黃土高原小流域不同植物群落土壤生態化學計量的垂直變化特征

吳丹 溫晨 衛偉 張欽弟

摘 要： 在黃土高原生態恢復重建過程中，土壤養分及化學計量特征是評價黃土區植被恢復效應的有效途徑。該文以典型半干旱黃土小流域3種恢復方式下（天然荒草、自然恢復、人工恢復）的5種植物群落（長芒草群落、賴草群落、苜蓿群落、檸條群落、山杏群落）不同深度的土壤（0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm）為研究對象，利用方差分析及線性回歸法分析土壤有機碳（SOC）、全氮（TN）、全磷（TP）、全鉀（TK）含量及化學計量比的垂直變化特征，并探討各指標間的耦合關系。結果表明：（1）群落類型和土壤土層深度對土壤SOC、TN、TP含量均有顯著影響，土層深度還顯著影響土壤TK的分布，但兩者交互作用只對TN含量有顯著影響。0～20 cm土層中，土壤SOC、TN含量表現為檸條灌叢顯著高于長芒草、賴草、苜蓿和山杏群落（P<0.05）。（2）在土壤垂直剖面上，除C∶N隨土層加深而增加外，其他土壤化學計量比均隨土層加深而逐漸降低。在0～20 cm和20～40 cm的土層中，土壤C∶N表現為賴草群落顯著高于長芒草、苜蓿、檸條和山杏群落（P<0.05），而土壤C∶P、N∶P、N∶K均表現為人工恢復檸條群落最高；在40～60 cm的土層中，山杏土壤C∶K顯著低于長芒草、賴草、苜蓿和檸條群落（P<0.05）。（3）不同群落土壤SOC、TN、TP、TK含量彼此間呈正相關關系，其中，SOC含量與TN含量、TN含量與TP含量、SOC含量與TP含量、TN含量與TK含量在5種植物群落中均達到顯著正相關（P<0.05）。土壤C∶P與C∶K、C∶K與N∶K、N∶P與N∶K間均具顯著正相關關系（P<0.05），C∶N與N∶P、C∶N與N∶K、P∶K與C∶P、P∶K與N∶P間均呈負相關關系。綜合來看，不同植物群落土壤SOC、TN、TP、TK含量均隨土層加深而逐漸降低，人工恢復檸條生態化學計量特征綜合更強，更有利于改善當地土壤質量。

關鍵詞： 黃土小流域，植被恢復，土壤養分，垂直分布，生態化學計量

中圖分類號： Q948.113? 文獻標識碼： A? 文章編號： 1000-3142（2023）05-0923-13

Abstract： Soil nutrients and their stoichiometric characteristics are effective ways to evaluate the effect of vegetation restoration in small watersheds on the Loess Plateau. The study aims to analyze different soil depths（0-20 cm、20-40 cm、40-60 cm） of Stipa bungeana community， Leymus secalinus community， Medicago sativa community， Caragana korshinskii community， and Armeniaca sibirica community in three restoration types （natural grass， natural restoration， manual restoration）. The vertical variation characteristics of soil organic carbon （SOC）， total nitrogen （TN）， total phosphorus （TP）， total potassium （TK） contents. Their ecological stoichiometry was analyzed utilizing variance analysis and linear regression， and the coupling relationship among each index was discussed. The results were as follows： （1） Soil SOC， TN， TP contents were affected by different communities， and soil depth affected soil SOC， TN， TP and TK contents， but only TN content was affected by their interaction. In the 0-20 cm soil layer， soil SOC and TN contents in Caragana korshinskii shrub were significantly higher than those in other communities （P<0.05）. （2） In the vertical soil profile， except for C∶N， the soil stoichiometric ratios decreased gradually with soil depth deepening. In the soil layers of 0-20 cm and 20-40 cm， except for the soil C∶N which was the highest in Leymus secalinus community （P<0.05）， the soil C∶P， N∶P and N∶K were all the highest in Caragana korshinskii community; In the 40-60 cm soil layer， the soil C∶K of the Armeniaca sibirica community was significantly lower than other communities （P<0.05）. （3） Soil SOC， TN， TP and TK contents were positively correlated under different communities. Among them， SOC and TN contents， TN and TP contents， SOC and TP contents， TN and TK contents reached significant levels in the five communities （P<0.05）. In different communities， there was a significant positive correlation between soil C∶P and C∶K， C∶K and N∶K， N∶P and N∶K （P<0.05）， while there was a negative correlation between C∶N and N∶P， C∶N and N∶K， P∶K and C∶P， P∶K and N∶P. To sum up， soil SOC， TN， TP and TK contents in different communities gradually decrease with the soil depth deepening. The comprehensive ecological stoichiometry characteristics of the Caragana korshinskii community are more substantial， more conducive to improving the local soil quality.

Key words： loess watershed， vegetation restoration， soil nutrient， vertical distribution， ecological stoichiometry

土壤是陸地生態系統的主要組成部分，同時也是植物生長發育所需養分的重要來源，影響著植物群落的組成、穩定及演替（Zeng et al.， 2017）。碳（C）、氮（N）、磷（P）、鉀（K）元素是土壤中的關鍵營養元素，影響著植物生長、凋落物分解及土壤養分積累與循環（Griffiths et al.， 2012）。此外，土壤營養元素的動態和演變在生態過程中是相互作用和耦合的（Tian et al.， 2010；陶冶等，2016），元素間的比例關系是反映生態系統結構和功能的重要指標（Liu et al.， 2017）。生態化學計量學是研究生態系統中營養元素的分布、循環、限制和平衡的重要方法（Elser et al.， 2000；賀金生等，2010；Fang et al.， 2017），采用其原理與手段研究土壤特征，可為評價土壤質量、闡明養分有效性提供建設性依據，對揭示陸地生態系統中土壤營養元素的循環和平衡機制具重要意義。

近年來，陸地生態系統中關于不同植物群落和不同恢復方式下C、N、P、K的生物地球化學循環和生態化學計量特征的研究受到廣泛關注（Chen et al.， 2012；Wang et al.， 2014）。周萍等（2008）研究發現植物群落組成影響土壤養分和有機質含量及分布，不同群落的根系深淺不同，對土壤養分的吸收強度和深度有所不同。植物類型對不同元素的選擇吸收也不同，從而導致不同群落的土壤養分在垂直剖面上存在差異（朱秋蓮等，2013）。薛箑等（2007）研究發現黃土丘陵區紙坊溝流域人工檸條林和刺槐林土壤C含量和N含量高于天然草地，人工喬灌木林對土壤的改善作用優于天然草地。另一些研究則認為，雖然人工恢復植被在一定范圍內能改善土壤質量，但其改善作用比天然植被弱。王國梁等（2002）研究發現人工種植的喬灌木林對0～40 cm土壤養分的提高作用小于自然恢復草本植物；趙元等（2021）研究認為桂西北喀斯特峰叢洼地自然恢復比人工恢復更有利于提升土壤活性碳組分。有研究表明土壤養分N隨土層深度而變化，一方面可能是由于植物的根系活動隨土層深度變化，另一方面與土壤發育有關（鄧小軍等，2014）。王凱博等（2012）研究發現天然灌木林、天然草地和人工灌木林土壤有機質和全氮垂直變化較大，而人工喬木林變化較小。有研究表明K元素是僅次于N、P元素的第三大植物生產元素，K元素與其他元素之間的比率變化主要依賴于環境條件（Sardans & Penuelas， 2014）。李培璽等（2020）研究發現巢湖湖濱帶土壤C、N、P生態化學計量特征受植被類型影響顯著。以上研究都表明，通過比較不同植物群落和不同恢復方式下土壤化學計量特征的差異，對揭示生態系統穩定性、生產力及植被恢復效果等有重要意義。

黃土高原地處半干旱半濕潤氣候區，生態環境脆弱，水土流失嚴重，植被恢復重建是改善該地區土壤質量和保持水土的主要措施之一（An et al.， 2013）。生態建設的成效在很大程度上取決于土壤養分的變化，養分含量可以表征植被恢復對土壤質量的改善作用，土壤質量逐步提高并保持較高水平，退化的生態系統才能得到恢復（安韶山等，2008）。經過以自然恢復和人工恢復為主的大規模退耕還林、還草的生態恢復和環境重建工作，該區植被恢復類型豐富多樣，植被覆蓋率有所提高，形成了不同的植物群落類型，生態環境有了很大改善（Xin et al.， 2012）。近年來，大量研究對黃土高原植被恢復過程中土壤養分變化（閆玉厚和曹煒，2010）、土壤碳氮儲量與分布（Chen et al.， 2017）、土壤理化性質（Wei et al.， 2018）等方面進行探討，但不同群落和不同恢復方式下土壤生態化學計量垂直變化特征的研究還比較缺乏。因此，我們前期對典型半干旱黃土小流域3種植被恢復方式下（天然荒草、自然恢復、人工恢復）的5種植物群落 ［長芒草（Stipa bungeana）、賴草（Leymus secalinus）、苜蓿（Medicago sativa）、檸條（Caragana korshinskii）、山杏（Armeniaca sibirica）］的根、莖、葉及土壤碳（ C） 、氮（ N） 、磷（ P） 含量及化學計量特征進行了研究（溫晨等，2021），在此基礎上，本文通過對其土壤有機碳（SOC）、全氮（TN）、全磷（TP）、全鉀（TK）含量及化學計量比進行分層研究，試圖明晰：（1）不同植物群落土壤SOC、TN、TP、TK含量及化學計量比的垂直變化特征；（2）不同植物群落土壤養分含量及計量比間的耦合關系。旨在加深對黃土高原植被恢復過程中土壤養分循環的了解，為黃土高原植被恢復類型及植被種類選擇提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

研究區位于黃土高原西部定西市巉口鎮龍灘流域（104°27′—104°31′ E、35°43′—35°46′ N），屬于典型半干旱黃土丘陵溝壑區，年平均溫度為6.8 ℃，年平均降水量約為386 mm，降雨主要集中在7月到9月，為暖溫帶半干旱氣候（于洋等，2016）。本研究區土壤以黃綿土為主，含沙量高、有機質含量低、土質疏松（王鑫等，2019）。植被類型為暖溫帶半干旱草原，流域內的草地以長芒草（Stipa bungeana）天然群落、苜蓿（Medicago sativa）人工恢復群落和賴草（Leymus secalinus）自然恢復群落為主；灌叢以檸條（Caragana korshinskii）人工灌叢為主；森林以山杏（Armeniaca sibirica）和油松（Pinus tabulaeformis）人工林為主。

1.2 樣地選擇和野外調查

依據代表性和典型性原則，在研究區內選取長芒草、賴草、苜蓿、檸條及山杏5種典型植物群落共31個樣地進行研究。每個樣地隨機設置4個標準樣方，大小設置分別為森林10 m × 10 m、灌叢5 m × 5 m、草原1 m × 1 m，在樣方內進行物種調查，同時采用手持GPS和地質羅盤記錄每個樣地的海拔、坡向、坡度等信息。樣地基本特征見表1。

1.3 樣品采集和測定

土壤樣品于2017年8月采集。在每個固定樣地內采用直徑為8 cm的土鉆，分別采集0～20 cm、20～40 cm和40～60 cm層的土壤樣品，同一樣地同一土層的4個土樣混勻為1個混合樣，剔除植物、碎石等雜物，采用四分法取大約1 kg的混合樣，經過風干、研磨后，過0.15 mm篩后裝入自封袋帶回實驗室進行土壤指標測試。土壤指標測定方法如下：土壤SOC含量采用重鉻酸鉀外加熱法；TN含量采用凱氏定氮法；TP含量采用鉬銻抗比色法；TK含量采用火焰光度法（史瑞和等，1998）。各分析項目重復3次。

1.4 數據分析

通過冗余分析法研究地形因子對土壤生態化學計量垂直變化特征的影響（表2），為避免冗余變量影響，分析前采用前向選擇法 （forward selection） 選一組代理變量 （proxy variable） 進行分析，同時采用 Monte-Carlo檢驗代理變量與土壤生態化學計量特征是否存在顯著相關性，排除其對土壤生態化學計量特征變化的干擾，只考慮土層深度和植物群落對土壤養分及生態化學計量比垂直變化的影響。采用單因素方差分析法（one-way ANOVA）對不同植物群落土壤各層的SOC、TN、TP、TK含量及化學計量特征進行分析，在檢驗方差齊性時，若方差齊，則采用新復極差法（Duncan）進行多重比較；若方差不齊，則采用Tamhanes T2法進行多重比較。同時采用雙因素方差分析法（two-way ANOVA）對植物群落和土層深度對SOC、TN、TP、TK含量及化學計量特征的影響進行分析。通過線性回歸方法分析不同植物群落土壤SOC、TN、TP、TK含量及化學計量比間的關系。數據統計分析及作圖分別在軟件SPSS 17.0與軟件SigmaPlot 10.0中進行。前向選擇、Monte-Carlo檢驗和 RDA 分析均在軟件 CANOCO 5.0中進行。2 結果與分析

2.1 不同植物群落土壤SOC、TN、TP、TK含量垂直分布特征

通過雙因素方差分析可得，同一土層中，植物群落對土壤SOC、TN、TP含量具顯著影響（P<0.05），而對土壤TK含量無顯著影響（P>0.05）。同一植物群落，土層深度對土壤SOC、TN、TP、TK含量均具顯著影響（P<0.05）。當土層深度與植物群落交互作用時，只對土壤TN含量具顯著影響（P<0.05）（表3）。在土壤垂直剖面上，SOC、TN、TP、TK含量均隨土層加深而逐漸降低，且0～20 cm土層SOC、TN、TP、TK含量均顯著高于其余兩個土層。

由圖1可知，不同植物群落SOC、TN、TP、TK含量在各土層間存在差異。在0～20 cm土層中，賴草草地和苜蓿草地土壤SOC含量顯著低于其他植物群落，而在20～40 cm和40～60 cm 2個土層中，SOC含量在不同群落間無顯著差異（P>0.05）。TN含量在0～20 cm和20～40 cm 2個土層中均表現為檸條群落顯著高于其他群落，而在40～60 cm土層中，各群落土壤TN含量無顯著差異（P>0.05）。從恢復方式來看，人工恢復群落土壤表層SOC、TN含量均高于自然恢復群落，土壤TP、TK含量在不同植被恢復方式下的3個土層中均無顯著差異（P>0.05）。

2.2 不同植物群落土壤化學計量比的垂直分布特征

同一土層中，植物群落對土壤C∶N、C∶P、C∶K、N∶P和N∶K均具顯著影響（P<0.05），對土壤P∶K則無顯著影響（P>0.05）。同一植物群落，土層深度對土壤C∶P、C∶K、N∶P和N∶K具顯著影響（P<0.05），對土壤C∶N、P∶K則無顯著影響（P>0.05）。在土層深度與植物群落交互作用下，只對土壤N∶P、N∶K具顯著影響（P<0.05）（表4）。在土壤垂直剖面上，除C∶N隨土層加深而增加，其他土壤化學計量比均隨土層加深而逐漸降低。其中，土壤C∶N、P∶K在3個土層中無顯著差異（P>0.05），而0～20 cm土層中土壤C∶K、N∶P、N∶K均顯著最高。

由圖2可知，不同植物群落土壤化學計量比存在差異。在0～20 cm和20～40 cm土層中，賴草群落C∶N顯著最高，檸條灌叢顯著最低，在40～60 cm土層中各植物群落C∶N無顯著差異（P>0.05）。土壤C∶P在3個土層中差異顯著（P<0.05），表現為檸條灌叢>山杏林>長芒草草地>苜蓿草地>賴草草地。不同群落土壤C∶K在0～20 cm和20～40 cm土層中無顯著差異（P>0.05），在40～60 cm土層中，山杏群落C∶K顯著低于其他群落。土壤N∶P、N∶K在0～20 cm和20～40 cm土層中表現為檸條群落顯著高于其他群落，在40～60 cm土層中各植物群落N∶P、N∶K無顯著差異（P>0.05）。3個土層下土壤P∶K在不同群落間無顯著差異（P>0.05）。從恢復方式來看，自然恢復群落0～20 cm和20～40 cm土層C∶N顯著高于天然荒草與人工恢復群落（P<0.05）。天然荒草群落0～20 cm土層C∶P、C∶K、N∶P、N∶K均高于自然恢復群落。土壤P∶K在不同恢復方式下的3個土層中均無顯著差異（P>0.05）。

2.3 不同植物群落土壤SOC、TN、TP、TK含量及化學計量比的相關性

由圖3可知，不同植物群落間，土壤SOC、TN、TP、TK含量在彼此間具正相關關系。其中，土壤SOC含量與TN含量、TN含量與TP含量、SOC含量與TP含量、TN含量與TK含量間均達到顯著正相關（P<0.05）。除人工恢復檸條群落外，其他群落土壤中SOC含量與TK含量均達到顯著正相關（P<0.05）。長芒草群落、賴草群落土壤TP含量與TK含量具顯著正相關（P<0.05），而在人工恢復方式下，苜蓿、檸條和山杏群落土壤TP含量與TK含量未達到顯著正相關（P>0.05）。

通過線性回歸分析發現，不同植物群落土壤生態化學計量比間相關關系存在差異（圖4）。各群落土壤C∶N與N∶P、C∶N與N∶K、P∶K與C∶P、P∶K與N∶P間均呈負相關關系，其中長芒草群落土壤C∶N與N∶P、C∶N與N∶K間的線性關系達到顯著水平。土壤C∶P與N∶P、C∶P與N∶K、C∶N與C∶P、C∶K與P∶K間具正相關關系，其中長芒草群落、賴草群落和山杏群落土壤C∶P與N∶P、C∶P與N∶K間的線性關系達到顯著水平。各群落土壤C∶P與C∶K、C∶K與N∶K、N∶P與N∶K間均具顯著正相關關系（P<0.05），土壤C∶P、N∶P、N∶K均隨土壤C∶K的增加呈線性增加趨勢。

3 討論

3.1 植物群落對土壤SOC、TN、TP、TK含量垂直分布的影響

本研究中，0～20 cm土層的土壤SOC、TN、TP、圖中數據為平均值±標準差；不同大寫字母表示同一土層不同群落間差異顯著（P<0.05）；不同小寫字母表示同一群落不同土層間差異顯著（P<0.05）。下同。

TK含量均顯著高于其他土層（P<0.05），有明顯表聚現象，這與前人研究結果一致（陶冶等，2016；吳鵬等，2019），這可能是由于表層土壤主要受外界環境和枯落物養分歸還的影響，使得養分首先聚集在表層土壤，然后再隨水或其他介質往下層遷移（劉興詔等，2010）。賴草和苜蓿群落0～20 cm層的土壤SOC含量顯著低于檸條、山杏及長芒草群落，這與山杏、檸條作為喬灌木其土壤表層具有較高凋落物積累量，土壤容重小，表層通氣性較好，微生物分解速率高，根系生物量豐富能夠分泌較高養分有關（尹秋龍等，2017）。苜蓿具有高耗水的特性，隨著種植年限的增加，草地會逐漸退化，經歷苜蓿群落、苜蓿+賴草群落、賴草群落和長芒草群落的自然演替過程（郭茹茹等，2020）。長芒草作為該研究區的天然植被，經歷長期的演替過程， 群落結構復雜， 物種多樣性增加， 林下枯落物層增厚，同時其須根系能夠改善土壤物理性質，提高團聚體含量，增強土壤抗蝕性，減少水土流失，進而有利于養分積累，相反賴草為自然恢復群落，植被稀疏，養分富集作用較弱，易發生水土流失，歸還給土壤的枯落物和營養物質較少，根系的死亡腐解更少，因而表層SOC較低。在0～20 cm和20～40 cm土層中，檸條群落TN含量均顯著高于其他植物群落（P<0.05），這與尹秋龍等（2017）對黃土高原植物群落土壤養分特征研究結果一致。這一方面與檸條作為固氮植物能夠固定較多的氮有關，另一方面檸條群落為人工恢復，物種多樣性高，凋落物種類豐富，歸還量較高，能夠積累更多養分。此外，有研究表明檸條根系可分泌能夠活化根際土壤難溶性養分的有機酸，提高土壤養分有效性從而改善土壤養分質量（安韶山和黃懿梅，2006）。從整體來看，人工恢復苜蓿、檸條、山杏群落土壤表層SOC、TN含量均高于自然恢復賴草群落，這可能是由于人工植被恢復樣地植被蓋度和生物量迅速增加，有機質累積速度快，對土壤的改善較為明顯（杜華棟等，2021）。此外，土壤SOC、TN含量垂直變化較大，變異性較高，這與土壤SOC、TN含量主要來源于凋落物的分解、植物根系分泌及微生物活動等有關（Deng et al.， 2016），土壤TP、TK含量在不同植物群落和恢復方式下均無顯著差異，主要是因為其受植物和恢復方式影響較小，主要來源于巖石風化與淋溶作用，巖石風化需要較長時間，在0～60 cm土層風化程度差異不大，進而導致其垂直變化較小變異性較弱（李占斌等，2017）。

3.2 植物群落對土壤化學計量比垂直分布的影響

土壤SOC、TN、TP、TK化學計量特征是反映土壤養分質量的重要指標（Liu et al.， 2017）。在土壤垂直剖面上，各植物群落土壤C∶N隨土層加深而增加，但在各土層間無顯著差異。差異不顯著的原因可能是（1）有機物質的形成需要一定數量的N和其他營養成分與其相對應的相對固定比率的C （Sterner & Elser， 2002）；（2）SOC、TN元素作為土壤結構性元素，來源基本相同，受植物群落和恢復方式影響較小，在積累與消耗過程中C∶N的變化總是保持相對穩定（Cleveland & Liptzin， 2007）。土壤C∶N是反映土壤有機質分解速率與養分供給的重要指標（Li et al.， 2015）。人工恢復檸條群落土壤C∶N最低，自然恢復賴草群落土壤C∶N最高，說明該研究區內檸條有機質分解速率相對較高，更有利于養分的積累。0～20 cm土層各植物群落土壤C∶P表現為檸條>長芒草>山杏>苜蓿>賴草，這可能是因為C∶P與土壤P的有效性成反比，主要是由土壤 C 含量決定（陶冶等，2016），檸條群落在5種植物群落中該層SOC含量最高，因此，土壤C∶P最大，土壤C∶P是衡量微生物礦化土壤有機物質吸收固持磷或釋放磷素潛力的一個指標（廖珂等，2020），同時也表明自然恢復賴草群落土壤P的有效性較高，釋放潛力大。此外，在0～20 cm和20～40 cm土層中N∶K表現為人工恢復檸條顯著高于其他植物群落，而在40～60 cm土層中則表現為山杏土壤C∶K顯著小于其他植物群落（P<0.05），其主要原因為TN、SOC含量在各植物群落間差異較大，而TK含量則保持相對穩定，導致其N∶K、C∶K的變化主要受SOC、TN含量的影響，檸條在0～20 cm和20～40 cm土層中TN含量最高，因而N∶K最高，相反山杏作為喬木林， 主要靠吸收土壤中的大量養分來維持自身發育，對土壤質量的改善有限，在40～60 cm土層SOC含量最低，因此，C∶K低于其他群落。在3個垂直土層中，土壤 P∶K 差異均不顯著，這說明土壤P∶K 相對于其他化學計量比對植物群落和恢復方式的響應最不敏感。N、P元素是植物生長的主要限制元素，因此，N∶P也可作為判斷土壤養分受限情況的重要指標。研究區內0～60 cm土層N∶P的變化范圍為0.72～2.41，明顯低于其他研究結果（Wang et al.， 2018；吳鵬等，2019），與孫騫等（2020）研究結果相近，進一步說明黃土高原N素的缺乏。

3.3 植物群落對土壤SOC、TN、TP、TK含量及化學計量比相關性的影響

通過對不同植物群落土壤SOC、TN、TP、TK含量間的關系進行回歸分析發現，各群落土壤SOC、TN、TP含量在彼此間具顯著正相關關系（P<0.05），與Tian等（2010）和李紅林等（2015）的研究結果一致，表明黃土小流域植被恢復過程中土壤SOC、TN、TP含量變化具一定耦合性。本研究發現土壤SOC、TN、TP含量與TK含量也具正相關關系，但人工恢復方式下苜蓿、檸條、山杏群落土壤TP與TK間未達到顯著性，這與秦娟等（2016）的研究結果相似，與龐圣江等（2015）的研究結果有差異。隨著植被恢復時間的不斷推移，土壤SOC、TN、TP含量變化具高度一致的同時可能在一定程度上伴隨TK含量的變化，目前關于土壤TK含量研究較少，本研究也僅考慮不同恢復方式下植物群落與土層深度對TK含量變化的影響，后期應進一步結合恢復時間或地形等因子對TK含量變化及與其他元素之間的耦合關系做進一步研究。本研究發現不同植物群落土壤化學計量比的關系存在差異，其中長芒草、賴草、山杏群落土壤C∶P與N∶P、C∶P與N∶K間具顯著正相關關系（P<0.05），而苜蓿和檸條群落土壤則未達到顯著水平。這主要受各群落獨特的生理機制影響，不同植物群落對大氣、土壤養分的吸收和釋放有所差異（董雪等，2019），影響其化學計量比的變化進而影響化學計量比間的關系。本研究發現5種植物群落土壤C∶N與N∶P、C∶N與N∶K間具負相關關系，C∶K與N∶K、N∶K與N∶P間具正相關關系，表明研究區內土壤化學計量比的變化主要受C、N元素的調控。

4 結論

（1）不同群落土壤SOC、TN、TP、TK含量均隨土層加深而逐漸降低。苜蓿草地、檸條灌叢、山杏林土壤表層SOC、TN積累量均高于賴草草地，表明該研究區人工恢復植被更有利于土壤養分的提高。

（2）檸條土壤C∶N在5種植物群落中最低，表明有機質分解速率相對較高，更有利于養分積累，賴草土壤C∶P顯著低于其他植物群落（P<0.05），說明賴草TP的有效性較高，釋放潛力大，而其他群落土壤TP相對缺乏。

（3）土壤SOC、TN、TP、TK含量彼此間具相關關系，表明黃土小流域內土壤養分變化具一定耦合性。各植物群落土壤C∶N與N∶P、C∶N與N∶K間均呈顯著負相關（P<0.05），N∶K與N∶P間均呈顯著正相關（P<0.05），表明C、N元素是該研究區調控土壤化學計量比變化的主要因素。

（4）總體來看，目前該研究區內人工恢復群落檸條對土壤C、N、P元素的積累效果更好，生態化學計量特征綜合更強，適應于在該地區種植來提高土壤質量、促進土壤養分循環?？紤]到該地區的水分等條件，退耕還草還林時應優先考慮恢復草本和灌木等先鋒植被，等土壤質量得到一定程度的改善時，再對灌木進行平茬、疏伐等管理，增加物種多樣性，緩解土壤水分匱缺。

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（責任編輯 周翠鳴）