內蒙古清水河老牛灣國家地質公園不同土地利用的養分分析

牛文軍+趙補來+史躍中+趙偉+王婷+王靜

摘要：指出了地質公園不同土地利用的土壤養分分析為公園植被綠化和合理施肥提供了重要依據。選擇內蒙古清水河老牛灣國家地質公園作為研究對象，對公園內耕地、林地、草地和地質遺跡景觀田地4種土地利用類型進行了土壤養分分析。結果表明：地質公園土壤養分總體處于極低水平，其中有機質平均含量為0.07%，堿解氮平均含量為26.72 mg/kg，速效磷平均含量為5.26 mg/kg，速效鉀平均含量為80.48 mg/kg；地質公園中地質遺跡景觀田地的土壤養分顯著高于其他3種土地類型，對于人工管理綠化的草地和林地來說，草地土壤養分沿黃河從東南到西北遞減，林地養分從景區門景到景區內部遞減。

關鍵詞：老牛灣國家地質公園；土地利用；土壤養分；清水河縣

中圖分類號：F301.24

文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2017）14-0239-05

1 引言

地質公園是以具有特殊地質科學意義、稀有的自然屬性、較高的美學觀賞價值，具有一定規模和分布范圍的地質遺跡景觀為主體，并融合其他自然景觀與人文景觀資源建立的，以傳播地球科學知識為主，兼顧觀光、休閑、保健、專題研究功能的公共園地[1]。內蒙古清水河老牛灣國家地質公園是呼和浩特地區唯一一個國家級地質公園，公園有雄奇瑰麗的黃河大峽谷、形似太極圖的太極灣、飛流遙掛的瀑布、千姿百態的黃土地貌景觀，被稱作“山清水秀的小江南”。此外，公園還有因勢救險的明代長城、原生態的歷史風貌與濃郁的現代氣息，使地質公園成為一個科學內涵豐富、文化特色濃郁、極具觀賞性和科普性的國家地質公園[2，3]。

老牛灣國家地質公園是呼和浩特市清水河縣圍繞“建設生態文明縣”的重點綠化建設片區[4]。地質公園綠化作為公園景區的基礎設施建設，對維護景區自然生態、美化景區環境、豐富旅游觀光和改善生態環境等都具有十分重要的作用[5]。地質公園中土壤養分分析是植被綠化施肥項目實施的基礎，是制定肥料配方和合理施肥的重要依據[6]。此外，土地利用的變化可以引起許多自然要素和生態過程的變化，是影響土壤變化最直接、最普遍、最深刻的因素[7，8]。

筆者選擇內蒙古清水河老牛灣國家地質公園為研究對象，依據地質公園土地規劃圖紙，選擇4種不同的土地利用類型的土壤，通過測定和分析土壤養分，探討不同土地利用下土壤養分的差異，為地質公園綠化和地質遺址的保護提供科學依據。

2 研究區概況

內蒙古清水河老牛灣國家地質公園位于內蒙古自治區中部，呼和浩特市最南端清水河縣境內，處于黃河晉陜大峽谷最北端的蒙晉交界處。地質公園的地理位置為39°38′15.50″～39°41′22.53″N，111°24′40.98″～111°30′24.96″E，處于清水河縣老牛灣鎮最南端，隔楊家川河與山西省偏關縣黃龍池鄉的樓圪蛋相望，隔黃河西側與準格爾旗魏家峁相望，是黃河與明長城的交匯處（圖1）。

地質公園于2013年7月16正式開園，2014年1月9日順利入選第七批國家級地質公園建設名單，取得建設資格，2015年10月21日國家級地質公園正式揭碑開園。地質公園以老牛灣景區為主體，總面積25.34 km²。老牛灣地處晉蒙邊界黃河中上游黃土丘陵區，是內蒙古高原和山西黃土高原中間地帶，黃土溝谷地貌較為發育。地質公園以流水侵蝕地貌和水體景觀為核心景觀，輔以黃土地貌、古生物化石、地層剖面等地質遺跡景觀，同時融合了厚重的歷史文化與豐富的人文資源景觀，是一座集科學研究、觀光游覽、生態旅游為一體的綜合性國家地質公園。作為國家級地質公園，公園內有華北最北緣最完整的古生代地層系統，包括寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系地層。清水河老牛灣地質公園涉及了古生代6個系中的4個系，橫跨早晚古生代。完整的地層記錄著該地區6億年來滄海桑田的變化[2，3]。

3 材料與方法

3.1 樣地選擇

內蒙古清水河老牛灣地質公園以老牛灣景區為主體，因此采樣主要圍繞老牛灣景區。2016年3月24日，從老牛灣景區開始出發，依次到達老牛灣門景、太極灣、老牛堡、棧道、九曲黃河陣等景點取了19個樣點，每個樣點3次重復，共采集了57個土樣（圖2）。

采集點根據地質公園規劃圖盡量選擇林地、草地、耕地、地質遺跡景觀田地用地4種不同規劃用地，其中耕地5個（編號5～9）、林地5個（編號1～4和10）、草地6個（編號14～19）、地質遺跡景觀田地3個（編號11～13）（圖2）。采樣時用鐵鍬對同一地塊樣地隨機采樣，采樣深度為30 cm、寬為5 cm、厚1～2 cm的土片，裝入標好編號的塑料袋里，同時記錄土樣采集的日期、地點、采集人、經緯度、土壤描述等相關事項。

3.2 測定方法

在內蒙古師范大學土壤實驗室測定了土壤pH 值、有機質、堿解氮、有效磷和速效鉀5項指標，獲得檢測數據324個。土壤pH采用電位法；有機質采用油浴加熱重鉻酸鉀氧化—容量法；堿解氮采用1 mol/L氫氧化鈉堿解擴散法（ 康衛皿法）；速效磷采用碳酸氫鈉浸提—鉬銻抗比色法；速效鉀采用乙酸銨浸提-火焰光度法。初步了解了內蒙古清水河老牛灣國家地質公園景區不同土地利用的土壤養分現狀（表1）。

文中數據分析采用SPSS21.0和Excel軟件，繪圖采用Origin8.5和ArcGIS9.3軟件。利用SPSS21.0軟件進行了單因素方差分析，以檢驗不同土地利用養分是否存在差異。

4 結果分析

4.1 地質公園土壤養分概況

清水河老牛灣地質公園土壤pH 值平均為8.30，呈堿性。按照全國土壤養分含量等級標準來看，地質公園土壤養分含量呈很缺乏的狀態（表2和表3）。其中，有機質平均含量為0.07%，堿解氮平均含量為26.72 mg/kg，二者都處于極缺乏狀態（級別6），速效磷平均含量為5.26 mg/kg和速效鉀平均含量為80.48 mg/kg，二者處于缺乏狀態（級別4）。從土壤養分最小值來看，除速效鉀以外，都處于極缺乏狀態；從土壤養分最大值來看，只有速效鉀能達到中等級別。地質公園土壤養分很缺乏是由于其地處黃土地貌區，生態平衡脆弱，植被稀疏，雨季暴雨集中，黃土易被沖刷，同時將大量的土壤養分帶走，造成嚴重的水土流失[9，10]。

4.2 不同土地利用的土壤養分差異

根據清水河老牛灣國家地質公園規劃圖（圖2）可知：公園景區的草地主要位于景區最西端黃河邊人工修筑的棧道附近，地質遺跡景觀田地位于景區最東南端的黃河邊，耕地和林地零散的分布在從景區的門景到景區內部的沿路。

分類統計耕地、林地、草地和地質遺跡景觀田地4種土地利用的土壤養分，結果見圖3。草地和地質遺跡景觀田地的土壤有機質平均值為0.11%，其顯著高于耕地和林地的3倍。草地和地質遺跡景觀田地的土壤堿解氮平均含量為32.76 mg/kg，其顯著高于耕地和林地的1.65倍。4種土地利用的土壤速效磷的含量無顯著差異，平均值為5.59 mg/kg。林地和地質遺跡景觀田地的速效鉀平均含量為97.31 mg/kg，其顯著高于草地和耕地的1.44倍。

根據上述分析可知，地質遺跡景觀田地的土壤養分總體來說優于其他3種土地類型。地質遺跡景觀田地位于緊鄰黃河邊的階地上，由于黃河下切侵蝕形成近似于階梯狀的地形，在階地表面常遺留昔日谷底或河漫灘的沉積物，這些沉積物含有較高的養分[11]，可能是導致地質遺跡景觀田地土壤養分偏高的原因。

4.3 草地和林地土壤養分分布規律

地質公園人為進行綠化的土地主要是草地和林地，分析采樣點中不同位置的草地和林地的土壤養分分布規律，為公園綠化提供進一步依據。

草地分布在景區最西端黃河邊人工修筑的棧道附近，根據圖4可知，草地的有機質、堿解氮、速效磷和速效鉀沿著黃河沿岸的棧道從東南到西北（編號14～19號）呈遞減趨勢，但其遞減趨勢不同。其中有機質、堿解氮和速效磷呈線性遞減，而速效鉀呈二次拋物線的遞減。有機質和堿解氮隨地理位置的遞減速率明顯大于速效磷和速效鉀。

草地土壤養分從東西向西北遞減的原因可能是景區地勢呈西北高東西低，其中西北的高程約為1131 m，東西約為921 m。再加上地質公園位于內蒙古中西部，常年風向以西北風為主，在發生風水復合侵蝕時，降水和風力攜帶著土壤中的有機質和養分順著地勢和風向由西北向東西流失[12～14]，因此棧道附近草地的土壤有機質和養分體現出西北低東西高的規律。從另一個側面也反映出，當土壤發生侵蝕過程中，土壤的有機質和堿解氮流失速率可能會大于速效磷和速效鉀流失速率。

景區的林地零散的分布在景區的門景到景區內部的沿路（采樣點由東北向西南分布），根據圖5可知，林地的有機質、堿解氮、速效磷和速效鉀從東北方向的景區門景到西南方向的黃河邊（編號依次為1～4和10號）整體呈遞減趨勢，但其遞減趨勢小于草地。

根據上述分析可知，地質公園門景的土壤養分偏高，可能是因為該區域從2015年開始已陸續人工種植了一些灌木和草本類植物，而其他地方還在規劃當中并未人工種植植物。在人工種植植被后，能增強土壤腐殖化作用，促進土壤有機質的形成發育，對土壤的有機質、堿解氮、速效鉀等營養元素含量的提高有很大的幫助[15]。

5 結論

由于內蒙古清水河老牛灣國家地質公園所處地理位置的特殊性，使得地質公園土壤肥力總體處于極低水平，有機質平均含量為0.07%，堿解氮平均含量為26.72 mg/kg，速效磷的平均含量為5.26 mg/kg，速效鉀的平均含量為80.48 mg/kg。公園可以通過種植作物的方式進行綠化，從而提升土壤肥力。

地質公園中耕地、林地、草地和地質遺跡景觀田地的土壤養分存在顯著差異。其中，草地和地質遺跡景觀田地的土壤有機質和堿解氮顯著高于耕地和林地，林地和地質遺跡景觀田地的速效鉀顯著高于草地和耕地，土壤速效磷的含量在4種土地利用中無明顯差異。

草地的土壤養分沿黃河棧道從東南到西北呈遞減趨勢，且有機質和堿解氮遞減速率明顯大于速效磷和速效鉀。林地的土壤養分從景區門景到景區內部整體呈遞減。不同土地利用類型和不同位置的土壤養分的差異，為今后進一步探討適合地質公園綠化植被的選擇方面提供了參考依據。

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