農(nóng)牧交錯(cuò)帶不同土地利用類(lèi)型土壤碳氮磷生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征

高君亮,羅鳳敏,高 永,黨曉宏,蒙仲舉,陳曉娜,段 娜

1 內(nèi)蒙古磴口荒漠生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家定位觀測(cè)研究站/中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院沙漠林業(yè)實(shí)驗(yàn)中心, 磴口 015200 2 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)沙漠治理學(xué)院, 呼和浩特 010019

生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)是分析多重化學(xué)元素的質(zhì)量平衡對(duì)生態(tài)交互作用影響的一種理論[1-2],是當(dāng)前生態(tài)學(xué)研究的主要方法和熱點(diǎn)方向[3]。生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)結(jié)合生物學(xué)、化學(xué)和物理學(xué)的基本原理,利用生態(tài)過(guò)程中多重化學(xué)元素的平衡關(guān)系,為研究碳(C)、氮(N)、磷(P)等元素在生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程中的耦合關(guān)系提供了一種綜合方法和工具[4-5]。有助于解決植物和生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分供應(yīng)與需求平衡等方面的難題,其優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)分析生態(tài)系統(tǒng)組成部分的元素含量及比值關(guān)系,認(rèn)識(shí)養(yǎng)分耦合循環(huán)特征、驅(qū)動(dòng)力及其機(jī)制等問(wèn)題[6]。作為陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組分,土壤與生物的生存和發(fā)展密切相關(guān),其C、N、P元素是生物體體內(nèi)元素的本質(zhì)組分與主要來(lái)源,在生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)及多元素平衡過(guò)程中發(fā)揮著重要作用[1,7]。此外,N和P又是陸地植被生長(zhǎng)的主要養(yǎng)分限制因子,其有效性是調(diào)節(jié)凋落物分解速率和生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分平衡的主要因素之一[8]。因此,研究土壤C、N、P化學(xué)計(jì)量特征對(duì)揭示養(yǎng)分可獲得性及C、N、P元素的循環(huán)和平衡機(jī)制具有重要的科學(xué)意義[9]。

陰山北麓是中國(guó)北方典型的農(nóng)牧交錯(cuò)帶,具有生態(tài)和生產(chǎn)的雙重功能。近半個(gè)世紀(jì)以來(lái),由于氣候干旱、水資源短缺、大風(fēng)日數(shù)多、加之人類(lèi)高強(qiáng)度的土地資源開(kāi)發(fā)利用,突破了該區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)健康閾值,使其生態(tài)系統(tǒng)功能全面受損,進(jìn)而使得該區(qū)域成了中國(guó)北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶沙質(zhì)荒漠化強(qiáng)烈發(fā)展的地區(qū)之一[10]。強(qiáng)烈的土壤風(fēng)蝕導(dǎo)致區(qū)域土壤蓄水保肥能力減弱,進(jìn)而加劇了土壤C、N、P元素的流失。因此,恢復(fù)該區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的健康已是當(dāng)務(wù)之急。目前,眾多研究者圍繞該區(qū)域的土壤風(fēng)蝕與土地沙化問(wèn)題開(kāi)展了大量的研究工作[10- 14],但是針對(duì)土壤養(yǎng)分方面的研究相對(duì)較少[15-16],對(duì)土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量的研究未見(jiàn)報(bào)道。基于此,本文選取陰山北麓典型農(nóng)牧交錯(cuò)帶為研究對(duì)象,分析區(qū)域內(nèi)4種主要不同利用類(lèi)型土地(放牧草地、封育草地、耕地和棄耕地)淺層土壤有機(jī)碳、全氮、全磷、堿解氮和速效磷含量,探討不同利用類(lèi)型土地土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征,揭示土地利用方式對(duì)土壤C、N、P含量及其生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征的影響,以期為今后該區(qū)域合理利用與經(jīng)營(yíng)土地提供理論指導(dǎo)和技術(shù)支持,同時(shí)也為實(shí)現(xiàn)北方典型農(nóng)牧交錯(cuò)帶生態(tài)系統(tǒng)的優(yōu)化管理和合理保護(hù),維護(hù)區(qū)域生態(tài)安全和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于內(nèi)蒙古呼和浩特市武川縣上禿亥鄉(xiāng)(圖1),海拔1700 m。該區(qū)域的氣候特征為典型的中溫帶大陸性季風(fēng)氣候,年均降水量274 mm,年均蒸發(fā)量2350 mm,年均氣溫1.0℃,年均日照時(shí)數(shù)3015 h,無(wú)霜期86 d,年均風(fēng)速4.7 m/s[15]。地貌類(lèi)型主要為緩坡丘陵,旱作農(nóng)耕地多分布于緩坡坡面上。土壤以栗鈣土為主,質(zhì)地粗糙。植物種類(lèi)組成簡(jiǎn)單,天然植被主要以大針茅(Stipagrandis)、沙生針茅(Agropyronglareosa)、克氏針茅(Stipakrylovii)和冷蒿(Artemisiafrigida)等為主,農(nóng)作物主要為馬鈴薯(Solanumtuberosum),莜麥(AvenaChinensis)和蕎麥(Fagopyrumesculentum)[15]。

圖1 研究區(qū)位置及樣地實(shí)景圖Fig.1 Study area location and sample plots reality images

1.2 土壤樣品采集

2013年9月下旬在研究區(qū)選擇4個(gè)有代表性的采樣地,分別為放牧草地(Grazed grassland,GG)、封育草地(Enclosure grassland,EG)、棄耕地(Abandoned land,AL)和耕地(Farmland,FL),每個(gè)樣地的概況詳見(jiàn)圖1和表1。在每個(gè)采樣地按照“S”形布設(shè)5個(gè)采樣點(diǎn),每?jī)蓚€(gè)采樣點(diǎn)之間距離約200 m。在每個(gè)采樣點(diǎn)分5層(0—5、5—10、10—15、15—20、20—25 cm)采樣,然后將每個(gè)采樣地5個(gè)采樣點(diǎn)同一層次的土樣混合裝袋并進(jìn)行編號(hào)。

表1 樣地概況

1.3 土壤樣品測(cè)定

土樣陰干后剔除植物根系、葉片、動(dòng)物糞便、昆蟲(chóng)尸體等雜物,并充分混合均勻；然后按四分法將樣品分為4份,選擇其中1份進(jìn)行土壤養(yǎng)分分析；樣品研磨后使之全部通過(guò)孔徑1.0 mm的土壤篩后分成2份,一份測(cè)定AN和AP,另一份用孔徑0.25 mm的土壤篩篩分,選粒徑<0.25 mm的樣品測(cè)定SOC、TN和TP。5項(xiàng)土壤養(yǎng)分指標(biāo)的具體測(cè)定方法參照《土壤農(nóng)化分析》[17]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

用Microsoft Excel 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和作圖；用SAS 9.0軟件進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析(單因素方差分析和回歸分析)。

2 結(jié)果與分析

2.1 研究區(qū)淺層(0—25 cm)土壤C、N、P含量特征

土壤C、N、P是植物生長(zhǎng)、發(fā)育及物質(zhì)循環(huán)過(guò)程中重要的化學(xué)元素。研究區(qū)SOC、TN和TP的平均含量分別為14.57、0.63、0.76 g/kg；AN、AP含量分別為39.87、6.72 mg/kg(表2)。5項(xiàng)土壤養(yǎng)分指標(biāo)均為中等變異(12.88%—55.81%)。其中,全量養(yǎng)分的變異系數(shù)較小,而速效養(yǎng)分和有機(jī)碳的變異系數(shù)相對(duì)較大,這主要是因?yàn)槿筐B(yǎng)分主要受成土母質(zhì)中礦物成分影響,大多以穩(wěn)定態(tài)存在；而速效養(yǎng)分和有機(jī)碳與農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)(耕作、施肥、放牧等)、地上枯落物的分解及植物的吸收利用有著密切關(guān)系。

表2 研究區(qū)土壤養(yǎng)分特征統(tǒng)計(jì)

2.2 不同土地利用類(lèi)型土壤C、N、P含量特征

圖2 不同土地利用類(lèi)型的土壤養(yǎng)分含量Fig.2 Soil nutrition content in different land use patternsGG,放牧草地Grazed grassland；EG,封育草地Enclosure grassland；AL,棄耕地Abandoned land；FL,耕地Farmland;圖中不同字母表示同一指標(biāo)在不同樣地間差異顯著(α=0.05)

4種不同土地利用類(lèi)型樣地0—25 cm土壤層5項(xiàng)指標(biāo)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均存在不同程度的差異(圖2)。SOC平均含量差異極顯著(P<0.01),封育草地(18.24 g/kg)>放牧草地(15.72 g/kg)>耕地(12.86 g/kg)>棄耕地(11.45 g/kg)；TN平均含量差異極顯著(P<0.01),封育草地(0.69 g/kg)>放牧草地(0.67 g/kg)>棄耕地(0.59 g/kg)>耕地(0.56 g/kg)；TP平均含量差異顯著(P<0.05),耕地(0.90 g/kg)>棄耕地(0.74 g/kg)>封育草地(0.73 g/kg)>放牧草地(0.69 g/kg)；AN由于受TN的影響相對(duì)較大,排序同TN一致,封育草地(15.48 mg/kg)>放牧草地(40.06 mg/kg)>棄耕地(37.8 mg/kg)>耕地(35.14 mg/kg),但差異不顯著(P>0.05)；AP含量差異極顯著(P<0.01),耕地(11.94 mg/kg)>棄耕地(5.87 mg/kg)>放牧草地(4.60 mg/kg)>封育草地(4.47 mg/kg)。

2.3 不同土地利用類(lèi)型土壤C、N、P化學(xué)計(jì)量特征

圖3顯示,4種不同土地利用類(lèi)型樣地0—25 cm土壤層的土壤C∶N、C∶P、C∶P均存在極顯著差異(P<0.01),且草地(封育草地和放牧草地)的C∶N、C∶P、C∶P值均大于農(nóng)耕地(棄耕地和耕地)。C∶N均值為封育草地(26.57)>放牧草地(23.37)>耕地(23.21)>棄耕地(19.49)；C∶P均值為封育草地(25.10)>放牧草地(22.79)>棄耕地(15.95)>耕地(14.40)；C∶P均值為放牧草地(0.97)>封育草地(0.95)>棄耕地(0.82)>耕地(0.62)。

圖3 不同土地利用類(lèi)型土壤C、N、P化學(xué)計(jì)量特征Fig.3 Soil stoichiometric characteristics in different land use patterns

2.4 土壤C、N、P之間及其化學(xué)計(jì)量比的關(guān)系

表3表明,研究區(qū)淺層土壤5項(xiàng)指標(biāo)含量之間存在一定的相關(guān)關(guān)系,但顯著水平不同。SOC和TN、SOC和AN、AP和TP之間均為極顯著的線性相關(guān)關(guān)系(P<0.01)；TP和TN、AP和TN之間為顯著的二次函數(shù)關(guān)系(P=0.03)；SOC與TP、AP,AN與TP、AP關(guān)系不顯著(P分別為0.31、0.21、0.36、0.41)。

表3 土壤C、N、P含量之間的最優(yōu)擬合關(guān)系 (N=20)

圖4表明,SOC與C∶N、C∶P均呈極顯著線性相關(guān)關(guān)系(P<0.01)；TN與C∶P呈極顯著線性相關(guān)關(guān)系(P<0.01)、與C∶N關(guān)系不顯著(P=0.72)；TP與C∶P、C∶P均呈極顯著線性相關(guān)關(guān)系(P<0.01)。此外,從圖中還可以看出,C∶N、C∶P、C∶P的化學(xué)計(jì)量比值與分子的相關(guān)關(guān)系均強(qiáng)于與分母的相關(guān)關(guān)系。

圖4 土壤C、N、P含量與對(duì)應(yīng)化學(xué)計(jì)量比之間的關(guān)系Fig.4 Relationships among soil C, N, P contents and ecological stoichiometry

3 討論與結(jié)論

3.1 土壤養(yǎng)分含量特征

土壤是陸地植物生長(zhǎng)的主要基質(zhì),其C、N、P元素是植物生長(zhǎng)、發(fā)育及物質(zhì)循環(huán)過(guò)程中重要的化學(xué)元素。本研究表明,研究區(qū)淺層土壤(0—25 cm)SOC、TN、TP、AN和AP的平均含量分別為14.57 g/kg、0.63 g/kg、0.76 g/kg,39.87 mg/kg、6.72 mg/kg。據(jù)全國(guó)第二次土壤普查標(biāo)準(zhǔn)可以確定研究區(qū)SOC、TP含量為3級(jí)(中上等級(jí)),AP含量為4級(jí)(中下等級(jí)),TN和AN含量為5級(jí)(低等級(jí))[18]。據(jù)此認(rèn)為研究區(qū)SOC和TP相對(duì)較豐富,AP較缺少,TN和AN極為缺乏。5項(xiàng)指標(biāo)均為中等變異(12.88%—55.81%)。其中,全量養(yǎng)分的變異系數(shù)(12.88%—13.51%)較小,而速效養(yǎng)分和有機(jī)碳的變異系數(shù)(22.93%—55.81%)相對(duì)較大,這主要是因?yàn)槿筐B(yǎng)分主要受成土母質(zhì)中礦物成分影響,大多以穩(wěn)定態(tài)存在；而速效養(yǎng)分和有機(jī)碳與農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)(耕作、施肥、放牧等)、地上枯落物的分解及植物的吸收利用有著密切關(guān)系。

土地利用方式對(duì)土壤養(yǎng)分含量存在顯著影響。SOC含量主要受植物枯落物、微生物殘?bào)w和根系分泌物等有機(jī)質(zhì)的影響[19-20],草地開(kāi)墾為農(nóng)耕地后,枯落物數(shù)量減少,減少了地上生物量中碳素向土壤的輸入；此外,開(kāi)墾使土壤通氣性增強(qiáng),有機(jī)質(zhì)充分暴露在空氣中,土壤溫度和濕度條件得到改善,好氧微生物活性增強(qiáng),促進(jìn)了土壤呼吸作用,加速了土壤有機(jī)碳的礦化分解[21-22],降低了SOC含量。因此,本研究中4個(gè)樣地的SOC含量差異極顯著(P<0.01),且草地SOC含量顯著高于農(nóng)耕地,這與前人研究結(jié)果一致[22-23]。

N是土壤養(yǎng)分最重要的指標(biāo),是植物吸收的大量元素之一。4個(gè)樣地的TN含量存在極顯著差異(P<0.01),且草地TN含量顯著高于農(nóng)耕地,這主要是因?yàn)榈負(fù)p失過(guò)程與碳素?fù)p失機(jī)制相近,因此在有機(jī)質(zhì)損失的同時(shí),土壤氮素也逐漸減少,草地被開(kāi)墾利用后,土壤經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期而穩(wěn)定的耕作,N含量會(huì)下降是必然的結(jié)果[22]。AN由于受TN的影響相對(duì)較大,排序同TN一致,但差異不顯著(P>0.05),土壤氮的95%來(lái)源于土壤有機(jī)質(zhì)[24],草地枯落物數(shù)量較多、加之有牲畜糞便而使其土壤中有機(jī)質(zhì)含量增加,進(jìn)而使N含量較高。

P是一種沉積性礦物,不利于遷移,土壤TP含量主要受土壤母質(zhì)、氣候、植被的影響[25-27],耕地的TP含量極顯著高于其他3者(P<0.01),而其他3者之前差異不顯著(P>0.05),這是因?yàn)楦魇┓屎头拍恋热藶楦蓴_活動(dòng)在一定程度上也會(huì)對(duì)其產(chǎn)生一定影響[28-29]。農(nóng)耕地的AP含量均高于草地,AP含量主要受人為活動(dòng)影響,長(zhǎng)期耕作過(guò)程中磷肥的使用使農(nóng)耕地土壤AP含量高于草地等自然植被土壤[28]。

3.2 土壤C、N、P生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征

土壤C∶C∶P生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征可以反映出土壤有機(jī)質(zhì)組成和質(zhì)量程度,是表征土壤內(nèi)部C、N、P化學(xué)元素循環(huán)的一個(gè)重要指標(biāo)[30]。

土壤C∶N是衡量土壤C、N營(yíng)養(yǎng)平衡狀況的指標(biāo),是土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)的敏感指標(biāo)。土壤C∶N會(huì)影響SOC和N的循環(huán),較低的C∶N表明土壤有機(jī)質(zhì)具有更快的礦化速率[9,31]。本研究中土壤C∶N均值為23.16,低于準(zhǔn)噶爾荒漠區(qū)域(29.92)[32],但是卻高于中國(guó)陸地均值(12.30)[33]和中國(guó)北方干旱半干旱區(qū)的其他研究區(qū),如黃土丘陵溝壑區(qū)(8.23)[34]、黃土高原草地(9.04—9.63)[35]、毛烏素沙地人工檸條林(10.65—15.56)[36]、塔克拉瑪干沙漠腹地人工林(14.80)[6]、塔里木盆地北緣綠洲(12.14)[37]和古爾班通古特沙漠(8.124)[38]等。相對(duì)較高的C∶N值(23.16)表明該區(qū)域土壤N比C更缺乏,N含量為5級(jí),表現(xiàn)為極缺乏,且土壤C源、有機(jī)質(zhì)分解速率和礦化速率較低。此外,4個(gè)樣地的C∶N值存在極顯著差異(P<0.01),草地明顯高于農(nóng)耕地。這因?yàn)椴莸氐目萋湮飻?shù)量較多,枯落物的不斷分解使其SOC含量較農(nóng)耕地高；此外,草地地表由于植被的存在,降低了風(fēng)速,減輕了風(fēng)蝕,富含營(yíng)養(yǎng)成分的細(xì)粒物質(zhì)被保留,因此有機(jī)質(zhì)損失的也少,而農(nóng)耕地由于強(qiáng)烈的土壤風(fēng)蝕,土壤中的細(xì)粒物質(zhì)被風(fēng)蝕,粗粒和礫石殘留在地表,造成了土壤粗化,使得土壤保水保肥能力下降；此外,春季翻耕和秋季農(nóng)作物收獲,造成土壤養(yǎng)分含量下降[15]。

土壤C∶P通常被認(rèn)為是土壤P素礦化能力的標(biāo)志,也是衡量微生物礦化土壤有機(jī)物質(zhì)釋放P或從環(huán)境中吸收固持P素潛力的一個(gè)指標(biāo),其高低對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育具有重要的影響。較低的C∶P是土壤P有效性高的一個(gè)指標(biāo)[9,27,39-40]。研究區(qū)土壤C∶P均值為19.56,遠(yuǎn)低于中國(guó)陸地平均值(52.70)[33]和毛烏素沙地人工檸條林(33.68—61.06)[36],相近于黃土高原草地(19.62—32.27)[35],但高于塔克拉瑪干沙漠腹地人工林(2.69)[6]、塔里木盆地北緣綠洲(4.55)[37]和古爾班通古特沙漠(3.486)[38]。表明研究區(qū)土壤P的有效性相對(duì)較高,P的礦化速率也相對(duì)較高,微生物分解有機(jī)質(zhì)過(guò)程中受P的限制可能性較小,這與陶冶等人在準(zhǔn)噶爾荒漠的研究結(jié)果相一致[32]。研究表明,人為活動(dòng)會(huì)影響植物生長(zhǎng)的生態(tài)系統(tǒng),進(jìn)而改變植物所需的C、N源儲(chǔ)蓄庫(kù)和C、N、P的循環(huán)過(guò)程,進(jìn)而引起植物生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)特征發(fā)生變化[32,41-44]。本研究的4個(gè)不同樣地C∶P值存在極顯著差異(P<0.01),且草地大于農(nóng)耕地,這主要是因?yàn)椴莸氐腟OC含量比農(nóng)耕地高,而農(nóng)耕地由于在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中磷肥的施用,在一定程度上增加了土壤P含量,進(jìn)而使草地的C∶P值高于農(nóng)耕地。

土壤N和P是限制植物生長(zhǎng)的重要元素,也是植物賴(lài)以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)和環(huán)境條件。土壤C∶P值可以用作N飽和的診斷指標(biāo),用于確定養(yǎng)分限制的閾值[41]。本研究中土壤C∶P的均值為0.84,低于中國(guó)陸地平均值(3.90)[33]和毛烏素沙地人工檸條林(2.46—11.45)[36],但與準(zhǔn)噶爾荒漠(0.498)[32]、塔里木盆地北緣綠洲(0.40)[37]及古爾班通古特沙漠(0.434)[38]等其他干旱半干旱區(qū)相近,表明土壤C∶P主要受N控制,也進(jìn)一步驗(yàn)證了研究區(qū)土壤N極缺乏。4個(gè)不同樣地的C∶P值存在極顯著差異(P<0.01),草地的C∶P值顯著高于農(nóng)耕地,這主要是因?yàn)椴莸氐腘含量高于農(nóng)耕地,而P含量低于農(nóng)耕地。土壤C、N、P化學(xué)計(jì)量結(jié)果表明研究區(qū)土壤C、N、P元素的缺乏程度表現(xiàn)為N>P>C。此外,C∶N<30、C∶P<14,表明C、N元素主要決定研究區(qū)土壤C、N、P化學(xué)計(jì)量特征及過(guò)程。

3.3 土壤養(yǎng)分含量及化學(xué)計(jì)量特征的關(guān)系

研究表明,土壤養(yǎng)分元素之間通常是是密切相關(guān)、相互耦合的。眾多研究對(duì)養(yǎng)分指標(biāo)之間的相關(guān)關(guān)系大都選擇Pearson相關(guān)性分析,而沒(méi)有進(jìn)行最優(yōu)擬合,事實(shí)上,土壤養(yǎng)分指標(biāo)之間并非為簡(jiǎn)單的線性擬合關(guān)系。陶冶等人對(duì)古爾班通古特荒漠灌木群落土壤的研究結(jié)果認(rèn)為,土壤養(yǎng)分之間具有非線性耦合關(guān)系,需要用非線性模型才能真正體現(xiàn)它們之間的關(guān)系[38]。因此,本研究選擇線性和非線性模型相結(jié)合來(lái)探討土壤養(yǎng)分之間的關(guān)系。通過(guò)對(duì)5項(xiàng)養(yǎng)分指標(biāo)兩兩之間進(jìn)行最優(yōu)擬合發(fā)現(xiàn),SOC與TN、AN存在極顯著線性相關(guān)關(guān)系(P<0.01),TP和AP存在極顯著線性相關(guān)關(guān)系(P<0.01),TN和TP、AP之間為顯著的二次函數(shù)關(guān)系(P=0.03)；而SOC與TP、AP,AN與TP、AP關(guān)系不顯著(P分別為0.31、0.21、0.36、0.41)。大量的研究結(jié)果表明,土壤C、N、P元素的化學(xué)計(jì)量比值與2個(gè)元素值之間具有一定的相關(guān)關(guān)系,但顯著性存在差別[19,31-32,34- 38,41]。對(duì)研究區(qū)土壤C、N、P元素化學(xué)計(jì)量值與相對(duì)應(yīng)的2個(gè)元素進(jìn)行最優(yōu)擬合發(fā)現(xiàn),C∶N與SOC之間為極顯著線性相關(guān)關(guān)系(P<0.01),與TN的最優(yōu)擬合關(guān)系可以用二次函數(shù)關(guān)系表示,但是未達(dá)到顯著水平(P=0.38),C∶P與SOC和TP之間為均為極顯著線性相關(guān)關(guān)系(P<0.01),C∶P與TN和TP之間為均為極顯著線性相關(guān)關(guān)系(P<0.01)。此外,從相關(guān)系數(shù)可以發(fā)現(xiàn),C∶N和C∶P主要受控于SOC含量,C∶P主要受控于N含量,這與陶冶等人的研究結(jié)果相一致[31-32],研究區(qū)土壤C、N、P化學(xué)計(jì)量特征主要受控于C、N元素。

綜上所述,土地利用方式導(dǎo)致土壤養(yǎng)分含量及其生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征均存在一定差異,草地對(duì)研究區(qū)土壤質(zhì)量的改善具有明顯作用,有助于SOC和N的積累,提高了土壤C、N含量及土壤C、N、P化學(xué)計(jì)量比值。而農(nóng)耕地由于強(qiáng)烈的土壤風(fēng)蝕,土壤中的細(xì)粒物質(zhì)被風(fēng)蝕,粗粒和礫石殘留在地表,造成了土壤粗化,使得土壤保水保肥能力下降；此外,春季翻耕和秋季農(nóng)作物收獲,造成土壤養(yǎng)分含量下降[15]。因此,建議今后應(yīng)對(duì)該區(qū)域草地加大保護(hù)力度,有計(jì)劃有步驟地組織生態(tài)退耕工作。

本研究?jī)H對(duì)陰山北麓農(nóng)牧交錯(cuò)帶4種不同利用類(lèi)型土地淺層(0—25 cm)土壤養(yǎng)分特征和化學(xué)計(jì)量特征進(jìn)行了初步研究,對(duì)于全面評(píng)價(jià)該區(qū)域土壤養(yǎng)分狀況與化學(xué)計(jì)量特征還存在一定的欠缺。今后還需要加大樣本數(shù)量,選擇更多的采樣地,對(duì)深層次土壤養(yǎng)分進(jìn)行分析,并結(jié)合不同樣地的植物莖、葉、花、果實(shí)、種子、根系及枯落物中C、N和P的比例關(guān)系進(jìn)行深入研究。