不同林龄柠条锦鸡儿土壤全氮的变化

刘思禹，郭月峰，姚云峰，王 娟

(内蒙古农业大学，内蒙古呼和浩特010018)

内蒙古地区的荒漠化以其面积广大和发展迅速而引人关注。柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii Kom Lam．)是科尔沁沙地主要优良固沙植物之一。柠条锦鸡儿影响着土壤养分，土壤养分也影响着柠条锦鸡儿的生长。有人对不同林龄柠条锦鸡儿的土壤养分进行了分析，结果显示不同土层的土壤养分随柠条锦鸡儿种植年限的增加而增加［1］。又有学者以科尔沁沙地柠条锦鸡儿群落为研究对象，研究不同封育年限的沙地柠条锦鸡儿群落对土壤性质的改良作用，结果表明，封育措施可以改良土壤的养分、水分等，尤其是对表层土壤的改良效果最为显著［2］。对科尔沁沙地不同林龄的柠条锦鸡儿人工固沙林的研究显示，0～5 cm表层土壤的养分积累显著高于5～20 cm土壤［3］。对不同人工固沙林的土壤氮、磷、钾及有机质进行研究，表明土壤养分随灌丛建植时间的增加而增加，只是人工固沙灌丛土壤养分明显低于天然灌丛土壤养分，这说明植物生长具有明显的土壤肥岛富集效应［3］。对晋西北黄土高原丘陵区不同生长年限的柠条锦鸡儿人工灌丛土壤肥力特征的研究结果表明:随着柠条锦鸡儿人工林生长年限的增加，全氮的含量大幅度下降，且5年的柠条锦鸡儿灌丛根际土壤的全氮含量出现了亏缺［4］。还有人对不同林龄的柠条锦鸡儿土壤养分作了分析［5-8］。目前的大多数研究是在黄土区开展的，缺乏对于荒漠草原区的研究。脆弱生态系统中，土壤养分与植被之间存在着密切的联系［9］。灌木生长要有适宜的经营手段，合适的立地条件也是影响其生长的主要因素。因此，结合灌木的立地条件、林龄来研究土壤养分含量显得尤为重要。该研究在内蒙古赤峰市敖汉旗，选取风沙土区不同林龄柠条锦鸡儿，对林分土壤全氮作分析，以期为赤峰市敖汉旗的生态恢复、树种优化配置及区域土地利用规划等提供基础资料。

1 研究区概况与研究方法

1．1 研究区概况 研究区位于内蒙古赤峰市敖汉旗的风沙土区，地理坐标为 41°50′～43°01′N，119°32′～120°25′E，面积1 728．34 km2，海拔在400 m以下，相对高度低于100 m，地势起伏较小，多为起伏不大的黄土漫岗和固定、半固定及流动沙地，风蚀危害较严重，属温带半干旱大陆性季风气候区。年均降雨量在310～390 mm，年均蒸发量在2 300～2 600 mm。10℃以上有效积温为2 700～3 300℃，无霜期为130～150 d，年均风速为4～6 m/s。主要有天然草地、灌丛林、乔灌混交林、针阔混交林和阔叶纯林等柠条锦鸡儿森林类型，且以人工柠条锦鸡儿为主。其中，树种有杨树(Populus)、山杏(Prunus sibirica)、柠条(Caragana korshinskii Kom)、油松(Pinus tabulaeformis)、白榆(Ulmus pumila)、沙棘(Hippophae rhamnoides)等。

1．2 研究方法 调查取样于2014年8月份进行，按照全面性、均衡性、客观性的原则，对敖汉旗风沙土区不同林龄柠条锦鸡儿(5、11、17、23及29年)进行典型选样，样地详情见表1。每种林分选定3个20 m×20 m的柠条锦鸡儿样方，按照对角线法分别于样方的四角和中心进行土壤取样。共布置土壤样点数75个。取土深度分别为0～10、10～20、20～30、30～50、50～100及 100～150 cm，分层取样，每层取 3个重复。

1．3 土壤全氮含量测定 采用碳酸氢钠钼锑抗混合试剂比色法测定土壤全氮含量。

表1 风沙土区柠条锦鸡儿样地(20 m×20 m)概况

1．4 数据分析 数据采用Excel软件和SPSS软件进行统计分析。

2 结果与分析

2．1 不同立地条件5年柠条锦鸡儿各层土壤全氮的分析

由图1可知，丘间低地5年柠条锦鸡儿土壤全氮含量为1．15 g/kg，阴坡5年柠条锦鸡儿土壤全氮含量为1．04 g/kg，阳坡5年柠条锦鸡儿土壤全氮的含量为0．98 g/kg。结果表明，5年柠条锦鸡儿丘间低地土壤全氮含量＞阴坡土壤全氮含量＞阳坡土壤全氮含量。

柠条锦鸡儿灌丛作为豆科灌木，根部聚集了大量的根瘤菌，可以固定空气中游离态氮，增加土壤含氮量。柠条锦鸡儿的根系主要集中在20～30 cm土层，故20～30 cm土层全氮含量最高，随土层深度的增加，根系量逐渐减少，土壤含氮量随之呈降低趋势。

2．2 不同立地条件11年柠条锦鸡儿各层土壤全氮的分析 由图2可知，丘间低地11年柠条锦鸡儿土壤全氮含量为1．12 g/kg，阴坡11年柠条锦鸡儿土壤全氮含量为1．01 g/kg，阳坡11年柠条锦鸡儿土壤全氮含量为0．95 g/kg。结果表明，11年柠条锦鸡儿丘间低地土壤全氮含量＞阴坡土壤全氮含量＞阳坡土壤全氮含量。

2．3 不同立地条件17年柠条锦鸡儿各层土壤全氮的分析 由图3可知，丘间低地17年柠条锦鸡儿土壤全氮含量为1．81 g/kg，阴坡17年柠条锦鸡儿土壤全氮含量为1．63 g/kg，阳坡17年柠条锦鸡儿土壤全氮的含量为1．54 g/kg。结果表明，17年柠条锦鸡儿丘间低地土壤全氮含量＞阴坡土壤全氮含量＞阳坡土壤全氮含量。

2．4 不同立地条件23年柠条锦鸡儿各层土壤全氮的分析 由图4可知，丘间低地23年柠条锦鸡儿土壤全氮含量为2．76 g/kg，阴坡23年柠条锦鸡儿土壤全氮含量为2．49 g/kg，阳坡23年柠条锦鸡儿土壤全氮含量为2．35 g/kg。结果表明，23年柠条锦鸡儿丘间低地土壤全氮含量＞阴坡土壤全氮含量＞阳坡土壤全氮含量。

2．5 不同立地条件29年柠条锦鸡儿各层土壤全氮的分析 由图5可知，丘间低地29年柠条锦鸡儿土壤全氮含量为3．03 g/kg，阴坡29年柠条锦鸡儿土壤全氮含量为2．73 g/kg，阳坡29年柠条锦鸡儿土壤全氮含量为2．57 g/kg。结果表明，29年柠条锦鸡儿丘间低地土壤全氮含量＞阴坡土壤全氮含量＞阳坡土壤全氮含量。

2．6 不同林龄柠条锦鸡儿土壤全氮的分析 由图6可知，随着林龄的增加，丘间低地柠条锦鸡儿土壤全氮含量大体呈现逐渐增加的趋势。随着林龄的增加，阴坡柠条锦鸡儿土壤全氮含量大体呈现逐渐增加的趋势。随着林龄的增加，阳坡柠条锦鸡儿土壤全氮的含量大体呈现逐渐增加的趋势。不同立地条件下柠条锦鸡儿随林龄增加趋势基本一致。

3 结论

(1)5年柠条锦鸡儿土壤全氮含量随着土层深度的增加呈现先增加后减小的趋势，不同立地条件，丘间低地土壤全氮含量＞阴坡土壤全氮含量＞阳坡土壤全氮含量。

(2)11年柠条锦鸡儿土壤全氮含量随着土层深度的增加呈现先增加后减小的趋势，不同立地条件，丘间低地土壤全氮含量＞阴坡土壤全氮含量＞阳坡土壤全氮含量。

(3)17年柠条锦鸡儿土壤全氮含量随着土层深度的增加呈现先增加后减小的趋势，不同立地条件，丘间低地土壤全氮含量＞阴坡土壤全氮含量＞阳坡土壤全氮含量。

(4)23年柠条锦鸡儿土壤全氮含量随着土层深度的增加呈现先增加后减小的趋势，不同立地条件，丘间低地土壤全氮含量＞阴坡土壤全氮含量＞阳坡土壤全氮含量。

(5)29年柠条锦鸡儿土壤全氮含量随着土层深度的增加呈现先增加后减小的趋势，不同立地条件，丘间低地土壤全氮含量＞阴坡土壤全氮含量＞阳坡土壤全氮含量。

(6)丘间低地、阴坡和阳坡土壤全氮含量均随着林龄的增加大体呈现增加的趋势。

4 讨论

针对不同林龄对柠条锦鸡儿土壤全氮含量影响的研究，该文仅选取了5、11、17、23及29年5个林龄的柠条锦鸡儿人工林作为研究对象，结果表明:土壤全氮含量随着林龄增加而增加，但并不能因此断定29年的柠条锦鸡儿人工林就是生长期柠条锦鸡儿土壤全氮的峰值时期，随着林龄的继续增加，柠条锦鸡儿的土壤全氮含量是继续增加，还是到达某一点就出现下降的现象，仍然需要进一步研究与探索。

［1］郭忠升，邵明安．半干旱区人工林草地土壤旱化与土壤水分柠条锦鸡儿承载力［J］．生态学报，2003，23(8):1640-1647．

［2］曹成有，蒋德明，阿拉木萨，等．小叶锦鸡儿人工固沙区植被恢复生态过程的研究［J］．应用生态学报，2000，11(3):349-354．

［3］蒋德明，张娜，阿拉木萨，等．我国固沙植物抗旱性及基于水量平衡的沙地造林合理密度研究进展［J］．西北林学院学报，2013，28(6):75-83．

［4］曹成有，蒋德明，全贵静，等．科尔沁沙地小叶锦鸡儿人工固沙区土壤理化性质的变化［J］．水土保持学报，2004，18(6):108-111，131．

［5］韩天丰，程积民，万惠娥．人工柠条灌丛林下草地植物群落特征研究［J］．草地学报，2009，17(2):245-249．

［6］张飞，陈云明，王耀凤，等．黄土丘陵半干旱区柠条林对土壤物理性质及有机质的影响［J］．水土保持研究，2010，17(3):105-109．

［7］赵哈林，苏永中，周瑞莲．我国北方沙区退化柠条锦鸡儿的恢复机理［J］．中国沙漠，2006，26(3):323-328．

［8］苏永中，赵哈林，张铜会．几种灌木、半灌木对沙地土壤肥力影响机制的研究［J］．应用生态学报，2002，13(7):802-806．

［9］宋乃平，杨新国，何秀珍，等．荒漠草原人工柠条林重建的土壤养分效应［J］．水土保持通报，2012，32(4):21-26．