科爾沁沙地不同林齡小葉錦雞兒人工林土壤特性及平茬撫育后的變化*

阿拉坦花 包哈森 高 娃 蔡云輝 芒 來(lái) 劉德森 姜 鵬

（通遼市林業(yè)科學(xué)研究院，內(nèi)蒙古通遼 028000）

科爾沁沙地不同林齡小葉錦雞兒人工林土壤特性及平茬撫育后的變化*

阿拉坦花 包哈森 高 娃 蔡云輝 芒 來(lái) 劉德森 姜 鵬

（通遼市林業(yè)科學(xué)研究院，內(nèi)蒙古通遼 028000）

對(duì)科爾沁沙地不同林齡（7、12、19和31年）的小葉錦雞兒人工林土壤特性變化的研究表明：土壤全氮含量、土壤有機(jī)碳含量、土壤有機(jī)質(zhì)含量、土壤C/N比隨著小葉錦雞兒林齡的增加而提高，隨著土層深度的增加而降低，31年生小葉錦雞兒深土層中依然保有較高的養(yǎng)分含量；平茬撫育后，20 cm以上表層土壤養(yǎng)分含量有所提高，20 cm以下土壤養(yǎng)分含量和各土層C/N比無(wú)明顯變化。

小葉錦雞兒；平茬；土壤特性；科爾沁沙地

小葉錦雞兒（Caragana microphylla）具有抗寒、抗旱、耐貧瘠等特點(diǎn)，是科爾沁沙地廣泛應(yīng)用的固沙植物[1，2]。我國(guó)對(duì)科爾沁沙地進(jìn)行了大量的植被恢復(fù)試驗(yàn)研究，但土地退化的生物學(xué)過(guò)程及植被恢復(fù)過(guò)程中土壤與植物互作機(jī)理等方面的研究較少。在一個(gè)退化的生態(tài)系統(tǒng)中，土壤肥力的改善是生態(tài)系統(tǒng)功能恢復(fù)和維持的關(guān)鍵指標(biāo)之一[3-5]，土壤養(yǎng)分的分布、循環(huán)及時(shí)空動(dòng)態(tài)變化是森林生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)研究的重要領(lǐng)域。所以，研究流動(dòng)沙地上種植的小葉錦雞兒人工林土壤特性變化規(guī)律，對(duì)于流沙治理、生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)及人工林管理均有重要意義。

1 研究地點(diǎn)與方法

試驗(yàn)地點(diǎn)位于科爾沁沙地西南部（42°48′719″～43°25′420″N，121°07′961″～121°13′237″E），固定、半固定沙丘和平緩沙地為主要景觀。2014年，選取種植時(shí)間為2007、2002、1995、1983年的小葉錦雞兒人工林，種植年齡依次為7、12、19、31年。人工林初植行距為1.5～3 m，成林后自然形成的密度為850～3 067叢/hm2。2011年，對(duì)1983年種植的部分小葉錦雞兒進(jìn)行平茬撫育，平茬時(shí)割灌機(jī)緊貼地面，一次性剪截根莖上面的全部枝條。2014年9月，采用環(huán)刀法對(duì)不同林齡小葉錦雞兒群落的0～10、10～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm土層進(jìn)行取樣，試驗(yàn)重復(fù)3次。取樣后，采用凱式消煮法測(cè)定土壤全氮含量，所用設(shè)備為元素分析儀(VARIO ELⅢ,Elementar, Germany)；采用油浴消化-重鉻酸鉀容量法測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)含量；采用有機(jī)質(zhì)換算法推算土壤有機(jī)碳含量；采用Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 研究結(jié)果與分析

2.1 不同林齡小葉錦雞兒土壤特性

2.1.1 不同林齡小葉錦雞兒土壤養(yǎng)分含量變化

由不同林齡小葉錦雞兒土壤養(yǎng)分含量（圖1）可知，0～100 cm土層全氮含量、有機(jī)碳含量、有機(jī)質(zhì)含量均表現(xiàn)為31年生＞19年生＞12年生＞7年生，并隨著土層深度的增加，呈現(xiàn)逐漸降低趨勢(shì)。但20 cm以下，甚至更深土層的土壤養(yǎng)分含量在7、12、19年生群落中差異不明顯，在31年生群落中差異較明顯。這說(shuō)明隨著小葉錦雞兒種植年限的增加，土壤養(yǎng)分含量不斷提高，其中，31年生小葉錦雞兒在更深土層中依然有較高的養(yǎng)分含量。

圖1 不同林齡小葉錦雞兒土壤養(yǎng)分含量變化

2.1.2 不同林齡小葉錦雞兒土壤C/N比變化

由不同林齡小葉錦雞兒土壤C/N比（圖2）可知，0～100 cm土層C/N比表現(xiàn)為31年生＞19年生＞12年生＞7年生，其中，土壤表層變化在11.7～9.9之間，土壤深層變化在10.5～7.6之間，這表明隨著土層深度的增加，土壤C/N比呈現(xiàn)逐漸降低趨勢(shì)。31年生小葉錦雞兒土壤C/N比變化幅度非常小，在60 cm以下土壤中依然保持較高的C/N比，這說(shuō)明隨著小葉錦雞兒林齡的增加，能夠提高土壤的C/N比。

2.2 平茬撫育后小葉錦雞兒土壤特性

2.2.1 平茬撫育后土壤養(yǎng)分含量變化

圖2 不同林齡小葉錦雞兒土壤C/N比變化

由平茬和未平茬的31年生小葉錦雞兒土壤養(yǎng)分含量（圖3）可知，平茬撫育后，小葉錦雞兒表層土壤全氮含量、有機(jī)質(zhì)含量、有機(jī)碳含量均有所提高，但20 cm以下土層養(yǎng)分并無(wú)變化，這說(shuō)明平茬能夠提高表層土壤養(yǎng)分含量，但對(duì)底層土壤養(yǎng)分無(wú)影響。

圖3 平茬撫育后小葉錦雞兒土壤養(yǎng)分含量變化

2.2.2 平茬撫育后小葉錦雞兒土壤C/N比變化

由圖4可知，對(duì)小葉錦雞兒進(jìn)行平茬撫育后的第3年，各土層C/N比并無(wú)明顯變化。

圖4 平茬撫育后小葉錦雞兒土壤C/N比變化

3 結(jié)論與討論

3.1 現(xiàn)有研究表明，土壤養(yǎng)分指標(biāo)（C、P、K和有機(jī)質(zhì)等）隨小葉錦雞兒種植年限的增加而增加[6-8]。本研究結(jié)果與之相同，隨著小葉錦雞兒林齡的增加，土壤全氮含量、土壤有機(jī)質(zhì)含量、土壤有機(jī)碳含量均有提高。

3.2 現(xiàn)有研究表明，隨小葉錦雞兒林齡增加，土壤養(yǎng)分含量有所提高，但主要集中在很淺的土壤表層[2，7]，這與本文結(jié)果略有出入。這一是由于各研究的土壤類型不同；二是由于31年生小葉錦雞兒群落具有強(qiáng)大的更新能力[9]，增加了凋落物量，這為土壤微生物生長(zhǎng)提供有利環(huán)境，從而促進(jìn)了根系生長(zhǎng)，保持更深層土壤中的有機(jī)碳含量。

3.3 隨著小葉錦雞兒林齡的增加，土壤C/N比有所提高，但31年生小葉錦雞兒各土層C/N比變化幅度較小，土壤肥力隨著土層深度變化幅度也較小。這是由于隨著林齡的增加，小葉錦雞兒把更多的吸收根分配于深層土壤[10]，老齡林更有助于改善土壤肥力，穩(wěn)定性也比其他年齡的林分強(qiáng)。

3.4 平茬撫育后，0～20 cm表層土壤養(yǎng)分含量有所提高，20 cm以下土壤養(yǎng)分含量無(wú)變化，各土層C/N比無(wú)明顯變化。這是由于平茬撫育能控制小葉錦雞兒衰退，提高地上部分生長(zhǎng)量，在短期內(nèi)獲得較大的林下草本層生物量[9]，使表層土壤有機(jī)碳含量有所提高，而對(duì)深土層有機(jī)碳含量及土壤C/N比無(wú)明顯影響。

［1］曹成有，寇振武，蔣德明，等.沙地小葉錦雞兒群落持續(xù)經(jīng)營(yíng)的對(duì)策［J］.中國(guó)沙漠,1999,19(3):42-45.

［2］滕曉慧，曹成有，富瑤，等.不同林齡小葉錦雞兒固沙群落土壤酶活性及微生物生物量的變化［J］.生態(tài)環(huán)境,2007,16 (3):1 030-1 034.

［3］Fang,W.&S.L.Peng.Development of species diversity in the restoration process of establishing a tropical man-made forest ecosystem in China［J］.Forest Ecology and Management,1997, 99:185-196.

［4］吳彥，劉慶，喬永康，等.亞高山針葉林不同恢復(fù)階段群落物種多樣性變化及其對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響［J］.植物生態(tài)2001,25(6):648-655.

［5］陸昕，孫龍，胡海清.森林土壤活性有機(jī)碳影響因素［J］.森林工程，2013,29(1):9-14.

［6］蘇永中，趙哈林，張銅會(huì)，等.科爾沁沙地不同年代小葉錦雞兒人工林植物群落特征及其土壤特性［J］.植物生態(tài)學(xué)報(bào), 2004,28(1):93-100.

［7］李雪華，蔣德明，駱永明.小葉錦雞兒固沙灌叢的肥島效應(yīng)及植被影響［J］.遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，4(2):336-339.

［8］Zhao X Y,Wang S K,Luo Y Y,et al.Toward sustainable desertification reversion:A case study in Horqin Sandy Land of northern China［J］.Sciences in Cold and Arid Regions,2015,7 (1):23-28.

［9］包哈森高娃，阿拉坦花，豐潔，等.科爾沁沙地不同林齡小葉錦雞兒人工林群落特征及平茬撫育后狀況［J］.中國(guó)沙漠，2015，11(35):1 527-1 530.

［10］牛存洋.科爾沁沙地小葉錦雞兒地上-地下生物量分配格局［J］.生態(tài)學(xué)雜志,2013,32(8):1 980-1 986.

第1作者簡(jiǎn)介：阿拉坦花（1976-），女，博士，工程師，從事森林資源與生態(tài)環(huán)境研究工作。

（責(zé)任編輯：王岳）

Study on the Characteristic of Soil and the Change of Stumping of Caragana microphylla at Different Ages

Alatan hua
（Research Institute of Forestry Sciences of Tongliao City,Inner MongoliaTongliao028000）

Study on the characteristic change of vegetation and soil at different ages（7 a、12 a、19 a、31 a）of Caragana microphylla,show that soil total nitrogen,organic carbon,organic matter and carbon-nitrogen ratio are improve by ages increasing,decrease by soil depth,but there are high nutrient in deeper soil layer of in 31 year old forest stumping can improve soil nutrient in soil of 0～20 cm,it is no change below 20 cm.

Caragana microphylla；Stumping；Soil properties；Horqin sandy land

S793.3,S728.4

A

1001-9499（2016）06-0027-03

2016-09-12

*國(guó)家林業(yè)公益性行業(yè)科研專項(xiàng)（201304206）；2015年內(nèi)蒙古自治區(qū)科技重大專項(xiàng)“科爾沁沙地綜合治理與林草牧業(yè)發(fā)展研究”資助