科爾沁沙地不同林齡小葉錦雞兒人工林土壤特性及平茬撫育后的變化*

阿拉坦花 包哈森 高 娃 蔡云輝 芒 來 劉德森 姜 鵬

（通遼市林業科學研究院，內蒙古通遼 028000）

科爾沁沙地不同林齡小葉錦雞兒人工林土壤特性及平茬撫育后的變化*

阿拉坦花 包哈森 高 娃 蔡云輝 芒 來 劉德森 姜 鵬

（通遼市林業科學研究院，內蒙古通遼 028000）

對科爾沁沙地不同林齡（7、12、19和31年）的小葉錦雞兒人工林土壤特性變化的研究表明：土壤全氮含量、土壤有機碳含量、土壤有機質含量、土壤C/N比隨著小葉錦雞兒林齡的增加而提高，隨著土層深度的增加而降低，31年生小葉錦雞兒深土層中依然保有較高的養分含量；平茬撫育后，20 cm以上表層土壤養分含量有所提高，20 cm以下土壤養分含量和各土層C/N比無明顯變化。

小葉錦雞兒；平茬；土壤特性；科爾沁沙地

小葉錦雞兒（Caragana microphylla）具有抗寒、抗旱、耐貧瘠等特點，是科爾沁沙地廣泛應用的固沙植物[1，2]。我國對科爾沁沙地進行了大量的植被恢復試驗研究，但土地退化的生物學過程及植被恢復過程中土壤與植物互作機理等方面的研究較少。在一個退化的生態系統中，土壤肥力的改善是生態系統功能恢復和維持的關鍵指標之一[3-5]，土壤養分的分布、循環及時空動態變化是森林生態系統養分循環研究的重要領域。所以，研究流動沙地上種植的小葉錦雞兒人工林土壤特性變化規律，對于流沙治理、生態系統恢復及人工林管理均有重要意義。

1 研究地點與方法

試驗地點位于科爾沁沙地西南部（42°48′719″～43°25′420″N，121°07′961″～121°13′237″E），固定、半固定沙丘和平緩沙地為主要景觀。2014年，選取種植時間為2007、2002、1995、1983年的小葉錦雞兒人工林，種植年齡依次為7、12、19、31年。人工林初植行距為1.5～3 m，成林后自然形成的密度為850～3 067叢/hm2。2011年，對1983年種植的部分小葉錦雞兒進行平茬撫育，平茬時割灌機緊貼地面，一次性剪截根莖上面的全部枝條。2014年9月，采用環刀法對不同林齡小葉錦雞兒群落的0～10、10～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm土層進行取樣，試驗重復3次。取樣后，采用凱式消煮法測定土壤全氮含量，所用設備為元素分析儀(VARIO ELⅢ,Elementar, Germany)；采用油浴消化-重鉻酸鉀容量法測定土壤有機質含量；采用有機質換算法推算土壤有機碳含量；采用Excel 2007進行數據分析。

2 研究結果與分析

2.1 不同林齡小葉錦雞兒土壤特性

2.1.1 不同林齡小葉錦雞兒土壤養分含量變化

由不同林齡小葉錦雞兒土壤養分含量（圖1）可知，0～100 cm土層全氮含量、有機碳含量、有機質含量均表現為31年生＞19年生＞12年生＞7年生，并隨著土層深度的增加，呈現逐漸降低趨勢。但20 cm以下，甚至更深土層的土壤養分含量在7、12、19年生群落中差異不明顯，在31年生群落中差異較明顯。這說明隨著小葉錦雞兒種植年限的增加，土壤養分含量不斷提高，其中，31年生小葉錦雞兒在更深土層中依然有較高的養分含量。

圖1 不同林齡小葉錦雞兒土壤養分含量變化

2.1.2 不同林齡小葉錦雞兒土壤C/N比變化

由不同林齡小葉錦雞兒土壤C/N比（圖2）可知，0～100 cm土層C/N比表現為31年生＞19年生＞12年生＞7年生，其中，土壤表層變化在11.7～9.9之間，土壤深層變化在10.5～7.6之間，這表明隨著土層深度的增加，土壤C/N比呈現逐漸降低趨勢。31年生小葉錦雞兒土壤C/N比變化幅度非常小，在60 cm以下土壤中依然保持較高的C/N比，這說明隨著小葉錦雞兒林齡的增加，能夠提高土壤的C/N比。

2.2 平茬撫育后小葉錦雞兒土壤特性

2.2.1 平茬撫育后土壤養分含量變化

圖2 不同林齡小葉錦雞兒土壤C/N比變化

由平茬和未平茬的31年生小葉錦雞兒土壤養分含量（圖3）可知，平茬撫育后，小葉錦雞兒表層土壤全氮含量、有機質含量、有機碳含量均有所提高，但20 cm以下土層養分并無變化，這說明平茬能夠提高表層土壤養分含量，但對底層土壤養分無影響。

圖3 平茬撫育后小葉錦雞兒土壤養分含量變化

2.2.2 平茬撫育后小葉錦雞兒土壤C/N比變化

由圖4可知，對小葉錦雞兒進行平茬撫育后的第3年，各土層C/N比并無明顯變化。

圖4 平茬撫育后小葉錦雞兒土壤C/N比變化

3 結論與討論

3.1 現有研究表明，土壤養分指標（C、P、K和有機質等）隨小葉錦雞兒種植年限的增加而增加[6-8]。本研究結果與之相同，隨著小葉錦雞兒林齡的增加，土壤全氮含量、土壤有機質含量、土壤有機碳含量均有提高。

3.2 現有研究表明，隨小葉錦雞兒林齡增加，土壤養分含量有所提高，但主要集中在很淺的土壤表層[2，7]，這與本文結果略有出入。這一是由于各研究的土壤類型不同；二是由于31年生小葉錦雞兒群落具有強大的更新能力[9]，增加了凋落物量，這為土壤微生物生長提供有利環境，從而促進了根系生長，保持更深層土壤中的有機碳含量。

3.3 隨著小葉錦雞兒林齡的增加，土壤C/N比有所提高，但31年生小葉錦雞兒各土層C/N比變化幅度較小，土壤肥力隨著土層深度變化幅度也較小。這是由于隨著林齡的增加，小葉錦雞兒把更多的吸收根分配于深層土壤[10]，老齡林更有助于改善土壤肥力，穩定性也比其他年齡的林分強。

3.4 平茬撫育后，0～20 cm表層土壤養分含量有所提高，20 cm以下土壤養分含量無變化，各土層C/N比無明顯變化。這是由于平茬撫育能控制小葉錦雞兒衰退，提高地上部分生長量，在短期內獲得較大的林下草本層生物量[9]，使表層土壤有機碳含量有所提高，而對深土層有機碳含量及土壤C/N比無明顯影響。

［1］曹成有，寇振武，蔣德明，等.沙地小葉錦雞兒群落持續經營的對策［J］.中國沙漠,1999,19(3):42-45.

［2］滕曉慧，曹成有，富瑤，等.不同林齡小葉錦雞兒固沙群落土壤酶活性及微生物生物量的變化［J］.生態環境,2007,16 (3):1 030-1 034.

［3］Fang,W.&S.L.Peng.Development of species diversity in the restoration process of establishing a tropical man-made forest ecosystem in China［J］.Forest Ecology and Management,1997, 99:185-196.

［4］吳彥，劉慶，喬永康，等.亞高山針葉林不同恢復階段群落物種多樣性變化及其對土壤理化性質的影響［J］.植物生態2001,25(6):648-655.

［5］陸昕，孫龍，胡海清.森林土壤活性有機碳影響因素［J］.森林工程，2013,29(1):9-14.

［6］蘇永中，趙哈林，張銅會，等.科爾沁沙地不同年代小葉錦雞兒人工林植物群落特征及其土壤特性［J］.植物生態學報, 2004,28(1):93-100.

［7］李雪華，蔣德明，駱永明.小葉錦雞兒固沙灌叢的肥島效應及植被影響［J］.遼寧工程技術大學學報，2010，4(2):336-339.

［8］Zhao X Y,Wang S K,Luo Y Y,et al.Toward sustainable desertification reversion:A case study in Horqin Sandy Land of northern China［J］.Sciences in Cold and Arid Regions,2015,7 (1):23-28.

［9］包哈森高娃，阿拉坦花，豐潔，等.科爾沁沙地不同林齡小葉錦雞兒人工林群落特征及平茬撫育后狀況［J］.中國沙漠，2015，11(35):1 527-1 530.

［10］牛存洋.科爾沁沙地小葉錦雞兒地上-地下生物量分配格局［J］.生態學雜志,2013,32(8):1 980-1 986.

第1作者簡介：阿拉坦花（1976-），女，博士，工程師，從事森林資源與生態環境研究工作。

（責任編輯：王岳）

Study on the Characteristic of Soil and the Change of Stumping of Caragana microphylla at Different Ages

Alatan hua
（Research Institute of Forestry Sciences of Tongliao City,Inner MongoliaTongliao028000）

Study on the characteristic change of vegetation and soil at different ages（7 a、12 a、19 a、31 a）of Caragana microphylla,show that soil total nitrogen,organic carbon,organic matter and carbon-nitrogen ratio are improve by ages increasing,decrease by soil depth,but there are high nutrient in deeper soil layer of in 31 year old forest stumping can improve soil nutrient in soil of 0～20 cm,it is no change below 20 cm.

Caragana microphylla；Stumping；Soil properties；Horqin sandy land

S793.3,S728.4

A

1001-9499（2016）06-0027-03

2016-09-12

*國家林業公益性行業科研專項（201304206）；2015年內蒙古自治區科技重大專項“科爾沁沙地綜合治理與林草牧業發展研究”資助