围封对沙地土壤物理性质的影响

2018-09-13张卓

吉林林业科技 2018年5期

张卓

(国有彰武县章古台林场，辽宁阜新 123203)

我国干旱区地域辽阔，是世界上受荒漠化危害最严重的国家之一[1-3]，彰武地区作为辽西北风沙区的重点区域，土地风化引起的土壤流失严重，对沈阳及辽宁省中部地区的生态环境产生不利影响。由于彰武县阿尔乡地区当地居民过度追求短期经济效益，长时间不合理利用土地资源及过度放牧，使得该地区土地可利用资源降低，土地荒漠化严重，沙尘暴发生频率加大。土壤是构成生态系统的重要组成部分[4]，土壤的功能与性质的改善是生态环境恢复的重要保障。因此，土壤环境研究成为科学评价区域生态恢复潜力领域的一项重要内容[5]。此项研究主要测定不同沙地类型条件下的土壤物理性质，以此探讨在围封年限不同条件下各类土壤特征因子的规律情况，从而评价围栏封育对生态恢复的潜力。

1 研究区概况

研究区域位于辽西北地区风蚀较为严重的流动沙丘中面积较大、沙地分布范围最广的阿尔乡地区，地理位置42°08′～42°50′N，121°53′～122°58′E，该地区南临科尔沁沙地，与科尔沁左翼后旗相邻。研究区域土壤类型主要以风沙土为主，所占比例近90 %，草甸土与草炭土占近9 %。土壤机械组成所占比例为0.075～0.25 mm的颗粒与0.25～0.5 mm的颗粒大致为7∶3。

2 试验设计

试验研究地点选择在未经围封措施处理的沙地和经过围封处理后按照恢复时间梯度，从用铁丝网围栏封育年份至2013年为止，选取围封1年、围封2年、围封3年、围封8年共4种围封时间型。样地设在4种围封时间型和未经围封处理的沙地内，分别选择固定沙丘按照阳坡、阴坡、坡顶和丘间洼地进行设置，三次重复，面积为1×1 m2。土壤物理性质参照南土所测定方法[6]。

3 退化沙地土壤物理性质恢复效应分析

3.1 土壤含水量

土壤含水量作为土壤物理性状的基本指标之一，不仅受到土壤类型以及植被因素影响，同时还受到土壤蒸发量与降雨等气象条件的影响。在阿尔乡地区，降雨量常年在400 mm以下，土壤主要类型为沙土，土壤贮存水分的能力受到较大限制，因此，阿尔乡地区土壤水分贮存水平长期处于较低状态。然而，采取围栏封育后，随着围封年限不断递增，植被在无人为干扰下长势良好，进而使得土壤含水量较围封之前明显增多。从图1中可以看出，土壤含水量空间变化趋势大体上表现出丘间洼地最多，其次为阴坡与阳坡，最少的为坡顶，特别是在采取围封措施8年后，此种变化趋势特别明显。丘间洼地由于地势低贮存水分较多，另一方面，丘间洼地由于贮存水分较多，因此生物量相对较大，进而阻碍了水分蒸发。由于阳坡受光照影响，蒸发量较阴坡大。之所以坡顶含水量最小，主要受贮存水分少、光照蒸发及大风等自然因素影响。

图1 土壤含水量的变化Fig. 1 The change of the moisture content

3.2 土壤容重

土壤容重作为土壤基本物理指标，是土壤透水透气性、孔隙度及保水能力的重要评价因子[7-10]。研究区域经过围封处理后的沙化土壤，其土壤容重同样发生相应改变。从图2中可以看出，在未采取围封措施以前，土壤容重表现出在丘间洼地容重最小，其次为阳坡以及阴坡，容重最大位置位于坡顶，但随着围封年限延长，各位置的土壤容重逐渐呈现递减趋势，由于在围封条件下，人为干扰较低，植被逐渐恢复，植被多样性及盖度增加，植被根系对土壤改良作用明显，因此，各位置土壤容重均表现出降低的趋势。

图2 土壤容重的变化Fig.2 Changes in soil bulk density

3.3 土壤质地

在阿尔乡地区开展生态恢复研究过程中，土壤质地同样是重要研究指标[11-13]。采取围封措施后，随着年限增长，试验区域各样地的黏粒含量、粉粒含量表现出增加的趋势，相比之下，土壤沙粒逐渐降低，这一研究结果说明围封对土壤质地的改善起到促进作用。从图3—5中可以看出，阳坡位置土壤质地较阴坡处黏粒含量高，由于该地区北临科尔沁沙地，风力一般在5～6级左右，风沙直接侵袭阿尔乡地区，阳坡光照充足使得植被生长较阴坡好，植被能够改良土壤，因此，阳坡与阴坡相比土壤质地较好。由于当地居民长时间不合理的耕作放牧导致土地沙化严重，虽然阳坡位置土壤黏粒含量表现出在不同围封年限状态下黏粒含量高于未围封状态条件，且随着围封年限增加，黏粒含量增高，但仍处于较低水平，相比之下，沙粒含量仍大于90 %，直接作用于植被生长。