游秋明，焦四明，高 俊，劉 凱，王 博，蔡凡隆

(四川省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，四川 成都 624000)

川西北壤塘縣沙化土地土壤化學(xué)性質(zhì)變化研究

游秋明，焦四明，高 俊，劉 凱，王 博，蔡凡隆

(四川省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，四川 成都 624000)

采用空間序列代替時(shí)間序列的方法，研究了壤塘縣對(duì)照地、露沙地、沙化耕地、固定沙地的土壤化學(xué)性質(zhì)變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：1)0～20 cm和20 cm～40 cm土層中，pH值均隨沙化程度的加重逐步升高，而有機(jī)質(zhì)、全N、水解N、全P含量則逐步降低；2)不同土層之間同種類(lèi)型沙化土壤pH值差異不明顯；除對(duì)照土壤水解N外，有機(jī)質(zhì)、全N、水解N、全P含量均表現(xiàn)為0～20 cm土層等于(近似等于)或大于20 cm～40 cm土層的特點(diǎn)。3)各種沙化類(lèi)型中，土壤上層和下層全K含量變化不大，速效K和有效P含量均表現(xiàn)出對(duì)照>沙化耕地>露沙地、固定沙地的特點(diǎn)。

川西北；沙化土地；土壤；化學(xué)性質(zhì)

四川西北地區(qū)是全省沙化土地的集中分布區(qū)，沙化面積約82.19萬(wàn) hm2，占到全省沙化土地總面積的81.5 %[1]。目前，川西北土地沙化及其治理的研究主要集中在沙化成因、驅(qū)動(dòng)機(jī)制、植被類(lèi)型和群落特征、治理技術(shù)和適宜治理物種選擇等方面[2～4]。土壤全量N、P、K，速效N、P、K、有機(jī)質(zhì)、pH值等的變化是反映土地沙化的典型指標(biāo)。劉朔等[5]采用空間序列代替時(shí)間序列的方法對(duì)川西北理塘縣不同沙化類(lèi)型草地土壤物理性質(zhì)進(jìn)行了分析，認(rèn)為川西北高寒草地具備潛在的沙化物質(zhì)條件。王艷[6]對(duì)川西北紅原縣、若爾蓋部分地區(qū)土壤的剖面特征和理化性質(zhì)進(jìn)行了研究。俞利群[7]對(duì)壤塘縣不同沙化類(lèi)型植物群落、生物量、多樣性指數(shù)等進(jìn)行了研究，分析了不同沙化程度和植物種類(lèi)及生物量的關(guān)系，但沒(méi)有進(jìn)行土壤理化性質(zhì)方面的研究。

相關(guān)研究認(rèn)為，川西北土地沙化是自然和人為因子綜合作用的結(jié)果[2]。壤塘縣地質(zhì)主體部分是第四紀(jì)構(gòu)造沉降階段形成的河湖相沉積物，土壤中沙物質(zhì)含量高，全縣土地承載力又大，生活、生產(chǎn)方式落后，其土壤沙化是自然和人為因子綜合作用的典型代表，具有重要的研究意義。劉朔等[5]、王艷[6]等人的研究發(fā)現(xiàn)，川西北地區(qū)沙化土地中不同土層土壤物化性質(zhì)存在明顯差異，這可能會(huì)對(duì)沙化土地植被恢復(fù)有一定的影響，因而沙化土地中不同土層的物化性質(zhì)變化也是值得討論的問(wèn)題之一。本研究采用空間序列代替時(shí)間序列的典型方法，研究了壤塘縣不同沙化程度中不同土層土壤化學(xué)性質(zhì)的變化，結(jié)果有助于了解川西北草地沙化過(guò)程中土壤化學(xué)性質(zhì)的變化特征，為沙化草地治理提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

壤塘縣位于阿壩州西北部，屬青藏高原東部邊緣高山峽谷向高原丘陵過(guò)渡地帶，面積 666 899 hm2(不含色達(dá)縣境內(nèi) 3 500 hm2草場(chǎng)使用權(quán)屬地)。位置介于東經(jīng)100°31′～101°29′，北緯31°28′～32°41′之間。境內(nèi)有高原丘陵、高山峽谷兩種地貌，地勢(shì)由西北向南傾斜。氣候?qū)俅箨懶愿咴撅L(fēng)氣候，年降水量666.9 mm～790 mm，年蒸發(fā)量 1 132.4 mm，年日照數(shù) 1 843.9 h。全縣屬巴顏喀拉山山脈大渡河水系，有大小河流及支流422條。土壤呈明顯的垂直分布特征，自下而上有山地和草甸褐色土、山地和草甸棕壤、暗棕壤、亞高山及高山灌叢草甸土、高山寒漠土等。森林植被水平分布不太明顯，垂直分布從谷底到山頂可分為山地溫帶針闊混交林帶、山地寒濕帶針葉林帶、山地亞寒帶暗針葉林帶、高山寒帶草甸灌叢帶、極高山永凍帶等。縣域內(nèi)海拔多在 2 800 m～3 800 m之間，沙化區(qū)域多分布在海拔 3 400 m～3 600 m之間。全縣有沙化土地 7 837.2 hm2，其中：固定沙地 2 212 hm2，露沙地 4 241.4 hm2。沙化耕地 1 383.8 hm2[8]，主要分布在縣內(nèi)澤曲河和杜柯河沿岸的11個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)內(nèi)，涉及28個(gè)自然村，占全縣60個(gè)自然村的46.7%[7]。

2 研究方法

沙化類(lèi)型及程度：依據(jù)《四川省第五次荒漠化和沙化監(jiān)測(cè)技術(shù)實(shí)施細(xì)則》現(xiàn)地核查[9]。樣品采集時(shí)間為2015年8月。采集地點(diǎn)位于澤曲河沿岸上壤塘鄉(xiāng)、尕多鄉(xiāng)、南木達(dá)鄉(xiāng)3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)沙化土地集中分布區(qū)。分別在固定沙地、沙化耕地、露沙地、對(duì)照地(非沙化地塊)每種類(lèi)型上隨機(jī)布設(shè)5個(gè)10 m×10 m樣方(表1)，每個(gè)樣方內(nèi)隨機(jī)設(shè)置3個(gè)取樣點(diǎn)。分0 cm～20 cm和20 cm～40 cm土層采集土樣，土樣按每個(gè)沙化類(lèi)型(含對(duì)照)進(jìn)行四分法分層混合，取約1 kg土樣帶回送土壤實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行化學(xué)性狀分析。

樣品處理和測(cè)定：采集的樣品剔除植物根系和石塊等雜質(zhì)，室內(nèi)自然風(fēng)干后磨碎，過(guò)1 mm和0.25 mm篩孔，用封口袋裝置并編號(hào)備用。土壤pH值采用PHS—P型酸度計(jì)，配備1∶1液，測(cè)定清液的pH值；全N采用半開(kāi)氏法消煮，全自動(dòng)定氮儀測(cè)定；土壤全P量用NaOH熔融-鉬銻抗比色法測(cè)定；土壤有效N用流動(dòng)分析儀測(cè)定；速效P用0.5 mol·L-1NaHCO3浸提，鉬銻抗比色法測(cè)定；速效K用1 mol·L-1NaOAc浸提，火焰光度法測(cè)定；土壤有機(jī)質(zhì)含量用K2CrO7-H2SO4外加熱容量法測(cè)定[10]。

3 研究結(jié)果

3.1 pH值含量及變化

由表2可見(jiàn)，0 cm～20 cm土層土壤pH值在5.86～6.63之間，平均為6.20；20 cm～40 cm土層土壤pH值在5.86～6.70之間，平均為6.24。0～20 cm和20 cm～40 cm土層中pH值均表現(xiàn)出隨對(duì)照地、露沙地、沙化耕地、固定沙地的變化，逐步升高的趨勢(shì)。對(duì)照地0 cm～20 cm和20 cm～40 cm土層pH平均值相等，露沙地、沙化耕地、固定沙地20 cm～40 cm土層pH值依次比0 cm～20 cm土層pH值高0.06、0.03、0.07，差異較小。

3.2 有機(jī)質(zhì)含量及變化

由表2可見(jiàn)，0 cm～20 cm土層有機(jī)質(zhì)在10.50 g·kg-1～51.84 g·kg-1之間，平均為33.28 g·kg-1。20 cm～40 cm土層有機(jī)質(zhì)在 7.98 g·kg-1～45.34g·kg-1之間，平均為28.43 g·kg-1。0～20 cm和20 cm～40 cm土層有機(jī)質(zhì)均表現(xiàn)出隨著對(duì)照地、露沙地、沙化耕地、固定沙地的變化逐步下降的趨勢(shì)。0 cm～20 cm土層中，對(duì)照地、露沙地、沙化耕地、固定沙地的土壤有機(jī)質(zhì)依次是20 cm～40 cm土層中有機(jī)質(zhì)含量的1.14倍、1.11倍、1.33倍、1.32倍。

表2 沙化土地pH和有機(jī)質(zhì)情況表

3.3 全N及水解N含量及變化

由表3可見(jiàn)，0 cm～20 cm土層全N在0.28 g·kg-1～3.34 g·kg-1之間，平均為1.63 g·kg-1;土層水解N在39.92 mg·kg-1～241.06 mg·kg-1之間，平均為155.79 mg·kg-1。20 cm～40 cm土層全N在0.21 g·kg-1～2.88 g·kg-1之間，平均為1.33 g·kg-1；土壤水解N在38.90 mg·kg-1～265.68 mg·kg-1之間，平均為142.27mg·kg-1。

0 cm～20 cm和20 cm～40 cm土層中，全N及水解N平均值均表現(xiàn)出對(duì)照地>露沙地>沙化耕地>固定沙地的特征。在對(duì)照地、露沙地、沙化耕地、固定沙地的各類(lèi)土壤中，0 cm～20 cm土層中，全N含量依次是20 cm～40 cm土層的1.16倍、1.39倍、1.21倍、1.34倍；水解N含量依次是20 cm～40 cm土層的0.91、1.34、1.22、1.03倍。除對(duì)照地0 cm～20 cm土壤水解N含量小于20 cm～40 cm土層土壤含量外，其余沙化類(lèi)型全N和水解N含量均為0 cm～20 cm土層大于20 cm～40 cm土層含量。

表3 沙化土地全量N、P、K和水解N、速效K情況表

3.4 全P及有效P含量及變化

由表3可見(jiàn)，0 cm～20 cm土層全P在0.62 g·kg-1～1.84 g·kg-1之間，平均為1.37 g·kg-1。20 cm～40 cm土層全P在0.50 g·kg-1～1.79 g·kg-1之間，平均為1.31 g·kg-1。0～20 cm和20 cm～40 cm土層全P表現(xiàn)出對(duì)照地>露沙地>沙化耕地>固定沙地的特征。對(duì)照地、露沙地、沙化耕地、固定沙地的0～20 cm土層全P含量依次是20 cm～40 cm土層的1.03倍、1.05倍、1.00倍、1.24倍。

由圖1可見(jiàn)，0 cm～20 cm土層有效P含量變化為對(duì)照地(34.41 mg·kg-1)>沙化耕地(30.30 mg·kg-1)>固定沙地(27.18 mg·kg-1)>露沙地(23.28 mg·kg-1)。20 cm～40 cm有效P含量變化為對(duì)照地(30.25 mg·kg-1)>沙化耕地(28.78 mg·kg-1)>露沙地(24.77 mg·kg-1)>固定沙地(24.07 mg·kg-1)。對(duì)照地、露沙地、沙化耕地、固定沙地0 cm～20 cm土層有效P含量依次是20 cm～40 cm土層的1.14倍、0.94倍、1.05倍、1.13倍。

圖1 土壤有效P變化圖

3.5 全K及速效K含量及變化

由表3可見(jiàn)，0 cm～20 cm土層全K在19.07 g·kg-1～20.53 g·kg-1之間，平均為19.80 g·kg-1。20～40 cm土層全K在18.59 g·kg-1～20.38 g·kg-1之間，平均為19.95 g·kg-1。0 cm～20 cm土層全K含量由高到底依次為對(duì)照地>露沙地>沙化耕地>固定沙地，各沙化類(lèi)型全K含量平均值間的差值在0.25～1.46之間。20 cm～40 cm土層全K含量由高到底依次為露沙地>對(duì)照地>沙化耕地>固定沙地，各沙化類(lèi)型全K含量同平均值間差值在0.04～1.89之間。0 cm～20 cm土層全K含量依次是20 cm～40 cm土層的1.01倍、0.99倍、0.94倍、1.03倍，差值不明顯。

由表3可見(jiàn)，0 cm～20 cm土層速效K在42.00 mg·kg-1～96.69 mg·kg-1之間，平均為76.45 mg·kg-1。20 cm～40 cm土層速效K在35.17 mg·kg-1～93.62 mg·kg-1之間，平均為64.65 mg·kg-1。0～20 cm和20 cm～40 cm土層速效K含量表現(xiàn)出對(duì)照>沙化耕地>露沙地>固定沙地的特點(diǎn)。沙化耕地速效K含量高于露沙地和固定沙地。0～20 cm土層速效K含量依次是20 cm～40 cm土層的1.03倍、1.69倍、1.08倍、1.19倍，上層均明顯大于下層，其中露沙地最為明顯。

4 討論

研究發(fā)現(xiàn)，隨著沙化類(lèi)型從對(duì)照地～露沙地～沙化耕地～固定沙地的加重，土壤pH值逐步升高，有機(jī)質(zhì)、全N、水解N、全P含量逐步則降低。這和王艷等[6]對(duì)川西北紅原縣、若爾蓋沙化草地的研究和金紅喜等[11]對(duì)甘肅瑪曲縣沙化草甸的研究結(jié)果類(lèi)似。壤塘縣土壤pH值范圍在5.86～6.90間，土壤表現(xiàn)為酸至中性，適宜于大多數(shù)植物的生長(zhǎng)。俞利群發(fā)現(xiàn)[7]，壤塘縣沙化土地生物量隨沙化程度的加重而降低，這和本研究中土壤有機(jī)質(zhì)、全N、水解N、全P含量變化趨勢(shì)一致，表面沙化草地土壤化學(xué)性質(zhì)和生物量具有一定的同向相關(guān)性。值得注意的是，雖然土壤表現(xiàn)為有機(jī)質(zhì)、全N、水解N、全P含量逐步降低的趨勢(shì)，但其最小值明顯大于或略大于我國(guó)風(fēng)沙土土壤相關(guān)養(yǎng)分?jǐn)?shù)值[12]，表明壤塘縣沙化土壤肥力狀況相對(duì)于全國(guó)風(fēng)沙土而言較好。這有利于沙化防治植物的生長(zhǎng)。

分析發(fā)現(xiàn)，除對(duì)照土壤水解N外，在對(duì)照地、露沙地、沙化耕地、固定沙地土壤中，各指標(biāo)均表現(xiàn)為上層等于(近似等于)或大于下層的特點(diǎn)，這也和王艷等[6]的研究結(jié)果類(lèi)似。這表明壤塘縣沙化土地土壤上層養(yǎng)分流失相對(duì)較輕，土壤肥力保留相對(duì)較好，有利于植物的生長(zhǎng)，為沙化土地的治理奠定了良好的基礎(chǔ)。不同沙化類(lèi)型土地中，土壤上層和下層全K含量變化不大，速效K和有效P含量均表現(xiàn)出對(duì)照>沙化耕地>露沙地、固定沙地的特點(diǎn)。沙化耕地速效K和有效P含量高于露沙地和固定沙地，這可能和耕地長(zhǎng)期人為耕作干擾，使用含K、P肥料有關(guān)。

壤塘縣地質(zhì)主體部分是第四紀(jì)構(gòu)造沉降階段形成的河湖相沉積物，土壤中沙物質(zhì)含量高。沙區(qū)出露地表的巖層種類(lèi)主要以砂巖、砂板巖、頁(yè)巖等為主，該種巖層種類(lèi)原本易經(jīng)水蝕、風(fēng)蝕等形成沙地。同時(shí)，這些地區(qū)地表植被生態(tài)系統(tǒng)脆弱，易受到破壞。壤塘縣屬大陸性高原季風(fēng)氣候，地貌復(fù)雜，海高差變化較大，氣溫和降水在垂直方向上又存在著明顯的差異。全縣年降水量在666.9 mm～790 mm，年蒸發(fā)量 1 132.4 mm，蒸發(fā)量遠(yuǎn)大于降水量，這也會(huì)加速土壤的沙化。這些因素表明壤塘縣的土地沙化具有其先天因素?？紤]到壤塘縣經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展緩慢、居民生活和生產(chǎn)方式落后，土地承載力又大，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展將進(jìn)一步增加土地壓力和沙化的可能性。但本研究發(fā)現(xiàn)，雖然壤塘縣地質(zhì)及氣候特征使得該縣土地沙化具有其先天因素，但土壤肥力保留依然偏好，因此建議在沙化防治中，應(yīng)以“防”和保護(hù)為主，加大對(duì)易沙化土地的植被保護(hù)措施，適當(dāng)采取人工或工程措施，促進(jìn)植物群落的穩(wěn)定演替，避免沙化土土地的擴(kuò)大。

5 結(jié)論

本研究采用空間序列代替時(shí)間序列的典型方法，研究了壤塘縣對(duì)照地、露沙地、沙化耕地、固定沙地土壤化學(xué)性質(zhì)的變化，結(jié)果表明：1)隨著沙化程度的加重，pH值逐步升高，有機(jī)質(zhì)、全N、水解N、全P含量逐步則降低，但各指標(biāo)最小值明顯大于或略大于我國(guó)風(fēng)沙土土壤相關(guān)養(yǎng)分?jǐn)?shù)值。2)除對(duì)照水解N外，不同類(lèi)型沙化土壤中，各指標(biāo)均表現(xiàn)為上層等于(近似等于)或大于下層的特點(diǎn)，表明壤塘縣沙化土地土壤上層養(yǎng)分流失相對(duì)較輕，土壤肥力保留相對(duì)較好。3)各種沙化類(lèi)型土壤中，上層和下層全K含量變化不大，速效K和有效P含量均表現(xiàn)出對(duì)照>沙化耕地>露沙地和固定沙地的特點(diǎn)。這可能與沙化耕地人為耕作干擾有關(guān)。4)受壤塘縣地質(zhì)、氣候、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等多因素影響，壤塘縣土地沙化具有其自然因素，但人為的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展有加重土壤沙化的可能?？紤]到該縣沙化土壤養(yǎng)分保留較好，沙化程度較輕，因此建議沙化防治以“防”和保護(hù)為主。川西北沙化總體上處在沙化初級(jí)階段，其驅(qū)動(dòng)力是自然和人為綜合左右的結(jié)果[1,2]，而壤塘縣土壤沙化是自然和人為因子綜合作用的典型代表，因此對(duì)壤塘縣沙化土壤化學(xué)性質(zhì)變化的研究，在川西北范圍內(nèi)具有重要的參考意義。

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AStudyofChangesofSoilChemicalPropertiesofSandyLandinRangtangCountyinNorthwestSichuan

YOU Qiu-ming JIAO Si-ming GAO Jun LIU Kai WANG Bo CAI Fan-long

(Sichuan Forestry Survey and Planning Institute, Chengdu 624000, China)

The chemical properties changes of soil were studied listed as follows:control land, exposed sandy soil, sandy farmland and fixed sandy land in Rangtang County, by the way of spatial sequence instead of the time series. The results showed that: 1) Under 0 cm～20 cm and 20 cm～40 cm soil layer, the pH value increased with the increasing of desertification degree; organic matter, total N, the hydrolysis of N,and total P content gradually reduced; 2) Among the same sandy land type of different soil layer, the pH values were not significantly different.Except hydrolysis N of the control soil, organic matter, total N and hydrolysis N, total P content in 0 cm～20 cm soil layer were equal to (approximately equal to) or greater than that in 20 cm～40 cm soil. 3) In different types of sandy soil, no significant change of total K content in the upper and lower soli were found, available K and P content showed as: control land > sandy farmland > expose sandy soil and fixed sandy land.

Northwest Sichuan, Sandy land, Soil, Chemical property

2017-07-13

游秋明(1963-)，男，重慶涪陵人，工程師，主要從事林業(yè)資源調(diào)查、沙化土地治理等方面的工作和研究。Email: 464067455@qq.com。

10.16779/j.cnki.1003-5508.2017.06.015

S812.2

A

1003-5508(2017)06-0059-05