寧南山區退耕地不同植被恢復方式下土壤理化特征研究

王月玲， 王思成，蔡進軍， 許 浩， 馬 璠， 董立國

(1.寧夏農林科學院荒漠化治理研究所,寧夏銀川 750002；2.寧夏農業綜合開發辦公室,寧夏銀川 750011)

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寧南山區退耕地不同植被恢復方式下土壤理化特征研究

王月玲1， 王思成2，蔡進軍1， 許 浩1， 馬 璠1， 董立國1

(1.寧夏農林科學院荒漠化治理研究所,寧夏銀川 750002；2.寧夏農業綜合開發辦公室,寧夏銀川 750011)

[目的]探討寧南山區不同植被恢復方式對土壤理化性質的影響。[方法]對寧南山區典型區域3種不同恢復方式(自然恢復、人工+自然恢復、坡耕地)不同土壤剖面的土壤物理、化學性質進行了測定分析。[結果]封禁自然恢復植物群落的土壤含水量、土壤總孔隙度及有機質、全氮、全鉀含量相對較高，分別為11.39%、55.84%、15.90、1.03、20.6 g/kg，而人工+自然恢復植物群落、坡耕地的養分含量相對偏低。[結論]綜合分析，封禁條件下的自然恢復是寧南山區植被恢復的有效措施。

寧南山區；恢復方式；土壤理化性質

土地利用和管理是土壤變化的重要影響因素[1]，研究不同土地利用方式導致土壤物理化學性質的差異是合理利用土地資源及發展持續農業的前提。近年來，土地利用與土壤質量的關系受到了廣泛重視，我國學者開展了一系列研究[2-3]。寧南山區由于特殊的自然地理和社會經濟條件，水土流失嚴重，生態環境脆弱。80%的土地為坡耕地，水土流失面積達22 897 km2。因此，開展寧南山區退耕還林(草)工作，對防治該地區水土流失具有重要意義。

土壤物理性狀是土壤持水性能的重要體現，土壤化學性質是土壤肥力水平的重要體現，土壤化學性質與物理性質密切相關。土壤的理化性狀是影響土壤肥力的內在條件，也是綜合反映土壤質量的重要因素。前人對不同植被對土壤物理性狀的影響[4-6]，不同處理措施對土壤物理性狀的影響[7-8]，不同干擾因素對土壤物理性質的影響[9-10]以及不同治理模式下的土壤物理特性變化[11]等方面進行了大量研究，并取得了一定成果。然而，這些研究大多針對種植地或自然荒坡，對退耕地植被恢復中土壤理化特性的變化缺乏系統研究。筆者結合野外試驗，通過對不同恢復方式的土壤水分和養分效應進行分析，探討了寧南山區有效的植被恢復方式，以期為加快該地區退耕地植被恢復提供科學依據。1材料與方法

1.1研究區概況研究區位于寧夏彭陽縣東北13 km處的白陽鎮中莊村，該村總面積16.5 km2，耕地面積1 076 hm2，地貌類型屬于黃土高原腹部梁峁丘陵地，地形破碎，地面傾斜度大，平均海拔1 600～1 700 m。年平均氣溫7.6 ℃，≥10 ℃積溫2 200～2 750 ℃，境內年蒸發量較大，無霜期140～160 d。降雨是雨水資源量的決定性因素，研究區多年平均年降水量475 mm，降水量集中且年內分配不均，雨量集中月份常以暴雨形式出現，易發局地暴雨洪水。研究區土壤類型以普通黑壚土為典型土壤，土壤母質為黃土及黃土狀物，pH為8.0～8.5，土層深厚，土質疏松。植被類型以草原植被為基礎，生長有長芒草 (S．bungeanaTrin．)、角蒿(I．SinensisLam．)、星毛委陵菜(P．acaulisL．)等，還有中生和早中生的落葉闊葉灌叢、落葉闊葉林、草甸。人工植被以山桃(P．davidianaFranch．)、沙棘(H．rhamnoidesL．)、山杏(Prunusarmeniaca)等為主。

1.2樣地劃分采用外業調查與室內測試相結合的方法，在彭陽中莊小流域內選擇不同恢復方式[包括荒山封禁自然恢復、人工+自然恢復、坡耕地(CK)]確定標準樣地和調查樣地(表1)。

1.3測定項目與方法在調查樣地內挖掘土壤剖面，取土壤樣品帶回室內分別測定土壤有機質、全量、速效養分含量、容重、毛管孔隙度、非毛管空隙度、通氣度等指標。3次重復。

1.3.1土壤含水量的測定。采用德國產TDR時域反射儀 (Time Tomain Reflectometry)法觀測，持續、定位監測土壤含水量。于2007年3月下旬至11月上旬，每月上、中、下旬各測定1次，分別測定0～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm共5個土層的土壤含水量。

表1　研究區各樣地概況

1.3.2土壤物理性質的測定。2007年9月在選取的標準地塊挖掘100 cm深的土壤剖面，用鋁盒和環刀分層采集0～20、20～40、40～60、6～80、80～100 cm深度的土壤樣品，采用常規烘干-稱重法和浸水法測定土壤各項物理指標，包括土壤容重、總孔隙度、毛管孔隙度和田間持水量等。

1.3.3土壤養分的測定。在選取的標準地塊挖取100 cm深的土壤剖面，分層采集0～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm土壤樣品。樣品自然風干后剔除雜質，磨碎過0.25 cm篩，裝袋貯藏備用。測定土壤有機質和速效養分含量。有機質含量采用重鉻酸鉀氧化還原滴定法測定；全氮含量采用半微量開氏法測定；全磷含量采用NaOH熔融，鉬銻抗比色法測定；全鉀含量采用NaOH熔融，火焰光度法測定；速效磷含量用NaHCO3浸提，鉬銻抗比色法測定；速效鉀含量采用NH4OAc浸提,火焰光度法測定；速效氮含量采用康微皿堿解擴散法測定。

2　結果與分析

2.1土壤含水量比較從圖1可以看出，在退耕地植被恢復過程中，不同恢復方式下土壤含水量樣地差異較大。自然恢復樣地的土壤含水量明顯大于人工+自然恢復樣地，且0～40 cm土層兩者的含水量均小于坡耕地的土壤含水量。自然恢復樣地的土壤含水量在0～80 cm土層，隨土層的加深而增大，但在80 cm 以上土層土壤含水量有減小趨勢，人工+自然恢復樣地的土壤含水量在土壤表層相對較小，隨著土層的加深土壤含水量不斷增大，0～100 cm土層自然恢復和人工+自然恢復的平均含水量分別為11.39% 和9.04%，兩者相差2.35%。

從圖2可以看出，6～9月自然恢復樣地的土壤含水量高于人工+自然恢復樣地。這說明在退耕地的植被恢復中，以自然恢復對土壤水分的改善效果較好。

圖1　不同恢復方式下土壤含水量的垂直變化Fig.1　The vertical changes of soil moisture in different restoration measures

圖2　不同恢復方式下土壤含水量的季節變化Fig.2　Seasonal variation of soil moisture in different restoration measures

2.2土壤物理性質比較由表2可知，在退耕地植被恢復過程中，不同恢復的方式下土壤容重、持水量、孔隙度及透氣度等存在一定差異。各樣地0～100 cm土層的土壤平均容重從大到小依次為人工+自然恢復、坡耕地、自然恢復；最大持水量、總孔隙度、透氣度從大到小依次為自然恢復、人工+自然恢復、坡耕地；毛管持水量從大到小依次為人工+自然恢復、坡耕地、自然恢復。在0～40 cm土層，對于同一恢復方式不同土層的土壤容重及孔隙度來說，自然恢復和人工+自然恢復上下土層變化趨勢一致，都表現為上層小于下層，而坡耕地恰好相反。40～80 cm 土層土壤容重及孔隙度的變化趨勢與0～40 cm土層相反。

2.3土壤化學性質比較由表3可知，在退耕地植被恢復過程中，不同恢復方式下土壤養分存在較大差異。在0～60 cm土層，隨著土層的逐漸加深，自然恢復、人工+自然恢復、坡耕地的土壤全氮、全磷、堿解氮、速效磷、速效鉀和有機質含量均呈下降趨勢；在3種不同植被恢復方式中，土壤有機質含量從大到小依次為自然恢復、人工+自然恢復、坡耕地，且在垂直分布上，有機質隨土層深度的增加呈遞減趨勢，表現出明顯的表聚性。土壤全氮含量從大到小依次為自然恢復、坡耕地、人工+自然恢復；堿解氮含量從大到小依次為自然恢復、坡耕地、人工+自然恢復；全磷含量從大到小依次為坡耕地、自然恢復、人工+自然恢復；速效磷含量從大到小依次為坡耕地、自然恢復、人工+自然；全鉀含量從大到小依次為自然恢復、坡耕地、人工+自然恢復；速效鉀含量從大到小依次為自然恢復、坡耕地、人工+自然恢復。

表2　不同恢復方式下土壤物理性質的變化情況

3　結論

(1)在0～100 cm土層，自然恢復樣地的土壤含水量明顯大于自然+人工恢復樣地的土壤含水量，從季節變化也反映出6～9月自然恢復樣地的土壤含水量高于人工干預下的自然恢復樣地。這說明在退耕地的植被恢復中，以自然恢復對土壤水分的改善效果較好，但是為了縮短恢復時間，適度的人為作用也是必要的，但一定要把握力度。

(2)在0～100 cm土層，土壤平均容重從大到小依次為人工+自然恢復、坡耕地、自然恢復；最大持水量、總孔隙度、透氣度從大到小依次為自然恢復、人工+自然恢復、坡耕地；毛管持水量從大到小依次為人工+自然恢復、坡耕地、自然恢復。

(3)不同植被恢復方式下，各層土壤有機質含量均隨深度增加呈遞減趨勢，且表現出一定的表聚性，其中自然恢復土壤的有機質表聚性表現最為明顯，且對深層土壤有機質培肥效果最好。

(4)不同植被恢復方式下，在0～60 cm土層，隨著土層的逐漸加深，土壤全氮、全磷、堿解氮、速效磷、速效鉀和有機質含量明顯下降；3種不同恢復方式中，土壤全氮和堿解氮含量從大到小依次為自然恢復、坡耕地、人工+自然恢復；全磷和速效磷含量從大到小依次為坡耕地、自然恢復、人工+自然恢復，全鉀和速效鉀含量從大到小依次為自然恢復、坡耕地、人工+自然恢復；有機質含量從大到小依次為自然恢復、坡耕地、人工+自然恢復。

表3　不同恢復方式下土壤養分含量的變化情況

[1] 廖曉勇，陳洽諫，劉邵權，等．三峽庫區小流域土地利用方式對土壤肥力的影響[J]．生態環境，2005,14(1)：99-101．

[2] 侯扶江，肖金玉，南志標.黃土高原退耕地的生態恢復[J]．應用生態學報，2002，3(8)：923-929．

[3] 高中貴,彭補拙，喻建華，等．經濟發達區土地利用變化對土壤性質的影響：以江蘇省昆山市為例[J].自然資源學報，2005，20(1)：44-51．

[4]卜崇峰，劉國彬，戴全厚.紙坊溝流域狼牙刺對土壤物理性狀的影響[J]．水土保持研究，2003，10(2)：25-27．

[5] 吳蔚東，黃春昌，王景明，等．江西省山地幾種森林類型下土壤物理性狀的研究[J]．土壤侵蝕與水土保持學報，1997，3(1)：50-55．

[6] 曹世杰，王小青，徐會霞．蒙山幾個樹種改良土壤物理性狀的作用探討[J]．山東林業科技，2002(5)：10-11．

[7] 王明玖．衛智軍，許志信，等．不同處理措施對退化人工養草草地土壤物理性狀的影響[J]．內蒙古草業，1996(1)：45-48．

[8] 張海林，秦耀東，朱文珊．耕作措施對土壤物理性狀的影響[J]．土壤，2003(2)：140-144．

[9] 龐學勇，劉慶，劉世全，等．人為干擾對川西亞高山針葉林土壤物理性質的影響[J]．應用與環境生物學報，2002，8(6)：583-587．

[10] 張蘊微，韓建國，李志強．放牧強度對土壤物理性質的影響[J]．草地學報，2002，10(1)：74-78．

[11] 曹河水．不同治理模式侵蝕地土壤物理特性變化的研究[J]．土壤，2001(5)：260-263．

Study on Soil Physical and Chemical Characteristics under Different Vegetation Restoration Measures in the Degenerated Farmland of Southern Ningxia Mountainous Region

WANG Yue-ling1, WANG Si-cheng2, CAI Jin-jun1et al

(1. Institute of Desert Administration, Ningxia Academy of Agricultural and Forestry Sciences, Yinchuan, Ningxia 750002; 2. Ningxia Agricultural Comprehensive Development Office, Yinchuan, Ningxia 750011)

[Objective] The aim was to discuss effects of different vegetation restoration measures on soil physical and chemical properties in Southern Ningxia mountainous area. [Method] Soil physical and chemical properties under 3 restoration measures(natural restoration, artificial+natural restoration, sloping farmland) in typical region in Southern Ningxia mountainous area were determined and analyzed. [Result] The results showed that soil moisture, soil porosity, organic matter, total nitrogen, total potassium content of natural restoration were 11.39%, 55.84%, 15.90, 1.03, 20.6 g/kg, respectively, which were higher than those of artificial+ natural restoration and sloping farmland. [Conclusion] Comprehensive analysis showed that natural restoration is the effective action for restoring the vegetation in the Southern Ningxia mountainous region.

Southern Ningxia mountainous region; Restoration measures; Soil physical and chemical properties

國家科技支撐計劃課題(2015BAC01B01)；寧夏“十三五”重大攻關項目；寧夏區自然基金項目(NZ14194)；寧夏農林科學院科技創新先導資金項目(NKYJ-15-27)。

王月玲(1980- )，女，寧夏固原人，副研究員，從事黃土高原水土保持與生態環境建設研究。

2016-04-22

S 153

A

0517-6611(2016)17-159-04