榆林沙区不同固沙林地土壤养分特征

马存平，李军保，董强，赵晓彬

(陕西省治沙研究所, 陕西 榆林 719000)

榆林沙区不同固沙林地土壤养分特征

马存平，李军保，董强，赵晓彬

(陕西省治沙研究所, 陕西 榆林 719000)

以榆林沙区不同类型固沙林为研究对象,选取5种典型固沙林地，以裸沙地为对照，比较分析了不同固沙林地土壤养分变化特征。结果表明：各固沙林地土壤有机质、全磷、速效氮、速效钾含量均较裸沙地有显著提高。其中，有机质提高幅度最大，是裸沙地的3.6～4.6倍，速效氮次之，全磷最小；土壤有机质含量为柠条林>踏郎林>紫穗槐林>沙蒿林>樟子松林>裸沙地，踏郎、柠条、沙蒿林土壤全磷较大；速效氮和速效钾含量变化趋势相同，樟子松林、柠条林较大，沙蒿、紫穗槐林地较小；土壤中有机质、全磷、速效氮、速效钾含量在25 cm以上土层变化幅度较大，几乎成直线下降趋势，在25 cm以下变化趋于平缓；土壤有机质与全磷、速效氮、速效钾呈极显著正相关。

榆林沙区；固沙林地；土壤养分

AbstractTaking sand fixation forest with different types in Yulin sandy and desert area as the research object,selecting five typical sand fixation forest land, with naked sandy land being the control, the characteristics of soil nutrient change in different sand fixation forest land were analyzed. Result shows that the sand soil organic matter, total phosphorus, available nitrogen, available potassium content increase significantly as compared with bare sandy land, organic matter increase the largest, which being 3.6-4.6 times than that of the bare sand, followed by the indicators of available nitrogen, total phosphorus;the sequence of soil organic matter content:Caraganakorshinskiiforest >Hedysarummongolicumforest>Artemisiamongolicaforest>Pinussylvestrisvar.mongolica>bare sandy land,for soil total phosphorus,forest ofHedysarummongolicum,Caraganakorshinskii,Artemisiadesertorumare the largest;the trend of available nitrogen & available potassium are the same,Pinussylvestrisvar.mongolica&Caraganakorshinskiiforest are the largest,Artemisiadesertorum&Amorphafruticosais small. The contents of organic matter, total phosphorus, available nitrogen & available potassium in soil are above 25 cm, and the soil layer change greatly, almost decrease linearly, and tend to be lower at 25 cm. Soil organic matter is positively correlated with total phosphorus, available nitrogen & available potassium.

KeywordsYulin sandy and desert land; sand fixation forest land; soil nutrient

榆林沙区地处毛乌素沙地东南缘，占毛乌素沙地总面积的48.6%[1]。该区自然环境恶劣，风大沙多、干旱少雨，生态环境脆弱，是一个多层次的生态过渡带，也是土地荒漠化较为严重的地区之一[2]，是阻止西北风沙东越南侵的重要防线，生态区位重要。植被建设是防沙治沙的根本措施，国家相继实施了飞播治沙造林、三北防护林、退耕还林、天然林保护等各大生态工程，取得了显著的成效，使沙区生态面貌有较大改观，植被恢复类型呈现多样性。对于沙区生态建设，首先是植被恢复，植被恢复能充分利用土壤——植物复合系统的功能改善局部环境，促进生物物种多样性的形成[3]，同时土壤也会表现出不同的响应。土壤是生态系统诸多生态过程(如营养物质循环、水平衡、凋落物分解)的参与者与载体，其结构与养分状况对于植物的生长起着关键性的作用，直接影响植物群落的组成与生理活力，决定着生态系统的结构、功能和生产力水平，是生态系统功能恢复与维持的关键指标之一[4]。研究不同固沙林改善土壤养分在量上的差异，对于防沙治沙和沙区植被建设具有重要意义和参考价值。因此，本试验通过分析不同固沙林对土壤养分改善程度和强度的差异，探讨榆林沙区有效的植被恢复方式，以期为榆林沙区植被恢复提供科学依据。

1 研究区概况

选择毛乌素沙地东南缘陕西榆林沙区，该区辖神木县、榆阳区、横山县、靖边县、定边县、府谷县和佳县，属陕北风沙滩地区，沙地占80%左右，属温带寒冷半干旱气候，年均温绝大部分地区<8 ℃，1月平均温度-11～-8 ℃，7月平均温度22～24 ℃，年内≥10 ℃积温约为2 500～38 00 ℃之间。年降水量250～440 mm，集中于7—9月，占全年降水的60%～75%，年均蒸发量为2 388. 7 mm。区内土壤主要为风沙土和栗钙土。主要自然植物种有沙柳(Salixpsammophila)、踏郎(Hedysarumfruticosum)、沙蒿(Artemisiaarenaria)、柠条 (Caraganakorshinskii)等。形成不同植被覆盖率的固定、半固定沙地。流动沙地植被稀疏，人工植被多为樟子松(Pinussyvistrisvar.mongolica)、沙地柏(Sabinavulgaris)、紫穗槐(Amorphafruticosa)等。

2 研究方法

2.1 样地选择及取样

2013年9月，对榆林沙区不同植被恢复类型区进行了布点采样，选取具有代表性的植被恢复类型区域，且每个区域内有其典型的优势植被(优势植被占70%以上)，分别选取樟子松林(16年)、柠条林、沙蒿林、紫穗槐林、踏郎林和裸沙地共6个类型区，每个类型区设3个样点，共计18个样点，每个样点同时采集3个重复样品。取样方法采用土壤剖面法，剖面深度0～100 cm，分别采集0～5 cm、5～25 cm、25～50 cm、50～75 cm、75～100 cm土样。将所采土壤样品装入土壤密封袋，带回实验室风干，然后磨细、过1、0.25 mm筛、进行土壤化学性质分析。

2.2 分析方法

室内分析于2014年3月进行，分层处理0～100 cm土壤样品。测定项目：土壤有机质、全磷、速效氮、速效钾。有机质采用重铬酸钾法，全磷采用铝锑抗比色法，速效氮采用碱解扩散法，速效钾采用火焰光度法。采用Excel和SPSS软件进行数据处理分析。

3 结果与分析

3.1 不同固沙林对土壤有机质的影响

土壤有机质是衡量土壤质量的重要指标之一，它不仅能增强土壤的保肥和供肥能力，提高土壤养分的有效性，而且可以促进团粒结构的形成，改善土壤的透水性、蓄水能力及通气性等[5]。由表2可知，不同植被恢复模式土壤有机质含量均随着土层深度的增加而急剧减小，表层0～5 cm有机质含量明显高于下层。不同植被恢复模式0～5 cm土层土壤有机质存在显著差异(P<0.05)。各种林地土壤有机质含量明显大于裸沙地。0～5 cm土层有机质含量踏郎林地最大，但与柠条林地、沙蒿林地、紫穗槐林地差异性不显著(P>0.05)，与樟子松林地和裸沙地差异性显著(P<0.05)。裸沙地有机质最小，与其他林地差异性均显著(P<0.05)。5～25 cm土层有机质各林地间差异性均不显著(P>0.05)，但于裸沙地间差异性均显著(P<0.05)。25 cm以下土层有机质变化较小，差异不显著。土壤中有机质含量变化是由有机物质输入和输出量的相对大小决定的[6]，输入量主要依赖于有机残体归还量以及有机残体的腐殖化系数，而输出量则主要包括受各种生物和非生物条件(氧化还原电位、土壤含水量等)控制下的分解和侵蚀损失[7]，凋落物的差异和凋落物的分解速度是土壤有机质含量差异的重要原因[8]。樟子松虽然生长16年，林下灌草稀少，枯枝落叶层较薄，且针叶分解缓慢。因此，其表层土壤有机质含量相对其他灌木较少。

表1 不同固沙林不同土层土壤有机质含量g·kg-1

注：同列数据后不同字母表示在5%水平上差异显著。

3.2 不同固沙林对土壤全磷的影响

由表2可知，榆林沙区土壤磷素贫乏，全磷含量在0.217～0.390 g·kg-1，随土层深度的增加有减小趋势，但变化不明显。各植被恢复类型对土壤全磷影响较小，0～5 cm土层土壤全磷沙蒿林地最大，裸沙地土壤全磷含量最小；5～25 cm土层踏郎全磷含量最大，与其他固沙林地和裸沙地间差异性显著(P<0.05)，裸沙地全磷含量最小，但与除踏郎外其他固沙林地间差异不显著(P>0.05)；25～50 cm土层裸沙地土壤全磷含量最小，与各固沙林间差异显著(P<0.05)。各固沙林土壤全磷有不同幅度增加，但其间差异不显著(P>0.05)；50～70 cm土层变化趋势与25～50 cm类似，75～100 cm土层各固沙林及与裸沙地间差异不显著(P>0.05)。

表2 不同植被恢复类型不同土层土壤全磷含量 g·kg-1

3.3 不同固沙林对土壤速效氮的影响

由表3可知，0～50 cm土层速效氮含量变化较大，50 cm以下土层变化趋缓。0～5 cm土层踏郎林土壤速效氮含量最大，与紫穗槐林和裸沙差异显著(P<0.05)，与樟子松林、柠条林和沙蒿林差异不显著(P>0.05)。裸沙土壤速效氮含量最小，且与其他林分类型差异显著(P<0.05)；5～25 cm土层樟子松林地最大，与其他林地和裸沙地间差异显著(P<0.05)，裸沙地含量最小，但与沙蒿林地、紫穗槐林地和踏郎林地差异不显著(P>0.05)；25～50 cm土层变化趋势与5～25 cm土层类似，50～100 cm土层土壤速效氮含量较小，各固沙林间变化幅度也减小，说明沙地植被恢复增加土壤速效氮数量，对0～50 cm土层影响明显，对50 cm以下土层影响不显著。

表3 不同植被恢复类型不同土层土壤速效氮含量 mg·kg-1

3.4 不同固沙林对土壤速效钾的影响

由表4可以看出，随土层深度的增加，各固沙林土壤速效钾含量逐步减小。0～5 cm土层樟子松速效钾含量最大，与柠条林地、踏郎林地差异不显著(P>0.05)，与沙蒿林地、紫穗槐林地、裸沙地间差异显著(P<0.05)。裸沙地土壤速效钾含量最小，与其他固沙林地间差异显著(P<0.05)；5～25 cm土层速效钾变化趋势与0～5 cm相同，25 cm以下土层裸沙地速效钾含量较小，与其他固沙林地差异不显著。

表4 不同植被恢复类型不同土层土壤速效钾含量 mg·kg-1

3.5 固沙林上层土壤养分之间的相关性

以上土壤养分分析说明，榆林沙区固沙林地0～25 cm土层养分含量变化幅度较大，25 cm以下土层养分变化幅度较小，相对稳定，故本研究对0～5 cm和5～25 cm土层养分进行相关分析(表5)。结果表明，土壤有机质与全磷、速效氮、速效钾均呈极显著正相关。全磷与速效钾呈极显著正相关关系，与速效氮之间无显著相关性，速效氮与速效钾呈极显著正相关。

表5 固沙林地上层土壤养分含量之间的相关关系

注：**显著性水平P<0.01。

4 结论与讨论

4.1 在生物地球化学循环中植物与土壤之间存在着必然联系，土壤是植被建设的重要基础，同时也受到植物生长的影响[9]。在榆林沙区土壤发生与演变过程中，不同固沙林土壤有机质、全磷、速效氮、速效钾含量均大于裸沙地，且差异均达到显著(P<0.05)，有机质增加幅度最大，是裸沙地的3.6～4.6倍，速效氮次之，全磷最小。说明土壤磷素、钾素含量主要受成土母质、风化程度和土壤本身特性的影响[10]，固沙林虽然对其有作用，但影响较小。不同固沙林地土壤有机质含量为柠条林>踏郎林>紫穗槐林>沙蒿林>樟子松林>裸沙地；全磷含量为踏郎林>柠条林>樟子松林>沙蒿林>紫穗槐林>裸沙地；速效氮和速效钾含量呈现相同的变化趋势，樟子松林>踏郎林>柠条林>紫穗槐林>沙蒿林>裸沙地，表明在沙区营造固沙林，可有效促进土壤养分积累[11，12]。

4.2 不同固沙林地土壤中有机质、全磷、速效氮、速效钾含量均随着土层深度的增加而逐渐下降。且下降趋势在25 cm以上土层变化幅度较大，几乎成直线下降趋势，在25 cm往下变化趋于平缓，0～25 cm以上土层养分含量与土壤0～100cm变化趋势一致，说明了0～25cm土壤养分含量对土壤养分含量贡献最大。在0～5cm土层土壤养分含量变化剧烈，不同固沙林地土壤有机质、全磷、速效氮和速效钾均大于裸沙地，且与裸沙地间差异显著(P<0.05)。0～25cm上层土壤养分相关分析说明，土壤有机质与全磷、速效氮、速效钾呈极显著正相关，这与大多数研究结果一致[13，14]，全磷与速效钾呈极显著正相关，与速效氮之间无显著相关性，速效氮与速效钾呈极显著正相关。

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SoilNutrientCharacteristicsinDifferentSandFixationForestLandinYulinSandyandDesertArea

Ma Cunping,Li Junbao, Dong Qiang, Zhao Xiaobin

(Research Institute of Shaanxi Sand Control, Yulin 719000, China)

S727.23

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2017.09.001

1005-5215(2017)09-0001-03

2017-08-14

榆林市科技计划项目2014jh-02

马存平(1972-)，男，陕西佳县人，硕士，工程师，主要从事荒漠化防治及矿区生态恢复研究.