植被盖度是衡量天然草地生产力高低、表征草地生长状况的一个重要参数，也是最能够体现植物保护性的指标[1,2]。对治理水土流失[3,4]、防风固沙[5]等有着重要的意义。土壤结构和养分状况是维持草原生态系统功能的关键指标之一[6]。土壤颗粒组成、结构和孔隙数量影响着植物生长所需的水肥条件，土壤粒径分布在某种程度上决定了植被生长的土壤环境[7]。邹诚等[8]认为土壤养分丰缺取决于土壤颗粒吸附能力的大小，细颗粒越多，吸附性能越强，所吸附的土壤养分越丰富，所以土壤颗粒的组成是造成土壤养分差异的主要内在原因之一。目前，关于荒漠草原土壤理化性质方面的研究多集中在土地利用方式[9]、土地退化程度[10]、围封年限[11]等方面；关于不同植被覆盖度下土壤理化性质及其相关性的研究还相对较少。在长期围封过程中，植被通过自我调节的方式适应环境变化，在空间上呈斑块状格局分布[12]。Chen等[13]研究表明：植被盖度和植物群落物种数的差异是导致小尺度植被空间异质性的主要表现形式。本研究在内蒙古希拉穆仁草原围封区内选取3种覆盖度下的土壤为研究对象，测定其机械组成与养分，研究盖度变化对土壤机械组成和养分的影响，旨在揭示土壤特性对植被盖度变化的响应机制，以期为合理利用草地资源、保持草地稳定性提供理论依据。

1 研究区概况

研究区位于水利部水土保持生态监测中心，行政隶属于内蒙古达茂旗，地理位置41°12′N，111°20′E，地形为低山丘陵，平均海拔高度为1 602 m。研究区为温带大陆性半干旱季风气候，多年平均降水量281 mm，年大风日数63 d，年日照时数3 097 h，年蒸发量2 227 mm，降雨主要集中在7、8、9月份。多风干旱的气候特征以及过度的放牧方式造成草场严重退化。经围封后，植被得到恢复，但草群结构简单，以羊草(Leymus chinensis)、克氏针茅(Stipa krylovii)、银灰旋花(Convolvulus ammannii)、赖草(Leymus secalinus)、冷蒿(Artemisia frigida)等为主，植物优势种类型相对集中，在空间分布上呈现出斑块状分布格局，其间伴生种有阿尔泰狗娃花(Heteropappus altaicus) 等零星分布。

2 研究方法

本实验通过采用“空间置换时间”的方法，在围封13年草地内选取立地条件基本一致，坡度<5°的区域取样。根据王萨仁娜[14]对荒漠草原植被覆盖度等级的划分将研究区划分为高覆盖、中覆盖、低覆盖3个等级，于2016年8月在3种样地内设置30 m×30 m的标准样地，在标准样地内采用“S”型布设5个1 m×1 m的小样方，用环刀在每个小样方内分别取0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm土层的土壤装入密封袋称重带回实验室晾干，用于测定土壤养分与机械组成。

 

表1 样地基本情况Tab.1 Basic situation of sample plots

  

覆盖等级盖度/%高度/cm生物量/g·m-2多样性指数优势种低覆盖<158．5445．262．33银灰旋花、冷蒿中覆盖15～4511．5596．532．28赖草、银灰旋花高覆盖>4519．04256．051．98羊草、克氏针茅、赖草

2.1 土壤理化性质测定

碱解氮、速效磷、速效钾、有机质分别采用碱解扩散法、NaHCO3浸提钼锑抗比色法、NH4Ac浸提火焰光度法、重铬酸钾外加热法[15]。土壤粒径测量使用英国Malvern公司生产的Mastersizer 3000型激光粒度仪，根据美国制颗粒划分标准。

2）把握充电负荷特性，这也是充电负荷预测的重点之一。电动汽车的充电负荷变化一方面具有规律性，即具有周期性，另一方面，短期内，负荷变化具有随机性，即具有不确定性，要充分考虑这两个特点，进行滚动预测。

2.2 分析方法

2.4 PITC和VCT发现的感染者特征比较 对2016年发现的感染者当年死亡比例、既往检测比例、晚发现比例进行分析，比较PITC和VCT发现的感染者特征。与VCT相比，PITC途径发现的感染者晚发现比例较高，既往检测比例较低，差异有统计学意义（P＜0.01），见表3。

3 结果与分析

3.1 不同植被覆盖度下土壤机械组成及其变化

本文在研究消费结构问题时，尝试运用Moore值测度消费结构变动。本文根据浙江省统计年鉴关于城镇居民消费性支出的分类方法，将居民的消费支出直接划分为食品、衣着、居住等八大类，在此基础上，计算消费结构变动Moore值，公式为：

由表2可知：随着植被覆盖度增加，0～30 cm土层土壤颗粒组成变化明显，整体呈现砂粒含量减少、粉粒和粘粒含量增加的变化趋势。对不同覆盖度土壤之间各粒级土粒含量百分比进行单因素方差分析，粘粒与粉粒差异显著(P<0.05)，随着覆盖程度的增加含量逐渐增大，从低覆盖度到中覆盖度分别增加50%和66.55%；中覆盖到高覆盖粘粒含量增加了22.35%，粉粒含量降低了4.31%。在中覆盖与高覆盖下，砂粒含量差异不显著，表现为：中覆盖<高覆盖<低覆盖。与低覆盖相比，中、高覆盖度下砂粒含量分别减少14.67%、12.48%。由此可知，植被覆盖度变化可以使土壤质地与结构发生变化，尤其在低覆盖与中覆盖之间变化明显；随着植被盖度的增加，土壤细颗粒增加。

 

表2 土壤剖面颗粒组成Tab.2 Particle composition of soil profile

  

样地类型土层/cm粘粒含量/%粉粒含量/%砂粒含量%低覆盖0～100．08±0．02b16．27±0．77c83．65±5．82a10～200．00±0．00c17．02±0．53c82．98±1．49a20～300．09±0．02b18．55±0．86c81．36±2．23a平均值0．0617．2882．66中覆盖0～100．06±0．00b25．04±1．14b74．90±3．51b10～200．22±0．01a25．86±0．73a73．92±1．38a20～300．00±0．00c35．46±0．86a64．54±1．27b平均值0．0928．7871．12高覆盖0～100．13±0．02a33．75±0．53a66．12±2．22c10～200．06±0．01b20．10±0．56b79．84±1．36a20～300．16±0．03a28．78±1．36b71．06±1．34b平均值0．1127．5472．34

注：a表示不同盖度间的差异性.

3.2 不同植被覆盖度下土壤有机质和土壤速效养分特征

土壤有机质是评价土壤肥力的重要指标，对于改善土壤质地，促进植被生长有重要作用。由图1可知：土壤有机质含量受植被盖度的影响但差异不显著(P>0.05)，有机质变化规律为：高覆盖>中覆盖>低覆盖。其中在0～10 cm土层，低覆盖到中覆盖有机质含量差异不显著(P>0.05)，中覆盖到高覆盖有机质含量增加85.73%，差异极显著(P<0.01)。其原因可能是由于覆盖度高的样地羊草等草本植物生长密集，立枯物及大量枯落物覆盖地表经微生物分解产生有机质。10～30 cm土层，不同盖度下有机质含量变化不显著。随着土层深度增加，不同植被盖度下有机质呈递减趋势，高覆盖度下，0～10 cm土层有机质含量与其他层差异极显著(P<0.01)，10～20 cm土层与20～30 cm土层有机质含量变化幅度小；中覆盖度下，不同土层有机质含量差异显著(P<0.05)；低覆盖度下，10～20 cm、20～30 cm土层之间无差异，与0～10 cm土层有显著差异(P<0.05)。说明有机质含量向表层聚集，尤其以高覆盖最明显。

3.2.1 土壤有机质含量变化特征

采用Excel 2003软件对数据进行分析处理，采用SPSS 17.0进行单因素方差和相关性分析。

3.2.2 土壤速效养分含量变化特征

2)粘式(cohesive)接触：此时rz=0，Δrx=0，Δry=0，即法向无间隙，且在一个载荷增量步始末，整个切平面无相对滑动。

图1显示：土壤速效磷、碱解氮和速效钾含量均随植被盖度的增加而升高。在0～30 cm土层内，从低覆盖到中覆盖速效磷含量差异显著(P<0.05)，中覆盖到高覆盖速效磷含量差异极显著(P<0.01)；在0～10 cm土层，3种覆盖度的碱解氮含量变化不显著，10～20 cm土层，从低覆盖到高覆盖碱解氮含量分别增加了72.21%、26.13%，差异显著(P<0.05)；在0～10 cm土层，从高覆盖到中覆盖速效钾含量下降20.78%，中覆盖到低覆盖速效钾含量下降49.18%，差异显著(P<0.05)。10～30 cm土层，低覆盖到中覆盖速效钾含量变化不显著，中覆盖到高覆盖呈显著变化。在土壤剖面上，土壤速效养分含量均表现为随土层深度的增加而降低的趋势。在高覆盖与中覆盖下，0～10 cm土层速效磷含量与10 cm以下土层差异显著(P<0.05)，低覆盖下差异不显著，土壤母质和植物归还对磷含量影响较大[16]，在覆盖度较低的区域，受土壤母质影响，速效磷含量趋于稳定，在高覆盖与中覆盖区域，受植被影响，土壤表层磷含量高于其他两层；3种覆盖度下碱解氮含量在不同土层上均达到极显著差异(P<0.05)，碱解氮含量在土壤剖面上变化幅度大，反应出氮素在成壤作用下向表层富集这一规律[17]；速效钾含量在中覆盖与高覆盖下随着土层深度的增加呈下降趋势，且差异显著(P<0.05)，在低覆盖度下，土层深度对速效钾含量的变化影响不显著。植被覆盖度高的区域，根系对钾的吸收量较大，导致根系层的钾含量减小。

 

 

 

  

注：大写字母表示同一盖度不同土层的差异性；小写字母表示同一土层不同盖度下的差异性.图1 土壤养分分布

 

Fig. 1 Distribution of soil nutrient

3.3 不同植被覆盖度下土壤机械组成与土壤养分之间的相关性分析

从表3中可以看出：植被盖度与速效钾呈极显著正相关，相关系数为0.628，与粉粒和有机质均呈显著正相关。植被盖度的变化使有机质来源减少，土壤结构被破坏，土壤养分含量减少，造成土壤贫瘠化，推动了土壤的退化过程[18]。土壤粉粒与速效钾呈极显著正相关，与有机质、碱解氮均呈显著相关，说明了土壤的质地状况显著影响土壤养分的形成，粘粉粒含量少的土壤有机质与氮含量也相对减少。

 

表3 不同植被覆盖度下土壤养分与土壤机械组成的相关分析Tab.3 Correlation analysis on soil nutrient and soil grain composition under different vegetation coverage

  

指标X1X2X3X4X5X6X7YX1X2X3X410．357-0．2430．2081-0．4730．540∗1-0．1661X5-0．1380．630∗∗-0．608∗∗-0．4171X60．2930．2860．531∗0．560-0．3061X70．1880．556∗-0．2240．330-0．4010．2931Y0．3570．579∗-0．4350．549∗0．628∗∗0．1540．0181

注：X1-粘粒；X2-粉粒；X3-砂粒；X4-有机质；X5-速效钾；X6-速效磷；X7-碱解氮；Y-盖度；**为0.01显著水平；*为0.05显著水平.

4 结论

(1) 希拉穆仁荒漠草原植被盖度对土壤理化性质变化有影响，随着植被覆盖度的增加，0～30 cm土层土壤颗粒组成变化显著，主要表现为砂粒含量减少，粉粒和粘粒含量增加。其中在低覆盖到中覆盖变化显著，中覆盖度与低覆盖度相比，砂粒含量减少14.7%，粉粒和粘粒含量分别增加了50% 和60.55% 。

(2) 土壤养分变化总体趋势：高覆盖度>中覆盖度>低覆盖度，在土壤剖面上，土壤养分随土层深度增加而递减。植被覆盖度对改良土壤有一定的促进作用。

参考文献:

[1] LI Yi, LI Min, HORTON R. Single and joint multifractal analysis of soil particle size distributions [J]. Pedosphere,2011,21(1):75-83.

[2] Raupach M.Studies in the variation of soil reaction. II. Seasonal variations at Baroga, N.S.W. Australian [J].Journal of Agricultural Research,1951,2: 73-82.

[3] 刘纪根, 张昕川, 李力, 等. 紫色土坡面植被覆盖度对水土流失影响研究[J]. 水土保持研究, 2015, 22(3): 16-20.

[4] HWANG S I, POWERS S E. Using particle-size distribution models to estimate soil hydraulic properties [J]. Soil Science Society of America Journal, 2003, 67(4): 1103-1112.

[5] 李昂, 高天蓬, 张鸣, 等. 西北风蚀区植被覆盖对土壤风蚀动态的影响[J]. 水土保持学报, 2014, 28(6): 120-123.

[6] 李博. 中国北方草地退化及其防治对策[J]. 中国农业科学, 1997, 30 (6): 1-9.

[7] 李学斌, 张义凡, 陈林, 等. 荒漠草原典型群落土壤粒径和养分的分布特征及其关系研究[J]. 西北植物学报, 2017, 37(8): 1635-1644．

[8] 邹诚, 徐福利, 闫亚丹. 黄土高原丘陵沟壑区不同土地利用模式对土壤机械组成和速效养分影响分析[J]. 中国农学通报, 2008, 24(12): 424-427.

[9] 张宏, 刘建军. 黄土沟壑区不同土地利用方式下土壤养分及其与土壤颗粒组成关系[J]. 中南林业科技大学学报, 2016,36(11): 80-85.

[10] 周华坤, 赵新全, 温军, 等. 黄河源区高寒草原的植被退化与土壤退化特征[J]. 草业学报, 2012, 21(5): 1-11.

[11] 乔荣, 崔向新, 吕新丰, 等. 围封禁牧对退化草原土壤性状的影响[J]. 水土保持通报, 2014, 34(5): 162-165.

[12] 陈玉福, 董鸣. 毛乌素沙地景观的植被与土壤特征空间格局及其相关分析[J]. 植物生态学报, 2001, 25(3): 265-269.

[13] Chen Y F, Yu F H, Dong M. Scale-dependent spatial heterogeneity of vegetation in Mu Us sandy land, a semi-arid area of China [J]. Plant Ecology, 2002, 162(1): 135-142．

[14] 王萨仁娜, 韩国栋, 包玉海. 载畜率对短花针茅荒漠草原植被覆盖的影响[J]. 中国草地学报, 2015, 37(6): 67-72.

[15] 鲁如坤. 土壤农业化学分析方法[M]. 北京: 中国农业出版社, 1999.

[16] 邹丽娜, 周志宇, 颜淑云, 等. 玛曲高寒草地土壤养分对不同利用方式的响应[J]. 中国草地学报, 2009, 31(6): 80-87.

[17] 张玉斌, 吴发启, 曹宁, 等. 泥河沟流域不同土地利用土壤养分分析[J]. 水土保持通报, 2005, 25(2): 23-26.

[18] 王长庭, 王根绪, 刘伟, 等. 高寒草甸不同类型草地土壤机械组成及肥力比较[J]. 干旱区资源与环境, 2013, 27(9): 160-165.