不同的植被类型对矿区垦复地土壤理化性状及生物固氮量的影响

郎立刚

(国有阜新蒙古族自治县王府林场，辽宁 阜新 123135)

一直以来，地球的生态环境与人类的社会经济活动有着密切的关系，尤其是工业革命之后此种关系更加明显[1]。人类经济快速发展导致了对自然资源的过度破坏，造成了一系列非常严重的社会环境问题[2]。近些年全球气候发生着明显的变化，碳贸易的概念频繁地出现在气候变化的领域[2]。土壤是地球上储存有机碳的最大资源库，全球土壤中有机碳储存量达到了2亿万t以上，远远高于大气和生物碳库的储存量。建国初期，我国各类资源匮乏，社会经济水平低下，多年来一直过度地开采资源以获得经济的快速发展。随着人们对生态环境重要性认识程度的加深，社会的发展逐渐趋向于节约高效型，很多大型工矿企业停产，多年的弃耕及破坏式的管理，让土壤中储存的有机碳量非常低，一般仅达到常年耕作农田的4成左右[3]。因此对工矿区废弃的土壤进行复垦有着明显的增加碳储存量的潜力[4]。工矿区在开采过程中，会对土壤产生明显的扰动作用，造成土壤中有机碳含量的逐渐降低，经过复垦后，随着植被生物量的逐渐增加，土壤中储存的有机碳量也表现出逐渐上升的态势[5]。辽宁省为北方工业大省，多年的工矿企业的开采造成目前生态环境较为脆弱，产生了一些生态环境问题。本研究以辽宁省阜新废弃的煤矿地作为试验地进行复垦，分别栽种具有较强抗逆能力的侧柏、山杏、油松纯林以及混交林，比较了各种垦复植被下土壤理化性质以及生物固氮量的变化。

1 材料与方法

1.1 试验概况

试验地设置在阜新某处废弃的煤矿工地，降雨少，风沙大，土壤肥力水平低，有机质含量不超过1%，有良好的排水及耕作条件，地下水位6 m左右，土壤未出现盐渍化。选择的复垦植被为北方地区常见的几种抗逆性较强的树种：侧柏、山杏、油松。

1.2 试验设计

试验共设8个处理，分别在3月中下旬栽植5年生的侧柏、山杏、油松纯林以及混种侧柏+山杏、侧柏+油松、山杏+油松、侧柏+山杏+油松，以不栽植任何植被作为对照。株行距2 m×2 m。

1.3 试验方法

各造林处理除了栽植的苗木类型不同，其余林间管理均保持一致，施肥要求有机肥、无机肥适当搭配。造林第2年10月在各处理林间随机取5处0～20 cm土层的土壤，带回实验室测定其中的总氮含量、土壤容重、pH值等土壤理化性状，与对照进行比较；参照文献中的方法[6]分别测定各树种、计算出苗木栽植前后的生物量(包括地下生物量、地上生物量)。

2 结果与分析

2.1 不同植被类型对矿区垦复地土壤理化性状的影响

通过在矿区垦复地上种植北方地区常见的几种植物，比较各类型下土壤理化性状的变化，结果见表1。由表1可知，在垦复地上栽植各种类型的植被后，与未种植植被的对照相比，各处理土壤中的总氮含量、容重分别有不同程度的增加、下降，总氮增幅在3.3%～26.7%，容重降幅在9.1%～16.7%，整体来说以混交林改善土壤理化性质的效果更好。总氮含量以种植油松、混交侧柏+山杏+油松的效果较好，总氮含量分别在3.8%、3.6%，比未种植树种的对照增幅超过20%，差异显著；容重以混种侧柏+山杏+油松处理的降低效果最好，达到了16.7%，差异显著。经过对土壤的pH比较，各处理差异不明显，与对照相比增幅在-0.8%～1.6%，均未达显著性差异。

表1 矿区垦复地种植不同类型的植被后土壤理化性状分析

2.2 不同植被类型对矿区垦复地生物量的影响

通过对各类型苗木在矿区垦复地栽植后1年的生物量的调查，结果见表2。由表2可知，栽植各种植被的处理中以混交林的生长较好，整体生物量比单种的处理高。地上生物量以混种侧伯+山杏+油松最大，为17.1 t·hm-2，以山杏的地上生物量最低，为5.4 t·hm-2，两者差异极显著，极差达到了11.7 t·hm-2，其余各处理的地上生物量在6.6～8.4 t·hm-2；地下生物量以混合种植侧柏+山杏+油松的处理最大，为8.2 t·hm-2，以山杏的地下生物量最小，为4.6 t·hm-2，差异显著，极差为3.6 t·hm-2，其余各处理在5.1～8.0 t·hm-2；生物总量按照从高到低的顺序依次为：侧柏+山杏+油松>侧柏>侧柏+油松>油松>山杏+油松>侧柏+山杏>山杏。

表2 矿区垦复地种植不同类型的植被后生物量分析 t·hm-2

3 结论

经过对阜新矿区垦复地上栽植各种当地乡土树种后的土壤理化性状及生物固氮量的分析，结果表明，在垦复地上栽植各种类型的植被后，各处理土壤中的总氮含量、容重比对照分别有不同程度的增加、下降，总氮增幅在3.3%～26.7%，容重降幅在9.1%～16.7%，整体来说以混交林改善土壤理化性质的效果更好。总氮含量以种植油松、混交侧柏+山杏+油松的效果较好，比未种植树种的对照差异显著；容重以混种侧柏+山杏+油松处理的降低效果最好。经过对土壤的pH比较，各处理差异不明显；地上生物量、地下生物量均以混种侧伯+山杏+油松最大，山杏的地上生物量最低，两者均达到极显著差异。