不同土地退耕類型對土壤物理性質的影響

彭萬里

摘要：為了對遼西地區不同退耕林地處理下土壤物理性質變化趨勢開展評價分析，特開展了此研究，以為當地人工林的構建方面提供理論參考。選擇了3種退耕還林類型以及農田對照，以土壤密度、土壤總孔隙度作為調查指標開展分析，結果表明，退耕還林地內土壤密度在前3年稍有增加，之后逐漸降低，土壤總孔隙度與之相反，經過前10-15年的改良，土壤的物理性質得到不同程度的提高，之后變化到某一范圍后變化較慢，趨于穩定;各退耕還林地中，以混交林的改良效果最好，且0-20cm的改良效果好于20-40cm土層。建議后續在當地營造防護林時主要選擇混交林，后續研究中繼續延長年限進一步開展分析，且擴大土壤物理性質相關指標研究的范圍。

關鍵詞：退耕還林;土壤類型;物理性質

遼西地區的氣候干旱、降雨資源少，加上人類對土地資源的不合理利用，導致遼西地區的植被覆蓋率相對較低，存在嚴重的水土流失現象。土壤是自然界植被生長發育的基質，可以為其提供生長所需的各類養分及水分需求，干旱地區植被生長的質量與土壤中水分有著密切的關系，而水分在土壤中的儲存場所為土壤的孔隙，由此可知土壤的孔隙狀況對其供給營養元素的能力有著重要的影響[1]，對與土壤孔隙狀況相關物理性質的探討分析有助于對土壤改良的效益等實施科學的評價。

我國是人口大國，資源有限，一直以來存在較為嚴重的毀林開荒等行為，導致了嚴重的水土流失現象，遼西等干旱地區各類自然災害頻繁發生，嚴重影響了當地生態安全以及經濟發展。自從我國實施退耕還林政策后，土壤的理化性質得到了較好的改善，在土壤的保水保肥、提高植被覆蓋率等方面起到了很好的效果[2-3]。土壤的理化性質包括土壤密度、孔隙度等因素，其中最為重要的一個物理性質即為土壤的密度，可以將土壤物質性狀的整體情況（包括入滲能力、持水能力等）準確地反映出來。近些年，有關退耕還林后土壤物理性質方面變化的研究[4-7]較多，主要集中在退耕還林人工林密度的影響、植被類型的影響、造林樹種配置方式的影響等方面，而有關退耕類型以及退耕年限對土壤物理性質方面的影響研究較少，而土壤物理性質隨著年限的變化趨勢是對退耕林地在水源涵養、土壤改良方面評價的重要依據之一。基于此，本研究選擇了農田作為參照，選擇了不同退耕還林類型（油松人工純林、刺槐人工純林、油松+刺槐混交林）、不同退耕年限下土壤物理性質的變化情況，以更好地評價遼西地區退耕還林地的生態效益以及涵養水源的效果等。

1 研究區概況

研究區位于遼西建平縣境內的山地丘陵區，為北溫帶大陸季風氣候區，氣候條件問半干旱半濕潤易旱區域，年均溫7.4℃左右，年均日照時數2865h左右，降水量年均600mm左右，其中6--9月占比約70%，春秋季風多，氣候易干旱，風力一般在2～3級。當地自實施退耕還林政策以來，植被覆蓋的面積有所增加，一定程度上緩解了水土流失情況，明顯改善了當地的生態環境。目前遼西退耕換林后形成的自然恢復林樹種主要包括山楊、遼東櫟等，人工營建的純林有側柏、刺槐、油松等，人工混交林主要為油松+刺槐。林下的植被資源包括沙棘、連翹、鐵桿蒿等。農地種植的作物主要為玉米。

2研究內容及方法

2.1 樣地的選擇及采集樣品

從2003年開始在觀測樣地內選擇地勢、坡度、坡向等差異不大的不同年限的不同退耕類型地塊作為調查對象，包括油松人工純林、刺槐人工純林、油松+刺槐混交林，對照選擇地勢、坡度、坡向等因素無明顯差異的農田作為對照處理，農田處于廣種薄收的狀態，較少有外來人為干擾。每3年在7月中旬左右在每個樣地內隨機取3塊區域作為重復（面積為400m2：20m×20m）。每個區域對角線上進行取樣點的布設，每個點之間間隔距離控制在7m。取樣時挖土壤剖面，用環刀采集土壤下0-20、20-40cm位置的土樣，帶回實驗室進行土壤物理性質的分析，本試驗選擇土壤密度、土壤孔隙度2個因素作為調查指標。

2.2 樣品的實驗室測定

用環刀將樣品取回后，當天即在實驗室內進行吸水試驗，土壤密度的測定選擇環刀法，土壤孔隙度的測定選擇吸水法[8]。

2.3 數據的處理分析

每三年每個調查樣地內不同重復區域的土壤密度、土壤孔隙度密度取平均值，用Excel軟件進行不同退耕林地類型、不同年限處理下土壤密度、孔隙度的指標變化情況的分析。

3 結果與分析

3.1 不同處理下土壤密度的變化分析

土壤各物理性質中，最基本的性質即為土壤密度，可以對土壤的板結程度、保蓄能力、土壤質地、孔隙等情況進行綜合的反應，很大程度上影響著土壤的通透效果、保水能力、抗水土侵蝕能力等[9];土壤密度主要的影響因素包括地表植被、有機質含量、耕作條件等[10]。根據表1可知，各退耕還林地上土壤密度隨著退耕年限的增加，不同土層內整體土壤密度變化趨勢為逐漸降低（前3年除外，有的林間前3年土壤密度有少許增加，原因可能在于剛還林前幾年生態系統穩定性較差，加上前期造林的整地及壓土等操作），不同的退耕林地，此種下降趨勢有不同程度的差異;隨著退耕年限的增加，0-20cm土層內土壤密度累積變化率表現為油松+刺槐混交林>刺槐人工純林>油松人工純林>農田對照;20～40cm土層土壤密度累積變化率表現趨勢為刺槐人工純林>油松人工純林>油松+刺槐混交林>農田對照，由此可知在試驗期間，0-20cm土壤內混交林改善土壤密度的效果更好，而20～40cm土層內以刺槐人工純林效果為最佳，分析原因可能是退耕后時間有限，人工林較淺、較深土層內土壤改善的效果存在差異，后續會繼續增加退耕年限的數據調查;不同土層中，目前數據分析的結果表明0-40cm土層內土壤密度累積變化率整體大于0-20cm土層。

3.2不同處理下土壤孔隙度的變化分析

土壤孔隙度即為自然狀態下土壤內單位容積下孔隙的占比，土壤物理性質的基礎包括土壤孔隙度、分配等數值，直接影響土壤肥力水以及通透效果，可作為一個重要的指標對土壤結構特征進行評價[11]。根據表2可知，不同的退耕林地內不同土層在退耕年限逐漸增加的情況下呈現不同程度的波動，整體變化趨勢為逐漸增加;各退耕林地處理下0-20cm土層內累積變化率均為正值，且整體趨勢逐漸增加（前3年除外，累積變化率趨勢為有所降低），以混交林>油松人工純林>刺槐人工純林，且2012年后增加趨勢明顯，2012年后增加趨勢不明顯，趨于穩定;20-40cm土層中土壤總孔隙度累積變化率除了混交林外，其余各退耕林地處理均為負值;由此可知退耕后營造混交林對土壤改良效果較好，且以0-20cm的效果更為明顯，分析原因可能在于地表有枯落物分布，更利于較淺層土壤總孔隙度的改良，而隨著還林地年限的逐漸增加，根系在土壤中分布更深，土壤孔隙度隨著土層的變化呈現梯度變化;此外，還可以得知人工林對土壤物理性質的改良隨著林分的不同有所差異，且這種改良效果有限，在前10年左右有較好的效果，之后土壤總孔隙度保持較為穩定的狀態。

4 結論與討論

通過分析，本試驗3種不同的退耕還林類型處理下，2002--2018年選擇土壤密度、土壤總孔隙度作為指標開展調查分析，結果表明不同林分不同土層內土壤的物理性質表現出不同程度的差異;整體來說，土壤密度變化趨勢為逐漸降低（前3年稍有增加），土壤總孔隙度的變化趨勢與土壤密度相反;由此可知，排除人為干擾因素后，遼西干旱地區在實施退耕還林后，不同人工林類型均在降低土壤密度、增加土壤孔隙度等方面起到了積極的作用;且不同林分在影響程度上存在不同程度的差異，油松+刺槐人工混交林對淺土層（0-20cm）的改善效果明顯好于其他人工純林處理;退耕還林的前3年，土壤物理性質未表現出改良的效果，分析原因可能是退耕后林地營建后需要一段時間形成較為穩定的群落，加上前幾年栽植時人為活動頻繁，影響較大;3-10年，退耕還林地對土壤物理性質改良效果相對較為明顯，10年后土壤密度、土壤總孔隙度值變化整體趨勢不明顯，由此可知人工林在土壤物理性質的改良方面比較有限，但是退耕還林后至今年限不是很長，缺乏長期的數據監測，是否存在固定的闕值，以及人工林與自然林在改良效果方面的差異，還有待于后續進一步的調查分析。

參考文獻

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