科爾沁沙地南緣不同立地土壤狀況與植被生物量的關(guān)系

劉建華

(遼寧省沙地治理與利用研究所，遼寧 阜新 123000)

植被是森林生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，科爾沁沙地南緣土壤瘠薄，養(yǎng)分含量低，保水保肥能力差，限制著該區(qū)林、牧業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，分析沙地植被生物量與養(yǎng)分、水分的關(guān)系，有助于了解沙地修復(fù)的進(jìn)程及營養(yǎng)的積累和循環(huán)，對于該地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能有重要意義[1]，本研究通過不同類型的沙地植被分析，為沙化土地治理提供材料積累，為今后植被研究提供參考。

1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)地位于遼寧省阜新市科爾沁沙地東南邊緣的彰武章古臺固沙造林實(shí)驗(yàn)林場萬畝林工區(qū)，地處42°43′—42°51′ N，121°53′—122°22′ E，海拔226.5 m。屬亞濕潤干旱區(qū)，干旱多風(fēng)是這里的最大特點(diǎn)。年降水量480 mm，且多集中于6—8月，年蒸發(fā)量約為降水量的3倍，空氣相對濕度60.4%。年均氣溫6.1 ℃，1月份平均氣溫-13.7 ℃，7月份平均氣溫24.1 ℃，極端最低氣溫-34.1 ℃，極端最高氣溫43.2 ℃，≥10 ℃積溫3 000～3 300 ℃，無霜期154 d。該地區(qū)降水年度變化也很大，最大年降水量為744.8 mm，最小年降水量為262.3 mm，光照充足，日照時(shí)數(shù)為2 680～2 853 h。年均風(fēng)速3.0～3.7 m·s-1，最大風(fēng)速達(dá)25 m·s-1，年風(fēng)速≥3 m·s-1的日數(shù)為160 d。以風(fēng)沙土為主。

2 研究方法

土壤全N測定采用凱氏定氮法；土壤全P測定采用NaOH熔融-鉬銻抗比色法；土壤全K采用NaOH熔融-火焰光度法[2]。

2017年在萬畝林工區(qū)內(nèi)，選擇起源相同的半流動(dòng)沙地、固定沙地、30年生樟子松林地，設(shè)置10 m×10 m的樣方，在樣方內(nèi)選擇5個(gè)點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)設(shè)1 m×1 m的小樣方進(jìn)行植被調(diào)查，并選擇一塊50 cm×50 cm的地塊進(jìn)行地上地下生物量測量[3]，對地下部分按照0～10、10～20、20～30和30～40 cm進(jìn)行分層收集。土壤含水率采用烘干稱重法測量。

3 結(jié)果分析

3.1 降雨與土壤含水率及植物根系生物量的關(guān)系

從圖1中可以看出，土壤含水率和降雨量呈正相關(guān)關(guān)系，7月含水率小，8月增大，9月降至新低。固定沙地的含水率變化較大，在7月時(shí)較低，8月升高，9月達(dá)到最低，林地整體含水量較高，受降雨因素影響最小，其中0～40 cm土層含水率相差不大，但10～20 cm土層含水率普遍較高。

圖1 不同立地土壤含水率與降雨的關(guān)系

圖2不同深度土層含水率和植被生物量的關(guān)系

從圖2可見，隨著土層深度的增大，植被根系生物量呈下降趨勢，大部分生物量都集中在0～20 cm土層當(dāng)中，這個(gè)趨勢隨著植被的穩(wěn)定程度增加而增加，半流動(dòng)沙地30～40 cm土層中仍有10%～20%的生物量，固定沙地的生物量2%～7%，林地則為1%以下。

3.2 不同立地土壤養(yǎng)分狀況

表1 不同立地土壤養(yǎng)分含量

從表1中可以看出三種立地中有機(jī)質(zhì)含量林地較高，速氮含量半流動(dòng)沙地略高，速磷、速鉀含量半流動(dòng)沙地略低，土壤養(yǎng)分含量為表層大于深層，三種立地之間養(yǎng)分含量綜合比較差異不大，半流動(dòng)沙地速氮量較大。

3.3 不同立地與植被生物量關(guān)系

不同立地的生物量見圖3，固定沙地生物量最大，林地其次，最小的是半流動(dòng)沙地的生物量，但是地下部分生物量最大的是林地，林地地上部分生物量小于半流動(dòng)沙地。按照年內(nèi)時(shí)間順序來看，林地和固定沙地都是8月生物最大，7月次之，9月最小，半流動(dòng)沙地則是7月略大于8月。

圖3 不同立地植被生物量的變化

3.4 當(dāng)前立地與20年前立地土壤養(yǎng)分對比

表2 與20年前土壤養(yǎng)分對比 %

2017年與20年前當(dāng)?shù)夭輬鐾寥鲤B(yǎng)分對比見表2。由表2可知，全磷略有下降，全氮、全鉀基本保持一致，總體上看土壤養(yǎng)分含量變化不大。

4 結(jié)論與討論

3種立地中林地土壤含水率最大，固定沙地土壤含水率最小，這與地上部分生物量呈正相關(guān)。與地下部分生物量相關(guān)性有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

隨著土層深入，養(yǎng)分略有降低；水分基本一致，但10～20 cm這一層次水量普遍略大；根系生物量集中在0～20 cm這一層次，隨著土層加深，生物量急劇減少?？梢娭脖簧锪颗c土壤養(yǎng)分相關(guān)性不大，主要是受水分條件影響。

經(jīng)過20年的利用，土壤中全磷有所降低，這意味著生產(chǎn)消耗了林地中的磷元素，且一直未得到有效補(bǔ)充，今后適當(dāng)補(bǔ)充林地磷元素會有助于林地向好的方向演替。