渾善達克沙地植被恢復(fù)對土壤理化性質(zhì)的影響

摘要[目的] 研究渾善達克沙地植被恢復(fù)過程對其土壤理化性質(zhì)的影響。[方法] 采用野外調(diào)查與室內(nèi)分析相結(jié)合的方法，以內(nèi)蒙古自治區(qū)克什克騰旗渾善達克沙地不同治理時間及不同恢復(fù)階段沙地為對象，定量分析不同治理時間及不同恢復(fù)階段沙地土壤的理化性質(zhì)。[結(jié)果] 隨治理時間的增加和沙地的不斷恢復(fù)，0～5 cm土層含水量和土壤容重分別呈增加和降低趨勢，5～60 cm土層土壤含水量和土壤容重則均呈現(xiàn)降低趨勢。土壤有機質(zhì)含量和全氮量逐漸增加。半固定沙地與固定沙地的土壤有機質(zhì)含量較流動沙地提升2.03和6.12倍，全氮量提升48.15%和74.38%。[結(jié)論] 研究結(jié)果可為渾善達克沙地的生態(tài)治理提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞 渾善達克沙地；植被恢復(fù)；土壤理化性質(zhì)

中圖分類號S181.3文獻標識碼A文章編號0517-6611（2014）30-10736-02

基金項目林業(yè)科技成果國家級推廣項目（2010[30]）。

作者簡介范寧寧（1986- ），男，河北石家莊人，碩士，從事水土保持與荒漠化防治研究。*通訊作者，教授，從事森林生態(tài)學(xué)與林業(yè)生態(tài)工程學(xué)研究。

植被恢復(fù)與重建是遏制沙化過程的有效措施。隨著沙地植被的恢復(fù)與重建，植物群落物種多樣性和生物量等特征發(fā)生改變，進而對沙地土壤的理化性質(zhì)產(chǎn)生影響。改善了的沙地土壤又會促進沙地植被的恢復(fù)，形成良好的反饋作用。針對沙地植被恢復(fù)與重建對土壤的影響問題，蔣德明等研究了科爾沁沙地植被恢復(fù)及其對土壤的改良效應(yīng)[1]。還有一些學(xué)者對恢復(fù)措施的效果及其長期影響進行了深入的研究[2-3]。

渾善達克沙地位于內(nèi)蒙古自治區(qū)中部的農(nóng)牧交錯地帶，是中國四大沙地之一[4-5]。經(jīng)過多年的開發(fā)和利用，該區(qū)草原退化，沙化問題嚴重。近年來，雖然經(jīng)過有效治理，沙地植被條件得到改善，沙地質(zhì)量得到提高，并且科學(xué)工作者對這一地區(qū)的沙化土地成因、發(fā)展趨勢、綜合治理、生態(tài)評價等方面也進行了較為系統(tǒng)的研究[6-10]，但對沙地植被恢復(fù)與重建對沙地土壤影響的系統(tǒng)詳細研究，尚有待深化。該研究以渾善達克沙地不同治理時間及不同恢復(fù)階段沙地及鄰近天然草地為對象，分析沙地不同治理時間及不同恢復(fù)階段植被的恢復(fù)對沙地理化性質(zhì)的影響，試圖為渾善達克沙地的生態(tài)治理提供理論依據(jù)。

1研究地區(qū)與研究方法

1.1研究地區(qū)概況克什克騰旗位于渾善達克沙地東北邊緣。境內(nèi)平均海拔1 367 m，最高2 067 m，最低660 m。屬中溫帶大陸性季風(fēng)氣候，春秋季干旱且多為大風(fēng)天，升溫較快；夏季短促而溫涼，雨量集中；冬季漫長而寒冷，且晝夜溫差較大；降水集中、雨熱同期。降雨多集中在6、7、8月份內(nèi)，年降水量在250～500 mm。年平均氣溫2～4 ℃，3、4月份氣溫為10 ℃以上，夏季平均氣溫為18.6 ℃。全旗日照率為62%～ 65%，日照時數(shù)在2 700～2 950 h，無霜期60～150 d[11]。

1.2研究方法研究樣地位于克什克騰旗聯(lián)峰林場。治理時間分別為2010年、2001年與1995年，恢復(fù)階段分別為流動沙地、半固定沙地和固定沙地，對照為自然草地。對應(yīng)植被蓋度分別為19%、61%、78%、19%、50%、77%和76%。2011年6月，在各樣地內(nèi)隨機設(shè)置3個樣點挖掘土壤剖面，分0～5、5～10、10～20、20～30、30～40、40～60、60～80、80～100 cm土層取樣，環(huán)刀法測定各層土壤的容重與含水量，重鉻酸鉀氧化法測定有機質(zhì)含量，半微量凱氏法測定全氮含量[12]。

2結(jié)果與分析

2.1不同治理時間及不同恢復(fù)階段沙地土壤物理特征

2.1.1土壤含水量。在0～5 cm土層，土壤含水量表現(xiàn)為隨治理時間的延長和沙地的固定而增大的趨勢（圖1、圖2）。地表植被蓋度、枯落物等阻斷了地表水分的蒸發(fā)，致使表層含水量有所增加。在其他土層，土壤含水量則隨治理年限的增加和沙地的固定呈降低的趨勢（圖1、圖2）。隨著治理年限的不斷增加和植被群落的不斷恢復(fù)，植被蓋度、地上生物量不斷增加，加劇了植被對土壤水分的利用，使土壤含水量下降。一般表層土壤含水量均較低，隨著土層深度的不斷增加，土壤含水量也隨之增大，但在土層30～40 cm達到最大后，土壤含水量有所下降。

2.1.2土壤容重。不同治理時間沙地土壤容重在（1.47±0.01）～（1.75±0.01） g/m3之間。土壤容重最小值出現(xiàn)在圖1不同治理時間沙地土壤含水量垂直動態(tài)變化對照草場，最大值出現(xiàn)在2010年治理的沙地中。不同恢復(fù)階段沙地土壤容重在（1.45±0.01）～（1.75±0.01） g/m3之間。最小值出現(xiàn)在固定沙地，最大值出現(xiàn)在流動沙地。隨治理時間的延長和沙地的固定，土壤容重呈降低趨勢。各不同治理時間沙地0～60 cm土壤平均容重之間差異顯著（P<0.05），但1995年治理的沙地與對照草場之間0～60 cm土層土壤平均容重差異不明顯（P<0.05）。2010年、2001年、1995年治理的沙地不同土層土壤容重差異不顯著，而對照草場的各土層土壤容重差異性顯著（P<0.05）。流動沙地與半固定沙地0～60 cm土壤容重差異性不明顯，但固定沙地與其他兩種恢復(fù)階段間的沙地0～60 cm土壤容重差異顯著（P<0.05）（表1）。

2.2不同治理時間及不同恢復(fù)階段沙地土壤化學(xué)特征同一時間和同一恢復(fù)階段不同土層土壤有機質(zhì)含量差異顯著（P<0.05）。各治理時間和恢復(fù)階段沙地土壤有機質(zhì)主要集中于0～30 cm土層中。隨著治理年限的增加及沙地由流動到固定，土壤有機質(zhì)含量顯著增加。不同治理年度樣地0～60 cm土層土壤有機質(zhì)平均含量從2010年的（0.869±0002） g/kg，增加到2001年的（1.396±0.005） g/kg，1995年的（3.121±0.003） g/kg以及對照草場的（5.184±0.009） g/kg，變化顯著（P<0.05）。不同恢復(fù)階段樣地0～60 cm土層土壤有機質(zhì)含量從流動沙地的（0.869±0.002） g/kg，增加到半固定沙地的（2.626±0.001） g/kg和固定沙地的（6.178±0.006） g/kg，增幅分別為2.03和6.12倍，土壤有機質(zhì)含量變化顯著（P<0.05）（表2）。隨著治理時間的延長和恢復(fù)的發(fā)展，地表植被不斷增多，地下生物量增大，土壤中植物根系及其殘體增多，土壤中碳素源增加，土壤有機碳環(huán)境得到改善。