閆玉厚,曹 煒

（1.商洛學院 城鄉(xiāng)發(fā)展與管理工程系,陜西商洛726000;2.黃河水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心,西安 710021）

土壤是生態(tài)系統(tǒng)中的重要組成部分,是植物群落發(fā)育演化的重要物質(zhì)基礎,它一方面深刻影響著植被的發(fā)展變化,但其自身也會隨植被的變化而變化[1-2]。特殊的土壤不但在一定時間內(nèi)影響著植物群落的發(fā)生、發(fā)育和演替速度,而且在同一相似的氣候帶里決定著植被群落的演替方向[3-10]。對退化生態(tài)系統(tǒng)而言,植被恢復與演替過程對土壤的改善作用非常明顯。隨著退化生態(tài)系統(tǒng)植被的恢復,生態(tài)系統(tǒng)的小氣候會得到改善[11-16],進而對土壤理化性質(zhì)產(chǎn)生影響;而植被地下部分的發(fā)展,加上土壤動物和土壤微生物的活動及其發(fā)展,對土壤的發(fā)展變化均起到了重要作用[9,17-24],而由此形成的土壤養(yǎng)分的收支平衡和積累,對不同的植被恢復方式可能存在較大差異。從目前研究進展來看,很多研究對植被恢復演替過程中的土壤養(yǎng)分變化進行了較多的分析,一般認為隨著演替時間土壤養(yǎng)分有明顯的積累現(xiàn)象,但目前對于哪種恢復方式對土壤養(yǎng)分的積累更有效,卻少有研究探討。鑒于此,本研究試圖研究土壤養(yǎng)分對不同恢復方式的響應規(guī)律,以提高對植被-土壤相互作用及其演化的認識,為人工調(diào)控植被演替以促進植被恢復提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)為延安燕溝流域,位于延安市南3 km處,屬黃土高原丘陵溝壑第 Ⅱ副區(qū)(36°20′-36°36′N,109°20′-109°35′E),流域面積46.9 km2。梁峁起伏,溝壑縱橫,地形復雜,土地類型多樣,海拔986～1 425 m。氣候?qū)倥瘻貛?年平均氣溫9.4℃,年日照時數(shù)2 472 h,年降水量550 mm,57%集中在7-9月。在20世紀30-70年代期間,燕溝流域毀林開荒,植被遭到極大破壞,尤其森林植被幾乎破壞殆盡,流域生態(tài)系統(tǒng)嚴重退化之后。隨著生態(tài)治理工程的開展,在該流域采用人工恢復、半人工恢復及封禁治理等不同措施進行生態(tài)恢復,經(jīng)過近20 a的保護恢復,流域植被得到初步恢復,生態(tài)系統(tǒng)逐漸呈現(xiàn)良性循環(huán)。流域內(nèi)不同恢復途徑形成的植物群落,為本研究的開展提供了較好的試驗條件。

2 材料與方法

在研究區(qū)選取不同植被恢復式及不同植被恢復年限樣地。盡量使所選樣點具有典型性、代表性(具有統(tǒng)計學意義)和一致性(植物群落特征尤其是建群種及群落蓋度、土壤類型、地形、坡度、坡位、坡向等環(huán)境條件盡量一致或相似)。本文根據(jù)樣地信息,主要選擇燕溝流域陽坡兩個不同退耕階段不同恢復方式進行比較分析,在每個樣地中各樣方按隨機多點混合取樣法采集土樣,20 cm為間隔,取0-60 cm土壤樣品,以供實驗室測定。其中6 a的樣本數(shù)為6個;20 a的樣本數(shù)為4個。測定項目包括土壤有機質(zhì)含量、土壤全氮、土壤速效氮、土壤全磷、土壤速效磷、土壤速效鉀。在獲得各樣本數(shù)據(jù)后,按照年限及退耕方式分組并進行組內(nèi)平均,然后采用圖表對比法分析,以便提供較為直觀的顯示。

3 結(jié)果與分析

3.1 較短退耕時間內(nèi)植被恢復方式對土壤養(yǎng)分變化的影響

植被恢復方式對土壤養(yǎng)分積累的影響,可以不同的植被恢復階段進行觀察與識別。根據(jù)對恢復期為6 a的自然與人工恢復植被的土壤養(yǎng)分對比分析(圖1),結(jié)果表明,退耕6 a左右,在0-60 cm 土壤垂直剖面中,人工種植檸條林的土壤有機質(zhì)、全N、有效N和速效K等含量均大于自然恢復植被的土壤養(yǎng)分含量。但隨著土層的加深,這種增加的幅度減小;而自然恢復方式下的全P含量和速效P含量則較人工植被高。

圖1 退耕6 a后不同植被恢復方式下土壤養(yǎng)分變化

3.2 較長退耕時間內(nèi)植被恢復方式對土壤養(yǎng)分變化的影響

退耕年限為20 a時,自然植被與人工植被的土壤養(yǎng)分含量差異則縮小(圖2)。退耕20 a左右,在0-40 cm土層中,人工種植檸條林的土壤全N、有效N和速效P等含量均大于自然恢復植被的土壤養(yǎng)分含量。但在40-60 cm土層,人工種植檸條林的土壤全N、有效N和速效P等含量均小于自然恢復植被的土壤養(yǎng)分含量。在0-20 cm土層中,人工干預與自然恢復植被的土壤有機質(zhì)含量相當。在20-60 cm土層中,人工干預植被的土壤中有機質(zhì)含量又小于自然恢復植被。在0-60 cm土壤垂直剖面中,人工干預植被的土壤中全P和速效K含量均小于自然恢復植被,但總體看,兩者的差距隨著演替年限的延長逐漸縮小。

圖2 退耕20 a后不同植被恢復方式下土壤養(yǎng)分的變化

4 討論與結(jié)論

研究土壤水分對不同植被恢復方式的響應特征及其隨時間的變化規(guī)律,對于理解和認識植被-土壤相互關(guān)系,采取有效途徑促進植被恢復具有重要意義。根據(jù)本文研究結(jié)果可以看出,在演替初期,除P元素外,人工植被下的其他土壤養(yǎng)分都較自然植被為高,但當植被恢復到20 a左右,人工植被群落的土壤養(yǎng)分含量則逐漸降低,土壤有機質(zhì)含量則低于自然植被。這種變化與人工植被類型及其土壤前期土壤水分有很大關(guān)系。因為在人工植被恢復條件下,喬灌木樹種可以利用土壤前期儲存的水分獲得較快的生長,生物量產(chǎn)量較高。較高的生物量會形成較多的枯落物,為土壤養(yǎng)分的積累提供了較好的條件。這也是為什么演替初期人工植被土壤養(yǎng)分含量顯著高于自然植被的原因。但隨著演替時間的進行,兩者的差距逐漸縮小,自然植被的土壤有機質(zhì)含量甚至超過了人工植被?？赡茉蚴请S著土壤水分的消耗,單純的降水已不能滿足人工植被的生長,林分生長受限或退化,生物量大大降低。土壤養(yǎng)分的這種變化規(guī)律,對采取合理的調(diào)控措施提供重要依據(jù),如在植被初期,可以利用人工植被較高的生物產(chǎn)量,快速積累土壤養(yǎng)分,在人工植被恢復后期,則可以通過對這些林分采取近自然林改造,將其逐漸改變?yōu)榻匀涣只蜃匀恢脖?但在實踐中如何進行,仍需開展進一步的試驗工作進行探討。

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