科尔沁沙地榆树疏林和天然草地土壤理化性质特征分析

包哈森高娃，郑铁军，吴志萍，芒来，阿拉坦花，蔡云辉

(内蒙古通辽市林业科学研究院，内蒙古 通辽 028000)

榆树(UlmuspumilaL.)为榆科榆属落叶乔木，又名榆、白榆、家榆、钱榆、钻天榆等，分布于中国东北、华北、西北、西南各省区，以及朝鲜、俄罗斯、蒙古等地[1]。植物化石和孢子粉资料显示，新生代第三纪时，我国即有榆树生存繁衍[2]。古代文献《诗经》、《管子》、《尔雅》、《群芳谱》和《汉书》等也都有对它的记载[3]。榆树疏林草地是榆树分布的一种特殊形式，在我国分布于科尔沁沙地和浑善达克沙地，是该区特有的一种原始自然景观[4]。

沙地植被演替的顶级群落是榆树疏林[5，6]。在科尔沁沙地，榆树疏林草地被认为是最稳定的植被类型，也是该区植被演替的顶级群落[5]。但是由于气候条件的变化和人类不合理的经营活动，其分布面积已经大大减少，种类和结构也发生了重大的变化[7]。加大榆树疏林的保护与开发利用，是林业科研人员面临的重要研究课题。因此，本研究通过榆疏林和天然草地土壤理化性质特征分析，研究榆树疏林对土壤养分流动及土壤肥力的影响，为榆树人工造林及开发利用提供理论依据。

1 试验地概况

试验地点位于通辽市科左后旗吉尔嘎朗镇榆树疏林(43°18′ N，123°00′ E)和天然草地。属温带大陆性季风气候，年均温度6.2 ℃，年均降水量439 mm，降水集中在6—8月。年均总辐射5 035.1 MJ·m-2·a-1，日照时数2 837～2 892 h，无霜期150 d，土壤类型为风沙土。

2 试验方法

2017年10月，采用环刀法对榆树疏林和天然草地群落的0～60 cm土壤各项指标进行测定。测定指标包括全氮、全钾、有机质、水分、水溶性盐总量等。对0～10、10～20、20～40、40～60 cm土层进行取样，试验重复3次。取样后，土壤全氮—采用凯式消煮法元素分析仪测定(VARIO ELⅢ，Elementar，Germany)；土壤全钾—采用酸溶-火焰光度计法；土壤有机质—采用油浴消化-重铬酸钾容量法；土壤水分—采用烘干法测定；土壤水溶性盐总量—采用质量法；采用有机质换算法推算土壤有机碳含量；采用Excel进行数据分析。

3 结果与分析

3.1 不同土层深度土壤养分含量变化

榆树和草地不同土层深度土壤养分含量变化比较图1—图6表示，在0～60 cm土层土壤养分含量中，榆树疏林土壤全氮、全钾、有机质、有机碳含量均比草地高。这是因为榆树疏林凋落物量大，植被种类多，被土壤微生物分解形成的碳、氮、钾等营养元素进入土壤提高养分。二是榆树有发达的根系，根系与土壤的相互作用影响土壤养分的提高，从而形成良好的土壤理化环境。三是天然林人为扰动较小，土壤养分流失较少。认为榆树对土壤有较强的改善能力；

草地全氮、全钾、有机质、有机碳含量变化较小，相对稳定，其中全钾含量在表层土0～10 cm较高(图2)；

榆树土壤全氮、全钾、有机质、有机碳含量随着土层深度的增加均呈现递减趋势，这符合同一植被类型下，土壤养分垂直分配规律。其中全氮、有机质、有机碳含量在20 cm以上土层变化幅度较大，全钾含量在40 cm以上土层变化幅度较大。

图1 不同土层深度全氮含量的变化

图2 不同土层深度全钾含量的变化

图3不同土层深度有机质含量的变化

图4 不同土层深度有机碳含量的变化

3.2 不同土层深度土壤水分变化

由图5不同土层深度土壤水分变化可知，在0～60 cm土层中表层0～20 cm榆树土壤水分含量比草地高，40 cm以下草地高于榆树疏林。这是因为榆树地表枯落物覆盖较厚，草地杂草分布稀疏，地表裸露，尽管对土壤水分利用主要集中在浅层，但蒸发量相对较大，土壤保水能力差，所以土壤水分含量低；深层土壤中榆树根系较多，吸收土壤水分，导致水分含量比草地低。

榆树土壤水分含量随着土层深度的增加呈递减趋势，草地土壤水分含量随着土层深度的增加呈增大趋势。

图5 不同土层深度水分含量变化

3.3 不同土层深度土壤水溶性盐总量变化

由图6不同土层深度土壤水溶性盐总量变化可知，在0～60 cm土层中榆树土壤水溶性盐总量高于草地，这说明榆树抗盐能力比草地强。

榆树和草地土壤水溶性盐总量随着土层深度的增加呈递减趋势，这符合同一植被类型下，土壤水溶性盐总量垂直分配规律。

图6 不同土层深度水溶性盐总量变化

4 结论与讨论

4.1 林昌虎等[8]在对贵州喀斯特石漠化地区荒地土壤理化性质及环境效应的研究中发现，土壤有机质在各地类的排序结果为荒地<草地<<林地(<<表示远远小于)，全氮含量排序为：林地>草地>荒地。与本研究结果榆树土壤有机质、有机碳、全氮含量高于草地一致。这是因为天然林人为扰动较小，土壤养分流失相对较少，而且天然林植被盖度大，物种多，植被凋落物被微生物分解后归还土壤的有机质、有机碳、全氮、全钾等比草地高。土壤有机质表现出的总体规律为：随土层深度加深，有机质含量减小。原因可能是受地上植被凋落物分解的影响，落叶残体被微生物分解后由地表再慢慢进入下层土壤，因分解这些残体凋落物的微生物含量随土层加深而减少[9-11]。与本研究结果榆树土壤全氮、全钾、有机质、有机碳含量随着土层深度的增加均呈现递减趋势一致。

4.2 诸多研究表明[12-15]，固沙植被建立后土壤水分逐渐下降，同时受荒漠根系吸水作用的影响，其根系密集的剖面深度内降水水分入渗积累不明显。本研究结果榆树土壤水分含量随着土层深度的增加呈递减趋势与之相同。

4.3 本研究表明，在0～60 cm土层中榆树土壤水溶性盐总量高于草地，这说明榆树抗盐能力比草地强。榆树和草地土壤水溶性盐总量随着土层深度的增加呈递减趋势，这符合同一植被类型下，土壤水溶性盐总量垂直分配规律。