馬存平，李軍保，董強(qiáng)，趙曉彬

(陜西省治沙研究所, 陜西 榆林 719000)

榆林沙區(qū)不同固沙林地土壤養(yǎng)分特征

馬存平，李軍保，董強(qiáng)，趙曉彬

(陜西省治沙研究所, 陜西 榆林 719000)

以榆林沙區(qū)不同類型固沙林為研究對(duì)象,選取5種典型固沙林地，以裸沙地為對(duì)照，比較分析了不同固沙林地土壤養(yǎng)分變化特征。結(jié)果表明：各固沙林地土壤有機(jī)質(zhì)、全磷、速效氮、速效鉀含量均較裸沙地有顯著提高。其中，有機(jī)質(zhì)提高幅度最大，是裸沙地的3.6～4.6倍，速效氮次之，全磷最??；土壤有機(jī)質(zhì)含量為檸條林>踏郎林>紫穗槐林>沙蒿林>樟子松林>裸沙地，踏郎、檸條、沙蒿林土壤全磷較大；速效氮和速效鉀含量變化趨勢(shì)相同，樟子松林、檸條林較大，沙蒿、紫穗槐林地較?。煌寥乐杏袡C(jī)質(zhì)、全磷、速效氮、速效鉀含量在25 cm以上土層變化幅度較大，幾乎成直線下降趨勢(shì)，在25 cm以下變化趨于平緩；土壤有機(jī)質(zhì)與全磷、速效氮、速效鉀呈極顯著正相關(guān)。

榆林沙區(qū)；固沙林地；土壤養(yǎng)分

AbstractTaking sand fixation forest with different types in Yulin sandy and desert area as the research object,selecting five typical sand fixation forest land, with naked sandy land being the control, the characteristics of soil nutrient change in different sand fixation forest land were analyzed. Result shows that the sand soil organic matter, total phosphorus, available nitrogen, available potassium content increase significantly as compared with bare sandy land, organic matter increase the largest, which being 3.6-4.6 times than that of the bare sand, followed by the indicators of available nitrogen, total phosphorus;the sequence of soil organic matter content:Caraganakorshinskiiforest >Hedysarummongolicumforest>Artemisiamongolicaforest>Pinussylvestrisvar.mongolica>bare sandy land,for soil total phosphorus,forest ofHedysarummongolicum,Caraganakorshinskii,Artemisiadesertorumare the largest;the trend of available nitrogen & available potassium are the same,Pinussylvestrisvar.mongolica&Caraganakorshinskiiforest are the largest,Artemisiadesertorum&Amorphafruticosais small. The contents of organic matter, total phosphorus, available nitrogen & available potassium in soil are above 25 cm, and the soil layer change greatly, almost decrease linearly, and tend to be lower at 25 cm. Soil organic matter is positively correlated with total phosphorus, available nitrogen & available potassium.

KeywordsYulin sandy and desert land; sand fixation forest land; soil nutrient

榆林沙區(qū)地處毛烏素沙地東南緣，占毛烏素沙地總面積的48.6%[1]。該區(qū)自然環(huán)境惡劣，風(fēng)大沙多、干旱少雨，生態(tài)環(huán)境脆弱，是一個(gè)多層次的生態(tài)過渡帶，也是土地荒漠化較為嚴(yán)重的地區(qū)之一[2]，是阻止西北風(fēng)沙東越南侵的重要防線，生態(tài)區(qū)位重要。植被建設(shè)是防沙治沙的根本措施，國(guó)家相繼實(shí)施了飛播治沙造林、三北防護(hù)林、退耕還林、天然林保護(hù)等各大生態(tài)工程，取得了顯著的成效，使沙區(qū)生態(tài)面貌有較大改觀，植被恢復(fù)類型呈現(xiàn)多樣性。對(duì)于沙區(qū)生態(tài)建設(shè)，首先是植被恢復(fù)，植被恢復(fù)能充分利用土壤——植物復(fù)合系統(tǒng)的功能改善局部環(huán)境，促進(jìn)生物物種多樣性的形成[3]，同時(shí)土壤也會(huì)表現(xiàn)出不同的響應(yīng)。土壤是生態(tài)系統(tǒng)諸多生態(tài)過程(如營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)、水平衡、凋落物分解)的參與者與載體，其結(jié)構(gòu)與養(yǎng)分狀況對(duì)于植物的生長(zhǎng)起著關(guān)鍵性的作用，直接影響植物群落的組成與生理活力，決定著生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和生產(chǎn)力水平，是生態(tài)系統(tǒng)功能恢復(fù)與維持的關(guān)鍵指標(biāo)之一[4]。研究不同固沙林改善土壤養(yǎng)分在量上的差異，對(duì)于防沙治沙和沙區(qū)植被建設(shè)具有重要意義和參考價(jià)值。因此，本試驗(yàn)通過分析不同固沙林對(duì)土壤養(yǎng)分改善程度和強(qiáng)度的差異，探討榆林沙區(qū)有效的植被恢復(fù)方式，以期為榆林沙區(qū)植被恢復(fù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

選擇毛烏素沙地東南緣陜西榆林沙區(qū)，該區(qū)轄神木縣、榆陽(yáng)區(qū)、橫山縣、靖邊縣、定邊縣、府谷縣和佳縣，屬陜北風(fēng)沙灘地區(qū)，沙地占80%左右，屬溫帶寒冷半干旱氣候，年均溫絕大部分地區(qū)<8 ℃，1月平均溫度-11～-8 ℃，7月平均溫度22～24 ℃，年內(nèi)≥10 ℃積溫約為2 500～38 00 ℃之間。年降水量250～440 mm，集中于7—9月，占全年降水的60%～75%，年均蒸發(fā)量為2 388. 7 mm。區(qū)內(nèi)土壤主要為風(fēng)沙土和栗鈣土。主要自然植物種有沙柳(Salixpsammophila)、踏郎(Hedysarumfruticosum)、沙蒿(Artemisiaarenaria)、檸條 (Caraganakorshinskii)等。形成不同植被覆蓋率的固定、半固定沙地。流動(dòng)沙地植被稀疏，人工植被多為樟子松(Pinussyvistrisvar.mongolica)、沙地柏(Sabinavulgaris)、紫穗槐(Amorphafruticosa)等。

2 研究方法

2.1 樣地選擇及取樣

2013年9月，對(duì)榆林沙區(qū)不同植被恢復(fù)類型區(qū)進(jìn)行了布點(diǎn)采樣，選取具有代表性的植被恢復(fù)類型區(qū)域，且每個(gè)區(qū)域內(nèi)有其典型的優(yōu)勢(shì)植被(優(yōu)勢(shì)植被占70%以上)，分別選取樟子松林(16年)、檸條林、沙蒿林、紫穗槐林、踏郎林和裸沙地共6個(gè)類型區(qū)，每個(gè)類型區(qū)設(shè)3個(gè)樣點(diǎn)，共計(jì)18個(gè)樣點(diǎn)，每個(gè)樣點(diǎn)同時(shí)采集3個(gè)重復(fù)樣品。取樣方法采用土壤剖面法，剖面深度0～100 cm，分別采集0～5 cm、5～25 cm、25～50 cm、50～75 cm、75～100 cm土樣。將所采土壤樣品裝入土壤密封袋，帶回實(shí)驗(yàn)室風(fēng)干，然后磨細(xì)、過1、0.25 mm篩、進(jìn)行土壤化學(xué)性質(zhì)分析。

2.2 分析方法

室內(nèi)分析于2014年3月進(jìn)行，分層處理0～100 cm土壤樣品。測(cè)定項(xiàng)目：土壤有機(jī)質(zhì)、全磷、速效氮、速效鉀。有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀法，全磷采用鋁銻抗比色法，速效氮采用堿解擴(kuò)散法，速效鉀采用火焰光度法。采用Excel和SPSS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同固沙林對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的影響

土壤有機(jī)質(zhì)是衡量土壤質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，它不僅能增強(qiáng)土壤的保肥和供肥能力，提高土壤養(yǎng)分的有效性，而且可以促進(jìn)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，改善土壤的透水性、蓄水能力及通氣性等[5]。由表2可知，不同植被恢復(fù)模式土壤有機(jī)質(zhì)含量均隨著土層深度的增加而急劇減小，表層0～5 cm有機(jī)質(zhì)含量明顯高于下層。不同植被恢復(fù)模式0～5 cm土層土壤有機(jī)質(zhì)存在顯著差異(P<0.05)。各種林地土壤有機(jī)質(zhì)含量明顯大于裸沙地。0～5 cm土層有機(jī)質(zhì)含量踏郎林地最大，但與檸條林地、沙蒿林地、紫穗槐林地差異性不顯著(P>0.05)，與樟子松林地和裸沙地差異性顯著(P<0.05)。裸沙地有機(jī)質(zhì)最小，與其他林地差異性均顯著(P<0.05)。5～25 cm土層有機(jī)質(zhì)各林地間差異性均不顯著(P>0.05)，但于裸沙地間差異性均顯著(P<0.05)。25 cm以下土層有機(jī)質(zhì)變化較小，差異不顯著。土壤中有機(jī)質(zhì)含量變化是由有機(jī)物質(zhì)輸入和輸出量的相對(duì)大小決定的[6]，輸入量主要依賴于有機(jī)殘?bào)w歸還量以及有機(jī)殘?bào)w的腐殖化系數(shù)，而輸出量則主要包括受各種生物和非生物條件(氧化還原電位、土壤含水量等)控制下的分解和侵蝕損失[7]，凋落物的差異和凋落物的分解速度是土壤有機(jī)質(zhì)含量差異的重要原因[8]。樟子松雖然生長(zhǎng)16年，林下灌草稀少，枯枝落葉層較薄，且針葉分解緩慢。因此，其表層土壤有機(jī)質(zhì)含量相對(duì)其他灌木較少。

表1 不同固沙林不同土層土壤有機(jī)質(zhì)含量g·kg-1

注：同列數(shù)據(jù)后不同字母表示在5%水平上差異顯著。

3.2 不同固沙林對(duì)土壤全磷的影響

由表2可知，榆林沙區(qū)土壤磷素貧乏，全磷含量在0.217～0.390 g·kg-1，隨土層深度的增加有減小趨勢(shì)，但變化不明顯。各植被恢復(fù)類型對(duì)土壤全磷影響較小，0～5 cm土層土壤全磷沙蒿林地最大，裸沙地土壤全磷含量最??；5～25 cm土層踏郎全磷含量最大，與其他固沙林地和裸沙地間差異性顯著(P<0.05)，裸沙地全磷含量最小，但與除踏郎外其他固沙林地間差異不顯著(P>0.05)；25～50 cm土層裸沙地土壤全磷含量最小，與各固沙林間差異顯著(P<0.05)。各固沙林土壤全磷有不同幅度增加，但其間差異不顯著(P>0.05)；50～70 cm土層變化趨勢(shì)與25～50 cm類似，75～100 cm土層各固沙林及與裸沙地間差異不顯著(P>0.05)。

表2 不同植被恢復(fù)類型不同土層土壤全磷含量 g·kg-1

3.3 不同固沙林對(duì)土壤速效氮的影響

由表3可知，0～50 cm土層速效氮含量變化較大，50 cm以下土層變化趨緩。0～5 cm土層踏郎林土壤速效氮含量最大，與紫穗槐林和裸沙差異顯著(P<0.05)，與樟子松林、檸條林和沙蒿林差異不顯著(P>0.05)。裸沙土壤速效氮含量最小，且與其他林分類型差異顯著(P<0.05)；5～25 cm土層樟子松林地最大，與其他林地和裸沙地間差異顯著(P<0.05)，裸沙地含量最小，但與沙蒿林地、紫穗槐林地和踏郎林地差異不顯著(P>0.05)；25～50 cm土層變化趨勢(shì)與5～25 cm土層類似，50～100 cm土層土壤速效氮含量較小，各固沙林間變化幅度也減小，說明沙地植被恢復(fù)增加土壤速效氮數(shù)量，對(duì)0～50 cm土層影響明顯，對(duì)50 cm以下土層影響不顯著。

表3 不同植被恢復(fù)類型不同土層土壤速效氮含量 mg·kg-1

3.4 不同固沙林對(duì)土壤速效鉀的影響

由表4可以看出，隨土層深度的增加，各固沙林土壤速效鉀含量逐步減小。0～5 cm土層樟子松速效鉀含量最大，與檸條林地、踏郎林地差異不顯著(P>0.05)，與沙蒿林地、紫穗槐林地、裸沙地間差異顯著(P<0.05)。裸沙地土壤速效鉀含量最小，與其他固沙林地間差異顯著(P<0.05)；5～25 cm土層速效鉀變化趨勢(shì)與0～5 cm相同，25 cm以下土層裸沙地速效鉀含量較小，與其他固沙林地差異不顯著。

表4 不同植被恢復(fù)類型不同土層土壤速效鉀含量 mg·kg-1

3.5 固沙林上層土壤養(yǎng)分之間的相關(guān)性

以上土壤養(yǎng)分分析說明，榆林沙區(qū)固沙林地0～25 cm土層養(yǎng)分含量變化幅度較大，25 cm以下土層養(yǎng)分變化幅度較小，相對(duì)穩(wěn)定，故本研究對(duì)0～5 cm和5～25 cm土層養(yǎng)分進(jìn)行相關(guān)分析(表5)。結(jié)果表明，土壤有機(jī)質(zhì)與全磷、速效氮、速效鉀均呈極顯著正相關(guān)。全磷與速效鉀呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與速效氮之間無顯著相關(guān)性，速效氮與速效鉀呈極顯著正相關(guān)。

表5 固沙林地上層土壤養(yǎng)分含量之間的相關(guān)關(guān)系

注：**顯著性水平P<0.01。

4 結(jié)論與討論

4.1 在生物地球化學(xué)循環(huán)中植物與土壤之間存在著必然聯(lián)系，土壤是植被建設(shè)的重要基礎(chǔ)，同時(shí)也受到植物生長(zhǎng)的影響[9]。在榆林沙區(qū)土壤發(fā)生與演變過程中，不同固沙林土壤有機(jī)質(zhì)、全磷、速效氮、速效鉀含量均大于裸沙地，且差異均達(dá)到顯著(P<0.05)，有機(jī)質(zhì)增加幅度最大，是裸沙地的3.6～4.6倍，速效氮次之，全磷最小。說明土壤磷素、鉀素含量主要受成土母質(zhì)、風(fēng)化程度和土壤本身特性的影響[10]，固沙林雖然對(duì)其有作用，但影響較小。不同固沙林地土壤有機(jī)質(zhì)含量為檸條林>踏郎林>紫穗槐林>沙蒿林>樟子松林>裸沙地；全磷含量為踏郎林>檸條林>樟子松林>沙蒿林>紫穗槐林>裸沙地；速效氮和速效鉀含量呈現(xiàn)相同的變化趨勢(shì)，樟子松林>踏郎林>檸條林>紫穗槐林>沙蒿林>裸沙地，表明在沙區(qū)營(yíng)造固沙林，可有效促進(jìn)土壤養(yǎng)分積累[11，12]。

4.2 不同固沙林地土壤中有機(jī)質(zhì)、全磷、速效氮、速效鉀含量均隨著土層深度的增加而逐漸下降。且下降趨勢(shì)在25 cm以上土層變化幅度較大，幾乎成直線下降趨勢(shì)，在25 cm往下變化趨于平緩，0～25 cm以上土層養(yǎng)分含量與土壤0～100cm變化趨勢(shì)一致，說明了0～25cm土壤養(yǎng)分含量對(duì)土壤養(yǎng)分含量貢獻(xiàn)最大。在0～5cm土層土壤養(yǎng)分含量變化劇烈，不同固沙林地土壤有機(jī)質(zhì)、全磷、速效氮和速效鉀均大于裸沙地，且與裸沙地間差異顯著(P<0.05)。0～25cm上層土壤養(yǎng)分相關(guān)分析說明，土壤有機(jī)質(zhì)與全磷、速效氮、速效鉀呈極顯著正相關(guān)，這與大多數(shù)研究結(jié)果一致[13，14]，全磷與速效鉀呈極顯著正相關(guān)，與速效氮之間無顯著相關(guān)性，速效氮與速效鉀呈極顯著正相關(guān)。

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SoilNutrientCharacteristicsinDifferentSandFixationForestLandinYulinSandyandDesertArea

Ma Cunping,Li Junbao, Dong Qiang, Zhao Xiaobin

(Research Institute of Shaanxi Sand Control, Yulin 719000, China)

S727.23

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2017.09.001

1005-5215(2017)09-0001-03

2017-08-14

榆林市科技計(jì)劃項(xiàng)目2014jh-02

馬存平(1972-)，男，陜西佳縣人，碩士，工程師，主要從事荒漠化防治及礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)研究.