科爾沁沙地榆樹(shù)疏林和天然草地土壤理化性質(zhì)特征分析

包哈森高娃，鄭鐵軍，吳志萍，芒來(lái)，阿拉坦花，蔡云輝

(內(nèi)蒙古通遼市林業(yè)科學(xué)研究院，內(nèi)蒙古 通遼 028000)

榆樹(shù)(UlmuspumilaL.)為榆科榆屬落葉喬木，又名榆、白榆、家榆、錢(qián)榆、鉆天榆等，分布于中國(guó)東北、華北、西北、西南各省區(qū)，以及朝鮮、俄羅斯、蒙古等地[1]。植物化石和孢子粉資料顯示，新生代第三紀(jì)時(shí)，我國(guó)即有榆樹(shù)生存繁衍[2]。古代文獻(xiàn)《詩(shī)經(jīng)》、《管子》、《爾雅》、《群芳譜》和《漢書(shū)》等也都有對(duì)它的記載[3]。榆樹(shù)疏林草地是榆樹(shù)分布的一種特殊形式，在我國(guó)分布于科爾沁沙地和渾善達(dá)克沙地，是該區(qū)特有的一種原始自然景觀[4]。

沙地植被演替的頂級(jí)群落是榆樹(shù)疏林[5，6]。在科爾沁沙地，榆樹(shù)疏林草地被認(rèn)為是最穩(wěn)定的植被類(lèi)型，也是該區(qū)植被演替的頂級(jí)群落[5]。但是由于氣候條件的變化和人類(lèi)不合理的經(jīng)營(yíng)活動(dòng)，其分布面積已經(jīng)大大減少，種類(lèi)和結(jié)構(gòu)也發(fā)生了重大的變化[7]。加大榆樹(shù)疏林的保護(hù)與開(kāi)發(fā)利用，是林業(yè)科研人員面臨的重要研究課題。因此，本研究通過(guò)榆疏林和天然草地土壤理化性質(zhì)特征分析，研究榆樹(shù)疏林對(duì)土壤養(yǎng)分流動(dòng)及土壤肥力的影響，為榆樹(shù)人工造林及開(kāi)發(fā)利用提供理論依據(jù)。

1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地點(diǎn)位于通遼市科左后旗吉爾嘎朗鎮(zhèn)榆樹(shù)疏林(43°18′ N，123°00′ E)和天然草地。屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年均溫度6.2 ℃，年均降水量439 mm，降水集中在6—8月。年均總輻射5 035.1 MJ·m-2·a-1，日照時(shí)數(shù)2 837～2 892 h，無(wú)霜期150 d，土壤類(lèi)型為風(fēng)沙土。

2 試驗(yàn)方法

2017年10月，采用環(huán)刀法對(duì)榆樹(shù)疏林和天然草地群落的0～60 cm土壤各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定。測(cè)定指標(biāo)包括全氮、全鉀、有機(jī)質(zhì)、水分、水溶性鹽總量等。對(duì)0～10、10～20、20～40、40～60 cm土層進(jìn)行取樣，試驗(yàn)重復(fù)3次。取樣后，土壤全氮—采用凱式消煮法元素分析儀測(cè)定(VARIO ELⅢ，Elementar，Germany)；土壤全鉀—采用酸溶-火焰光度計(jì)法；土壤有機(jī)質(zhì)—采用油浴消化-重鉻酸鉀容量法；土壤水分—采用烘干法測(cè)定；土壤水溶性鹽總量—采用質(zhì)量法；采用有機(jī)質(zhì)換算法推算土壤有機(jī)碳含量；采用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同土層深度土壤養(yǎng)分含量變化

榆樹(shù)和草地不同土層深度土壤養(yǎng)分含量變化比較圖1—圖6表示，在0～60 cm土層土壤養(yǎng)分含量中，榆樹(shù)疏林土壤全氮、全鉀、有機(jī)質(zhì)、有機(jī)碳含量均比草地高。這是因?yàn)橛軜?shù)疏林凋落物量大，植被種類(lèi)多，被土壤微生物分解形成的碳、氮、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素進(jìn)入土壤提高養(yǎng)分。二是榆樹(shù)有發(fā)達(dá)的根系，根系與土壤的相互作用影響土壤養(yǎng)分的提高，從而形成良好的土壤理化環(huán)境。三是天然林人為擾動(dòng)較小，土壤養(yǎng)分流失較少。認(rèn)為榆樹(shù)對(duì)土壤有較強(qiáng)的改善能力；

草地全氮、全鉀、有機(jī)質(zhì)、有機(jī)碳含量變化較小，相對(duì)穩(wěn)定，其中全鉀含量在表層土0～10 cm較高(圖2)；

榆樹(shù)土壤全氮、全鉀、有機(jī)質(zhì)、有機(jī)碳含量隨著土層深度的增加均呈現(xiàn)遞減趨勢(shì)，這符合同一植被類(lèi)型下，土壤養(yǎng)分垂直分配規(guī)律。其中全氮、有機(jī)質(zhì)、有機(jī)碳含量在20 cm以上土層變化幅度較大，全鉀含量在40 cm以上土層變化幅度較大。

圖1 不同土層深度全氮含量的變化

圖2 不同土層深度全鉀含量的變化

圖3不同土層深度有機(jī)質(zhì)含量的變化

圖4 不同土層深度有機(jī)碳含量的變化

3.2 不同土層深度土壤水分變化

由圖5不同土層深度土壤水分變化可知，在0～60 cm土層中表層0～20 cm榆樹(shù)土壤水分含量比草地高，40 cm以下草地高于榆樹(shù)疏林。這是因?yàn)橛軜?shù)地表枯落物覆蓋較厚，草地雜草分布稀疏，地表裸露，盡管對(duì)土壤水分利用主要集中在淺層，但蒸發(fā)量相對(duì)較大，土壤保水能力差，所以土壤水分含量低；深層土壤中榆樹(shù)根系較多，吸收土壤水分，導(dǎo)致水分含量比草地低。

榆樹(shù)土壤水分含量隨著土層深度的增加呈遞減趨勢(shì)，草地土壤水分含量隨著土層深度的增加呈增大趨勢(shì)。

圖5 不同土層深度水分含量變化

3.3 不同土層深度土壤水溶性鹽總量變化

由圖6不同土層深度土壤水溶性鹽總量變化可知，在0～60 cm土層中榆樹(shù)土壤水溶性鹽總量高于草地，這說(shuō)明榆樹(shù)抗鹽能力比草地強(qiáng)。

榆樹(shù)和草地土壤水溶性鹽總量隨著土層深度的增加呈遞減趨勢(shì)，這符合同一植被類(lèi)型下，土壤水溶性鹽總量垂直分配規(guī)律。

圖6 不同土層深度水溶性鹽總量變化

4 結(jié)論與討論

4.1 林昌虎等[8]在對(duì)貴州喀斯特石漠化地區(qū)荒地土壤理化性質(zhì)及環(huán)境效應(yīng)的研究中發(fā)現(xiàn)，土壤有機(jī)質(zhì)在各地類(lèi)的排序結(jié)果為荒地<草地<<林地(<<表示遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于)，全氮含量排序?yàn)椋毫值?草地>荒地。與本研究結(jié)果榆樹(shù)土壤有機(jī)質(zhì)、有機(jī)碳、全氮含量高于草地一致。這是因?yàn)樘烊涣秩藶閿_動(dòng)較小，土壤養(yǎng)分流失相對(duì)較少，而且天然林植被蓋度大，物種多，植被凋落物被微生物分解后歸還土壤的有機(jī)質(zhì)、有機(jī)碳、全氮、全鉀等比草地高。土壤有機(jī)質(zhì)表現(xiàn)出的總體規(guī)律為：隨土層深度加深，有機(jī)質(zhì)含量減小。原因可能是受地上植被凋落物分解的影響，落葉殘?bào)w被微生物分解后由地表再慢慢進(jìn)入下層土壤，因分解這些殘?bào)w凋落物的微生物含量隨土層加深而減少[9-11]。與本研究結(jié)果榆樹(shù)土壤全氮、全鉀、有機(jī)質(zhì)、有機(jī)碳含量隨著土層深度的增加均呈現(xiàn)遞減趨勢(shì)一致。

4.2 諸多研究表明[12-15]，固沙植被建立后土壤水分逐漸下降，同時(shí)受荒漠根系吸水作用的影響，其根系密集的剖面深度內(nèi)降水水分入滲積累不明顯。本研究結(jié)果榆樹(shù)土壤水分含量隨著土層深度的增加呈遞減趨勢(shì)與之相同。

4.3 本研究表明，在0～60 cm土層中榆樹(shù)土壤水溶性鹽總量高于草地，這說(shuō)明榆樹(shù)抗鹽能力比草地強(qiáng)。榆樹(shù)和草地土壤水溶性鹽總量隨著土層深度的增加呈遞減趨勢(shì)，這符合同一植被類(lèi)型下，土壤水溶性鹽總量垂直分配規(guī)律。