川西北壤塘縣沙化土地土壤化學(xué)性質(zhì)變化研究

游秋明，焦四明，高 俊，劉 凱，王 博，蔡凡隆

(四川省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，四川 成都 624000)

川西北壤塘縣沙化土地土壤化學(xué)性質(zhì)變化研究

游秋明，焦四明，高 俊，劉 凱，王 博，蔡凡隆

(四川省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，四川 成都 624000)

采用空間序列代替時間序列的方法，研究了壤塘縣對照地、露沙地、沙化耕地、固定沙地的土壤化學(xué)性質(zhì)變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：1)0～20 cm和20 cm～40 cm土層中，pH值均隨沙化程度的加重逐步升高，而有機質(zhì)、全N、水解N、全P含量則逐步降低；2)不同土層之間同種類型沙化土壤pH值差異不明顯；除對照土壤水解N外，有機質(zhì)、全N、水解N、全P含量均表現(xiàn)為0～20 cm土層等于(近似等于)或大于20 cm～40 cm土層的特點。3)各種沙化類型中，土壤上層和下層全K含量變化不大，速效K和有效P含量均表現(xiàn)出對照>沙化耕地>露沙地、固定沙地的特點。

川西北；沙化土地；土壤；化學(xué)性質(zhì)

四川西北地區(qū)是全省沙化土地的集中分布區(qū)，沙化面積約82.19萬 hm2，占到全省沙化土地總面積的81.5 %[1]。目前，川西北土地沙化及其治理的研究主要集中在沙化成因、驅(qū)動機制、植被類型和群落特征、治理技術(shù)和適宜治理物種選擇等方面[2～4]。土壤全量N、P、K，速效N、P、K、有機質(zhì)、pH值等的變化是反映土地沙化的典型指標。劉朔等[5]采用空間序列代替時間序列的方法對川西北理塘縣不同沙化類型草地土壤物理性質(zhì)進行了分析，認為川西北高寒草地具備潛在的沙化物質(zhì)條件。王艷[6]對川西北紅原縣、若爾蓋部分地區(qū)土壤的剖面特征和理化性質(zhì)進行了研究。俞利群[7]對壤塘縣不同沙化類型植物群落、生物量、多樣性指數(shù)等進行了研究，分析了不同沙化程度和植物種類及生物量的關(guān)系，但沒有進行土壤理化性質(zhì)方面的研究。

相關(guān)研究認為，川西北土地沙化是自然和人為因子綜合作用的結(jié)果[2]。壤塘縣地質(zhì)主體部分是第四紀構(gòu)造沉降階段形成的河湖相沉積物，土壤中沙物質(zhì)含量高，全縣土地承載力又大，生活、生產(chǎn)方式落后，其土壤沙化是自然和人為因子綜合作用的典型代表，具有重要的研究意義。劉朔等[5]、王艷[6]等人的研究發(fā)現(xiàn)，川西北地區(qū)沙化土地中不同土層土壤物化性質(zhì)存在明顯差異，這可能會對沙化土地植被恢復(fù)有一定的影響，因而沙化土地中不同土層的物化性質(zhì)變化也是值得討論的問題之一。本研究采用空間序列代替時間序列的典型方法，研究了壤塘縣不同沙化程度中不同土層土壤化學(xué)性質(zhì)的變化，結(jié)果有助于了解川西北草地沙化過程中土壤化學(xué)性質(zhì)的變化特征，為沙化草地治理提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

壤塘縣位于阿壩州西北部，屬青藏高原東部邊緣高山峽谷向高原丘陵過渡地帶，面積 666 899 hm2(不含色達縣境內(nèi) 3 500 hm2草場使用權(quán)屬地)。位置介于東經(jīng)100°31′～101°29′，北緯31°28′～32°41′之間。境內(nèi)有高原丘陵、高山峽谷兩種地貌，地勢由西北向南傾斜。氣候?qū)俅箨懶愿咴撅L(fēng)氣候，年降水量666.9 mm～790 mm，年蒸發(fā)量 1 132.4 mm，年日照數(shù) 1 843.9 h。全縣屬巴顏喀拉山山脈大渡河水系，有大小河流及支流422條。土壤呈明顯的垂直分布特征，自下而上有山地和草甸褐色土、山地和草甸棕壤、暗棕壤、亞高山及高山灌叢草甸土、高山寒漠土等。森林植被水平分布不太明顯，垂直分布從谷底到山頂可分為山地溫帶針闊混交林帶、山地寒濕帶針葉林帶、山地亞寒帶暗針葉林帶、高山寒帶草甸灌叢帶、極高山永凍帶等。縣域內(nèi)海拔多在 2 800 m～3 800 m之間，沙化區(qū)域多分布在海拔 3 400 m～3 600 m之間。全縣有沙化土地 7 837.2 hm2，其中：固定沙地 2 212 hm2，露沙地 4 241.4 hm2。沙化耕地 1 383.8 hm2[8]，主要分布在縣內(nèi)澤曲河和杜柯河沿岸的11個鄉(xiāng)鎮(zhèn)內(nèi)，涉及28個自然村，占全縣60個自然村的46.7%[7]。

2 研究方法

沙化類型及程度：依據(jù)《四川省第五次荒漠化和沙化監(jiān)測技術(shù)實施細則》現(xiàn)地核查[9]。樣品采集時間為2015年8月。采集地點位于澤曲河沿岸上壤塘鄉(xiāng)、尕多鄉(xiāng)、南木達鄉(xiāng)3個鄉(xiāng)鎮(zhèn)沙化土地集中分布區(qū)。分別在固定沙地、沙化耕地、露沙地、對照地(非沙化地塊)每種類型上隨機布設(shè)5個10 m×10 m樣方(表1)，每個樣方內(nèi)隨機設(shè)置3個取樣點。分0 cm～20 cm和20 cm～40 cm土層采集土樣，土樣按每個沙化類型(含對照)進行四分法分層混合，取約1 kg土樣帶回送土壤實驗室進行化學(xué)性狀分析。

樣品處理和測定：采集的樣品剔除植物根系和石塊等雜質(zhì)，室內(nèi)自然風(fēng)干后磨碎，過1 mm和0.25 mm篩孔，用封口袋裝置并編號備用。土壤pH值采用PHS—P型酸度計，配備1∶1液，測定清液的pH值；全N采用半開氏法消煮，全自動定氮儀測定；土壤全P量用NaOH熔融-鉬銻抗比色法測定；土壤有效N用流動分析儀測定；速效P用0.5 mol·L-1NaHCO3浸提，鉬銻抗比色法測定；速效K用1 mol·L-1NaOAc浸提，火焰光度法測定；土壤有機質(zhì)含量用K2CrO7-H2SO4外加熱容量法測定[10]。

3 研究結(jié)果

3.1 pH值含量及變化

由表2可見，0 cm～20 cm土層土壤pH值在5.86～6.63之間，平均為6.20；20 cm～40 cm土層土壤pH值在5.86～6.70之間，平均為6.24。0～20 cm和20 cm～40 cm土層中pH值均表現(xiàn)出隨對照地、露沙地、沙化耕地、固定沙地的變化，逐步升高的趨勢。對照地0 cm～20 cm和20 cm～40 cm土層pH平均值相等，露沙地、沙化耕地、固定沙地20 cm～40 cm土層pH值依次比0 cm～20 cm土層pH值高0.06、0.03、0.07，差異較小。

3.2 有機質(zhì)含量及變化

由表2可見，0 cm～20 cm土層有機質(zhì)在10.50 g·kg-1～51.84 g·kg-1之間，平均為33.28 g·kg-1。20 cm～40 cm土層有機質(zhì)在 7.98 g·kg-1～45.34g·kg-1之間，平均為28.43 g·kg-1。0～20 cm和20 cm～40 cm土層有機質(zhì)均表現(xiàn)出隨著對照地、露沙地、沙化耕地、固定沙地的變化逐步下降的趨勢。0 cm～20 cm土層中，對照地、露沙地、沙化耕地、固定沙地的土壤有機質(zhì)依次是20 cm～40 cm土層中有機質(zhì)含量的1.14倍、1.11倍、1.33倍、1.32倍。

表2 沙化土地pH和有機質(zhì)情況表

3.3 全N及水解N含量及變化

由表3可見，0 cm～20 cm土層全N在0.28 g·kg-1～3.34 g·kg-1之間，平均為1.63 g·kg-1;土層水解N在39.92 mg·kg-1～241.06 mg·kg-1之間，平均為155.79 mg·kg-1。20 cm～40 cm土層全N在0.21 g·kg-1～2.88 g·kg-1之間，平均為1.33 g·kg-1；土壤水解N在38.90 mg·kg-1～265.68 mg·kg-1之間，平均為142.27mg·kg-1。

0 cm～20 cm和20 cm～40 cm土層中，全N及水解N平均值均表現(xiàn)出對照地>露沙地>沙化耕地>固定沙地的特征。在對照地、露沙地、沙化耕地、固定沙地的各類土壤中，0 cm～20 cm土層中，全N含量依次是20 cm～40 cm土層的1.16倍、1.39倍、1.21倍、1.34倍；水解N含量依次是20 cm～40 cm土層的0.91、1.34、1.22、1.03倍。除對照地0 cm～20 cm土壤水解N含量小于20 cm～40 cm土層土壤含量外，其余沙化類型全N和水解N含量均為0 cm～20 cm土層大于20 cm～40 cm土層含量。

表3 沙化土地全量N、P、K和水解N、速效K情況表

3.4 全P及有效P含量及變化

由表3可見，0 cm～20 cm土層全P在0.62 g·kg-1～1.84 g·kg-1之間，平均為1.37 g·kg-1。20 cm～40 cm土層全P在0.50 g·kg-1～1.79 g·kg-1之間，平均為1.31 g·kg-1。0～20 cm和20 cm～40 cm土層全P表現(xiàn)出對照地>露沙地>沙化耕地>固定沙地的特征。對照地、露沙地、沙化耕地、固定沙地的0～20 cm土層全P含量依次是20 cm～40 cm土層的1.03倍、1.05倍、1.00倍、1.24倍。

由圖1可見，0 cm～20 cm土層有效P含量變化為對照地(34.41 mg·kg-1)>沙化耕地(30.30 mg·kg-1)>固定沙地(27.18 mg·kg-1)>露沙地(23.28 mg·kg-1)。20 cm～40 cm有效P含量變化為對照地(30.25 mg·kg-1)>沙化耕地(28.78 mg·kg-1)>露沙地(24.77 mg·kg-1)>固定沙地(24.07 mg·kg-1)。對照地、露沙地、沙化耕地、固定沙地0 cm～20 cm土層有效P含量依次是20 cm～40 cm土層的1.14倍、0.94倍、1.05倍、1.13倍。

圖1 土壤有效P變化圖

3.5 全K及速效K含量及變化

由表3可見，0 cm～20 cm土層全K在19.07 g·kg-1～20.53 g·kg-1之間，平均為19.80 g·kg-1。20～40 cm土層全K在18.59 g·kg-1～20.38 g·kg-1之間，平均為19.95 g·kg-1。0 cm～20 cm土層全K含量由高到底依次為對照地>露沙地>沙化耕地>固定沙地，各沙化類型全K含量平均值間的差值在0.25～1.46之間。20 cm～40 cm土層全K含量由高到底依次為露沙地>對照地>沙化耕地>固定沙地，各沙化類型全K含量同平均值間差值在0.04～1.89之間。0 cm～20 cm土層全K含量依次是20 cm～40 cm土層的1.01倍、0.99倍、0.94倍、1.03倍，差值不明顯。

由表3可見，0 cm～20 cm土層速效K在42.00 mg·kg-1～96.69 mg·kg-1之間，平均為76.45 mg·kg-1。20 cm～40 cm土層速效K在35.17 mg·kg-1～93.62 mg·kg-1之間，平均為64.65 mg·kg-1。0～20 cm和20 cm～40 cm土層速效K含量表現(xiàn)出對照>沙化耕地>露沙地>固定沙地的特點。沙化耕地速效K含量高于露沙地和固定沙地。0～20 cm土層速效K含量依次是20 cm～40 cm土層的1.03倍、1.69倍、1.08倍、1.19倍，上層均明顯大于下層，其中露沙地最為明顯。

4 討論

研究發(fā)現(xiàn)，隨著沙化類型從對照地～露沙地～沙化耕地～固定沙地的加重，土壤pH值逐步升高，有機質(zhì)、全N、水解N、全P含量逐步則降低。這和王艷等[6]對川西北紅原縣、若爾蓋沙化草地的研究和金紅喜等[11]對甘肅瑪曲縣沙化草甸的研究結(jié)果類似。壤塘縣土壤pH值范圍在5.86～6.90間，土壤表現(xiàn)為酸至中性，適宜于大多數(shù)植物的生長。俞利群發(fā)現(xiàn)[7]，壤塘縣沙化土地生物量隨沙化程度的加重而降低，這和本研究中土壤有機質(zhì)、全N、水解N、全P含量變化趨勢一致，表面沙化草地土壤化學(xué)性質(zhì)和生物量具有一定的同向相關(guān)性。值得注意的是，雖然土壤表現(xiàn)為有機質(zhì)、全N、水解N、全P含量逐步降低的趨勢，但其最小值明顯大于或略大于我國風(fēng)沙土土壤相關(guān)養(yǎng)分數(shù)值[12]，表明壤塘縣沙化土壤肥力狀況相對于全國風(fēng)沙土而言較好。這有利于沙化防治植物的生長。

分析發(fā)現(xiàn)，除對照土壤水解N外，在對照地、露沙地、沙化耕地、固定沙地土壤中，各指標均表現(xiàn)為上層等于(近似等于)或大于下層的特點，這也和王艷等[6]的研究結(jié)果類似。這表明壤塘縣沙化土地土壤上層養(yǎng)分流失相對較輕，土壤肥力保留相對較好，有利于植物的生長，為沙化土地的治理奠定了良好的基礎(chǔ)。不同沙化類型土地中，土壤上層和下層全K含量變化不大，速效K和有效P含量均表現(xiàn)出對照>沙化耕地>露沙地、固定沙地的特點。沙化耕地速效K和有效P含量高于露沙地和固定沙地，這可能和耕地長期人為耕作干擾，使用含K、P肥料有關(guān)。

壤塘縣地質(zhì)主體部分是第四紀構(gòu)造沉降階段形成的河湖相沉積物，土壤中沙物質(zhì)含量高。沙區(qū)出露地表的巖層種類主要以砂巖、砂板巖、頁巖等為主，該種巖層種類原本易經(jīng)水蝕、風(fēng)蝕等形成沙地。同時，這些地區(qū)地表植被生態(tài)系統(tǒng)脆弱，易受到破壞。壤塘縣屬大陸性高原季風(fēng)氣候，地貌復(fù)雜，海高差變化較大，氣溫和降水在垂直方向上又存在著明顯的差異。全縣年降水量在666.9 mm～790 mm，年蒸發(fā)量 1 132.4 mm，蒸發(fā)量遠大于降水量，這也會加速土壤的沙化。這些因素表明壤塘縣的土地沙化具有其先天因素?？紤]到壤塘縣經(jīng)濟社會發(fā)展緩慢、居民生活和生產(chǎn)方式落后，土地承載力又大，社會經(jīng)濟的發(fā)展將進一步增加土地壓力和沙化的可能性。但本研究發(fā)現(xiàn)，雖然壤塘縣地質(zhì)及氣候特征使得該縣土地沙化具有其先天因素，但土壤肥力保留依然偏好，因此建議在沙化防治中，應(yīng)以“防”和保護為主，加大對易沙化土地的植被保護措施，適當采取人工或工程措施，促進植物群落的穩(wěn)定演替，避免沙化土土地的擴大。

5 結(jié)論

本研究采用空間序列代替時間序列的典型方法，研究了壤塘縣對照地、露沙地、沙化耕地、固定沙地土壤化學(xué)性質(zhì)的變化，結(jié)果表明：1)隨著沙化程度的加重，pH值逐步升高，有機質(zhì)、全N、水解N、全P含量逐步則降低，但各指標最小值明顯大于或略大于我國風(fēng)沙土土壤相關(guān)養(yǎng)分數(shù)值。2)除對照水解N外，不同類型沙化土壤中，各指標均表現(xiàn)為上層等于(近似等于)或大于下層的特點，表明壤塘縣沙化土地土壤上層養(yǎng)分流失相對較輕，土壤肥力保留相對較好。3)各種沙化類型土壤中，上層和下層全K含量變化不大，速效K和有效P含量均表現(xiàn)出對照>沙化耕地>露沙地和固定沙地的特點。這可能與沙化耕地人為耕作干擾有關(guān)。4)受壤塘縣地質(zhì)、氣候、社會經(jīng)濟發(fā)展等多因素影響，壤塘縣土地沙化具有其自然因素，但人為的經(jīng)濟社會發(fā)展有加重土壤沙化的可能?？紤]到該縣沙化土壤養(yǎng)分保留較好，沙化程度較輕，因此建議沙化防治以“防”和保護為主。川西北沙化總體上處在沙化初級階段，其驅(qū)動力是自然和人為綜合左右的結(jié)果[1,2]，而壤塘縣土壤沙化是自然和人為因子綜合作用的典型代表，因此對壤塘縣沙化土壤化學(xué)性質(zhì)變化的研究，在川西北范圍內(nèi)具有重要的參考意義。

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[7] 俞利群.川西北壤塘縣沙化土地植被調(diào)查報告[J]．四川林業(yè)科技，2016，37(4)：65～68.

[8] 四川省林業(yè)廳，四川省林業(yè)勘察設(shè)計研究院．四川省沙化土地監(jiān)測報告[R]，2010.

[9] 四川省林業(yè)廳．四川省第五次荒漠化和沙化監(jiān)測技術(shù)實施細則[R]．2014.

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[11] 金紅喜，何芳蘭，李昌龍，等．瑪曲沙化高寒草甸植被、土壤理化性質(zhì)及土壤微生物數(shù)量研究[J]．草業(yè)學(xué)報，2015，24(11)：20～28.

[12] 中國科學(xué)院南京土壤研究所主編．中國土壤[M] ．北京: 科學(xué)出版社, 1980: 682～693.

AStudyofChangesofSoilChemicalPropertiesofSandyLandinRangtangCountyinNorthwestSichuan

YOU Qiu-ming JIAO Si-ming GAO Jun LIU Kai WANG Bo CAI Fan-long

(Sichuan Forestry Survey and Planning Institute, Chengdu 624000, China)

The chemical properties changes of soil were studied listed as follows:control land, exposed sandy soil, sandy farmland and fixed sandy land in Rangtang County, by the way of spatial sequence instead of the time series. The results showed that: 1) Under 0 cm～20 cm and 20 cm～40 cm soil layer, the pH value increased with the increasing of desertification degree; organic matter, total N, the hydrolysis of N,and total P content gradually reduced; 2) Among the same sandy land type of different soil layer, the pH values were not significantly different.Except hydrolysis N of the control soil, organic matter, total N and hydrolysis N, total P content in 0 cm～20 cm soil layer were equal to (approximately equal to) or greater than that in 20 cm～40 cm soil. 3) In different types of sandy soil, no significant change of total K content in the upper and lower soli were found, available K and P content showed as: control land > sandy farmland > expose sandy soil and fixed sandy land.

Northwest Sichuan, Sandy land, Soil, Chemical property

2017-07-13

游秋明(1963-)，男，重慶涪陵人，工程師，主要從事林業(yè)資源調(diào)查、沙化土地治理等方面的工作和研究。Email: 464067455@qq.com。

10.16779/j.cnki.1003-5508.2017.06.015

S812.2

A

1003-5508(2017)06-0059-05