黄土丘陵沟壑区柠条人工林地土壤养分特征研究

薛 睿，柴春山，马 驰，刘燕萍

(甘肃省林业科学研究院，甘肃 兰州 730020)

土壤作为植物生产的基地、动物生产的基础、农业的基本生产资料、人类耕作的劳动对象，与社会经济紧密联系[1]。土壤养分状况是影响植被生长和生产力的重要因素[2]。柠条以其极强的适应能力在黄土丘陵沟壑区各个生境都有广泛的分布，但由于黄土高原生态环境脆弱，土壤养分和水分的不足或分布的不平衡导致柠条林生长退化乃至衰败现象突出。因此，为了促进该区域的柠条植被恢复和更新，深入探讨柠条群落平茬更新措施与土壤养分、柠条植被与不同土层深度土壤养分之间的关系，可以探析不同更新措施对土壤养分的影响，揭示植被对干旱环境的响应关系，反映植物或生态系统的健康状况，这对于黄土高原水土保持和生态修复具有积极意义[3-6]。

1 研究区自然概况

研究区位于定西市巉口镇龙滩流域，属半干旱黄土丘陵沟壑区，地理坐标为东经104°30′、北纬35°45′，平均海拔1 900 m。年平均气温6.8 ℃，极端最低气温-27.5 ℃，极端最高气温38.5 ℃，无霜期152 d，年日照时数2 052 h；年均降水量386 mm，主要集中在7—9月份，且多以暴雨形式出现，年蒸发量1 439 mm，年平均相对湿度72%，干燥度1.9。土壤以灰钙土、黄绵土为主，有机质含量低，土壤贫瘠，pH值在7.5～8.5之间，呈弱碱性。

2 研究材料与方法

2.1 研究材料

所选柠条林样地位于定西市巉口镇龙滩流域，是20世纪80年代营造的柠条纯林，整地方式为沿等高线整成带状隔坡反坡台，行距为8 m左右，株距约1 m。平茬于2016年进行，平茬措施分全部平茬、隔株平茬、隔行平茬、隔株隔行平茬、未平茬5种方式。

2.2 研究方法

2017年，在5种不同平茬措施样地内进行土壤分层取样，取样土层为0～20、20～40、40～60 cm三个土层，每种平茬措施和每个土层各取3个重复。取样后委托农科院测试中心对土样进行养分含量测定，测定指标为pH值、有机质含量、全氮含量、全磷含量、全钾含量、碱解氮含量、有效磷含量、速效钾含量，共8个养分指标。

2.3 数据处理

采用Excel对数据进行处理，用SPSS 9.0对土壤养分含量进行统计分析。

3 结果与分析

3.1 不同平茬方式的土壤养分特征

不同平茬方式的土壤养分特征统计见表1。从不同平茬方式的养分变化来看，各养分在不同平茬措施下的变化各异，其中有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮含量均是平茬的小于未平茬的，pH值、有效磷含量是平茬的大于未平茬的，速效钾含量变化无规律，但总体差异不大。从不同养分间的变化来看，碱解氮含量变化最大，尤其在全部平茬方式下的变化最大，其均值为29.13 mg/kg，变化范围为7.2～52.3 mg/kg，最大值是最小值的7.3倍，其次是有效磷、全氮和有机质含量，变化最小的是全磷含量。从方差分析F值也可看出，各养分含量在不同平茬方式间差异不显著，说明不同平茬方式间养分含量变化不大，平茬方式对土壤养分的影响不明显。从5种平茬方式下不同养分指标的变异情况来看，各养分指标的变异情况存在很大差异，其中pH值总体变异最小，其次是全磷和全钾含量，再次是速效钾含量，而有机质、全氮、碱解氮和有效磷含量的变异较大。这说明土壤pH值的变化小，酸碱性相对稳定，全磷、全钾和速效钾含量在土壤中有一定的变化，但变化幅度较小，而有机质、全氮、碱解氮和有效磷含量在土壤中变化活跃，含量很不稳定。

表1 不同平茬方式柠条林地土壤养分特征统计

注：F值标“*”表示在0.05水平上差异显著，标“**”表示在0.01水平上差异极显著，未标“*”表示差异不显著，下同。

3.2 不同土层深度的土壤养分特征

表2中的数据反映了不同土层间的土壤养分特征。从表2可看出，不同养分在不同土层间的变化不一，总体上是全磷含量在各土层间没有明显变化，pH值和全钾含量随土层深度的增加而增加，其余养分含量随土层深度的增加而降低，养分呈现出一定的表聚效应。从不同养分指标来看，有效磷含量在不同土层的变化很大，其中40～60 cm的变化最大，其均值为2.73 mg/kg，变化范围为0.70～5.90 mg/kg，最大值是最小值的8.4倍，其次是碱解氮和有机质含量，变化最小的是pH值。从方差分析来看，土壤养分中pH值和有机质含量在不同土层间达到显著水平(P<0.05)，全氮和碱解氮含量达到极显著水平(P<0.01)，其余养分指标均未达到显著水平。说明有机质、全氮、碱解氮这3种养分含量在土层间变化较大，其余养分含量在土层间相对稳定。

4 结论与讨论

在林业生产中，由于林况复杂、地形破碎等客观原因，使得林地土壤存在着大尺度或小尺度上的变异性[7]。就本研究而言，通过研究不同柠条平茬方式对不同土层深度土壤养分的影响，发现柠条平茬对土壤养分的影响不明显，估计这可能是柠条平茬时间短，平茬对土壤养分影响的效应尚未表现出来，也有可能是平茬措施并不能影响土壤养分的分布。而土层深度对土壤养分的影响比较明显，尤其是有机质、全氮和碱解氮。随着土层深度的增加，养分含量总体上呈下降的趋势，土壤养分表现出一定的表聚效应，这与前人所研究的结果相一致[8]。土壤养分随土层深度的增加而下降与土壤微生物分布和土壤蒸发及植物根系从土壤中吸收养分，然后通过枯枝落叶等将部分养分归还于土壤有关[9-11]。

表2 柠条林地不同土层间土壤养分含量的统计特征

本研究由于柠条平茬时间短，土壤养分取样、测定时间也较短，因此观测的结果尚不稳定，需要在以后的试验研究中继续进行土壤养分的观测研究。