黃土丘陵溝壑區檸條人工林地土壤養分特征研究

薛 睿，柴春山，馬 馳，劉燕萍

(甘肅省林業科學研究院，甘肅 蘭州 730020)

土壤作為植物生產的基地、動物生產的基礎、農業的基本生產資料、人類耕作的勞動對象，與社會經濟緊密聯系[1]。土壤養分狀況是影響植被生長和生產力的重要因素[2]。檸條以其極強的適應能力在黃土丘陵溝壑區各個生境都有廣泛的分布，但由于黃土高原生態環境脆弱，土壤養分和水分的不足或分布的不平衡導致檸條林生長退化乃至衰敗現象突出。因此，為了促進該區域的檸條植被恢復和更新，深入探討檸條群落平茬更新措施與土壤養分、檸條植被與不同土層深度土壤養分之間的關系，可以探析不同更新措施對土壤養分的影響，揭示植被對干旱環境的響應關系，反映植物或生態系統的健康狀況，這對于黃土高原水土保持和生態修復具有積極意義[3-6]。

1 研究區自然概況

研究區位于定西市巉口鎮龍灘流域，屬半干旱黃土丘陵溝壑區，地理坐標為東經104°30′、北緯35°45′，平均海拔1 900 m。年平均氣溫6.8 ℃，極端最低氣溫-27.5 ℃，極端最高氣溫38.5 ℃，無霜期152 d，年日照時數2 052 h；年均降水量386 mm，主要集中在7—9月份，且多以暴雨形式出現，年蒸發量1 439 mm，年平均相對濕度72%，干燥度1.9。土壤以灰鈣土、黃綿土為主，有機質含量低，土壤貧瘠，pH值在7.5～8.5之間，呈弱堿性。

2 研究材料與方法

2.1 研究材料

所選檸條林樣地位于定西市巉口鎮龍灘流域，是20世紀80年代營造的檸條純林，整地方式為沿等高線整成帶狀隔坡反坡臺，行距為8 m左右，株距約1 m。平茬于2016年進行，平茬措施分全部平茬、隔株平茬、隔行平茬、隔株隔行平茬、未平茬5種方式。

2.2 研究方法

2017年，在5種不同平茬措施樣地內進行土壤分層取樣，取樣土層為0～20、20～40、40～60 cm三個土層，每種平茬措施和每個土層各取3個重復。取樣后委托農科院測試中心對土樣進行養分含量測定，測定指標為pH值、有機質含量、全氮含量、全磷含量、全鉀含量、堿解氮含量、有效磷含量、速效鉀含量，共8個養分指標。

2.3 數據處理

采用Excel對數據進行處理，用SPSS 9.0對土壤養分含量進行統計分析。

3 結果與分析

3.1 不同平茬方式的土壤養分特征

不同平茬方式的土壤養分特征統計見表1。從不同平茬方式的養分變化來看，各養分在不同平茬措施下的變化各異，其中有機質、全氮、全磷、全鉀、堿解氮含量均是平茬的小于未平茬的，pH值、有效磷含量是平茬的大于未平茬的，速效鉀含量變化無規律，但總體差異不大。從不同養分間的變化來看，堿解氮含量變化最大，尤其在全部平茬方式下的變化最大，其均值為29.13 mg/kg，變化范圍為7.2～52.3 mg/kg，最大值是最小值的7.3倍，其次是有效磷、全氮和有機質含量，變化最小的是全磷含量。從方差分析F值也可看出，各養分含量在不同平茬方式間差異不顯著，說明不同平茬方式間養分含量變化不大，平茬方式對土壤養分的影響不明顯。從5種平茬方式下不同養分指標的變異情況來看，各養分指標的變異情況存在很大差異，其中pH值總體變異最小，其次是全磷和全鉀含量，再次是速效鉀含量，而有機質、全氮、堿解氮和有效磷含量的變異較大。這說明土壤pH值的變化小，酸堿性相對穩定，全磷、全鉀和速效鉀含量在土壤中有一定的變化，但變化幅度較小，而有機質、全氮、堿解氮和有效磷含量在土壤中變化活躍，含量很不穩定。

表1 不同平茬方式檸條林地土壤養分特征統計

注：F值標“*”表示在0.05水平上差異顯著，標“**”表示在0.01水平上差異極顯著，未標“*”表示差異不顯著，下同。

3.2 不同土層深度的土壤養分特征

表2中的數據反映了不同土層間的土壤養分特征。從表2可看出，不同養分在不同土層間的變化不一，總體上是全磷含量在各土層間沒有明顯變化，pH值和全鉀含量隨土層深度的增加而增加，其余養分含量隨土層深度的增加而降低，養分呈現出一定的表聚效應。從不同養分指標來看，有效磷含量在不同土層的變化很大，其中40～60 cm的變化最大，其均值為2.73 mg/kg，變化范圍為0.70～5.90 mg/kg，最大值是最小值的8.4倍，其次是堿解氮和有機質含量，變化最小的是pH值。從方差分析來看，土壤養分中pH值和有機質含量在不同土層間達到顯著水平(P<0.05)，全氮和堿解氮含量達到極顯著水平(P<0.01)，其余養分指標均未達到顯著水平。說明有機質、全氮、堿解氮這3種養分含量在土層間變化較大，其余養分含量在土層間相對穩定。

4 結論與討論

在林業生產中，由于林況復雜、地形破碎等客觀原因，使得林地土壤存在著大尺度或小尺度上的變異性[7]。就本研究而言，通過研究不同檸條平茬方式對不同土層深度土壤養分的影響，發現檸條平茬對土壤養分的影響不明顯，估計這可能是檸條平茬時間短，平茬對土壤養分影響的效應尚未表現出來，也有可能是平茬措施并不能影響土壤養分的分布。而土層深度對土壤養分的影響比較明顯，尤其是有機質、全氮和堿解氮。隨著土層深度的增加，養分含量總體上呈下降的趨勢，土壤養分表現出一定的表聚效應，這與前人所研究的結果相一致[8]。土壤養分隨土層深度的增加而下降與土壤微生物分布和土壤蒸發及植物根系從土壤中吸收養分，然后通過枯枝落葉等將部分養分歸還于土壤有關[9-11]。

表2 檸條林地不同土層間土壤養分含量的統計特征

本研究由于檸條平茬時間短，土壤養分取樣、測定時間也較短，因此觀測的結果尚不穩定，需要在以后的試驗研究中繼續進行土壤養分的觀測研究。