柯柯牙城郊防护林不同林分对土壤改良效应研究

李萍，王德，邓成华，何宏阳

(新疆理工学院，新疆 阿克苏 843100)

自1986年柯柯牙城郊防护林工程启动以来，在阿克苏各族人民的努力下，已完成造林面积8.02万hm2，投资高达28.67亿元。30余年持续不断的生态工程建设，让饱受风沙侵害的阿克苏地区的生态水文条件得到了极大的提升。如今，阿克苏市森林覆盖率从3.35%增长至8.90%，增长率为166%。年降雨量增长1倍，由60 mm增长至120 mm。人工林面积由4.94万hm2增加到34.9万hm2，增长7.07倍；农民人均林果收入增加高达104倍；湿地面积增长率达到60%；沙尘天气由100 d左右降至30 d左右，降低率为60%；减少水土流失86万hm2。柯柯牙工程的实施改善了阿克苏地区的生态环境，提高了当地居民的生活环境质量，使农民收入有了一定提高，吸引了很多学者从不同角度不同方向研究柯柯牙工程。研究者对防护林生态效应和防风固沙效应进行了大量研究[1-5]，一些研究者也对柯柯牙防护林防风治沙效益评价和土壤改良效果进行了研究[6-8]。但是，近些年对柯柯牙经济林土壤改良的研究较少。本文以新疆杨(Populusbolleana)林、苹果(Maluspumila)林、红枣(Ziziphusjujuba)林、核桃(Juglansregia)林、香梨(Pyrussinkiangensis)林、葡萄(Vitisvinifera)林、沙枣(Elaeagnusangustifolia)+新疆杨混交林等7种造林类型土壤为研究对象，以当地自然植被灌草地为对照，研究不同类型树种对土壤含水量、pH、全盐量、土壤基本养分含量的影响，为干旱区防护林的经营提供重要参考。

1 研究区自然概况

柯柯牙绿色工程位于新疆南部阿克苏市北郊(40°11′—41°20′ N、80°15′—80°19′ E)，平均海拔为1 056～1 300 m，属暖温带干旱性气候，日照充足，空气干燥，年平均温度为11 ℃，年降雨量不到60 mm，年蒸发量达1 900～2 600 mm，该区浮尘天气多，土壤盐碱化程度高。

2 材料与方法

2.1 样地选取

2021年10月在对柯柯牙工程实地调研的基础上，选取新疆杨、苹果、核桃、红枣、香梨、葡萄地、沙枣+新疆杨混交林等7个不同林分的样地为研究对象，以当地自然植被灌草地为对照，各林分样地情况如表1所示。每个样地设置20 m×20 m的样方，每个样方布设3个取样点，共计24个取样点。使用取土钻，纵向按20 cm间隔采集0～60 cm的土壤样品，共取得72个土样。在取样现场分别将新鲜土样装入已称取质量和编号的铝盒内，用电子天平称取湿土质量并记录，用于后期计算土壤含水量。其他土样在实验室自然风干，拣出石子、根系等杂物，分别通过2 mm和0.25 mm土壤筛，同一样地同一深度相同质量的土样进行混合，用于理化指标的测试。

表1 样地基本概况

2.2 研究方法及数据处理

土壤全盐量用残渣烘干法测定，pH用电位法测量，采用醋酸铵浸提-火焰光度法测钠离子和速效钾含量，采用重铬酸钾外加热法测有机质，速效磷含量用碳酸氢钠浸提—钼锑抗比色法测定[9]。

经Microsoft Excel整理后的数据，用SPSS软件进行数据统计处理，应用Pearson相关系数分析各因素间的关系。

3 结果与分析

3.1 不同林分土壤pH变化

土壤pH是评价土壤改良效果的重要数值，能直接对作物生长产生影响。由表2可知，表层土壤(0～20 cm)不同林地的土壤pH为7.30±0.05～7.72±0.12，除新疆杨土壤外，其他林地土壤pH较裸露土壤有所降低。苹果林、葡萄林、香梨林、红枣林、核桃林和混交林pH分别比裸露地(7.57)降低了2.24%、3.57%、0.53%、1.85%、1.19%和0.26%，新疆杨较对照增加了1.98%。不同造林类型各土层pH无明显的变化规律，同一林分不同深度之间的pH变化不大。

3.2 不同林分土壤盐分含量变化

土壤全盐量作为盐碱土的指示指标，能直接影响土壤理化性质，限制作物生长。从表2可以看出，对照土壤平均全盐量为1.17 gkg-1，新疆杨样地全盐量平均为2.28 gkg-1，苹果样地为1.37 gkg-1，葡萄样地为3.27 gkg-1，香梨样地为1.27 gkg-1，红枣样地为0.46 gkg-1，核桃样地为0.39 gkg-1，混交林为0.51 gkg-1。结果表明，核桃林、红枣林和混交林土壤的全盐量显著降低(P<0.05)，其中，核桃林样地土壤的全盐量降低最大，较对照降低了66.7%。纵向来看，对于土壤的全盐量高于对照的新疆杨林、苹果林、葡萄林、香梨林样地，表层土壤(0～20 cm)的土壤全盐量最高；而对于土壤的全盐量低于对照林的核桃林和红枣林样地，深层土壤(>40～60 cm)的土壤全盐量最高。由此可见，人类活动对土壤盐分含量影响较大，果农定期对经济林地漫灌可以很好地“压盐”，破坏盐分的表聚作用。

3.3 不同林分土壤Na+含量变化

不同林分中土壤Na+含量变化差异显著(表2)。与对照相比，新疆杨林和葡萄林的土壤Na+含量均显著升高(P<0.05)，而苹果林、香梨林、红枣林、核桃林和混交林的土壤Na+含量则显著降低(P<0.05)，这种显著性差异不仅表现在不同林分之间，也同样表现在不同的土层深度。

表2 各林地土壤养分情况

3.4 不同林分土壤有机质及速效养分变化

土壤有机质是土壤中各营养元素特别是氮磷的重要来源，是土壤肥力的指示指标。如表3所示，不同林地的土壤有机质平均含量均显著高于对照(裸露沙地)(P<0.05)，对照土壤有机质平均含量仅为1.51 gkg-1，0～20 cm的葡萄林样地土壤有机质含量达到最高值(16.51±0.87 gkg-1)，是对照同层土壤的17.20倍。就不同林地3个土层的土壤有机质均值而言，其含量由大到小依次为：葡萄林>混交林>核桃林>新疆杨>香梨林>红枣林>苹果林，分别较裸露土壤提高了5.98、5.95、4.98、4.52、4.30、3.13和3.13倍。从垂直方向上看，对照(裸露沙土)的中下层土壤的有机质含量高于表层，而其他各林地0～20 cm土层的土壤有机质含量均高于其他土层。并且随着土层越深，土壤有机质含量越低，>20～40 cm土层的土壤有机质含量均高于>40～60 cm土层。葡萄林和核桃林样地除了凋落物返还土壤外，还有部分腐烂的果实等一并进入土壤；同时，经济林样地内也存在农家肥施入土壤的情况，因此导致0～20 cm土层的土壤有机质含量高。有机质含量受人为影响大，对土壤翻耕促使有机质埋在深层土壤中，使中下层土壤的有机质含量高于对照，但伴随微生物的分解，有机质含量会随土层加深而降低。

表3 各林地土壤养分情况

不同林分类型样地(0～20 cm)土壤速效钾、速效磷含量均显著高于对照土壤(P<0.05)。其中，葡萄林土壤中速效钾含量达到736.3±20.7 mgkg-1，是裸露土壤(129.9±4.4 mgkg-1)的5.67倍。混交林土壤速效钾含量最低(145.6±1.2 mgkg-1)，只比对照样地高出15.7 mgkg-1。不同林分的土壤(0～20 cm)速效钾含量大小依次为：葡萄林>香梨林>核桃林>苹果林>新疆杨>红枣林>混交林。此外，各林分样地土壤(0～20 cm)速效磷含量显著高于裸露土壤(0.48±0.22 mgkg-1)(P<0.05)，其土壤速效磷含量大小依次为：香梨林>核桃林>红枣林>苹果林>葡萄林>新疆杨>混交林。结果表明，不同造林类型均可增加土壤速效养分的含量，但由于不同林分光合作用、生长发育、蒸腾作用及凋落物等不同，加上不同强度的人工活动等因素，造成了不同林分速效养分的差异性。

3.5 土壤各因子相关性分析

不同造林类型土壤的各指标间存在较紧密的联系，通过对土壤理化性质因子之间的相关性分析可知(表4)，土壤各因子之间存在着较为密切的相关性。土壤pH与土壤速效磷含量呈极显著性负相关性(P<0.01)，与其他因子均无显著相关性；土壤全盐量与土壤Na+含量呈极显著性正相关(P<0.01)，与土壤速效钾和土壤有机质均呈显著性正相关(P<0.05)，而与土壤速效磷含量呈极显著性负相关关系(P<0.01)。结果表明，盐碱地土壤中盐分含量和土壤pH高，造成土壤缓冲性能差，保水保肥能力低，不利于作物生长发育。而土壤有机质含量与土壤速效磷含量不存在显著性相关，说明在经济林日常管护过程中，要注意适量添加磷肥，一方面可作为土壤改良剂，另一方面提供植被磷素养分。

表4 土壤各指标间相关关系

4 结论

4．1 不同林分下土壤均呈碱性，且土壤pH较对照土壤(裸露沙土)有所降低。其中葡萄林对土壤pH的改良作用最明显，其次是苹果林，核桃林和新疆杨对土壤pH的改良作用最弱，以致于与对照样地土壤pH无显著差异。从土层变化上看，土壤pH无显著性差异，无明显变化规律。

4．2 与对照(裸露沙土)相比，核桃林、红枣林和混交林土壤的全盐量显著降低(P<0.05)，其中，核桃林样地土壤的全盐量降低最大，较对照降低了66.7%，核桃林对土壤全盐改良效果最好。与对照相比，苹果林、香梨林、红枣林、核桃林和混交林的土壤Na+含量显著降低(P<0.05)，这种显著性差异不仅表现在不同林分之间，也同样表现在不同的土层深度。

4．3 不同林分的土壤有机质、速效钾、速效磷含量均显著高于对照地(裸露沙地)(P<0.05)，造林增加了土壤肥力。葡萄林样地土壤有机质含量和速效钾含量均达到最高值，分别是对照样地同层土壤的17.20倍和5.67倍。而香梨林的土壤速效磷含量最高，是对照样地的126倍。不同林分下植被的光合作用、生长发育、蒸腾作用及凋落物的差异，加上不同强度的人工活动等因素，造成了不同林分土壤养分的差异性。

4．4 土壤理化性质各因子之间存在着较为密切的关系。土壤速效磷与土壤盐分及pH呈极显著性负相关，表明盐碱地土壤中盐分含量和土壤pH高，造成土壤缓冲性能差，保水保肥能力低，不利于作物生长发育。而土壤有机质含量与土壤速效磷含量不存在显著性相关，说明在经济林日常管护过程中，要注意适量添加磷肥，一方面可作为土壤改良剂，另一方面提供植被磷素养分。