宁南山区退耕地不同植被恢复方式下土壤理化特征研究

王月玲， 王思成，蔡进军， 许 浩， 马 璠， 董立国

(1.宁夏农林科学院荒漠化治理研究所,宁夏银川 750002；2.宁夏农业综合开发办公室,宁夏银川 750011)



宁南山区退耕地不同植被恢复方式下土壤理化特征研究

王月玲1， 王思成2，蔡进军1， 许 浩1， 马 璠1， 董立国1

(1.宁夏农林科学院荒漠化治理研究所,宁夏银川 750002；2.宁夏农业综合开发办公室,宁夏银川 750011)

[目的]探讨宁南山区不同植被恢复方式对土壤理化性质的影响。[方法]对宁南山区典型区域3种不同恢复方式(自然恢复、人工+自然恢复、坡耕地)不同土壤剖面的土壤物理、化学性质进行了测定分析。[结果]封禁自然恢复植物群落的土壤含水量、土壤总孔隙度及有机质、全氮、全钾含量相对较高，分别为11.39%、55.84%、15.90、1.03、20.6 g/kg，而人工+自然恢复植物群落、坡耕地的养分含量相对偏低。[结论]综合分析，封禁条件下的自然恢复是宁南山区植被恢复的有效措施。

宁南山区；恢复方式；土壤理化性质

土地利用和管理是土壤变化的重要影响因素[1]，研究不同土地利用方式导致土壤物理化学性质的差异是合理利用土地资源及发展持续农业的前提。近年来，土地利用与土壤质量的关系受到了广泛重视，我国学者开展了一系列研究[2-3]。宁南山区由于特殊的自然地理和社会经济条件，水土流失严重，生态环境脆弱。80%的土地为坡耕地，水土流失面积达22 897 km2。因此，开展宁南山区退耕还林(草)工作，对防治该地区水土流失具有重要意义。

土壤物理性状是土壤持水性能的重要体现，土壤化学性质是土壤肥力水平的重要体现，土壤化学性质与物理性质密切相关。土壤的理化性状是影响土壤肥力的内在条件，也是综合反映土壤质量的重要因素。前人对不同植被对土壤物理性状的影响[4-6]，不同处理措施对土壤物理性状的影响[7-8]，不同干扰因素对土壤物理性质的影响[9-10]以及不同治理模式下的土壤物理特性变化[11]等方面进行了大量研究，并取得了一定成果。然而，这些研究大多针对种植地或自然荒坡，对退耕地植被恢复中土壤理化特性的变化缺乏系统研究。笔者结合野外试验，通过对不同恢复方式的土壤水分和养分效应进行分析，探讨了宁南山区有效的植被恢复方式，以期为加快该地区退耕地植被恢复提供科学依据。1材料与方法

1.1研究区概况研究区位于宁夏彭阳县东北13 km处的白阳镇中庄村，该村总面积16.5 km2，耕地面积1 076 hm2，地貌类型属于黄土高原腹部梁峁丘陵地，地形破碎，地面倾斜度大，平均海拔1 600～1 700 m。年平均气温7.6 ℃，≥10 ℃积温2 200～2 750 ℃，境内年蒸发量较大，无霜期140～160 d。降雨是雨水资源量的决定性因素，研究区多年平均年降水量475 mm，降水量集中且年内分配不均，雨量集中月份常以暴雨形式出现，易发局地暴雨洪水。研究区土壤类型以普通黑垆土为典型土壤，土壤母质为黄土及黄土状物，pH为8.0～8.5，土层深厚，土质疏松。植被类型以草原植被为基础，生长有长芒草 (S．bungeanaTrin．)、角蒿(I．SinensisLam．)、星毛委陵菜(P．acaulisL．)等，还有中生和早中生的落叶阔叶灌丛、落叶阔叶林、草甸。人工植被以山桃(P．davidianaFranch．)、沙棘(H．rhamnoidesL．)、山杏(Prunusarmeniaca)等为主。

1.2样地划分采用外业调查与室内测试相结合的方法，在彭阳中庄小流域内选择不同恢复方式[包括荒山封禁自然恢复、人工+自然恢复、坡耕地(CK)]确定标准样地和调查样地(表1)。

1.3测定项目与方法在调查样地内挖掘土壤剖面，取土壤样品带回室内分别测定土壤有机质、全量、速效养分含量、容重、毛管孔隙度、非毛管空隙度、通气度等指标。3次重复。

1.3.1土壤含水量的测定。采用德国产TDR时域反射仪 (Time Tomain Reflectometry)法观测，持续、定位监测土壤含水量。于2007年3月下旬至11月上旬，每月上、中、下旬各测定1次，分别测定0～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm共5个土层的土壤含水量。

表1　研究区各样地概况

1.3.2土壤物理性质的测定。2007年9月在选取的标准地块挖掘100 cm深的土壤剖面，用铝盒和环刀分层采集0～20、20～40、40～60、6～80、80～100 cm深度的土壤样品，采用常规烘干-称重法和浸水法测定土壤各项物理指标，包括土壤容重、总孔隙度、毛管孔隙度和田间持水量等。

1.3.3土壤养分的测定。在选取的标准地块挖取100 cm深的土壤剖面，分层采集0～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm土壤样品。样品自然风干后剔除杂质，磨碎过0.25 cm筛，装袋贮藏备用。测定土壤有机质和速效养分含量。有机质含量采用重铬酸钾氧化还原滴定法测定；全氮含量采用半微量开氏法测定；全磷含量采用NaOH熔融，钼锑抗比色法测定；全钾含量采用NaOH熔融，火焰光度法测定；速效磷含量用NaHCO3浸提，钼锑抗比色法测定；速效钾含量采用NH4OAc浸提,火焰光度法测定；速效氮含量采用康微皿碱解扩散法测定。

2　结果与分析

2.1土壤含水量比较从图1可以看出，在退耕地植被恢复过程中，不同恢复方式下土壤含水量样地差异较大。自然恢复样地的土壤含水量明显大于人工+自然恢复样地，且0～40 cm土层两者的含水量均小于坡耕地的土壤含水量。自然恢复样地的土壤含水量在0～80 cm土层，随土层的加深而增大，但在80 cm 以上土层土壤含水量有减小趋势，人工+自然恢复样地的土壤含水量在土壤表层相对较小，随着土层的加深土壤含水量不断增大，0～100 cm土层自然恢复和人工+自然恢复的平均含水量分别为11.39% 和9.04%，两者相差2.35%。

从图2可以看出，6～9月自然恢复样地的土壤含水量高于人工+自然恢复样地。这说明在退耕地的植被恢复中，以自然恢复对土壤水分的改善效果较好。

图1　不同恢复方式下土壤含水量的垂直变化Fig.1　The vertical changes of soil moisture in different restoration measures

图2　不同恢复方式下土壤含水量的季节变化Fig.2　Seasonal variation of soil moisture in different restoration measures

2.2土壤物理性质比较由表2可知，在退耕地植被恢复过程中，不同恢复的方式下土壤容重、持水量、孔隙度及透气度等存在一定差异。各样地0～100 cm土层的土壤平均容重从大到小依次为人工+自然恢复、坡耕地、自然恢复；最大持水量、总孔隙度、透气度从大到小依次为自然恢复、人工+自然恢复、坡耕地；毛管持水量从大到小依次为人工+自然恢复、坡耕地、自然恢复。在0～40 cm土层，对于同一恢复方式不同土层的土壤容重及孔隙度来说，自然恢复和人工+自然恢复上下土层变化趋势一致，都表现为上层小于下层，而坡耕地恰好相反。40～80 cm 土层土壤容重及孔隙度的变化趋势与0～40 cm土层相反。

2.3土壤化学性质比较由表3可知，在退耕地植被恢复过程中，不同恢复方式下土壤养分存在较大差异。在0～60 cm土层，随着土层的逐渐加深，自然恢复、人工+自然恢复、坡耕地的土壤全氮、全磷、碱解氮、速效磷、速效钾和有机质含量均呈下降趋势；在3种不同植被恢复方式中，土壤有机质含量从大到小依次为自然恢复、人工+自然恢复、坡耕地，且在垂直分布上，有机质随土层深度的增加呈递减趋势，表现出明显的表聚性。土壤全氮含量从大到小依次为自然恢复、坡耕地、人工+自然恢复；碱解氮含量从大到小依次为自然恢复、坡耕地、人工+自然恢复；全磷含量从大到小依次为坡耕地、自然恢复、人工+自然恢复；速效磷含量从大到小依次为坡耕地、自然恢复、人工+自然；全钾含量从大到小依次为自然恢复、坡耕地、人工+自然恢复；速效钾含量从大到小依次为自然恢复、坡耕地、人工+自然恢复。

表2　不同恢复方式下土壤物理性质的变化情况

3　结论

(1)在0～100 cm土层，自然恢复样地的土壤含水量明显大于自然+人工恢复样地的土壤含水量，从季节变化也反映出6～9月自然恢复样地的土壤含水量高于人工干预下的自然恢复样地。这说明在退耕地的植被恢复中，以自然恢复对土壤水分的改善效果较好，但是为了缩短恢复时间，适度的人为作用也是必要的，但一定要把握力度。

(2)在0～100 cm土层，土壤平均容重从大到小依次为人工+自然恢复、坡耕地、自然恢复；最大持水量、总孔隙度、透气度从大到小依次为自然恢复、人工+自然恢复、坡耕地；毛管持水量从大到小依次为人工+自然恢复、坡耕地、自然恢复。

(3)不同植被恢复方式下，各层土壤有机质含量均随深度增加呈递减趋势，且表现出一定的表聚性，其中自然恢复土壤的有机质表聚性表现最为明显，且对深层土壤有机质培肥效果最好。

(4)不同植被恢复方式下，在0～60 cm土层，随着土层的逐渐加深，土壤全氮、全磷、碱解氮、速效磷、速效钾和有机质含量明显下降；3种不同恢复方式中，土壤全氮和碱解氮含量从大到小依次为自然恢复、坡耕地、人工+自然恢复；全磷和速效磷含量从大到小依次为坡耕地、自然恢复、人工+自然恢复，全钾和速效钾含量从大到小依次为自然恢复、坡耕地、人工+自然恢复；有机质含量从大到小依次为自然恢复、坡耕地、人工+自然恢复。

表3　不同恢复方式下土壤养分含量的变化情况

[1] 廖晓勇，陈洽谏，刘邵权，等．三峡库区小流域土地利用方式对土壤肥力的影响[J]．生态环境，2005,14(1)：99-101．

[2] 侯扶江，肖金玉，南志标.黄土高原退耕地的生态恢复[J]．应用生态学报，2002，3(8)：923-929．

[3] 高中贵,彭补拙，喻建华，等．经济发达区土地利用变化对土壤性质的影响：以江苏省昆山市为例[J].自然资源学报，2005，20(1)：44-51．

[4]卜崇峰，刘国彬，戴全厚.纸坊沟流域狼牙刺对土壤物理性状的影响[J]．水土保持研究，2003，10(2)：25-27．

[5] 吴蔚东，黄春昌，王景明，等．江西省山地几种森林类型下土壤物理性状的研究[J]．土壤侵蚀与水土保持学报，1997，3(1)：50-55．

[6] 曹世杰，王小青，徐会霞．蒙山几个树种改良土壤物理性状的作用探讨[J]．山东林业科技，2002(5)：10-11．

[7] 王明玖．卫智军，许志信，等．不同处理措施对退化人工养草草地土壤物理性状的影响[J]．内蒙古草业，1996(1)：45-48．

[8] 张海林，秦耀东，朱文珊．耕作措施对土壤物理性状的影响[J]．土壤，2003(2)：140-144．

[9] 庞学勇，刘庆，刘世全，等．人为干扰对川西亚高山针叶林土壤物理性质的影响[J]．应用与环境生物学报，2002，8(6)：583-587．

[10] 张蕴微，韩建国，李志强．放牧强度对土壤物理性质的影响[J]．草地学报，2002，10(1)：74-78．

[11] 曹河水．不同治理模式侵蚀地土壤物理特性变化的研究[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

国家科技支撑计划课题(2015BAC01B01)；宁夏“十三五”重大攻关项目；宁夏区自然基金项目(NZ14194)；宁夏农林科学院科技创新先导资金项目(NKYJ-15-27)。

王月玲(1980- )，女，宁夏固原人，副研究员，从事黄土高原水土保持与生态环境建设研究。

2016-04-22

S 153

A

0517-6611(2016)17-159-04