王月玲， 王思成，蔡進(jìn)軍， 許 浩， 馬 璠， 董立國(guó)

(1.寧夏農(nóng)林科學(xué)院荒漠化治理研究所,寧夏銀川 750002；2.寧夏農(nóng)業(yè)綜合開(kāi)發(fā)辦公室,寧夏銀川 750011)

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寧南山區(qū)退耕地不同植被恢復(fù)方式下土壤理化特征研究

王月玲1， 王思成2，蔡進(jìn)軍1， 許 浩1， 馬 璠1， 董立國(guó)1

(1.寧夏農(nóng)林科學(xué)院荒漠化治理研究所,寧夏銀川 750002；2.寧夏農(nóng)業(yè)綜合開(kāi)發(fā)辦公室,寧夏銀川 750011)

[目的]探討寧南山區(qū)不同植被恢復(fù)方式對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響。[方法]對(duì)寧南山區(qū)典型區(qū)域3種不同恢復(fù)方式(自然恢復(fù)、人工+自然恢復(fù)、坡耕地)不同土壤剖面的土壤物理、化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了測(cè)定分析。[結(jié)果]封禁自然恢復(fù)植物群落的土壤含水量、土壤總孔隙度及有機(jī)質(zhì)、全氮、全鉀含量相對(duì)較高，分別為11.39%、55.84%、15.90、1.03、20.6 g/kg，而人工+自然恢復(fù)植物群落、坡耕地的養(yǎng)分含量相對(duì)偏低。[結(jié)論]綜合分析，封禁條件下的自然恢復(fù)是寧南山區(qū)植被恢復(fù)的有效措施。

寧南山區(qū)；恢復(fù)方式；土壤理化性質(zhì)

土地利用和管理是土壤變化的重要影響因素[1]，研究不同土地利用方式導(dǎo)致土壤物理化學(xué)性質(zhì)的差異是合理利用土地資源及發(fā)展持續(xù)農(nóng)業(yè)的前提。近年來(lái)，土地利用與土壤質(zhì)量的關(guān)系受到了廣泛重視，我國(guó)學(xué)者開(kāi)展了一系列研究[2-3]。寧南山區(qū)由于特殊的自然地理和社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件，水土流失嚴(yán)重，生態(tài)環(huán)境脆弱。80%的土地為坡耕地，水土流失面積達(dá)22 897 km2。因此，開(kāi)展寧南山區(qū)退耕還林(草)工作，對(duì)防治該地區(qū)水土流失具有重要意義。

土壤物理性狀是土壤持水性能的重要體現(xiàn)，土壤化學(xué)性質(zhì)是土壤肥力水平的重要體現(xiàn)，土壤化學(xué)性質(zhì)與物理性質(zhì)密切相關(guān)。土壤的理化性狀是影響土壤肥力的內(nèi)在條件，也是綜合反映土壤質(zhì)量的重要因素。前人對(duì)不同植被對(duì)土壤物理性狀的影響[4-6]，不同處理措施對(duì)土壤物理性狀的影響[7-8]，不同干擾因素對(duì)土壤物理性質(zhì)的影響[9-10]以及不同治理模式下的土壤物理特性變化[11]等方面進(jìn)行了大量研究，并取得了一定成果。然而，這些研究大多針對(duì)種植地或自然荒坡，對(duì)退耕地植被恢復(fù)中土壤理化特性的變化缺乏系統(tǒng)研究。筆者結(jié)合野外試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)不同恢復(fù)方式的土壤水分和養(yǎng)分效應(yīng)進(jìn)行分析，探討了寧南山區(qū)有效的植被恢復(fù)方式，以期為加快該地區(qū)退耕地植被恢復(fù)提供科學(xué)依據(jù)。1材料與方法

1.1研究區(qū)概況研究區(qū)位于寧夏彭陽(yáng)縣東北13 km處的白陽(yáng)鎮(zhèn)中莊村，該村總面積16.5 km2，耕地面積1 076 hm2，地貌類型屬于黃土高原腹部梁峁丘陵地，地形破碎，地面傾斜度大，平均海拔1 600～1 700 m。年平均氣溫7.6 ℃，≥10 ℃積溫2 200～2 750 ℃，境內(nèi)年蒸發(fā)量較大，無(wú)霜期140～160 d。降雨是雨水資源量的決定性因素，研究區(qū)多年平均年降水量475 mm，降水量集中且年內(nèi)分配不均，雨量集中月份常以暴雨形式出現(xiàn)，易發(fā)局地暴雨洪水。研究區(qū)土壤類型以普通黑壚土為典型土壤，土壤母質(zhì)為黃土及黃土狀物，pH為8.0～8.5，土層深厚，土質(zhì)疏松。植被類型以草原植被為基礎(chǔ)，生長(zhǎng)有長(zhǎng)芒草 (S．bungeanaTrin．)、角蒿(I．SinensisLam．)、星毛委陵菜(P．a(chǎn)caulisL．)等，還有中生和早中生的落葉闊葉灌叢、落葉闊葉林、草甸。人工植被以山桃(P．davidianaFranch．)、沙棘(H．rhamnoidesL．)、山杏(Prunusarmeniaca)等為主。

1.2樣地劃分采用外業(yè)調(diào)查與室內(nèi)測(cè)試相結(jié)合的方法，在彭陽(yáng)中莊小流域內(nèi)選擇不同恢復(fù)方式[包括荒山封禁自然恢復(fù)、人工+自然恢復(fù)、坡耕地(CK)]確定標(biāo)準(zhǔn)樣地和調(diào)查樣地(表1)。

1.3測(cè)定項(xiàng)目與方法在調(diào)查樣地內(nèi)挖掘土壤剖面，取土壤樣品帶回室內(nèi)分別測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)、全量、速效養(yǎng)分含量、容重、毛管孔隙度、非毛管空隙度、通氣度等指標(biāo)。3次重復(fù)。

1.3.1土壤含水量的測(cè)定。采用德國(guó)產(chǎn)TDR時(shí)域反射儀 (Time Tomain Reflectometry)法觀測(cè)，持續(xù)、定位監(jiān)測(cè)土壤含水量。于2007年3月下旬至11月上旬，每月上、中、下旬各測(cè)定1次，分別測(cè)定0～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm共5個(gè)土層的土壤含水量。

表1　研究區(qū)各樣地概況

1.3.2土壤物理性質(zhì)的測(cè)定。2007年9月在選取的標(biāo)準(zhǔn)地塊挖掘100 cm深的土壤剖面，用鋁盒和環(huán)刀分層采集0～20、20～40、40～60、6～80、80～100 cm深度的土壤樣品，采用常規(guī)烘干-稱重法和浸水法測(cè)定土壤各項(xiàng)物理指標(biāo)，包括土壤容重、總孔隙度、毛管孔隙度和田間持水量等。

1.3.3土壤養(yǎng)分的測(cè)定。在選取的標(biāo)準(zhǔn)地塊挖取100 cm深的土壤剖面，分層采集0～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm土壤樣品。樣品自然風(fēng)干后剔除雜質(zhì)，磨碎過(guò)0.25 cm篩，裝袋貯藏備用。測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)和速效養(yǎng)分含量。有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀氧化還原滴定法測(cè)定；全氮含量采用半微量開(kāi)氏法測(cè)定；全磷含量采用NaOH熔融，鉬銻抗比色法測(cè)定；全鉀含量采用NaOH熔融，火焰光度法測(cè)定；速效磷含量用NaHCO3浸提，鉬銻抗比色法測(cè)定；速效鉀含量采用NH4OAc浸提,火焰光度法測(cè)定；速效氮含量采用康微皿堿解擴(kuò)散法測(cè)定。

2　結(jié)果與分析

2.1土壤含水量比較從圖1可以看出，在退耕地植被恢復(fù)過(guò)程中，不同恢復(fù)方式下土壤含水量樣地差異較大。自然恢復(fù)樣地的土壤含水量明顯大于人工+自然恢復(fù)樣地，且0～40 cm土層兩者的含水量均小于坡耕地的土壤含水量。自然恢復(fù)樣地的土壤含水量在0～80 cm土層，隨土層的加深而增大，但在80 cm 以上土層土壤含水量有減小趨勢(shì)，人工+自然恢復(fù)樣地的土壤含水量在土壤表層相對(duì)較小，隨著土層的加深土壤含水量不斷增大，0～100 cm土層自然恢復(fù)和人工+自然恢復(fù)的平均含水量分別為11.39% 和9.04%，兩者相差2.35%。

從圖2可以看出，6～9月自然恢復(fù)樣地的土壤含水量高于人工+自然恢復(fù)樣地。這說(shuō)明在退耕地的植被恢復(fù)中，以自然恢復(fù)對(duì)土壤水分的改善效果較好。

圖1　不同恢復(fù)方式下土壤含水量的垂直變化Fig.1　The vertical changes of soil moisture in different restoration measures

圖2　不同恢復(fù)方式下土壤含水量的季節(jié)變化Fig.2　Seasonal variation of soil moisture in different restoration measures

2.2土壤物理性質(zhì)比較由表2可知，在退耕地植被恢復(fù)過(guò)程中，不同恢復(fù)的方式下土壤容重、持水量、孔隙度及透氣度等存在一定差異。各樣地0～100 cm土層的土壤平均容重從大到小依次為人工+自然恢復(fù)、坡耕地、自然恢復(fù)；最大持水量、總孔隙度、透氣度從大到小依次為自然恢復(fù)、人工+自然恢復(fù)、坡耕地；毛管持水量從大到小依次為人工+自然恢復(fù)、坡耕地、自然恢復(fù)。在0～40 cm土層，對(duì)于同一恢復(fù)方式不同土層的土壤容重及孔隙度來(lái)說(shuō)，自然恢復(fù)和人工+自然恢復(fù)上下土層變化趨勢(shì)一致，都表現(xiàn)為上層小于下層，而坡耕地恰好相反。40～80 cm 土層土壤容重及孔隙度的變化趨勢(shì)與0～40 cm土層相反。

2.3土壤化學(xué)性質(zhì)比較由表3可知，在退耕地植被恢復(fù)過(guò)程中，不同恢復(fù)方式下土壤養(yǎng)分存在較大差異。在0～60 cm土層，隨著土層的逐漸加深，自然恢復(fù)、人工+自然恢復(fù)、坡耕地的土壤全氮、全磷、堿解氮、速效磷、速效鉀和有機(jī)質(zhì)含量均呈下降趨勢(shì)；在3種不同植被恢復(fù)方式中，土壤有機(jī)質(zhì)含量從大到小依次為自然恢復(fù)、人工+自然恢復(fù)、坡耕地，且在垂直分布上，有機(jī)質(zhì)隨土層深度的增加呈遞減趨勢(shì)，表現(xiàn)出明顯的表聚性。土壤全氮含量從大到小依次為自然恢復(fù)、坡耕地、人工+自然恢復(fù)；堿解氮含量從大到小依次為自然恢復(fù)、坡耕地、人工+自然恢復(fù)；全磷含量從大到小依次為坡耕地、自然恢復(fù)、人工+自然恢復(fù)；速效磷含量從大到小依次為坡耕地、自然恢復(fù)、人工+自然；全鉀含量從大到小依次為自然恢復(fù)、坡耕地、人工+自然恢復(fù)；速效鉀含量從大到小依次為自然恢復(fù)、坡耕地、人工+自然恢復(fù)。

表2　不同恢復(fù)方式下土壤物理性質(zhì)的變化情況

3　結(jié)論

(1)在0～100 cm土層，自然恢復(fù)樣地的土壤含水量明顯大于自然+人工恢復(fù)樣地的土壤含水量，從季節(jié)變化也反映出6～9月自然恢復(fù)樣地的土壤含水量高于人工干預(yù)下的自然恢復(fù)樣地。這說(shuō)明在退耕地的植被恢復(fù)中，以自然恢復(fù)對(duì)土壤水分的改善效果較好，但是為了縮短恢復(fù)時(shí)間，適度的人為作用也是必要的，但一定要把握力度。

(2)在0～100 cm土層，土壤平均容重從大到小依次為人工+自然恢復(fù)、坡耕地、自然恢復(fù)；最大持水量、總孔隙度、透氣度從大到小依次為自然恢復(fù)、人工+自然恢復(fù)、坡耕地；毛管持水量從大到小依次為人工+自然恢復(fù)、坡耕地、自然恢復(fù)。

(3)不同植被恢復(fù)方式下，各層土壤有機(jī)質(zhì)含量均隨深度增加呈遞減趨勢(shì)，且表現(xiàn)出一定的表聚性，其中自然恢復(fù)土壤的有機(jī)質(zhì)表聚性表現(xiàn)最為明顯，且對(duì)深層土壤有機(jī)質(zhì)培肥效果最好。

(4)不同植被恢復(fù)方式下，在0～60 cm土層，隨著土層的逐漸加深，土壤全氮、全磷、堿解氮、速效磷、速效鉀和有機(jī)質(zhì)含量明顯下降；3種不同恢復(fù)方式中，土壤全氮和堿解氮含量從大到小依次為自然恢復(fù)、坡耕地、人工+自然恢復(fù)；全磷和速效磷含量從大到小依次為坡耕地、自然恢復(fù)、人工+自然恢復(fù)，全鉀和速效鉀含量從大到小依次為自然恢復(fù)、坡耕地、人工+自然恢復(fù)；有機(jī)質(zhì)含量從大到小依次為自然恢復(fù)、坡耕地、人工+自然恢復(fù)。

表3　不同恢復(fù)方式下土壤養(yǎng)分含量的變化情況

[1] 廖曉勇，陳洽諫，劉邵權(quán)，等．三峽庫(kù)區(qū)小流域土地利用方式對(duì)土壤肥力的影響[J]．生態(tài)環(huán)境，2005,14(1)：99-101．

[2] 侯扶江，肖金玉，南志標(biāo).黃土高原退耕地的生態(tài)恢復(fù)[J]．應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2002，3(8)：923-929．

[3] 高中貴,彭補(bǔ)拙，喻建華，等．經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū)土地利用變化對(duì)土壤性質(zhì)的影響：以江蘇省昆山市為例[J].自然資源學(xué)報(bào)，2005，20(1)：44-51．

[4]卜崇峰，劉國(guó)彬，戴全厚.紙坊溝流域狼牙刺對(duì)土壤物理性狀的影響[J]．水土保持研究，2003，10(2)：25-27．

[5] 吳蔚東，黃春昌，王景明，等．江西省山地幾種森林類型下土壤物理性狀的研究[J]．土壤侵蝕與水土保持學(xué)報(bào)，1997，3(1)：50-55．

[6] 曹世杰，王小青，徐會(huì)霞．蒙山幾個(gè)樹(shù)種改良土壤物理性狀的作用探討[J]．山東林業(yè)科技，2002(5)：10-11．

[7] 王明玖．衛(wèi)智軍，許志信，等．不同處理措施對(duì)退化人工養(yǎng)草草地土壤物理性狀的影響[J]．內(nèi)蒙古草業(yè)，1996(1)：45-48．

[8] 張海林，秦耀東，朱文珊．耕作措施對(duì)土壤物理性狀的影響[J]．土壤，2003(2)：140-144．

[9] 龐學(xué)勇，劉慶，劉世全，等．人為干擾對(duì)川西亞高山針葉林土壤物理性質(zhì)的影響[J]．應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào)，2002，8(6)：583-587．

[10] 張?zhí)N微，韓建國(guó)，李志強(qiáng)．放牧強(qiáng)度對(duì)土壤物理性質(zhì)的影響[J]．草地學(xué)報(bào)，2002，10(1)：74-78．

[11] 曹河水．不同治理模式侵蝕地土壤物理特性變化的研究[J]．土壤，2001(5)：260-263．

Study on Soil Physical and Chemical Characteristics under Different Vegetation Restoration Measures in the Degenerated Farmland of Southern Ningxia Mountainous Region

WANG Yue-ling1, WANG Si-cheng2, CAI Jin-jun1et al

(1. Institute of Desert Administration, Ningxia Academy of Agricultural and Forestry Sciences, Yinchuan, Ningxia 750002; 2. Ningxia Agricultural Comprehensive Development Office, Yinchuan, Ningxia 750011)

[Objective] The aim was to discuss effects of different vegetation restoration measures on soil physical and chemical properties in Southern Ningxia mountainous area. [Method] Soil physical and chemical properties under 3 restoration measures(natural restoration, artificial+natural restoration, sloping farmland) in typical region in Southern Ningxia mountainous area were determined and analyzed. [Result] The results showed that soil moisture, soil porosity, organic matter, total nitrogen, total potassium content of natural restoration were 11.39%, 55.84%, 15.90, 1.03, 20.6 g/kg, respectively, which were higher than those of artificial+ natural restoration and sloping farmland. [Conclusion] Comprehensive analysis showed that natural restoration is the effective action for restoring the vegetation in the Southern Ningxia mountainous region.

Southern Ningxia mountainous region; Restoration measures; Soil physical and chemical properties

國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題(2015BAC01B01)；寧夏“十三五”重大攻關(guān)項(xiàng)目；寧夏區(qū)自然基金項(xiàng)目(NZ14194)；寧夏農(nóng)林科學(xué)院科技創(chuàng)新先導(dǎo)資金項(xiàng)目(NKYJ-15-27)。

王月玲(1980- )，女，寧夏固原人，副研究員，從事黃土高原水土保持與生態(tài)環(huán)境建設(shè)研究。

2016-04-22

S 153

A

0517-6611(2016)17-159-04