分析围封对沙漠化草地土壤理化性质和固碳潜力恢复的影响

刘建华

(辽宁省固沙造林研究所，辽宁 阜新 123000)

科尔沁地区是典型的生态系统薄弱地区，随着科尔沁地区人口增长，增加了该地区人民的生活负担，大力开展牧业成了他们主要的经济来源，大力开展牧业也增加了该地区植被破坏的速度。在这个发展趋势下，为了改变科尔沁地区的发展现状，在20世纪70年代，科尔沁地区就开展了禁牧围封措施，实现了生态重建，有效改善了土壤性状，对于科尔沁地区的可持续发展以及国家的生态环境保护具有非常重要的意义。

1 科尔沁地区的概况分析

科尔沁地区平均海拔约385 m，年均气温6.5 ℃，年均积温、年均降水量、年均风速分别为3 190 ℃、360 mm、3.6 m·s-1,科尔沁地区每年的扬沙天气大约在20～30 d，该地区地貌多为沙丘、草甸、农田为主，土壤呈现疏松结构状态，在遇到大风天气时，极其容易遭到风蚀。笔者研究区域植被以大针茅、羊草、冰草、榆树为主。但是，以往的科尔沁地区由于过度放牧，缺乏生态保护，大量开采树木等原因，导致该地区的原始植被越来越少，差巴嘎蒿等沙质植物越来越多。

2 土壤理化性质

在土壤理化性质分析中选取了湿筛加吸管法，土壤机械组成分为分砂粒、粉粒、黏粒，其中分砂粒厚度最小为0.05 mm，最大2 mm，粉粒厚度最小为0.002 mm，最大0.05 mm，黏粒小于0.002 mm。土壤中速效氮、速效钾、pH值、阳离子交换量、有效铁、铜和锰、有效锌和有效硫分别使用浸提-钼锑抗比色法、乙酸氨浸提—火焰光度法、1∶2.5土水比悬液酸度计、醋酸钠溶洗和醋酸铵溶洗、DTPA萃取并电感耦结合合等离子体法测、二乙三胺五醋酸萃取并结合原子光谱法进行相关测定。

3 统计结果

持续放牧和禁牧围封中的土壤有机物、全磷、全钾在不同土壤深度中的含量变化情况，以0～10、10～20、20～40 cm土壤深度为例。

在土壤深度为0～10 cm时，持续放牧地区有机质为0.663±0.190 g·kg-1,全氮含量为0.049±0.004 g·kg-1,全磷含量为0.100±0.015 g·kg-1，全钾含量为23.400±0.400 g·kg-1；在土壤深度为0～10 cm时，禁牧围封地区有机质为2.815±0.287 g·kg-1,全氮含量为0.056±0.004 g·kg-1,全磷含量为0.136±0.007 g·kg-1，全钾含量为23.567±1.159 g·kg-1；在土壤深度为10～20 cm时，持续放牧地区有机质为0.766±00.251 g·kg-1,全氮含量为0.059±0.024 g·kg-1,全磷含量为0.104±0.011 g·kg-1，全钾含量为23.533±0.666 g·kg-1；在土壤深度为10～20 cm时，禁牧围封地区有机质为1.284±0.190 g·kg-1,全氮含量为0.198±0.010 g·kg-1,全磷含量为0.157±0.046 g·kg-1，全钾含量为22.500±0.520 g·kg-1；在土壤深度为20～40 cm时，持续放牧地区有机质为0.724±0.293 g·kg-1,全氮含量为0.053±0.015 g·kg-1,全磷含量为0.107±0.012 g·kg-1，全钾含量为23.100±0.624 g·kg-1；在土壤深度为20～40 cm时，禁牧围封地区有机质为1.076±0.287 g·kg-1,全氮含量为0.090±0.008 g·kg-1,全磷含量为0.113±0.049 g·kg-1，全钾含量为23.233±0.850 g·kg-1。

通过以上数据可以看出，科尔沁地区禁牧围封13后，土壤中的有机物质、全氮、全磷、全钾在不同的土壤深度中增加明显，说明通过禁牧围封使得该地区的土壤有机质与养分不断积累与增长，有助于改善土壤理化性质。

4 土壤有机碳储量变化

在持续放牧地区，土壤深度分别为0～10 cm、10～20 cm、0～20 cm时，速效氮含量分别为5.136、2.563、3.245 mg·kg-1，有效磷含量分别为27.890、22.365、23.783 mg·kg-1，速效钾含量分别为63.296、60.200、61.428 mg·kg-1。在禁牧围封地区，土壤深度分别为0～10、10～20、0～20 cm时，速效氮含量分别为9.880、6.055、7.840 mg·kg-1，有效磷含量分别为22.830、13.620、17.985 mg·kg-1，速效钾含量分别为85.266、63.530、73.028 mg·kg-1。同样的，在持续放牧地区和禁牧围封土壤pH值和其他养分均有变化。

围封13年后，在0～100 cm土层深度，土壤有机碳储量为1011．15 g·m-2，比持续放牧样地增加了64%，有机碳的截存量为393.45 g·m-2，碳截存速率为30.27 gC·m-2·a-1。在0～100 cm土层深度，科尔沁非沙漠化草地土壤有机碳储量为4 877.86 g·m-2，如果采用禁牧围封这种方式，固碳潜力为3 866．71 g·m-2，退化土地至少需要161 a才可以恢复到科尔沁非沙漠化草地水平。

5 影响讨论

科尔沁地区适于半干旱地区，牧民不知节制的过度放牧是最终导致科尔沁地区沙质草地退化的原因。过度放牧使得科尔沁地区土地的植被覆盖率降低，增加了土壤风蚀的概率，增加了科尔沁地区土壤理化性质退化与生物属性退化的速度。禁牧围封管理方法在科尔沁土壤理化性质恢复与固碳潜力恢复中的运用，增加了土壤植被的覆盖率，有助于土壤理化性质的恢复，提升土壤中的有机质养分含量，增加土壤的健康程度。

6 结语

科尔沁地区经过13 a的禁牧围封管理，土壤中的有机质、全氮、全磷、全钾、土壤容重、pH值、速效氮、速效磷、速效钾、有效铁、有效铜、有效锰、有效锌等含量均有所提升，减少了牧业对土壤造成严重破坏的情况。沙漠化草地土壤理化性质和固碳潜力恢复需要一个长期坚持的过程，相关的沙漠化地区需要一定长效的禁牧围封管理制度与管理方法，并一如既往地坚持，以达到预期效果。