黃河沿岸困難立地魚鱗坑土壤狀況研究

摘要：為了解荒山造林時，不同土層深度、不同魚鱗坑大小對土壤肥力、酸堿度、含水率及電導率的影響。在造林成活后，分季節對不同尺寸魚鱗坑內的表層土和深15 cm土壤進行了多點采樣，測定了土壤養分含量、土壤pH、含水率和電導率。結果表明：表層土硝態氮、銨態氮、速效磷、速效鉀含量和電導率均高于15 cm土壤，pH值及土壤含水率小于15 cm土壤。不同魚鱗坑大小對土壤電導率及土壤養分含量間影響不顯著，但數值上有輕微差別；對土壤含水率有顯著影響，大魚鱗坑含水率比小魚鱗坑、中魚鱗坑分別高39.2%、17.4%。在困難立地荒山造林，不同大小的魚鱗坑只對土壤含水率影響較大，造林時及時澆水對植物至關重要。

關鍵詞：黃河沿岸，困難立地，魚鱗坑造林，土壤狀況

Abstract： [Objective] To study the effects of different soil depth and different size of fish scale pit on soil fertility， pH， water content and electrical conductivity during afforestation in barren mountains. [Method] After survival， the surface soil and soil at a depth of 15 cm in different sizes of fish scale pits were sampled at multiple points in different seasons to measure soil nutrient content， soil pH， water content， and electrical conductivity. [Result] The contents of nitrate nitrogen， ammonium nitrogen， available phosphorus， available potassium and electrical conductivity in the surface soil were higher than those in the 15 cm soil， while the pH value and soil water content were lower than those in the 15 cm soil. Soil electrical conductivity and soil nutrient contents were not significantly affected by different scales pit sizes， but there were slight differences in the values. The water content of the large fish scale pit was 39.2% and 17.4% higher than that of the small fish scale pit and the middle fish scale pit， respectively. [Conclusion] According to the mountain situation of the barren mountain in the difficult site for afforestation， different sizes of fish scale pits only have a greater impact on soil water content， and timely watering is very important for plants during afforestation.

Key words： Along the Yellow River， difficult site， Fish scale pit afforestation， soil conditions

陜西境內的黃河流域占黃土高原面積20.8%，屬于黃土高原的中心地帶[1]，嚴重的水土流失導致當地的自然條件惡劣，空氣含水率低，風沙大，土地貧瘠，植物生長條件差，存活率低，較少的植物生長不利于遏制當地的水土流失，從而形成惡性循環，生態系統極其脆弱。為有效改善陜北地區生態環境狀況，造林是較為優先考慮的方法。大面積的植物林地可涵養水源，減少水土流失，凈化空氣，提高空氣濕度，從而改良當地小氣候，產生生態系統的良性循環。

困難立地主要是指正常情況下無法滿足植物生長的地方。相比一般立地的造林環境，在困難立地造林需要投入更多的人力和管護精力，以及不同的整地方式，如魚鱗坑、水平溝、反坡梯田、帶子田、隔坡梯田、V形集水坑集流整地等[2]，從而保證植物的存活。陜西境內黃河沿岸困難立地分布面積大，植被重建修復難度高[1]，地貌主要土石丘陵峽谷區，石頭極多，土層稀薄，直接栽種植物成活困難。根據項目建設要求，就地取材，降低成本，魚鱗坑成為適合當地造林環境的有效整地方法。

荒山造林條件惡劣，山體陡峭，魚鱗坑壘建時尺寸統一難度極大，施工人員的安全性難以保障，因此實際實施過程中，依據山體的走勢情況，魚鱗坑壘筑大小并不一致。那么不同大小的魚鱗坑是否會影響電導率、含水率、以及土壤養分情況？有影響的話，程度怎樣？

1 試驗區概況

試驗樣地位于清澗縣高家洼村的黃河岸邊困難立地荒山上（37.08 °N，110.49 °E），處于黃河陜晉峽谷西岸，與山西省呂梁市隔黃河相望，屬于黃土高原丘陵溝壑水土流失區之一?；纳缴L的植物主要是酸棗樹，立地類型為土石丘陵峽谷區，土層幾乎沒有，自然狀態下需長時間次生演替才能生長灌木和喬木。氣候干旱，年均降水量（500 mm）遠低于蒸發量（1900 mm），降雨主要集中在7～9月份，春季和冬季常有大風出現，是典型的暖溫帶大陸性季風氣候。

2 試驗方法

在試驗的困難立地荒山上，應用相關技術成果，依據荒山山勢，基本保證魚鱗坑間間距1.2 m × 1 m，試驗樣地面積82 m × 82 m。就地取材壘建的魚鱗坑規格有三種，以長 × 寬計算魚鱗坑的坑面積，分別是小魚鱗坑（坑面積＜0.9 m2）、中魚鱗坑（0.9 m2≤坑面積＜1.2 m2）、大魚鱗坑（坑面積≥1.2 m2）。魚鱗坑內填土造林，種植的樹種主要是側柏和油松。2021年4月在試驗區栽植側柏，保證坑內側柏的正常生長后，于2021年7月、11月及2022年3月采集魚鱗坑中的土壤，7月時選擇不同大小的魚鱗坑各5個采樣，掛牌后方便后續兩次樣品的采集。每個坑均選擇表層土和土層深15 cm處的土壤進行采集，每個土層選擇上、下、左、右四點取樣后混合，每個土壤樣品鮮重不少于30 g。

實驗室內，以重鉻酸鉀外加熱法測定土壤有機質（SOM）含量；碳酸氫鈉浸提和鉬梯抗比色法測定速效磷（AP）含量；醋酸銨浸提和原子吸收測定法檢測速效鉀（AK）含量；氯化鉀浸提和流動分析儀測定土壤硝態氮及銨態氮含量；電位法測土壤pH值，電導率儀測定土壤EC值，烘干法測土壤含水率。試驗數據的記錄和分析在 Excel 365和 SPSS 26.0中完成，不同土層間對比分析采用獨立樣本t檢驗，不同魚鱗坑大小的比較采用單因素方差分析。

3 結果與分析

3.1 土壤營養狀況

土壤的營養狀況對植物的生長至關重要，尤其是困難立地造林時。由表1可知，不同深度的土層間有機質、銨態氮、速效磷、速效鉀含量無顯著差異，表層土養分含量略高于15 cm土壤含量；其中，表層土硝態氮含量（6.68 mg/kg）極顯著高于15 cm的土壤。本試驗區魚鱗坑土壤的有機質含量為21.29 g/kg，硝態氮含量5.16 mg/kg，銨態氮6.07 mg/kg，速效磷含量3.79 mg/kg，速效鉀為89.02 mg/kg。

按陜西省土壤養分含量分級標準[3]，本試驗區土壤有機質含量較高（18～25 g/kg），高于陜北高原的有機質含量均值（8.3 g/kg）；速效磷含量較低（8～15 mg/kg），速效鉀含量也較低（80～150 mg/kg），兩指標均遠低于陜北高原含量均值（12.6 mg/kg、114.8 mg/kg）。硝態氮含量在不同土層間具有顯著差異，這與其在土壤中極易移動和流失的性質有關，且土壤容重對硝態氮的遷移影響較大[4]。與其他養分相比，速效鉀的含量在表層土和15 cm土壤間含量差異略大，可能是土壤的含水率較低，影響了K+的遷移[5]，說明了造林過程中及時澆水對植物生長和土壤養分流動的重要性。

3.2 土壤酸堿度分析

土壤酸堿度對植物的養分吸收和利用具有一定影響。清澗縣黃河沿岸困難立地魚鱗坑土壤屬于堿性紅壤土[6]，同月份不同深度土壤酸堿度間無顯著性差異，不同月份間土壤酸堿度差異顯著，11月土壤堿性最高（8.36），3月次之（8.22），7月時堿性最弱（7.94）（表2）。本試驗區內所采土壤樣品的pH均低于陜北高原的土壤pH均值（8.5）[3]。表層土土壤堿性略低于15 cm土壤，有研究表明，長久的植物種植后，表層土的土壤會出現一定的酸化[7]，這與本研究的趨勢一致。11月之后，側柏的根系逐漸進入休眠，根系呼吸減弱，光合作用降低；土壤微生物呼吸減弱[8]，植物和微生物的季節變化造成土壤pH的季節差異。同時，深秋和初春時植物細根的分解也可能造成土壤pH的波動[9]。

3.3 魚鱗坑大小與土壤肥力間關系

由表3可知，不同大小的魚鱗坑對土壤肥力影響不具有顯著性。從數值上看，土壤銨態氮含量，大魚鱗坑＞中魚鱗坑＞小魚鱗坑，小魚鱗坑比大魚鱗坑少66.7%；速效鉀含量，小魚鱗坑＞大魚鱗坑＞中魚鱗坑，中魚鱗坑比小魚鱗坑少12.8%；速效磷含量，大魚鱗坑＞小魚鱗坑＞中魚鱗坑，中魚鱗坑比大魚鱗坑少10.4%；有機質和硝態氮含量，小魚鱗坑＞中魚鱗坑＞大魚鱗坑，大魚鱗坑分別比小魚鱗坑少10.7%、29.9%。

若簡單地以有機質、硝態氮、銨態氮、速效磷、速效鉀作為評分項，將不同大小魚鱗坑的養分含量從高到低分別賦值3、2、1，按得分來評價魚鱗坑大小對養分的影響。則在有機質和硝態氮含量，小魚鱗坑、中魚鱗坑、大魚鱗坑分別為3、2、1分；在銨態氮含量上，分別是1、2、3分；在速效磷含量上，為2、1、3份；速效鉀是3、1、2分。最終得分小魚鱗坑12分，中魚鱗坑8分，大魚鱗坑10分。從得分情況，以及試驗樣地的氣候和立地條件來看，小魚鱗坑有利于土壤養分的聚集，減小了養分的流失，較高的養分含量可保證側柏的根系生長需要，促進植物的早期存活。

3.4 魚鱗坑大小與土壤電導率、水分關系

水分是土壤營養物質的攜帶者和輸送者，對植物生長的不可或缺。電導率可在一定程度上反映土壤鹽分狀況，對造林過程中的施肥等工作具有一定的參考意義。表4的分析結果表示，魚鱗坑大小與土壤電導率無顯著關系，數值上看，中魚鱗坑電導率＞大魚鱗坑＞小魚鱗坑，小魚鱗坑比中魚鱗坑小4.3%；不同土層間土壤電導率無顯著差異，表層土的電導率均略高于15 cm土壤。土層的深淺對土壤含水率的影響不顯著，表層土含水率均低于15 cm土壤，可能是因為試驗區整體土壤含水率較低，地面出現返鹽情況，從而表層土中鹽分含量較高[10]。

不同大小的魚鱗坑中土壤含水率具有一定的差異性，大魚鱗坑顯著高于小魚鱗坑，小魚鱗坑比大魚鱗坑含水率低39.2%；大魚鱗坑＞中魚鱗坑＞小魚鱗坑，中魚鱗坑比大魚鱗坑含水率低17.4%，統計學上大魚鱗坑與中魚鱗坑、中魚鱗坑與小魚鱗坑間無顯著差異。有研究表示，大魚鱗坑更有利于郁閉成林，減緩土壤侵蝕作用，在土壤含水率、植物保存率，甚至是生物量投資和分配中都具有較大的優勢[11-13]，與本試驗結論一致。

4 結論

本次試驗的分析結果表明，清澗縣黃河沿岸困難立地魚鱗坑造林表層土的土壤硝態氮含量顯著高于15 cm土壤，銨態氮、速效磷、速效鉀含量略高于15 cm土壤；表層土土壤堿性低于15 cm土壤，電導率略高于15 cm，含水率低于15 cm土壤，總體看土壤含水率偏低，速效磷、速效鉀的養分含量偏低。同時研究發現，不同時間土壤酸堿度具有顯著差異，11月時土壤堿性最高，7月堿性最弱，這可能與植物根系生長和土壤微生物的活動有關。魚鱗坑的大小對土壤養分狀況、土壤電導率及土壤含水率等暫時沒有發現顯著影響，在實際操作過程中，可依據困難立地的山勢構筑魚鱗坑的大小。綜上所述，表層土的土壤養分含量、電導率等較高，但含水率較低，因此，困難立地魚鱗坑造林時，必需按時澆水，保證土壤水分，促進土壤養分的正常滲透，從而提高植物成活率；還可適當對植物根系周圍進行翻土作業，提高土壤空氣含量，方便土壤微生物的活動，促進土壤內的良性循環。

參考文獻

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