秦嶺北麓淺山區(qū)復(fù)綠土地土壤養(yǎng)分的空間分布特征

寇萌 辛鑫

(咸陽師范學(xué)院資源環(huán)境與歷史文化學(xué)院，陜西 咸陽 712000)

引言

秦嶺北麓泛指秦嶺主脊以北至渭河以南地區(qū)，是高大巍峨山地和廣闊無垠關(guān)中平原的過渡地帶，這種區(qū)位特殊性使得其在保護(hù)秦嶺上占有舉足輕重的地位[1]。秦嶺北麓淺山區(qū)是山地與平原的過渡帶，即山地生態(tài)系統(tǒng)與其相鄰的平原生態(tài)系統(tǒng)之間的生態(tài)交錯(cuò)帶，生態(tài)系統(tǒng)具有脆弱性和過渡性[1,2]；由于該區(qū)地勢相對(duì)平緩，村莊廣泛而密集分布，受人為影響較大，原有自然植被和土壤破壞嚴(yán)重，荒山荒坡面積逐年增大，次生林雜亂分布，同時(shí)還加劇了水土流失問題[2,3]。

從1999年開始，陜西省在全省范圍內(nèi)實(shí)施以水土保持、退耕還林(草)為主要內(nèi)容的山川秀美工程，然而經(jīng)過近20a的恢復(fù)，在村莊廣布的秦嶺北麓淺山區(qū)生態(tài)環(huán)境不僅沒有恢復(fù)，甚至存在過度開發(fā)，違規(guī)開發(fā)建設(shè)，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境持續(xù)惡化，自然植被幾乎破壞殆盡，土地退化等問題對(duì)原有生態(tài)環(huán)境造成不可逆轉(zhuǎn)的損害。加強(qiáng)秦嶺北麓的水土流失治理，實(shí)施山川秀美工程，保護(hù)生物資源，改善生態(tài)環(huán)境已迫在眉睫。

為保護(hù)秦嶺北麓的生態(tài)環(huán)境，陜西省出臺(tái)了《陜西省秦嶺生態(tài)保護(hù)條例》和《陜西省秦嶺生態(tài)環(huán)境保護(hù)整改方案》，對(duì)于在淺山地帶違規(guī)的開發(fā)建設(shè)活動(dòng)一律予以取締，并及時(shí)對(duì)破壞的土地進(jìn)行復(fù)綠。基于此契機(jī)，本研究以秦嶺北麓淺山區(qū)鄠邑段拆除違建后的復(fù)綠土地作為研究對(duì)象，探明復(fù)綠土地的土壤養(yǎng)分含量，這為摸清該區(qū)植被與土壤狀況提供了數(shù)據(jù)支撐，也對(duì)后續(xù)該區(qū)進(jìn)行的人為干擾用地及時(shí)復(fù)綠的生態(tài)環(huán)境保護(hù)建設(shè)工作有十分重要的實(shí)際意義，也可為該地帶的植被恢復(fù)和保育提供科學(xué)的理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)地處秦嶺北麓淺山區(qū)鄠邑區(qū)(N33°46′～34°16′，E108°22′～108°46′)。氣候?qū)倥療釒О霛駶櫞箨懶约撅L(fēng)氣候區(qū)，四季冷暖干濕分明，年均無霜期219d，年均降水量879mm，年均氣溫13℃，地帶性土壤是黃棕壤。淺山區(qū)寬度約6～8km，多是相對(duì)高度500m以下的低山，由于坡度較緩，且有一定的黃土沉積，多為山區(qū)農(nóng)耕地。由于人類活動(dòng)頻繁，原有自然植被破壞嚴(yán)重，現(xiàn)存植被多為人工種植的次生林，包含一部分退耕還林地，植被類型為針闊葉混交林[4]。

1.2 樣地選擇

在秦嶺北麓淺山區(qū)鄠邑段選擇違建拆除后種植白皮松(Pinus bungeana)、楊樹(Populus simonii)、柏樹(Cupressus funebris)的復(fù)綠土地作為研究對(duì)象，以研究區(qū)天然側(cè)柏(Platycladus orientalis)林和農(nóng)田作對(duì)照。每種植被類型選擇3個(gè)樣地作為重復(fù)，共有樣地15個(gè)。

1.3 土壤樣品采集與測定

在每個(gè)樣地隨機(jī)選擇3個(gè)樣點(diǎn)取土樣，分別采集0～20cm、20～40cm、40～60cm、60～80cm、80～100cm土層的土樣。用取土鉆采取新鮮的土樣，將一個(gè)樣地的土樣分層充分混合裝入布袋，并標(biāo)注采樣時(shí)間、采樣編號(hào)等基本信息。將所取的土樣自然風(fēng)干后充分研磨并過2mm尼龍篩。用實(shí)驗(yàn)室常規(guī)化學(xué)分析法測定土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀的含量[5]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

用Excel 2016整理數(shù)據(jù)并做圖表，SPSS 25統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性分析，采用單因素ANOVA分析，兩兩比較采用鄧肯多重比較分析。以P=0.05為顯著性檢驗(yàn)水平，即P<0.05表示存在顯著差異，P<0.01表示差異極顯著。

2 結(jié)果分析

2.1 不同植被類型土壤有機(jī)質(zhì)含量

土壤有機(jī)質(zhì)可為植物生長發(fā)育提供物質(zhì)基礎(chǔ)，是土壤養(yǎng)分的主要供給源，有很好的保肥能力和緩沖性，所以土壤有機(jī)質(zhì)是土壤肥力高低的一個(gè)重要指標(biāo)[6]。

復(fù)綠樹種白皮松、楊樹、柏樹的土壤有機(jī)質(zhì)含量分別在5.23～6.85g·kg-1、5.82～9.11g·kg-1、6.8～10.72g·kg-1，見表1，復(fù)綠樹種之間的土壤有機(jī)質(zhì)含量沒有顯著差異。白皮松和楊樹土壤有機(jī)質(zhì)含量隨土層深度的增加表現(xiàn)出先減小后增加的趨勢；柏樹則表現(xiàn)出隨土層深度增加先增后減的趨勢。

表1 不同植被類型土壤養(yǎng)分含量

天然側(cè)柏林土壤有機(jī)質(zhì)含量在6.35～78.37g·kg-1，隨土層深度的增加，表現(xiàn)出減小的趨勢，在0～40cm土層中顯著高于復(fù)綠樹種，但在40～100cm土層中，土壤有機(jī)質(zhì)含量和復(fù)綠樹種之間無顯著性差異，見表1。

農(nóng)田土壤有機(jī)質(zhì)含量在8.21～18.21g·kg-1，隨土層深度的增加，有機(jī)質(zhì)含量呈下降趨勢。在0～40cm土層中，土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著高于復(fù)綠樹種，在0～20cm土層中明顯小于天然側(cè)柏林；在40～100cm土層中，土壤有機(jī)質(zhì)含量又高于天然側(cè)柏林，見表1。

天然側(cè)柏林表層0～20cm土層土壤有機(jī)質(zhì)含量高達(dá)78.37g·kg-1，遠(yuǎn)高于其它植被，與其土壤表層大量凋落物的存在有很大關(guān)系，這些凋落物積累形成一層厚厚的腐殖質(zhì)層，會(huì)增加土壤有機(jī)質(zhì)的含量[7]。在40～100cm土層中，農(nóng)田和3個(gè)復(fù)綠樹種土壤有機(jī)質(zhì)含量要略高于天然側(cè)柏林，說明人工管理措施在改善深層土壤有機(jī)質(zhì)含量可以發(fā)揮一定作用。

2.2 不同植被類型土壤堿解氮含量

堿解氮是植物實(shí)際可利用的氮元素形態(tài)，測定土壤中的堿解氮的空間分布，對(duì)于了解土壤肥力有重要意義[8]。

復(fù)綠樹種白皮松、楊樹、柏樹土壤堿解氮含量分別在14.23～18.2mg·kg-1、11.67～21.7mg·kg-1、15.05～32.55mg·kg-1，見表1。隨土層深度的增加，白皮松和楊樹的土壤堿解氮含量表現(xiàn)出先減少后增加的趨勢；柏樹的堿解氮含量則表現(xiàn)出先增加后減少的趨勢。3個(gè)復(fù)綠樹種之間土壤堿解氮含量差異不顯著。

天然側(cè)柏林土壤堿解氮含量在14.35～139.3mg·kg-1，隨土層深度增加，表現(xiàn)出先減后增的趨勢。在表層0～20cm土層中，土壤堿解氮含量遠(yuǎn)高于其它植被類型。但在20～100cm土層中，土壤堿解氮含量急劇下降，甚至略低于復(fù)綠樹種，顯著低于農(nóng)田，見表1。

農(nóng)田土壤堿解氮含量在21.7～59.15mg·kg-1，隨土層深度增加，表現(xiàn)出先減后增的趨勢，見表1。在0～60cm土層中，土壤堿解氮含量顯著高于復(fù)綠樹種和側(cè)柏林(在0～20cm土層中側(cè)柏顯著高于農(nóng)田)。在80～100cm土層中，農(nóng)田土壤堿解氮含量遠(yuǎn)高于其它植被類型。

在0～20cm土層，復(fù)綠樹種土壤堿解氮含量明顯低于天然側(cè)柏林和農(nóng)田，說明現(xiàn)有的復(fù)綠措施并不能有效改善土壤表層堿解氮的含量。在40～100cm土層中，復(fù)綠樹種和天然側(cè)柏林的土壤堿解氮含量差異并不明顯，甚至人工管理的柏樹土壤堿解氮含量要略高于天然側(cè)柏林，說明現(xiàn)有的復(fù)綠措施在改善深層土壤堿解氮含量上可以發(fā)揮一定的作用。而農(nóng)田的土壤堿解氮含量明顯高于復(fù)綠土地和天然側(cè)柏林(除柏樹40～60cm土層外)，這與作物施肥有關(guān)，研究表明，秦嶺北麓農(nóng)田土壤養(yǎng)分中N素含量一直處于盈余狀況[9]。

2.3 不同植被類型土壤有效磷含量

磷是植物必需的元素之一，土壤可利用磷含量是評(píng)定土壤供給能力的相對(duì)指標(biāo)[10]。

復(fù)綠樹種白皮松、楊樹、柏樹土壤有效磷含量分別在15.48～23.21mg·kg-1、7.02～14.64mg·kg-1、5.77～11.03mg·kg-1，隨土層深度的增加，在不同土層呈波動(dòng)變化。3個(gè)復(fù)綠樹種之間土壤有效磷含量差異顯著，白皮松最高，楊樹次之，柏樹最低。

天然側(cè)柏林土壤有效磷含量在2.74～5.69mg·kg-1，隨土層深度的增加，表現(xiàn)出先顯著減小，再緩慢增加的趨勢，見表1。農(nóng)田土壤有效磷含量在6.35～18.9mg·kg-1，隨土層深度的增加，呈現(xiàn)先減小后增加的趨勢，見表1。側(cè)柏林土壤有效磷含量在不同土層均顯著低于復(fù)綠樹種和農(nóng)田。

在0～100cm土層中，復(fù)綠樹種和農(nóng)田的土壤有效磷含量高于天然側(cè)柏林。說明人工管理措施在改善土壤有效磷含量方面發(fā)揮重要作用。其中，0～40cm土層，農(nóng)田的土壤有效磷含量明顯高于復(fù)綠樹種(除白皮松20～40cm土層外)和天然側(cè)柏林；而在40～60cm土層，農(nóng)田的土壤有效磷含量低于復(fù)綠樹種，同是人工管理的土地，農(nóng)田在表層土壤中有效磷含量高于復(fù)綠土地，這可能與秦嶺北麓農(nóng)田的磷肥投入量增多有關(guān)，P2O5從20世紀(jì)80年代初的虧欠向明顯的盈余狀況發(fā)展[9]。

2.4 不同植被類型土壤速效鉀含量

土壤中的鉀素可以直接為植物的生長發(fā)育提供養(yǎng)分的就是速效鉀，同時(shí)也是植物能吸收的土壤中的鉀素最有效的狀態(tài)[11]。

復(fù)綠樹種白皮松、楊樹、柏樹土壤速效鉀含量分別在71.5～96.0mg·kg-1、57.0～81.67mg·kg-1、90～107mg·kg-1，見表1。隨土層深度的增加，白皮松表現(xiàn)出先增后減的趨勢；楊樹和柏樹則呈遞減趨勢。3個(gè)復(fù)綠樹種之間，楊樹的土壤速效鉀含量顯著高于白皮松和柏樹。

天然側(cè)柏林土壤速效鉀含量在67～153.67mg·kg-1，隨土層增加，表現(xiàn)出先急劇減小，再緩慢增加的趨勢，見表1。農(nóng)田土壤速效鉀含量在77～122.17mg·kg-1，見表1，隨土層增加，呈先減后增的趨勢。

在0～20cm土層，天然側(cè)柏林的速效鉀含量明顯高于復(fù)綠土地和農(nóng)田，在20～80cm土層，復(fù)綠樹種和農(nóng)田的土壤速效鉀含量高于天然側(cè)柏林(除楊樹60～80cm土層外)，說明人工管理的白皮松和柏樹在改善深層土壤速效鉀含量方面能發(fā)揮一定的作用。

3 結(jié)論

隨土層深度的加深，不同植被類型的土壤養(yǎng)分含量變化趨勢各異。復(fù)綠樹種之間的土壤有機(jī)質(zhì)和堿解氮含量沒有顯著差異，土壤有效磷含量表現(xiàn)為白皮松最高，楊樹次之，柏樹最低；土壤速效鉀含量則表現(xiàn)為楊樹顯著低于白皮松和柏樹。

在不同土層深度，不同植被類型的土壤養(yǎng)分含量差異顯著。在0～40cm土層，天然側(cè)柏林和農(nóng)田土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著高于復(fù)綠樹種；在40～100cm土層，農(nóng)田和復(fù)綠樹種土壤有機(jī)質(zhì)含量高于天然側(cè)柏林。在0～20cm土層，天然側(cè)柏林土壤堿解氮含量遠(yuǎn)高于其它植被類型，其次為農(nóng)田，3個(gè)復(fù)綠樹種最低；在20～100cm土層，農(nóng)田土壤堿解氮含量最高，天然側(cè)柏林與復(fù)綠樹種沒有顯著性差異。天然側(cè)柏林土壤有效磷含量在不同土層均顯著低于復(fù)綠樹種和農(nóng)田；0～40cm土層中，農(nóng)田的土壤有效磷含量明顯高于復(fù)綠樹種。在0～20cm土層，天然側(cè)柏林的速效鉀含量明顯高于復(fù)綠土地和農(nóng)田；在20～80cm土層，復(fù)綠樹種和農(nóng)田的土壤速效鉀含量高于天然側(cè)柏林。