榆林沙區不同固沙林地土壤養分特征

馬存平，李軍保，董強，趙曉彬

(陜西省治沙研究所, 陜西 榆林 719000)

榆林沙區不同固沙林地土壤養分特征

馬存平，李軍保，董強，趙曉彬

(陜西省治沙研究所, 陜西 榆林 719000)

以榆林沙區不同類型固沙林為研究對象,選取5種典型固沙林地，以裸沙地為對照，比較分析了不同固沙林地土壤養分變化特征。結果表明：各固沙林地土壤有機質、全磷、速效氮、速效鉀含量均較裸沙地有顯著提高。其中，有機質提高幅度最大，是裸沙地的3.6～4.6倍，速效氮次之，全磷最小；土壤有機質含量為檸條林>踏郎林>紫穗槐林>沙蒿林>樟子松林>裸沙地，踏郎、檸條、沙蒿林土壤全磷較大；速效氮和速效鉀含量變化趨勢相同，樟子松林、檸條林較大，沙蒿、紫穗槐林地較小；土壤中有機質、全磷、速效氮、速效鉀含量在25 cm以上土層變化幅度較大，幾乎成直線下降趨勢，在25 cm以下變化趨于平緩；土壤有機質與全磷、速效氮、速效鉀呈極顯著正相關。

榆林沙區；固沙林地；土壤養分

AbstractTaking sand fixation forest with different types in Yulin sandy and desert area as the research object,selecting five typical sand fixation forest land, with naked sandy land being the control, the characteristics of soil nutrient change in different sand fixation forest land were analyzed. Result shows that the sand soil organic matter, total phosphorus, available nitrogen, available potassium content increase significantly as compared with bare sandy land, organic matter increase the largest, which being 3.6-4.6 times than that of the bare sand, followed by the indicators of available nitrogen, total phosphorus;the sequence of soil organic matter content:Caraganakorshinskiiforest >Hedysarummongolicumforest>Artemisiamongolicaforest>Pinussylvestrisvar.mongolica>bare sandy land,for soil total phosphorus,forest ofHedysarummongolicum,Caraganakorshinskii,Artemisiadesertorumare the largest;the trend of available nitrogen & available potassium are the same,Pinussylvestrisvar.mongolica&Caraganakorshinskiiforest are the largest,Artemisiadesertorum&Amorphafruticosais small. The contents of organic matter, total phosphorus, available nitrogen & available potassium in soil are above 25 cm, and the soil layer change greatly, almost decrease linearly, and tend to be lower at 25 cm. Soil organic matter is positively correlated with total phosphorus, available nitrogen & available potassium.

KeywordsYulin sandy and desert land; sand fixation forest land; soil nutrient

榆林沙區地處毛烏素沙地東南緣，占毛烏素沙地總面積的48.6%[1]。該區自然環境惡劣，風大沙多、干旱少雨，生態環境脆弱，是一個多層次的生態過渡帶，也是土地荒漠化較為嚴重的地區之一[2]，是阻止西北風沙東越南侵的重要防線，生態區位重要。植被建設是防沙治沙的根本措施，國家相繼實施了飛播治沙造林、三北防護林、退耕還林、天然林保護等各大生態工程，取得了顯著的成效，使沙區生態面貌有較大改觀，植被恢復類型呈現多樣性。對于沙區生態建設，首先是植被恢復，植被恢復能充分利用土壤——植物復合系統的功能改善局部環境，促進生物物種多樣性的形成[3]，同時土壤也會表現出不同的響應。土壤是生態系統諸多生態過程(如營養物質循環、水平衡、凋落物分解)的參與者與載體，其結構與養分狀況對于植物的生長起著關鍵性的作用，直接影響植物群落的組成與生理活力，決定著生態系統的結構、功能和生產力水平，是生態系統功能恢復與維持的關鍵指標之一[4]。研究不同固沙林改善土壤養分在量上的差異，對于防沙治沙和沙區植被建設具有重要意義和參考價值。因此，本試驗通過分析不同固沙林對土壤養分改善程度和強度的差異，探討榆林沙區有效的植被恢復方式，以期為榆林沙區植被恢復提供科學依據。

1 研究區概況

選擇毛烏素沙地東南緣陜西榆林沙區，該區轄神木縣、榆陽區、橫山縣、靖邊縣、定邊縣、府谷縣和佳縣，屬陜北風沙灘地區，沙地占80%左右，屬溫帶寒冷半干旱氣候，年均溫絕大部分地區<8 ℃，1月平均溫度-11～-8 ℃，7月平均溫度22～24 ℃，年內≥10 ℃積溫約為2 500～38 00 ℃之間。年降水量250～440 mm，集中于7—9月，占全年降水的60%～75%，年均蒸發量為2 388. 7 mm。區內土壤主要為風沙土和栗鈣土。主要自然植物種有沙柳(Salixpsammophila)、踏郎(Hedysarumfruticosum)、沙蒿(Artemisiaarenaria)、檸條 (Caraganakorshinskii)等。形成不同植被覆蓋率的固定、半固定沙地。流動沙地植被稀疏，人工植被多為樟子松(Pinussyvistrisvar.mongolica)、沙地柏(Sabinavulgaris)、紫穗槐(Amorphafruticosa)等。

2 研究方法

2.1 樣地選擇及取樣

2013年9月，對榆林沙區不同植被恢復類型區進行了布點采樣，選取具有代表性的植被恢復類型區域，且每個區域內有其典型的優勢植被(優勢植被占70%以上)，分別選取樟子松林(16年)、檸條林、沙蒿林、紫穗槐林、踏郎林和裸沙地共6個類型區，每個類型區設3個樣點，共計18個樣點，每個樣點同時采集3個重復樣品。取樣方法采用土壤剖面法，剖面深度0～100 cm，分別采集0～5 cm、5～25 cm、25～50 cm、50～75 cm、75～100 cm土樣。將所采土壤樣品裝入土壤密封袋，帶回實驗室風干，然后磨細、過1、0.25 mm篩、進行土壤化學性質分析。

2.2 分析方法

室內分析于2014年3月進行，分層處理0～100 cm土壤樣品。測定項目：土壤有機質、全磷、速效氮、速效鉀。有機質采用重鉻酸鉀法，全磷采用鋁銻抗比色法，速效氮采用堿解擴散法，速效鉀采用火焰光度法。采用Excel和SPSS軟件進行數據處理分析。

3 結果與分析

3.1 不同固沙林對土壤有機質的影響

土壤有機質是衡量土壤質量的重要指標之一，它不僅能增強土壤的保肥和供肥能力，提高土壤養分的有效性，而且可以促進團粒結構的形成，改善土壤的透水性、蓄水能力及通氣性等[5]。由表2可知，不同植被恢復模式土壤有機質含量均隨著土層深度的增加而急劇減小，表層0～5 cm有機質含量明顯高于下層。不同植被恢復模式0～5 cm土層土壤有機質存在顯著差異(P<0.05)。各種林地土壤有機質含量明顯大于裸沙地。0～5 cm土層有機質含量踏郎林地最大，但與檸條林地、沙蒿林地、紫穗槐林地差異性不顯著(P>0.05)，與樟子松林地和裸沙地差異性顯著(P<0.05)。裸沙地有機質最小，與其他林地差異性均顯著(P<0.05)。5～25 cm土層有機質各林地間差異性均不顯著(P>0.05)，但于裸沙地間差異性均顯著(P<0.05)。25 cm以下土層有機質變化較小，差異不顯著。土壤中有機質含量變化是由有機物質輸入和輸出量的相對大小決定的[6]，輸入量主要依賴于有機殘體歸還量以及有機殘體的腐殖化系數，而輸出量則主要包括受各種生物和非生物條件(氧化還原電位、土壤含水量等)控制下的分解和侵蝕損失[7]，凋落物的差異和凋落物的分解速度是土壤有機質含量差異的重要原因[8]。樟子松雖然生長16年，林下灌草稀少，枯枝落葉層較薄，且針葉分解緩慢。因此，其表層土壤有機質含量相對其他灌木較少。

表1 不同固沙林不同土層土壤有機質含量g·kg-1

注：同列數據后不同字母表示在5%水平上差異顯著。

3.2 不同固沙林對土壤全磷的影響

由表2可知，榆林沙區土壤磷素貧乏，全磷含量在0.217～0.390 g·kg-1，隨土層深度的增加有減小趨勢，但變化不明顯。各植被恢復類型對土壤全磷影響較小，0～5 cm土層土壤全磷沙蒿林地最大，裸沙地土壤全磷含量最小；5～25 cm土層踏郎全磷含量最大，與其他固沙林地和裸沙地間差異性顯著(P<0.05)，裸沙地全磷含量最小，但與除踏郎外其他固沙林地間差異不顯著(P>0.05)；25～50 cm土層裸沙地土壤全磷含量最小，與各固沙林間差異顯著(P<0.05)。各固沙林土壤全磷有不同幅度增加，但其間差異不顯著(P>0.05)；50～70 cm土層變化趨勢與25～50 cm類似，75～100 cm土層各固沙林及與裸沙地間差異不顯著(P>0.05)。

表2 不同植被恢復類型不同土層土壤全磷含量 g·kg-1

3.3 不同固沙林對土壤速效氮的影響

由表3可知，0～50 cm土層速效氮含量變化較大，50 cm以下土層變化趨緩。0～5 cm土層踏郎林土壤速效氮含量最大，與紫穗槐林和裸沙差異顯著(P<0.05)，與樟子松林、檸條林和沙蒿林差異不顯著(P>0.05)。裸沙土壤速效氮含量最小，且與其他林分類型差異顯著(P<0.05)；5～25 cm土層樟子松林地最大，與其他林地和裸沙地間差異顯著(P<0.05)，裸沙地含量最小，但與沙蒿林地、紫穗槐林地和踏郎林地差異不顯著(P>0.05)；25～50 cm土層變化趨勢與5～25 cm土層類似，50～100 cm土層土壤速效氮含量較小，各固沙林間變化幅度也減小，說明沙地植被恢復增加土壤速效氮數量，對0～50 cm土層影響明顯，對50 cm以下土層影響不顯著。

表3 不同植被恢復類型不同土層土壤速效氮含量 mg·kg-1

3.4 不同固沙林對土壤速效鉀的影響

由表4可以看出，隨土層深度的增加，各固沙林土壤速效鉀含量逐步減小。0～5 cm土層樟子松速效鉀含量最大，與檸條林地、踏郎林地差異不顯著(P>0.05)，與沙蒿林地、紫穗槐林地、裸沙地間差異顯著(P<0.05)。裸沙地土壤速效鉀含量最小，與其他固沙林地間差異顯著(P<0.05)；5～25 cm土層速效鉀變化趨勢與0～5 cm相同，25 cm以下土層裸沙地速效鉀含量較小，與其他固沙林地差異不顯著。

表4 不同植被恢復類型不同土層土壤速效鉀含量 mg·kg-1

3.5 固沙林上層土壤養分之間的相關性

以上土壤養分分析說明，榆林沙區固沙林地0～25 cm土層養分含量變化幅度較大，25 cm以下土層養分變化幅度較小，相對穩定，故本研究對0～5 cm和5～25 cm土層養分進行相關分析(表5)。結果表明，土壤有機質與全磷、速效氮、速效鉀均呈極顯著正相關。全磷與速效鉀呈極顯著正相關關系，與速效氮之間無顯著相關性，速效氮與速效鉀呈極顯著正相關。

表5 固沙林地上層土壤養分含量之間的相關關系

注：**顯著性水平P<0.01。

4 結論與討論

4.1 在生物地球化學循環中植物與土壤之間存在著必然聯系，土壤是植被建設的重要基礎，同時也受到植物生長的影響[9]。在榆林沙區土壤發生與演變過程中，不同固沙林土壤有機質、全磷、速效氮、速效鉀含量均大于裸沙地，且差異均達到顯著(P<0.05)，有機質增加幅度最大，是裸沙地的3.6～4.6倍，速效氮次之，全磷最小。說明土壤磷素、鉀素含量主要受成土母質、風化程度和土壤本身特性的影響[10]，固沙林雖然對其有作用，但影響較小。不同固沙林地土壤有機質含量為檸條林>踏郎林>紫穗槐林>沙蒿林>樟子松林>裸沙地；全磷含量為踏郎林>檸條林>樟子松林>沙蒿林>紫穗槐林>裸沙地；速效氮和速效鉀含量呈現相同的變化趨勢，樟子松林>踏郎林>檸條林>紫穗槐林>沙蒿林>裸沙地，表明在沙區營造固沙林，可有效促進土壤養分積累[11，12]。

4.2 不同固沙林地土壤中有機質、全磷、速效氮、速效鉀含量均隨著土層深度的增加而逐漸下降。且下降趨勢在25 cm以上土層變化幅度較大，幾乎成直線下降趨勢，在25 cm往下變化趨于平緩，0～25 cm以上土層養分含量與土壤0～100cm變化趨勢一致，說明了0～25cm土壤養分含量對土壤養分含量貢獻最大。在0～5cm土層土壤養分含量變化劇烈，不同固沙林地土壤有機質、全磷、速效氮和速效鉀均大于裸沙地，且與裸沙地間差異顯著(P<0.05)。0～25cm上層土壤養分相關分析說明，土壤有機質與全磷、速效氮、速效鉀呈極顯著正相關，這與大多數研究結果一致[13，14]，全磷與速效鉀呈極顯著正相關，與速效氮之間無顯著相關性，速效氮與速效鉀呈極顯著正相關。

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SoilNutrientCharacteristicsinDifferentSandFixationForestLandinYulinSandyandDesertArea

Ma Cunping,Li Junbao, Dong Qiang, Zhao Xiaobin

(Research Institute of Shaanxi Sand Control, Yulin 719000, China)

S727.23

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2017.09.001

1005-5215(2017)09-0001-03

2017-08-14

榆林市科技計劃項目2014jh-02

馬存平(1972-)，男，陜西佳縣人，碩士，工程師，主要從事荒漠化防治及礦區生態恢復研究.