退耕還林地土壤養分動態分析

[摘 要] 自退耕還林項目實施以來，基本達到了國家規定的各項指標要求。但是，退耕還林后土壤養分的動態變化情況值得進一步研究?；诖耍ㄟ^建立4個試驗區，包括1個農耕地、3個不同種植樹木區，分析退耕還林后土壤表層（0～20 cm）和深層（20～40 cm）養分的變化，以及土壤養分在一年內隨時間的動態變化過程，并簡要分析影響土壤養分含量的各類因素。結果表明，4個試驗區表層土壤養分皆高于深層土壤，其中試驗區種植的杉木由于生長快、易落葉，表層土壤富含更多易分解的有機質；而農耕地由于人工施肥翻種，表層氨氮明顯高于深層；表層土壤內有機質在冬季相對含量較低，春季落葉等被逐級分解積累而導致土壤內有機質含量逐漸上升。經過綜合分析，退耕還林地所種植的樹木能有效提高土壤養分含量，但仍需要對土壤進行施肥以保障土壤肥力。

[關鍵詞] 土壤養分；氮素；退耕還林；動態變化

[中圖分類號] S714.8 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-7909（2017）34-56-3

土壤是植被生長的基礎，是生態系統中的重要組成部分。土壤養分是滿足植被生長的必要條件，養分動態變化代表著土壤的退化、養分的流失。而養分含量主要由土壤內養分的輸入和養分的輸出決定[1]。分析土壤養分變化，有助于在農業生產活動中采取更為有效積極的措施，減少土壤養分流失，滿足植被生長的需求[2]。

土壤養分動態研究在林地等生態系統中早已經開展多年，已取得豐碩的成果，主要研究對象是土壤中氮、磷流失[3]。本研究針對退耕還林過程中不同還林樹木類型下土壤含氮的動態變化特征，并以農耕地作為對照，分析退耕還林后土壤資源、養分的變化情況，為制訂合理的還林模式和加強林地管理提供依據。

1 研究區概況

漢中盆地地處秦嶺南麓，南屏巴山，東經105°30′50″～108°16′45″，北緯32°08′54″～33°53′16″。最大直線長度東西為258.6 km，南北為192.9 km。盆地海拔在500 m左右，而秦巴山體高出漢中盆地500～2 500 m。地貌類型多樣，以山地為主，占總土地面積的75.2%（其中低山占18.2%，高中山占57.0%），丘陵占14.6%，平壩占10.2%。

盆地內夏無酷暑，冬無嚴寒，雨量充沛，氣體濕潤，年降水量800～1 000 mm，年均氣溫14 ℃，生態環境良好，生物資源極為豐富。年平均相對濕度分布態勢基本呈南大北小，漢江平壩、巴山山地濕度為70%～80%，秦嶺山地濕度為73%。一年中冬春兩季濕度較小，夏秋濕度較大。9-10月為全年之冠，濕度均在80%～86%；冬季（12-2月）漢江平壩、巴山山地濕度為75%～80%，秦嶺山地濕度為58%～66%。

糧食生產一年兩熟，主產水稻、小麥、玉米、油菜等，其中水稻、油菜產量為全國最高。農墾耕地土層較?。ê穸燃s50 cm），結構疏松，保水保肥能量一般，坡度20°左右，有較強的坡面侵蝕作用（見表1）。繼退耕還林示范工程實施以來，經過國家林業局驗收，面積保存率和幼苗成活率基本達到國家規定指標，主要的還林模式有林草、林果、林竹等。

2 分析方法

2.1 試驗設計

根據當地氣候及生態狀況選擇白楊、雜交竹和杉木3種退耕還林樹種模式，按照樹種培育標準進行種植，并保證林地不受外界破壞。在林地外平整開闊地設置降雨計，記錄降雨情況。

影響土壤養分變化的因素多樣，如大氣降水、林地土壤狀況以及地形、植被類型和覆蓋程度等，對4個縣試驗區的調查表明，地質特征差異不大，試驗可比性強，能突出林地植被對土壤養分的影響情況（見表2）。

2.2 試驗樣品采集

在試驗實施前和還林種植后，每隔30 d采樣一次，分別在試驗區不同位置按照構造高地，在坡上部、中部、坡下部處分別在土壤表層（0～20 cm）和深層（20～40 cm）位置取樣，取樣后及時帶回，以保證樣本土壤的新鮮度。

2.3 土壤氮素分析

植物營養學理論指出植物所吸收利用的氮源主要有三類：NH4+-N、NO3--N和可溶性有機氮化合物。測定方法按照森林土壤養分測定國家標準執行，有機質的測定采用重鉻酸鉀氧化法，全氮的測定采用開氏蒸餾法，水解氮的測定采用堿解擴散法，NH4+-N的測定采用還原蒸餾法，NO3--N的測定采用酚二磺酸比色法，同時測定土壤含水量[4]。

3 結果與分析

3.1 土壤養分表層和深層特征

土壤中氮素為植被生物的主要營養元素，因此土壤中氮素的積累和有機質的積累是一致的。在對試驗區進行取樣分析時，分別對表層和深層進行了取樣，測定土壤有機質和氮素含量，分析整個觀測期不同還林地試驗區土壤養分表層和深層變化情況。表層土壤是侵蝕的直接接觸面，同時也受到植被生長、耕作的影響，氮素含量變化差異大，見表3。土壤中有機質差異不顯著。而水解氮包括易分解的速效氮和有機氮，因此各試驗區還林地有機氮差異較為顯著。其中杉木林地表層土壤水解氮含量最高，實地地表植被調查發現，地表草本植物生長茂盛，形成有機質含量較多，故礦化出較多量的有機氮，從而導致水解氮含量較高。試驗結果表明，退耕還林地在自然環境下，由于地表植被生長的影響，能有效提高土壤水解氮含量。

土壤中有機質主要來源于地表枯萎植物枝葉的分解，而土壤深度縱向上有機質分布取決于滲水作用，以及動物在表層、深層活動時的擾動。經測試，結果表明不同試驗區均出現了有機質含量表層大于深層的特征。其中，白楊表深層有機質含量差別最大，原因為白楊為闊葉木且生長較快，落葉多且落葉較易分解。

水解氮為土壤中有效氮的主要形式，成分主要為易礦化的有機氮，一般表層土壤中相對于深層更富含有機質，導致表層土壤易分解有機氮較深層具有較高的比例。從表3可以看出，不同試驗區土壤中水解氮表層向深層降低幅度大小為：杉木、農耕地、白楊、雜交竹。杉木生長快、易落葉，表層土壤富含更多易分解的有機氮。農耕地由于人工施肥翻種，表層氨氮明顯高于深層。

3.2 土壤養分時間動態變化

著重分析表層（0～20 cm）土壤有機質隨時間變化呈現的特征。土壤有機質退耕還林初期（秋季），土壤中有機質呈下降趨勢，在冬季下降至最低，隨后土壤有機質緩慢上升（見圖1）。主要原因為在冬季植被枯萎落葉較多，但未被分解轉換為有機質，因此有機質含量較少。春季植被開始復蘇，冬季枯萎落葉開始逐漸被分解轉化，土壤內有機質含量開始上升。

3.3 土壤氮素動態變化影響因素

影響土壤氮素動態變化原因很多，主要包括降雨、微生物作用、農業活動、植被狀況，但目前難以識別哪個為最主要的影響因素[5]。

3.3.1 降雨。降雨會導致土壤氮素流失，氮素的流失影響土壤養分含量的變化。試驗期間年內降雨主要集中于4-6月和7-9月，約占全年的60%。經相關性分析，土壤內氮素動態與降雨量相關性不顯著。

3.3.2 微生物作用。土壤內好氧菌活動將直接影響枯萎掉落植被的分解，深部土壤透氣性逐漸降低，土壤含氮量一般隨深度增加而降低，氮礦化速率也逐漸下降。

3.3.3 農業活動。耕種、施肥、收割等影響農耕地土壤養分變化。一般在3-4月、8-9月是莊家收獲期，5、10月為耕地、施肥的主要時期。

3.3.4 植被狀況。不同植物生物學特性、植被覆蓋率、枯葉凋落量等的差異，影響不同植被生長地土壤的養分變化。

4 結語

①農耕地與退耕還林地土壤養分有較大的差別，但各還林地土壤中有機質差別不明顯。農耕地和各還林地中，土壤表層與深層具有明顯差異，受地表植被生長及掉落物分解轉化作用程度影響，深層土壤養分小于表層土壤。同時，在植被作物生長期，夏秋季表層土壤內有機質含量較高，而冬季土壤內有機質含量相對較低。

②影響土壤內養分變化的因素多樣，為環境和植被等一系列綜合作用的結果，各影響因素較為復雜，還需要進一步研究。

③退耕還林措施在一定程度上能提高土壤養分含量，但無法在短時間內快速提高。因此，在在退耕還林后，還需對種植樹木進行有效施肥，以滿足植被生長所需。

參考文獻

[1]張興昌，邵明安，黃占斌，等.不同植被對土壤侵蝕和氮素流失的影響[J].生態學報，2000（6）：1038-1049.

[2]白紅英，唐克麗，陳文亮，等.坡地土壤侵蝕與養分流失過程的研究[J].水土保持通報，1991（3）：14-19.

[3]李忠佩，王孝舉.紅壤丘陵區土地利用方式變更后土壤有機碳動態變化的模擬[J].應用生態學報，1998（4）：365-370.

[4]李傳榮，劉金文，陳永杰，等.經濟林下土壤水分和土壤結構動態變化的研究[J].水土保持研究，2001（3）：131-134.

[5]李貴才，韓興國，黃建輝，等.森林生態系統土壤氮礦化影響因素研究進展[J].生態學報，2001（7）：1187-1192.