丹江上游不同退耕還林型土壤有效NP特征研究

【摘 要】為了揭示丹江流域不同恢復與重建狀態下土壤速效NP養分的特點，實驗者采用時空變異法和常規統計法，分析和研究了閔家河流域不同植被不同恢復年限下有效NP的含量。結果表明：不同林木中均有富集有效NP養分的效應，但對養分的影響有明顯差異。松樹林+刺槐的土壤速效NP含量較純松樹林高，而刺槐林的土壤速效N含量最高，速效磷含量最低，這說明刺槐更有益于土壤速效N的積累，且松樹林混交利于速效磷富集；橡樹為主的樹齡最長但土壤有效NP并不高；花貝子根系發達，土壤中硝態氮、銨態氮、速效磷含量較為均衡，且生長年限較短，是良好的水土保持林。

【關鍵詞】丹江；退耕還林；土壤；有效NP；銨態氮；硝態氮；速效磷

1 材料與方法

1.1 研究區概況

閔家河小流域地處陜西省商州區的黑龍口鎮，流域總面積28.19km2。位于秦嶺東段山脈西北部，丹江二級支流，是丹江口水庫上游重要水源涵養區。地理位置位為N33°44'～33°49'，E109°40'～109°44'，屬北亞熱帶溫暖濕潤季風氣候區，具有四季分明、雨熱同期的特點。該地年平均降水量為890.4mm，多年平均氣溫10.3℃，多年平均日照時數為2155.1h，日照百分率為49.2%，1～6月份日照最多，12月份日照最少，年輻射量為49.98kJ/cm2，大于10℃積溫為3810.5℃，無霜期194d。小流域地勢西高東低，地貌特征屬中高山地貌類型區，土壤類型主要以石渣土、山地棕壤及淤砂土為主，土壤有機含量較低，肥力低下，屬農業低產土壤。流域內森林覆蓋率為58.8%，植被覆蓋率為84.1%，流域森林植物群落多為天然次生林、雜灌林和人工林。

1.2 樣地選擇和取樣

在閔家河小流域內主要選取不同年限不同退耕還林植物群落恢復措施下的樣地為取樣對象，樣地概況見附表。樣地進行常規群落學調查后，按對角線隨機選5個樣點，土壤類型均為黃棕壤，土石山區土層薄均取0～15cm 層的土，均勻混合，取1.0kg 左右的混合土壤作為測試樣品。土樣全部帶回實驗室自然風干后，進行研磨處理，經過土壤1mm篩測速效養分。銨態氮、硝態氮和速效磷用全自動間斷化學分析儀測定。

附表 研究區典型植物群落概況

樣地編號主要植物群落年限（a）

1

2松樹為主+1a刺槐 （陽坡）15

橡樹林為主+2a松樹（陽坡）80

3松樹林（陽坡）15

4松樹林（陰坡）20

5板栗林（陽坡）20

6刺槐（陽坡）15

7花貝子（陰坡）8

2 結果與分析

2.1 不同林型土壤硝態氮含量特征

不同林型土壤硝態氮含量如圖 1 和圖2所示，刺槐77.00mg/kg含量最高，之后依次是橡樹林為主（15～20a）+松樹54.10mg/kg，松樹林50. 3mg/kg，松樹+1年刺槐45. 9mg/kg，板栗林45. 60mg/kg，花貝子45. 60mg/kg，松樹（20a）35. 9mg/kg。其中20a林型中的土壤硝態氮含量中板栗林（20a）高于松樹林（20a）（陰坡）9.70 mg/kg， 15a的林型中刺槐的硝態氮含量遠高于松樹林和松樹（15a）+1年刺槐高4. 40mg/kg，15a的松樹林硝態氮含量高于20a松樹林，這可能是因為15a的松樹林林層較密。土壤中的硝態氮含量是在通氣條件良好的情況下經硝化作用而形成的，一般不被土壤膠體吸附，易于淋溶，同時又易被植物吸收，也可能通過反硝化作用損失掉。20a的松樹林處于陰坡，土壤通氣條件不好，會影響土壤的硝態氮含量富集。

圖1 不同林型有效NP含量圖

圖2 不同林型土壤硝態氮含量圖

圖3 不同林型土壤銨態氮含量圖

圖4 不同林型土壤速效磷含量圖

2.2 不同林型土壤銨態氮含量特征

土壤銨態氮含量主要受有機氮礦化速度、植物吸收利用、微生物固定和黏土礦物固定等眾多因子的影響。由圖1和圖2可見，刺槐（15a）51. 9mg/kg含量最高，之后依次是花貝子（7～8a）（陰坡）41. 70mg/kg，橡樹林為主（70-80a）+松樹37. 5mg/kg，松樹林（15a）25. 7mg/kg，松樹（20a）+1年刺槐24. 20mg/kg，松樹林（20a）（陰坡）18. 50mg/kg，板栗林（20a）14. 30mg/kg。此外，同是20a林型的松樹林的銨態氮含量高于板栗林，而刺槐高于松樹林。這主要是板栗林是經濟作物林，消耗銨態氮多，而刺槐為落葉林，較松樹林利于分解等原因。

2.2 不同林型土壤速效磷含量特征

由圖1和圖3可見，板栗林5.6mg/kg含量最高，之后依次是松樹林（15a）4.72mg/kg，橡樹林為主（70-80a）+松樹4.02mg/kg，花貝子（7～8a）3.7mg/kg，松樹（15a）+1年刺槐3.16mg/kg，松樹林（20a）2.76mg/kg，刺槐（15a）0.22mg/kg。20a的不同林型土壤速效磷含量不同，松樹林含量最高，依次是松樹（15a）+1年刺槐，刺槐，這可能與松樹林密度較大有關。采樣時間在秋天，地下枯枝落葉多，補給給土壤的也就多。15a的不同林型，板栗林高于松樹林，這可能與板栗林施補復合肥有關。

3 結論與討論

（1）由于采樣時間在秋天，土壤通氣條件良好，銨態氮易硝化為硝態氮，所以不同林型土壤硝態氮含量總體上多于銨態氮。而花貝子是銨態氮含量多于硝態氮，這可能與花貝子處于陰坡、通氣不良有關。

（2）松樹林+刺槐的土壤硝態氮、銨態氮、速效磷含量較純松樹林高，這說明刺槐更有益于土壤養分的積累。板栗林的土壤速效磷含量最高，硝態氮含量也較高，恢復較好，而且板栗是商洛當地重要的經濟作物之一，擴大其種植面積不僅會有良好的生態效益，而且會有較好的經濟效益，有利于當地的可持續發展。

（3）橡樹為主的林型年限最長，土壤硝態氮、銨態氮、速效磷含量不是最高，這說明橡樹不是提高土壤養分的較好樹種。

（4）刺槐的土壤硝態氮、銨態氮含量最高，這說明刺槐有利于提高增加土壤的氮素含量，但是速效磷含量較低，這是因為黏土含磷多于砂性土，采樣時，發現該林型土壤中有較多的石子，所以速效磷含量較低。對此，可通過給土壤施磷肥來增加磷的含量，也可在刺槐林中種植松樹，松樹在所有林型中含速效磷最高。

（5）花貝子根系發達，土壤中硝態氮、銨態氮、速效磷含量較為均衡，且生長年限較短，是良好的水土保持林。

參考文獻

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基金項目

陜西省科技廳項目（2011KRM15）陜西教育廳專項科研計劃資助項目（2013JK0718）