤全氮含量呈減少的趨勢(shì)，這種變化趨勢(shì)與朱秋蓮等[8]研究的結(jié)果相似。

土壤中全磷的含量受土壤母質(zhì)的影響較大，因而空間變異性較小[21]，本研究發(fā)現(xiàn)研究區(qū)排土場(chǎng)苜蓿不同恢復(fù)階段土壤全磷含量隨土層深度增加無(wú)明顯變化，證實(shí)了這一結(jié)論。葛選良等[18]研究發(fā)現(xiàn)紫花苜蓿地土壤全磷含量隨著種植年限的增長(zhǎng)整體表現(xiàn)為先增大后減小的趨勢(shì)；而本研究表明土壤全磷含量在種植4 年時(shí)開始下降，與葛選良等[18]的研究結(jié)論相同，但在6 年時(shí)又升高，在10 年時(shí)下降到最低值，具體原因還有待進(jìn)一步研究。

3.2 排土場(chǎng)苜?；謴?fù)過程中土壤碳氮磷化學(xué)計(jì)量比的演變特征

C ∶ N 是代表土壤有機(jī)質(zhì)組成和檢驗(yàn)質(zhì)量程度的一個(gè)首要指標(biāo)，影響著土壤中碳、氮循環(huán)[19]。當(dāng)土壤C ∶ N 低于11.3 時(shí)，表明土壤有機(jī)質(zhì)處于加速分解狀態(tài)，土壤有機(jī)質(zhì)處于礦化水平[22]。本研究發(fā)現(xiàn)，不同年限土壤C ∶ N 均值均高于11.3，這與楊菁等[16]對(duì)溫帶半干旱不同種植年份培育苜蓿草地土壤化學(xué)計(jì)量特征的研究成果相似，表明研究區(qū)土壤的有機(jī)質(zhì)礦化程度一般。同為黃土區(qū)，但趙如夢(mèng)等[3]對(duì)黃土高原不同種植年限苜蓿草地土壤化學(xué)計(jì)量特征的分析結(jié)果表明土壤C ∶ N 均低于11.3，與本研究結(jié)果不同，再次驗(yàn)證礦區(qū)排土場(chǎng)的特殊性，這可能是由于兩種生態(tài)系統(tǒng)下水熱條件及土壤條件差異導(dǎo)致的。此外，本研究發(fā)現(xiàn)除恢復(fù)10 年外，不同恢復(fù)年限土壤C ∶ N 在30-40 cm 土層明顯增加，這與王紹強(qiáng)和于貴瑞[23]的研究結(jié)果不一致，可能由于該土層為研究區(qū)苜蓿根系的主要分布層，有機(jī)碳含量積累多，同時(shí)對(duì)氮的需求大。

C ∶ P 可標(biāo)志土壤磷素的礦化能力，是衡量微生物礦化土壤有機(jī)質(zhì)從環(huán)境中釋放磷或吸收并保持磷的潛力的重要指標(biāo)[24]。較低的C ∶ P 是土壤磷高有效性的一個(gè)參考[13,25]，研究區(qū)土壤C ∶ P 均值為33.13，明顯小于中國(guó)陸地平均值(52.70)[26]，但也不能確定該研究區(qū)土壤磷的有效性較好，本研究C ∶ P 較低主要與其有機(jī)碳含量普遍不高有關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，土壤C ∶ P 隨恢復(fù)年限增加整體上呈“W”型的變化規(guī)律，在苜?；謴?fù)10 年時(shí)達(dá)到最大值并且顯著大于其他恢復(fù)階段(P＜ 0.05)，這主要因?yàn)檐俎；謴?fù)10 年，土壤中磷消耗太多，而補(bǔ)充相對(duì)較少，而且土壤有機(jī)碳還未下降，導(dǎo)致其土壤C ∶ P 很大。土壤C ∶ P 隨土層深度增加整體上呈減少的變化趨勢(shì)，表明磷的礦化速率受土層深度的影響，隨土層深度增加磷的礦化速率減少。

土壤氮和磷是限制植物生長(zhǎng)的重要因素，土壤N ∶ P 可作為養(yǎng)分限制類型的有效指標(biāo)[27]。生物固氮量隨土壤中N ∶ P 降低而上升[28]，本研究中土壤N ∶ P均值為1.84，明顯小于中國(guó)陸地平均值(3.90)[26]，有助于土壤中的微生物發(fā)揮固氮作用。本研究表明土壤N ∶ P 隨恢復(fù)年限增加整體上逐漸增大，這是因?yàn)檐俎８稻哂泄痰芰?，在一段生長(zhǎng)周期內(nèi)土壤中氮含量增加，而土壤磷含量補(bǔ)給有限，故土壤N ∶ P整體上逐漸增大。研究發(fā)現(xiàn)，苜?；謴?fù)6 年和10 年時(shí)土壤N ∶ P 隨土層深度增加整體上呈變小的變化趨勢(shì)，而其他階段沒有明顯的變化趨勢(shì)，主要由于研究區(qū)苜蓿在恢復(fù)初期生長(zhǎng)旺盛，對(duì)土壤氮的積累與消耗關(guān)系存在波動(dòng)性，而在恢復(fù)一定年限后生長(zhǎng)出現(xiàn)衰退，對(duì)土壤氮的消耗與積累均減弱且穩(wěn)定，而表層由于前期積累多，故表現(xiàn)出隨土壤垂直剖面深度的增加而變小。

3.3 排土場(chǎng)苜?；謴?fù)過程中土壤碳、氮、磷化學(xué)計(jì)量特征的關(guān)系

土壤碳、氮、磷含量之間密切相關(guān)，朱秋蓮等[8]與曾全超等[24]對(duì)黃土高原地區(qū)的研究表明，碳、氮、磷之間均呈顯著的線性關(guān)系(P＜ 0.05)。本研究發(fā)現(xiàn)，排土場(chǎng)土壤有機(jī)碳與全氮呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(P＜ 0.01)，但全磷與土壤有機(jī)碳和全氮之間均無(wú)顯著關(guān)系，表明該區(qū)土壤全磷不受其他養(yǎng)分影響，主要由于土壤磷依賴于土壤母質(zhì)風(fēng)化和礦物風(fēng)化。同時(shí)，研究區(qū)土壤有機(jī)碳和全氮含量均與土壤速效磷和速效鉀存在極顯著正相關(guān)關(guān)系，土壤全磷則只與速效磷顯著相關(guān)，而堿解氮與土壤碳、氮、磷含量均無(wú)顯著性，可見研究區(qū)大部分速效養(yǎng)分受全量養(yǎng)分影響，特別是受土壤有機(jī)碳和全氮的影響，但堿解氮含量不受其他養(yǎng)分的影響，可能由于苜蓿為固氮植物，其特殊氮循環(huán)機(jī)制導(dǎo)致的，這有待深入研究。

眾多研究證明，土壤碳、氮、磷元素的化學(xué)計(jì)量比與兩個(gè)元素值之間存在一定的相關(guān)性，但是顯著性表現(xiàn)出明顯不同[29-31]。本研究發(fā)現(xiàn)，排土場(chǎng)土壤除全氮與C ∶ P 無(wú)相關(guān)性外，各化學(xué)計(jì)量比與土壤碳、氮、磷元素均具有極顯著相關(guān)性，其中土壤C ∶ N受土壤中有機(jī)碳影響更大，表明礦區(qū)排土場(chǎng)苜?；謴?fù)過程中土壤C ∶ N 主要受復(fù)墾地土壤中有機(jī)碳含量的影響較大，而土壤C ∶ P 受土壤全磷影響更大，土壤N ∶ P 則受各元素的影響相差不大。然而，對(duì)于速效養(yǎng)分，化學(xué)計(jì)量比與速效鉀具有顯著關(guān)系，除N ∶ P 與速效磷顯著相關(guān)外，各化學(xué)計(jì)量比與速效磷和堿解氮均無(wú)顯著關(guān)系，表明這些速效養(yǎng)分不受化學(xué)計(jì)量比的影響。

4 結(jié)論

苜?；謴?fù)模式在一定時(shí)期內(nèi)可有效恢復(fù)半干旱礦區(qū)排土場(chǎng)的土壤肥力水平，但存在一定的限制性。苜?；謴?fù)過程中，黃土區(qū)礦區(qū)排土場(chǎng)土壤有機(jī)碳、全氮、全磷含量發(fā)生顯著變化，整體在恢復(fù)初期較低，在恢復(fù)中期顯著升高，在恢復(fù)后期又降低，與苜蓿群落提早衰退有關(guān)。排土場(chǎng)苜?；謴?fù)過程中，不同程度地受氮、磷養(yǎng)分限制，是提前退化的原因之一，建議為防止類似區(qū)域苜蓿提前退化，考慮科學(xué)地開展施肥等管理，或者在恢復(fù)4 年至6 年時(shí)及時(shí)利用苜蓿改良土地。礦區(qū)排土場(chǎng)土壤養(yǎng)分主要與土壤有機(jī)碳密切相關(guān)，土壤全磷不受其他養(yǎng)分影響。