李鑄，文勇立*，張?jiān)?，艾鷖，澤讓東科. 西南民族大學(xué)青藏高原研究院，四川 成都 6004；. 西南民族大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院，四川 成都 6004

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若爾蓋盆地不同退化階段草甸土壤含水率、pH及電導(dǎo)率的變化

李鑄1，文勇立1*，張?jiān)?，艾鷖1，澤讓東科1
1. 西南民族大學(xué)青藏高原研究院，四川 成都 610041；2. 西南民族大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院，四川 成都 610041

摘要：為了更好的了解若爾蓋高寒草甸不同演替類型下土壤含水率、pH值、電導(dǎo)率的變化規(guī)律，采用 SPSS、GIS與GS+地統(tǒng)計(jì)軟件，對(duì)若爾蓋高寒盆地逆向演替序列中“沼澤草甸-草原草甸-退化草甸-沙化草甸”4種演替階段不同深度土壤的含水率、pH和電導(dǎo)率進(jìn)行了比較和空間格局分析，以期為若爾蓋盆地草甸退化和沙化治理及研究提供科學(xué)依據(jù)。結(jié)果表明，（1）各演替階段土壤含水率隨土壤深度的增加而不斷降低，草原草甸水分含量由51.04%逐漸下降到33.66%，相比其他3種草甸下降幅度最大（17.38%）；隨草甸退化的加劇，草甸土壤各層含水率呈不斷下降的趨勢(shì)，pH值和電導(dǎo)率呈不斷上升的趨勢(shì)。（2）4個(gè)演替階段草甸土壤含水量范圍分別為：沼澤草甸 33.66%～51.04%，草原草甸 17.92%～23.07%，退化草甸18.00%～20.98%，沙化草甸14.49%～16.83%；4個(gè)草甸土壤pH變化范圍分別為：6.44～6.74、7.19～7.51，7.52～7.81和29.09～37.21；隨退化演替的進(jìn)行，草甸土壤也由沼澤草甸的酸性土壤逐漸演變?yōu)閴A性土壤。（3）4種演替階段草甸土壤3種指標(biāo)的空間變異，除退化草甸土壤電導(dǎo)率主要受隨機(jī)性因素影響外，其余均受結(jié)構(gòu)性因素影響，沼澤草甸土壤電導(dǎo)率以及沙化草甸含水率和電導(dǎo)率在結(jié)構(gòu)性因素影響基礎(chǔ)上，還疊加了隨機(jī)性因素的影響。（4）4種演替階段草甸土壤的3種指標(biāo)的空間分布，除退化草甸土壤電導(dǎo)率呈破碎斑塊狀分布外，均表現(xiàn)為連續(xù)的條帶狀分布格局。且隨退化演替的進(jìn)行，草甸土壤含水率高值區(qū)不斷縮小，pH值和電導(dǎo)率高值區(qū)呈不斷擴(kuò)大勢(shì)態(tài)。研究顯示，若爾蓋高寒盆地草甸3種土壤屬性的退化演替特征顯著，其空間變異以結(jié)構(gòu)性因素為主導(dǎo)，其次為隨機(jī)性因素，且隨機(jī)性因素主要影響土壤的電導(dǎo)率。

關(guān)鍵詞：若爾蓋盆地；高寒草甸；退化演替；土壤；空間格局

引用格式：李鑄， 文勇立， 張?jiān)疲?艾鷖， 澤讓東科. 若爾蓋盆地不同退化階段草甸土壤含水率、pH及電導(dǎo)率的變化［J］. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)， 2016， 25（5）: 752-759.

LI Zhu， WEN YongLi， ZHANG Yun， AI Yi， TSERANG DonkoMipam. Study on Soil Moisture Content， pH and Electrical Conductivity Characteristics at Different Stages of Degraded Meadow in Zoige Alpine Basin ［J］. Ecology and Environmental Sciences， 2016， 25（5）: 752-759.

若爾蓋高寒盆地位于青藏高原東北隅，黃河源的東部，東抵岷山，西臨阿尼瑪卿山，北起尕海湖，南抵邛崍山，地跨甘肅省瑪曲、碌曲、卓尼、迭部和四川省紅原、若爾蓋、阿壩和松潘等縣（盛海洋等，2007），平均海拔3500 m，是黃河、長(zhǎng)江的重要水源區(qū)，以寬谷、緩丘為主要地貌特征，地勢(shì)平坦低洼，形成大面積濕地。盆地包含約1.0×106hm2的泥炭沼澤、苔草沼澤、湖泊和濕地（田應(yīng)兵等，2005）。區(qū)內(nèi)植物種類繁多，包括小嵩草（Kobresia pygmaea）、矮嵩草（Kobresia humilis）與藏嵩草（Kobresia tibetica）等為建群種的不同植被類型（胡雷等，2014）。若爾蓋高寒盆地是隨著第四紀(jì)初青藏高原大幅隆起逐漸形成的。第四紀(jì)冰期，若爾蓋高原有山岳冰川發(fā)育，冰后期，冰雪融化形成湖泊，經(jīng)受湖相沉積，為形成高寒沼澤奠定了基礎(chǔ)。全新世以來(lái)，高原內(nèi)部淺凹盆地開(kāi)始微弱抬升，湖泊與沼澤逐漸疏干，促使高寒草甸向沙化逆向演替（穆桂春，1982）。研究認(rèn)為，由于地質(zhì)運(yùn)動(dòng)等原因，若爾蓋盆地曾經(jīng)發(fā)生過(guò)大范圍的沙漠化，后由于氣候變化導(dǎo)致沙丘被固定，表層形成了致密的草皮層，但近年來(lái)，隨著地表植被退化，草皮層被破壞，腐殖土層下的古沙丘暴露出地表，為高寒盆地的沙化逆向演替提供了物質(zhì)基礎(chǔ)（李曉英等，2015）。此外，過(guò)牧也是造成高寒草甸植被退化演替的一個(gè)重要因素（Young et al.，2015）。長(zhǎng)期以來(lái)，在過(guò)牧、排水及泥炭開(kāi)采等人為因素與地質(zhì)構(gòu)造、低溫及風(fēng)蝕等自然因素的雙重作用下，若爾蓋地區(qū)高寒草甸呈現(xiàn)不同程度的退化（吳鵬飛等，2013）。從20世紀(jì) 80年代起，若爾蓋高原沙化面積不斷擴(kuò)大。草甸群落結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了由沼澤草甸→草原草甸→退化草甸→沙化草甸逆向序列演替（王艷等，2009）。70年代開(kāi)始，沼澤旱化、草甸退化演替等問(wèn)題已經(jīng)引起廣泛關(guān)注（Gao et al.，2010）。土壤理化性質(zhì)的動(dòng)態(tài)變化與植物的演替是相適應(yīng)的（劉鴻雁等，2005）。據(jù)報(bào)道，土壤含水率降低與草甸退化程度成正比關(guān)系（曹麗花等，2011），而土壤pH隨草甸退化程度加深而增高（趙錦梅等，2010）。研究顯示，土壤水分和養(yǎng)分等條件以及嚙齒動(dòng)物活動(dòng)，是促進(jìn)若爾蓋沼澤草原進(jìn)一步演替的主要因素（崔麗娟等，2013）。此外，相關(guān)研究還涉及土壤酶活、土壤氮素供應(yīng)（Nrdin et al.，2004）、土壤有機(jī)碳（Arai et al.，2010）、土壤微生物多樣性（Schmidt et al.，2006）、土壤不穩(wěn)定碳和氮（Xu et al.，2011）等方面。由此可見(jiàn)，同時(shí)測(cè)定高寒草甸土壤含水率、pH和電導(dǎo)率的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。為揭示若爾蓋草甸不同演替階段、不同深度的土壤這3個(gè)指標(biāo)的變化特征，本研究測(cè)定了若爾蓋盆地處于不同退化演替階段草甸土壤的含水率、pH和電導(dǎo)率，通過(guò)比較和空間分布特征分析，從一定側(cè)面揭示高寒盆地草甸演替過(guò)程中土壤的特征和變化規(guī)律，以期為深入研究高寒草甸退化機(jī)制、高寒草地保護(hù)以及退化治理提供參考。

1　材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

若爾蓋盆地位于青藏高原東南邊緣（102°08′～103°39′E，32°56′～34°19′N），海拔3400～3800 m，年均溫0.6～2.3 ℃，年降水440～648 mm，年蒸發(fā)量943～1031 mm，相對(duì)濕度70.4%，日照時(shí)數(shù)2039.4 h，屬高原亞寒帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候。植被以沼澤植被和草甸植被為主；沼澤植被優(yōu)勢(shì)種有木里苔草（Carex muliensis）、毛果苔草（Carex lasiocarpa）、烏拉苔草（Carex meyeriana）、藏嵩草等，草甸植被以嵩草屬（Kobresia spp.）、蓼屬（Polygonum spp.）植物為主，禾本科及毒害草占有一定數(shù)量（田應(yīng)兵，2005）。若爾蓋高寒盆地土壤主要以亞高山草甸土為主，有沼澤土、沼澤化草甸土以及高原褐土等類型（王長(zhǎng)庭等，2008）。根據(jù)調(diào)查，盆地內(nèi)現(xiàn)存有大量比較完整的處在不同演替階段的草甸群落。但由于近些年來(lái)，受人類干擾和全球氣候變化等影響，若爾蓋高寒草甸呈現(xiàn)出由沼澤草甸向沙化草甸逆向演替的趨勢(shì)。

1.2 樣地選擇

采樣區(qū)位于若爾蓋縣境內(nèi)，借助遙感圖確定若爾蓋地區(qū)沙化的范圍并確定最終采樣位置，2012年9月在若爾蓋的向東牧場(chǎng)、黑河牧場(chǎng)、轄曼牧場(chǎng)和唐克牧場(chǎng)，從南到北，從草原地區(qū)到沙化草地區(qū)設(shè)了4個(gè)樣區(qū)。海拔3500 m左右，遠(yuǎn)離鄉(xiāng)村和交通干道；地形地貌為自然狀態(tài)，地勢(shì)平緩，由西北向東南傾斜，相對(duì)高差小于15 m；各采樣區(qū)土壤母質(zhì)、發(fā)育時(shí)間基本一致。根據(jù)植被蓋度和土壤質(zhì)地（見(jiàn)表 1），并參考文獻(xiàn)（熊遠(yuǎn)清等，2011），將采樣小區(qū)分別設(shè)置在處于不同演替階段的沼澤草甸（Swampy meadow）、草原草甸（Grassland meadow）、退化草甸（Degraded meadow）和沙化草甸（Sandy meadow）等4種草甸內(nèi)。

1.3 樣品采集

每個(gè)采樣區(qū)設(shè)30個(gè)采樣點(diǎn)，采用GPS導(dǎo)航和定位，500 m×500 m標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格法采樣，點(diǎn)距500 m。對(duì)每個(gè)樣點(diǎn)分別記錄了經(jīng)緯度、海拔高度、周圍環(huán)境特征、土壤質(zhì)地及植被狀況等。每個(gè)樣點(diǎn)土樣的采集，采用環(huán)刀法，從0～30 cm分3層取樣，每10 cm為一層。從采集的土樣中取100 g裝入鋁盒，實(shí)驗(yàn)室105 ℃烘干至衡重，稱重，計(jì)算含水率。另取一份土樣放在干凈的白紙上，除去石礫、根、葉、蟲(chóng)體等雜質(zhì)，風(fēng)干，打碎、碾磨，過(guò) 60目篩，取300 g裝入密封袋，實(shí)驗(yàn)室采用電位法測(cè)定pH值，浸提法測(cè)定電導(dǎo)率。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用 SPSS 19.0進(jìn)行方差分析和正態(tài)分布檢驗(yàn)，采用GS+地統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行半方差函數(shù)分析，采用Surfer 8.0進(jìn)行Kriging插值。

2　結(jié)果與分析

2.1 土壤層間含水率、pH值、電導(dǎo)率分析

表1　采樣區(qū)植被及土壤特征Table 1　Sampling area characteristics

表2為4個(gè)演替階段草甸不同土層含水率、pH和電導(dǎo)率的比較圖?？芍訚刹莸?、草原草甸、退化草甸和沙化草甸土壤含水率總體隨土壤深度的增加而不斷降低（其中沙化草甸含水率先降低再略升高），這與退化加劇使植被數(shù)降低，植被根系對(duì)水分的吸附作用降低（Zhu et al.，2011）有關(guān)。而其中草原草甸水分含量由 51.04%逐漸下降到33.66%，相比其他3種草甸下降幅度最大（17.38%），其他 3種草甸下降幅度分別為 5.12%、2.98%和1.44%。同時(shí)可看出隨著草甸退化程度的加深，含水率的降幅逐漸縮小。由表2可知，4個(gè)演替階段草甸土壤含水量范圍分別為：沼澤草甸33.66%～51.04%，草原草甸 17.92%～23.07%，退化草甸18.00%～ 20.98%，沙化草甸14.49%～16.83%。

表2　各演替階段草甸不同層土壤含水率、pH值、電導(dǎo)率比較Table 2　ANOVA for moisture content， pH， electrical conductivity of each layer soil of four degradation phases

沼澤草甸土壤pH由第一層的6.44增加至第三層的6.74，隨土壤深度增加而逐漸上升。而草原草甸、退化草甸和沙化草甸土壤pH則呈隨土壤深度增加而下降的趨勢(shì)，這可能與草甸演替過(guò)程中，土壤下層有機(jī)質(zhì)更豐富而呈偏酸性有關(guān)（Zhang et al.，2003）。4個(gè)演替階段草甸土壤pH范圍分別為：沼澤草甸 6.44～6.74，草原草甸 7.19～7.51，退化草甸7.52～7.81，沙化草甸7.54～8.11。沼澤草甸電導(dǎo)率由16.64 μs·cm-1逐漸降低至10.01 μs·cm-1；草原草甸土壤電導(dǎo)率由29.27 μs·cm-1逐漸降低至21.13 μs·cm-1；退化草甸土壤電導(dǎo)率則不斷上升，第三層達(dá)到了 4種草甸測(cè)定的最高值43.05 μs·cm-1（P＞0.05）；沙化草甸沙化草甸電導(dǎo)率先降低后升高。

2.2 不同演替階段土壤同層含水率、pH值、電導(dǎo)率分析

4個(gè)演替階段土壤各層含水率、pH值、電導(dǎo)率比較見(jiàn)表3?？芍鶕?jù)逆向演替序列從沼澤草甸到沙化草甸，土壤L1、L2、L3含水率均呈下降的趨勢(shì)，這與4個(gè)草甸土壤含水率隨土層深度增加而降低的趨勢(shì)一致。由表3，從沼澤草甸到沙化草甸，L1、L2、L3 pH值呈不斷上升的趨勢(shì)，與3.1結(jié)果一樣，每層的變化均是從沼澤草甸的酸性土壤變化到堿性土壤。土壤電導(dǎo)率均總體呈隨退化加劇而上升的趨勢(shì)。從逆向演替序列各指標(biāo)的變化幅度看，L1含水率從沼澤到沙化降幅最大，為34.21%，而L2、L3降幅分別為25.05%和18.27%；3個(gè)土層pH的變幅均較低，4個(gè)草甸各層pH增長(zhǎng)極差值分別為L(zhǎng)1的1.67、L2的1.24、L3的0.80；電導(dǎo)率的變化幅度較大，L1、L2、L3分別增長(zhǎng)了20.57、16.48 和26.96 μs·cm-1。

圖1為4種演替階段土壤各層3個(gè)指標(biāo)的變化趨勢(shì)圖?？梢钥闯觯乇淼谝粚油寥篮逝c pH值隨退化程度的加深而逐漸降低，而電導(dǎo)率先降低再升高。第二層土壤隨退化的進(jìn)行，含水率先降低后升高，pH值先緩慢上升后降低，而電導(dǎo)率則先升高后降低。第三層土壤隨退化程度的加深含水率逐漸下降，pH值緩慢上升，而電導(dǎo)率先大幅升高再下降。

2.3 含水率、pH值、電導(dǎo)率空間格局分析

2.3.1 空間異質(zhì)性分析

表3　4個(gè)演替階段土壤各層含水率、pH值、電導(dǎo)率比較Table 3　ANOVA for moisture content （%）， pH， electrical conductivity （us·cm-1） of four degradation phases soil layer 1， layer 2 and layer 3

半方差函數(shù)是運(yùn)用地統(tǒng)計(jì)學(xué)分析方法研究土壤的關(guān)鍵函數(shù)，可用于描述土壤各元素的空間變異特征。Co+C為基臺(tái)值，Co為塊金值，C為結(jié)構(gòu)方差?；_(tái)值（Co+C）表示系統(tǒng)內(nèi)總的變異，是系統(tǒng)屬性或區(qū)域化變量的最大變異?；_(tái)值表示總空間變異程度，可分解為兩部分，即由自由相關(guān)部分（結(jié)構(gòu)方差 C）引起的空間變異和隨機(jī)部分（塊金方差 Co）引起的空間變異。塊金值與基臺(tái)值之比（Co/Co+C）反映了隨機(jī)部分變異占總空間變異的大小。通過(guò)選擇適合的半方差函數(shù)模型并經(jīng)過(guò)變異函數(shù)模型擬合之后的結(jié)果如表4所示。結(jié)果表明，除退化草甸土壤的電導(dǎo)率符合線性模型外，其含水率、pH以及剩余3個(gè)演替階段草甸的3個(gè)指標(biāo)均符合球狀模型。不同的 Co/（Co+C）值可表示系統(tǒng)變量的空間相關(guān)性的不同程度（Bernardi et al，2016）。由表4可知，草原草甸土壤電導(dǎo)率和沙化草甸土壤的含水率和電導(dǎo)率的Co/（Co+C）值處于0.25～0.75之間，表明這兩種草甸土壤電導(dǎo)率及后者含水率為中等自相關(guān)，空間變異受隨機(jī)和結(jié)構(gòu)兩方面因素的影響。退化草甸土壤電導(dǎo)率Co/（Co+C）值大于0.75，表明該階段草地電導(dǎo)率主要由隨機(jī)性因素引起。除此之外，4個(gè)演替階段的其他指標(biāo) Co/（Co+C）值均小于0.25，表明具有極強(qiáng)的空間相關(guān)性，其空間異質(zhì)性主要是由結(jié)構(gòu)性因素引起。

圖1　不同退化階段草甸土壤各層含水率、pH值、電導(dǎo)率變化趨勢(shì)Fig. 1　Changing trends for moisture content， pH， electrical conductivity of four degradation phases soil layers

2.3.2 克里格（kriging）插值分析

沼澤草甸、草原草甸、退化草甸土壤各土層pH均較好地服從正態(tài)分布，含水率和電導(dǎo)率均不服從正態(tài)分布，沙化草甸土壤pH和20～30 cm入土層含水率較好地服從正態(tài)分布，表層 0～10 cm和下層10～20 cm含水率和電導(dǎo)率均不服從正態(tài)分布。對(duì)不服從正態(tài)分布的指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)化，結(jié)果均能較好地服從正態(tài)分布?？肆⒏癫逯捣治鲆?jiàn)圖 2（X軸為南北方向，Y軸為東西方向）。

由圖2可知，各演替階段土壤含水率、pH值和電導(dǎo)率在空間分布上主要呈現(xiàn)出一定的連續(xù)條帶狀和隨機(jī)、破碎的斑塊狀分布格局，各指標(biāo)在研究區(qū)域內(nèi)有高值或低值的分布中心。沼澤草甸土壤含水率、pH值和電導(dǎo)率在空間分布上主要呈連續(xù)的條帶狀分布；草原草甸土壤3個(gè)指標(biāo)高值區(qū)在空間分布上也主要呈連續(xù)的條帶狀分布；退化草甸土壤含水率、pH值的空間分布呈連續(xù)的條帶狀分布，而電導(dǎo)率則呈破碎的斑塊狀分布；沙化草甸土壤 3個(gè)指標(biāo)的空間分布也主要呈連續(xù)的條帶狀分布。此外，隨草甸退化的程度加劇，不同演替階段草甸土壤的含水率的高值區(qū)域逐漸縮小，低值區(qū)不斷擴(kuò)大，pH的高值區(qū)不斷延伸，電導(dǎo)率的高值區(qū)也呈不斷增大趨勢(shì)。

3　討論

3.1 隨深度變化草甸土壤含水率、pH值及電導(dǎo)率特征

沼澤草甸土壤各層含水率均高于其他3個(gè)采樣區(qū)（P＜0.01），且土壤含水率隨著土壤深度加深而降低（表3，圖1）。草原草甸和退化草甸第二層含水率有所增加，第三層含水率降低，這與對(duì)多倫沙化草地土壤含水率的研究結(jié)果一致（朱志梅等，2007）。沙化草甸含水率先降低再略升高，其所處區(qū)域內(nèi)地層全新世為現(xiàn)代河床及河漫灘沉積，由細(xì)-粗粒砂與礫石混合堆積而成（盛海洋，2008），而沙礫土的持水性較低（Saxton et al.，2006），水分容易向下運(yùn)動(dòng)滲入下層土壤，這可能是沙化草甸土壤含水率第二層降低而第三層升高的原因?？傮w看，隨土壤深度加深，處于不同退化演替階段的 4種草甸土壤含水率呈不斷降低的趨勢(shì)。

有研究者根據(jù)土壤 pH值對(duì)西藏那曲地區(qū)草地退化程度進(jìn)行劃分，草原草甸（中度退化）：7.25＜pH＜7.48，退化草甸（重度退化）：7.48＜pH＜7.62，沙化草甸（極度退化）：pH＞7.62（鄢燕，2006），這與本研究對(duì)幾個(gè)演替階段測(cè)定的范圍基本相一致。沼澤草甸 pH值小于其他 3個(gè)演替階段（P＜0.01），且隨土層的加深，pH值緩慢上升（表2）。據(jù)報(bào)道，有機(jī)質(zhì)含量與土壤pH值呈負(fù)相關(guān)（Zeng，2011）89-90，土壤有機(jī)質(zhì)隨土壤深度增加而逐漸降低，故土壤 pH值隨土壤深度增加而升高，本研究結(jié)果與之較吻合。相反，3個(gè)階段草甸土壤pH值隨土壤深度增加而降低可能與該地區(qū)歷史上泥炭沉積使土壤深層有機(jī)質(zhì)沉積，而地表植被生長(zhǎng)消耗了上層有機(jī)質(zhì)，因此導(dǎo)致深層土壤pH值低于表層（Sun et al.，2001）。此外由表2可知，沼澤草甸各層的pH值均小于7.0，為酸性土；而比沼澤草甸退化程度更高的其余3種草甸土壤pH值則大于7.0，為堿性土；特別地，沙化草甸0～10 cm土壤pH值達(dá)到了8.11，表明隨草甸退化的進(jìn)行土壤的酸堿性發(fā)生了改變，對(duì)地表植物的生長(zhǎng)產(chǎn)生了巨大的影響。

沼澤草甸和草原草甸采樣區(qū)土壤電導(dǎo)率隨土壤深度增加而降低，與該區(qū)域內(nèi)植被的根系吸收作用使土壤中較深層次的鹽分向上運(yùn)動(dòng)聚集在土壤表層有關(guān)。地表植被根系在吸收水分的同時(shí)，溶于水的無(wú)機(jī)鹽類（如硫酸鹽、硝酸鹽以及鉀、鈣、鎂等離子）也隨水分被根系吸收，使得地表測(cè)定的電導(dǎo)率值更高。而退化草甸和沙化草甸深層土壤電導(dǎo)率較高可能與該區(qū)域內(nèi)植被較少，根吸作用相對(duì)較低有關(guān)；也可能與地質(zhì)沉降、土壤湖相沉積有關(guān)（Lehmkuhl et al.，1997），具體原因還有待進(jìn)一步研究。

表4　各演替階段草甸土壤屬性半方差函數(shù)表Table 4　Parameters of semivariogram of soil of four degradation phases

圖2　4個(gè)演替階段土壤pH、含水率和電導(dǎo)率的空間格局圖Fig. 2　Four degradation phases of soil moisture content， pH， electrical conductivity of the spatial patterns

3.2 隨草甸演替土壤含水率、pH值及電導(dǎo)率的特征

與曹麗花等（2011）748的研究結(jié)果類似，隨退化演替的發(fā)展，土壤含水率總體呈下降的趨勢(shì)（圖1）。隨著草甸退化的發(fā)展，地表植物多度降低，使土壤持水力下降所致（Joswiak et al.，2013）。隨草甸退化加劇，土壤pH值呈升高趨勢(shì)，與其他學(xué)者研究結(jié)果相符（王艷等，2009）。隨草地退化程度加大土壤有機(jī)質(zhì)含量不斷減小，由于土壤有機(jī)質(zhì)與土壤pH值負(fù)相關(guān)，因此，本研究結(jié)果與草甸退化植被生物量降低后，植被凋落物減少，土壤有機(jī)質(zhì)含量下降有關(guān)。然而，有學(xué)者對(duì)北歐溫暖區(qū)域進(jìn)行研究，結(jié)果顯示，植物種豐度與土壤pH呈正相關(guān)（ülle et al.，2004）。并且，對(duì)三江源地區(qū)的研究進(jìn)一步認(rèn)為，這種正相關(guān)關(guān)系應(yīng)限定pH在5.6～6.8的范圍內(nèi)（徐治國(guó)等，2006）。但這兩項(xiàng)研究并未就相關(guān)機(jī)制作出更多解釋，我們推測(cè)，植物豐度與土壤活性具有某種正相關(guān)關(guān)系，較強(qiáng)的土壤活性促進(jìn)了有機(jī)質(zhì)分解，從而使pH傾向于堿性。

隨退化演替程度的加深，草甸土壤電導(dǎo)率大體呈上升趨勢(shì)（表3，圖1）。這也與草甸退化加劇，植被豐度和生物量減少，其對(duì)土壤無(wú)機(jī)鹽類的吸收減少有關(guān)。但有研究顯示，從濕草甸向流動(dòng)沙丘退化的過(guò)程中，土壤電導(dǎo)率是逐漸下降的（左小安等，2007），這與本研究結(jié)果不一致，其中原因尚待進(jìn)一步研究。

3.3 土壤含水率、pH值、電導(dǎo)率的空間格局

土壤特征空間變異主要包括結(jié)構(gòu)性因素和隨機(jī)性因素兩個(gè)方面，結(jié)構(gòu)性因素包括母質(zhì)、氣候、地形和時(shí)間等因素；隨機(jī)性因素包括生物因素以及施肥等人為活動(dòng)（Tan et al.，2012）。從不同演替階段的草甸土壤含水率、pH值和電導(dǎo)率3個(gè)指標(biāo)的空間變異看，除退化草甸外，主要由氣候、地形等結(jié)構(gòu)性因素引起，其次受隨機(jī)性因素如放牧活動(dòng)、鼠蟲(chóng)害等的影響，但退化草甸土壤電導(dǎo)率的空間變異卻表現(xiàn)為主要受隨機(jī)性因素的影響，由此表明，不適宜的放牧，以及鼠、蟲(chóng)害等因素是草地退化演替的重要?jiǎng)右颉?/p>

處于不同演替階段的草甸土壤3個(gè)指標(biāo)的空間分布表現(xiàn)為既有連續(xù)性分布也有破碎斑塊狀分布特征，但以連續(xù)性分布為主（圖2）。其中沼澤草甸、草原草甸及沙化草甸土壤的3個(gè)指標(biāo)以及退化草甸的含水率和pH在空間上均呈連續(xù)性的分布；僅退化草甸土壤電導(dǎo)率的空間格局呈破碎斑塊狀分布。由于氣候等結(jié)構(gòu)性因素的影響通常是區(qū)域性的，故若空間格局呈連續(xù)性分布，其影響因素應(yīng)為結(jié)構(gòu)性的；若呈破碎狀分布，其影響因素應(yīng)為隨機(jī)性的。該結(jié)果進(jìn)一步印證，高寒草甸逆向演替主要受結(jié)構(gòu)性因素影響。

此外，隨草甸退化程度加劇，草甸土壤含水率的高值區(qū)域逐漸縮小，低值區(qū)不斷擴(kuò)大，pH的高值區(qū)不斷延伸，電導(dǎo)率高值區(qū)也有不斷增大的趨勢(shì)（圖2），進(jìn)一步顯示，隨退化加劇草甸土壤含水率不斷降低，pH值不斷升高，電導(dǎo)率逐漸升高。

4　結(jié)論

（1）隨土壤深度的加深，沼澤草甸、草原草甸、退化草甸和沙化草甸土壤含水率不斷降低；4個(gè)演替階段草甸土壤 pH范圍分別為：沼澤草甸 6.44～6.74，草原草甸7.19～7.51，退化草甸7.52～7.81，沙化草甸7.54～8.11。

（2）隨退化演替進(jìn)行，草甸土壤含水率呈下降趨勢(shì)，pH值和電導(dǎo)率呈上升趨勢(shì)，草甸土壤由酸性土壤逐漸演變?yōu)閴A性土壤。

（3）不同演替階段草甸土壤3種屬性的空間變異結(jié)構(gòu)性因素為主導(dǎo)，其次為隨機(jī)性因素。

（4）各階段3個(gè)指標(biāo)的空間分布主要呈連續(xù)性帶狀分布，且隨草甸退化加劇，土壤含水率高值區(qū)逐漸縮小，pH和電導(dǎo)率高值區(qū)不斷增大。

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DOI：10.16258/j.cnki.1674-5906.2016.05.004

中圖分類號(hào)：X14

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1674-5906（2016）05-0752-08

基金項(xiàng)目：國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題（2014BAD13B03）；四川省科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2011FZ0054）；西南民族大學(xué)“創(chuàng)新型科研項(xiàng)目”（CX2015SP471）；西南民族大學(xué)“優(yōu)秀學(xué)生培養(yǎng)工程項(xiàng)目”（13ZYXS79）

作者簡(jiǎn)介：李鑄（1991年生），男，碩士研究生，主要從事動(dòng)物生態(tài)和草地生態(tài)方面的研究。E-mail: 515971391@qq.com

*通信作者

收稿日期：2016-03-28

Study on Soil Moisture Content， pH and Electrical Conductivity Characteristics at Different Stages of Degraded Meadow in Zoige Alpine Basin

LI Zhu1， WEN YongLi1*， ZHANG Yun2， AI Yi1， TSERANG DonkoMipam1
1. Institute of Qinghai-Tibet Plateau， Southwest Minzu University， Chengdu 610041， China 2. College of Life Science and Technology， Southwest Minzu University， Chengdu 610041， China

Abstract：The research of soil moisture， pH， electrical conductivity properties of Zoigê alpine meadow， can contribute to the study of mechanism of degraded alpine meadow， as well as the protection and management. With methods of SPSS， GIS and GS+geostatistical analysis， four kinds of retrogressive succession grassland （swamp meadow， steppe meadow， degraded meadow， and desertification meadow） different depth of soil moiture content， pH and conductivity were analyzed and compared by variance analysis and spatial pattern analysis. The results showed that: （1） With the increase of soil depth， soil moisture content gradually reduce and grassland meadow moisture content decreases from 51.04% to 51.04%， compared with other three stages have the biggest decline （17.38%）； Along with the meadow degradation， meadow soil moisture content reduced gradually in each layer， pH and electrical conductivity increase gradually. （2） The scope of soil moisture content of four stages meadow are: swamp meadow 33.66%～51.04%， grassland meadow 17.92%～23.07%， degraded meadow18.00%～20.98%， and desertification meadow 14.49%～16.83%； Four meadow soil pH range are: 6.44～6.74， 7.19～7.51， 7.52～7.81， and 29.09～37.21； Along with the meadow degradation ，meadow soil from acidic soil evolved into alkaline soil. （3） Four succession stage meadow soil characteristic spatial variability is mainly affected by structural factors， and affected by random factors secondly， while the soil electrical conductivity of degraded meadow is affected by random factors only； The soil electrical conductivity of swamp meadow and moisture content and electrical conductivity of Sandy meadow are affected by structural factors and random factors together. （4） The spatial distribution of four meadow soil properties are characterized by continuous distribution pattern， except for the degraded meadow soil electrical conductivity present broken plaque distribution pattern. Furthermore， with the developing of retrogressive succession， the high value area of meadow soil moisture content shrinking， but pH and electrical conductivity high value area is expanding. The results showed that three soil characteristics of zoigê alpine meadow degradation succession significantly and its spatial variation dominated by structural factors， followed by random factors. Moreover， random factors mainly influencing the conductivity of soil.

Key words：zoigê plateau basin； alpine meadows； restrogressive succession； soil； spatial pattern