不同灌木树种造林改良沙地效果比较

郜 超，张继平* ，刘冬林，李军保，董 强，高 荣，王建梅

(1.陕西省林业科学院，西安 710082；2.陕西榆林毛乌素沙地生态系统国家定位观测研究站，陕西 榆林 719000)

研究不同固沙林地对毛乌素沙地土壤有机质和颗粒组成的影响,可为榆林沙区林地资源可持续发展及脆弱生态环境恢复与重建提供科学依据。固沙林地有机质具有提高土壤蓄水保肥和缓冲能力，有效改善土壤的理化性质，促进土壤微生物的活动；调节土壤水、气、热及酸碱状况；促进植物生长等作用。分析了解不同树种林地有机质含量和颗粒组成差异，对于防止沙地土壤质量下降，提高沙地土壤生产力，进而提高固沙林木生长量显得十分重要，因此有必要对榆林沙区主要固沙灌木树种花棒、踏郎、紫穗槐、柠条、酸刺和沙柳等固沙林地有机质含量的变化和颗粒组成进行测定分析。

1 试验地自然概况

试验标准地选择在榆林沙区陕西省林业科学院红石峡沙地实验林场谷地峁工区灌木固沙林地，位于榆阳区城北5 km，属毛乌素沙地的东南边缘，海拔1 110 m，地势由东南向西北逐渐升高。根据榆林市气象局近20年气象料统计，年平均气温8.1 ℃，极端最高温度38.6 ℃，极端最低温度-32.7 ℃，年降雨量较少，历年平均降水量为438.4 mm，在干早年份年降水量仅159.6 mm，降水量最高689.4 mm，在年内多集中在7、8、9三个月， 占全年平均降水量的75%～85%， 地下水深6～9 m，全年大风日数在10 d左右。

自2000年开始，试验所选的标准地每年都营造花棒、踏郎、穗穗槐、柠条、酸刺、沙柳等树种的固沙实验林，截至目前已累计营造固沙灌木实验林240多公顷，沙地林草覆盖度达46%，沙丘高度也由原来6～10 m的新月型沙丘逐渐变成了3～5 m的梁状沙丘链。

2 材料与方法

2.1 试验条件

选择立地条件、林龄、郁闭度等因子基本接近，生长良好，人为和自然因素影响较小的各灌木树种固沙林地，作为收集枯落物和采取土壤分析样品的标准地，对照标准地选择没有植被的流动沙地，各标准地林木生长状况详见表1。

表1 各树种固沙林地林木生长状况

2.2 颗拉组成分析

沙地颗粒组成分析，土样采集各灌木林地0～10 cm的表士层，对>0.05 mm的粗颗粒，用土壤筛筛分，并用水冲洗至不浑浊为止，在105 ℃的恒温烘箱内烘至恒重；对<0.05 mm的颗粒，依据司笃克斯定律采用吸管法，计算出某一粒径的颗粒，沉降至某一深度所需的时间，在该深度处取一定体积的悬液，烘干称重，计算各级颗粒的百分数。

2.3 枯落物的收集

土壤有机物按枯落物的分解程度分为未分解、半分解和全分解3部分。未分解和半分解的枯落物的收集方法是选择枯落物保留比较完整的标准地，在标准地内选择两个1 m×1 m的样方，用细铁丝作为边界，将样方内分解、半分解的枯落物以及与土壤混合的碎沫，全部收集起来，用土壤筛筛干净，然后对通过土壤筛的细碎沫，再用水漂浮收集，风干后，用80 ℃恒温烘干6 h，冷却后称重，取其平均值。

2.4 有机质的测定

完全分解的有机物已完全失去了有机残体的结构和性质，并已与沙地矿物部分密切结合，这部分有机质又称腐殖质，采用丘林法进行测定，用重铬酸钾硫酸溶液作为氧化剂，在170～180 ℃的油浴锅内加热，持续沸腾5 min，使其氧化有机质，冷却后用硫酸亚铁滴定剩余的重铬酸钾。

3 结果与分析

3.1 各固沙树种林地表面颗粒组成

根据我国土壤颗粒成分分级标准，将不同固沙树种的林地表层(0～10 cm)含各类直径的颗粒组成分析结果见表2。

表2 各树种固沙林地颗粒组成

表2说明：踏郎固沙林对粉粒和粘粒的增加量最大，花棒固沙林次之，其增加次序为：踏郎>花棒>酸刺>紫穗槐>柠条>沙柳，酸刺、紫穗槐和柠条固沙林也有较大幅度增加，沙柳固沙林增加幅度最小，因此各固沙灌木树种经过生长过程对沙地颗粒组成的改变都有显著效果，只是杨柴和花棒对沙地土壤改良作用最大，沙柳固沙林对细粒增加幅度小于其它树种。总体看沙地营造灌木固沙林后，各树种林地对表层沙地颗粒组成的改变效果显著，能促使颗粒由粗变细，促进沙地的成土过程，使沙粒向土壤转化，同时树冠阻拦风沙流挟带的沙粒降落，也是増加细沙粒的原因之一。

3.2 各固沙树种林地表面枯落物量

枯落物是干旱贫瘠的沙地有机质和灰分元素的主要来源。枯落物覆盖在沙地表层，可防止沙地表面风蚀和水分蒸发，在降雨时可减少地表径流，増加沙地蓄水能力。因此枯落物多少，对沙地的改良和肥力的提高具有重要意义。各树种在林地表面的枯落物积累量见表3。

表3 各树种固沙林地表面积累枯落物量测定表

由表3得出，各树种固沙林地表面枯落物变化范围在0.87～2.73之间，花棒固沙林地最多，酸刺、踏郎、紫穗槐、沙柳固沙林地的枯落物都在1.5 kg·m-2以上，其次序为：花棒>踏郎>紫穗槐>酸刺>沙柳>柠条，虽然柠条固沙林地枯落物相对较少，但也有0.87 g·m-2，因此从枯落物的积累量来衡量，上述各树种都有明显固沙效果，其中花棒、踏郎和紫穗槐效果最好。

3.3 各固沙树种林地表面有机质含量

土壤有机质具有保水、储藏、供应养分的能力，从而对改变土壤的物理性状，提高土壤肥力具有重要作用。尤其是对于干早贫瘠的沙地，有机质的增加对固沙植物所需水分、养分的供应尤为重要。不同树种固沙林地表层(0～10 cm)和主要根系分布层(10～60 cm)的有机质含量测定分析结果见表4。

表4 各树种固沙林有机质含量

由表4得出，各树种固沙林地有机质含量的增加量次序为踏郎>花棒>柠条>酸刺>紫穗槐>沙柳>对照，林龄10 a以上的各树种固沙林地的有机质含量在0.085～0.205之间。踏郎、花棒固沙林地增加量是对照的6～7倍，酸刺、柠条、紫穗槐固沙林地也都有较大幅度增加，沙柳固沙林地增加量最少，因此踏郎、花棒树种改良沙地作用和提高沙地肥力的效果最好。

4 各树种固沙林地不同植物群丛的形成

不同树种固沙林地由于水分消耗、颗粒组成以及有机质含量的不同，形成沙地各树种冠层下面不同的立地条件，因此在不同冠丛下面形成不同植物群丛。在踏郎、花棒、柠条、紫穗槐冠层下面，形成以油蒿(黑沙蒿)、禾本科、苔藓、地衣密集生长的植物群丛。苔藓、地衣形成一层黑色结皮，更有效的固定了流沙，改变了植物生长的立地条件。酸刺因枝叶茂密，冠层下面透光度较差，地表仅形成少量稀疏的一年生植物和少量的苔藓、地衣。沙柳因对颗粒组成的改变和有机质的增加不及其它树种，而且沙柳冠层结构是上层枝叶紧密，下部仅有树干和粗大枝条，细小枝叶稀少，因此下部形成通风孔隙，因而没有形成植物群丛，因此改良沙地的效果不及其它各固沙灌木树种。

5 小结与建议

(1)踏郎、花棒和紫穗槐固沙林对沙地颗粒组成的改良和有机质含量的增加最显著，酸刺和柠条固沙林也有较明显效果，沙柳固沙林增加幅度最小，效果不明显。

(2)踏郎、花棒和紫穗槐是榆林沙区优良的建群植物种，沙地造林后能较快形成以踏郎、花棒和紫穗槐为主要植物种的新植物群丛，增强固沙和沙地改良作用，应加强对沙区踏郎、花棒和紫穗槐等防风固沙林的经营和管护，使其在沙区尽早形成稳定的植物群落。

(3)花棒、踏郎、紫穗槐、酸刺和沙柳都是榆林沙区优良的防风固沙灌木树种，造林成效和防护效能显著，可大面积推广应用。