清水河縣退耕還林工程建設(shè)對林下土壤物理性質(zhì)修復(fù)效果分析

邢菊香 蘭登明 王利清

摘要 研究內(nèi)蒙古清水河縣退耕還林區(qū)不同造林類型地和農(nóng)田的土壤容重、土壤孔隙度、土壤水穩(wěn)性團(tuán)粒結(jié)構(gòu)等土壤物理性質(zhì)。結(jié)果顯示：不同植被類型的土壤容重均比農(nóng)田（1.31 g/cm3）低7%～14%，為1.13～1.25 g/cm3，差異較??；不同植被類型地各層土壤不同粒徑的土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)百分含量高于相應(yīng)的農(nóng)田，在所有的類型及土層中，中國沙棘不同粒徑的水穩(wěn)性團(tuán)粒結(jié)構(gòu)含量都是最高的；不同退耕還林飽和導(dǎo)水率均值比農(nóng)田均值高2.73～11.55倍。以上分析結(jié)果表明實(shí)施退耕還林后，林地土壤物理性質(zhì)得到明顯改善。

關(guān)鍵詞 清水河縣；退耕還林；土壤物理性質(zhì)

中圖分類號 S157.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）20-06589-02

Effect of Returning Farmland to Forests Program on Restoration of Forest Soil Physical Properties in Qingshuihe County

XING Juxiang et al

（Inner Mongolia Technical College of Mechanics and Electrics， Hohhot， Inner Mongolia 010070）

Abstract The soil bulk density， soil porosity， soil crumb structure of different types of afforestation land and farmland in Qingshuihe County， Inner Mongolia were studied. The results showed that the soil bulk density of different vegetation types were lower than the farmland （1.31 g/cm3） 7%-14%， and 1.13-1.25 g/cm3， the difference is small， the layers of soil size of different soil granular structure percentage is higher than the corresponding farmland vegetation types， of all the types and soil layer， Hippophae rhamnoides crumb structure stability of different particle size of water content is the highest； Saturated hydraulic conductivity of different types vegetation planting area is higher than cropland 2.73-11.55 times. The above analysis results showed that after the implementation of returning farmland to forest， the soil physical properties were improved obviously.

Key words Qingshuihe County； Returning farmland to forest； Soil physical properties

黃土高原是世界上黃土覆蓋面積最大的高原，該地區(qū)植被稀疏，水土流失嚴(yán)重。綜合治理黃土高原是我國改造自然工程中的重點(diǎn)項(xiàng)目，其治理方針是以水土保持為中心，改土與治水相結(jié)合，治坡與治溝相結(jié)合，工程措施與生物措施相結(jié)合，實(shí)行農(nóng)林牧綜合發(fā)展[1]。目前，以退耕還林（草）為主的生態(tài)建設(shè)工程已見成效[2]。研究不同植被類型對改善土壤效益的差異和機(jī)理，對防治水土流失和黃土高原植被建設(shè)具有重要意義和參考價(jià)值。

土壤肥力是土壤為植物生長提供、協(xié)調(diào)營養(yǎng)條件和環(huán)境條件的能力，是土壤各種基本性質(zhì)的綜合表現(xiàn)。退耕還林的生態(tài)林地作為保持水土、防止水土流失的有效植被類型，對改善土壤的理化性狀和提高土壤肥力具有重要作用。關(guān)于植被在減少水土流失，改良土壤性質(zhì)，提高土壤肥力，增強(qiáng)土壤抗蝕性和抗沖性，提高土地生產(chǎn)潛力等方面的作用已有不少報(bào)道[3-7]。該研究分析了不同類型植被對土壤肥力改良程度的差異，探討了黃土高原溝壑區(qū)有效的植被恢復(fù)方式，以期為加快黃土高原退耕地植被恢復(fù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)自然概況

內(nèi)蒙古清水河縣地處黃土高原北緣地帶，地質(zhì)構(gòu)造屬山西臺背斜與內(nèi)蒙古地軸相接之過渡帶。巖石平緩，黃土覆蓋較厚，地勢由東南向西漸次低下，平均海拔1 373.6 m；境內(nèi)以山地最多，灘川地較少，整個(gè)地形為山、川、溝相間，山巒起伏，大體分為低緩丘陵區(qū)、低山丘陵區(qū)、丘陵溝壑區(qū)、土石山區(qū)和沖積平原五大類型。 地處中溫帶，屬半干旱典型的大陸性氣候。由于地形復(fù)雜，境內(nèi)地區(qū)氣候變化差異明顯，主要特點(diǎn)為冬長夏短，寒冷干燥，風(fēng)多雨少，年平均氣溫7.5 ℃，1月平均氣溫-11.5 ℃，極端最低氣溫-29.0 ℃，7月平均氣溫22.5 ℃，極端最高氣溫37.1 ℃。年日均氣溫5 ℃以上的持續(xù)天數(shù)為198 d，年日均氣溫0 ℃以上的持續(xù)天數(shù)為232 d，全年平均日照2 900 h，無霜期為136 d左右。年平均降雨量410.0 mm，年蒸發(fā)量2 577.2 mm[2]。

2 研究方法

2.1 樣地調(diào)查

采取典型取樣法進(jìn)行樣地的設(shè)置，樣方大小為喬木20 m×20 m，灌木10 m×10 m，草本1 m×1 m。在樣地內(nèi)取土樣，分析各種植被類型的土壤物理性質(zhì)。

2.2 土壤物理性質(zhì)的測定

土壤樣品的采集：在不同類型的樣地中，分別在0～20，20～40，40～60，60～80 cm厚土層取土樣。

土壤容重和含水量的測定在室內(nèi)進(jìn)行，土壤孔隙度和土壤飽和導(dǎo)水率測定在野外進(jìn)行。采用環(huán)刀法測定土壤容重并相應(yīng)地測定和計(jì)算土壤孔隙度；用環(huán)刀取原狀土樣，浸水后，在單位水壓梯度下，根據(jù)達(dá)西定律，求得通過垂直于水流方向的單位土壤截面積的水流速度，即為土壤的飽和導(dǎo)水率；土壤水穩(wěn)性團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的測定是取原狀土樣室內(nèi)風(fēng)干后，用濕篩法測定，粒徑大小分別為>2 mm、1～2 mm、0.5～1 mm、0.25～0.5 mm（沙維諾夫法）[8-9]。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同造林地的土壤容重及孔隙度

林分枯落物的分解和植物根系的腐爛，可以增加土壤肥力，改善土壤結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)，進(jìn)而提高降水的入滲和土壤的抗沖性[10]。對不同造林地0～80 cm厚的土壤基本物理性質(zhì)進(jìn)行對比研究，得出表1。由表1可以看出，不同退耕還林地的土壤容重均比農(nóng)田（1.31 g/cm3）低7%～14%，不同退耕還林地之間土壤容重?zé)o明顯的差異，表明退耕還林可有效地改善區(qū)域土壤結(jié)構(gòu)。

退耕還林地的總孔隙度明顯高于草地和農(nóng)田。其中中國沙棘林的土壤總孔隙度最大，為55.72%，是農(nóng)田總孔隙度的1.40倍。各退耕還林地均具有較強(qiáng)改善土壤孔隙狀況的能力，其原因?yàn)殡S林齡的增長，林地地表覆蓋大量枯枝落葉層，增加了土壤有機(jī)質(zhì)，經(jīng)微生物分解后，形成腐殖質(zhì)，加大了土壤孔隙度。

3.2 不同造林地的土壤水穩(wěn)性團(tuán)粒結(jié)構(gòu)變化

土壤的水穩(wěn)性團(tuán)聚體數(shù)量也是表征土壤抗侵蝕能力的重要指標(biāo)之一。不同退耕還林模式通過改善土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，以增加水分的入滲，減少地表徑流，增強(qiáng)土壤抵抗徑流對土粒分散、懸浮和運(yùn)移的能力。測定不同類型林地0～20、20～40、40～60、60～80 mm厚土層水穩(wěn)性團(tuán)粒組成見表2～5。

3.3 不同造林地的土壤飽和導(dǎo)水率

土壤飽和導(dǎo)水率綜合反映了土壤理化性質(zhì)的好壞[10]。飽和導(dǎo)水率受土壤質(zhì)地、容重、孔隙分布以及有機(jī)質(zhì)含量等空間變量的影響[11-12]。由表6看出，各樣地0～80 cm土層飽和導(dǎo)水率的最小值分別分布在20～40或40～60 cm土層中，可見土壤水分下滲速率主要由20～60 cm土層決定。天然草地的最小飽和導(dǎo)水率分布在20～40 cm土層中，為0.13 mm/min。中國沙棘林的最小土壤飽和導(dǎo)水率是0.92 mm/min。退耕還林林地中飽和導(dǎo)水率最小的是山楊，為0.38 mm/min，均大于天然草地和農(nóng)田。不同退耕還林造林地飽和導(dǎo)水率均值比農(nóng)田均值高2.73～11.55倍。