分析圍封對沙漠化草地土壤理化性質(zhì)和固碳潛力恢復(fù)的影響

劉建華

(遼寧省固沙造林研究所，遼寧 阜新 123000)

科爾沁地區(qū)是典型的生態(tài)系統(tǒng)薄弱地區(qū)，隨著科爾沁地區(qū)人口增長，增加了該地區(qū)人民的生活負(fù)擔(dān)，大力開展牧業(yè)成了他們主要的經(jīng)濟來源，大力開展牧業(yè)也增加了該地區(qū)植被破壞的速度。在這個發(fā)展趨勢下，為了改變科爾沁地區(qū)的發(fā)展現(xiàn)狀，在20世紀(jì)70年代，科爾沁地區(qū)就開展了禁牧圍封措施，實現(xiàn)了生態(tài)重建，有效改善了土壤性狀，對于科爾沁地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展以及國家的生態(tài)環(huán)境保護具有非常重要的意義。

1 科爾沁地區(qū)的概況分析

科爾沁地區(qū)平均海拔約385 m，年均氣溫6.5 ℃，年均積溫、年均降水量、年均風(fēng)速分別為3 190 ℃、360 mm、3.6 m·s-1,科爾沁地區(qū)每年的揚沙天氣大約在20～30 d，該地區(qū)地貌多為沙丘、草甸、農(nóng)田為主，土壤呈現(xiàn)疏松結(jié)構(gòu)狀態(tài)，在遇到大風(fēng)天氣時，極其容易遭到風(fēng)蝕。筆者研究區(qū)域植被以大針茅、羊草、冰草、榆樹為主。但是，以往的科爾沁地區(qū)由于過度放牧，缺乏生態(tài)保護，大量開采樹木等原因，導(dǎo)致該地區(qū)的原始植被越來越少，差巴嘎蒿等沙質(zhì)植物越來越多。

2 土壤理化性質(zhì)

在土壤理化性質(zhì)分析中選取了濕篩加吸管法，土壤機械組成分為分砂粒、粉粒、黏粒，其中分砂粒厚度最小為0.05 mm，最大2 mm，粉粒厚度最小為0.002 mm，最大0.05 mm，黏粒小于0.002 mm。土壤中速效氮、速效鉀、pH值、陽離子交換量、有效鐵、銅和錳、有效鋅和有效硫分別使用浸提-鉬銻抗比色法、乙酸氨浸提—火焰光度法、1∶2.5土水比懸液酸度計、醋酸鈉溶洗和醋酸銨溶洗、DTPA萃取并電感耦結(jié)合合等離子體法測、二乙三胺五醋酸萃取并結(jié)合原子光譜法進行相關(guān)測定。

3 統(tǒng)計結(jié)果

持續(xù)放牧和禁牧圍封中的土壤有機物、全磷、全鉀在不同土壤深度中的含量變化情況，以0～10、10～20、20～40 cm土壤深度為例。

在土壤深度為0～10 cm時，持續(xù)放牧地區(qū)有機質(zhì)為0.663±0.190 g·kg-1,全氮含量為0.049±0.004 g·kg-1,全磷含量為0.100±0.015 g·kg-1，全鉀含量為23.400±0.400 g·kg-1；在土壤深度為0～10 cm時，禁牧圍封地區(qū)有機質(zhì)為2.815±0.287 g·kg-1,全氮含量為0.056±0.004 g·kg-1,全磷含量為0.136±0.007 g·kg-1，全鉀含量為23.567±1.159 g·kg-1；在土壤深度為10～20 cm時，持續(xù)放牧地區(qū)有機質(zhì)為0.766±00.251 g·kg-1,全氮含量為0.059±0.024 g·kg-1,全磷含量為0.104±0.011 g·kg-1，全鉀含量為23.533±0.666 g·kg-1；在土壤深度為10～20 cm時，禁牧圍封地區(qū)有機質(zhì)為1.284±0.190 g·kg-1,全氮含量為0.198±0.010 g·kg-1,全磷含量為0.157±0.046 g·kg-1，全鉀含量為22.500±0.520 g·kg-1；在土壤深度為20～40 cm時，持續(xù)放牧地區(qū)有機質(zhì)為0.724±0.293 g·kg-1,全氮含量為0.053±0.015 g·kg-1,全磷含量為0.107±0.012 g·kg-1，全鉀含量為23.100±0.624 g·kg-1；在土壤深度為20～40 cm時，禁牧圍封地區(qū)有機質(zhì)為1.076±0.287 g·kg-1,全氮含量為0.090±0.008 g·kg-1,全磷含量為0.113±0.049 g·kg-1，全鉀含量為23.233±0.850 g·kg-1。

通過以上數(shù)據(jù)可以看出，科爾沁地區(qū)禁牧圍封13后，土壤中的有機物質(zhì)、全氮、全磷、全鉀在不同的土壤深度中增加明顯，說明通過禁牧圍封使得該地區(qū)的土壤有機質(zhì)與養(yǎng)分不斷積累與增長，有助于改善土壤理化性質(zhì)。

4 土壤有機碳儲量變化

在持續(xù)放牧地區(qū)，土壤深度分別為0～10 cm、10～20 cm、0～20 cm時，速效氮含量分別為5.136、2.563、3.245 mg·kg-1，有效磷含量分別為27.890、22.365、23.783 mg·kg-1，速效鉀含量分別為63.296、60.200、61.428 mg·kg-1。在禁牧圍封地區(qū)，土壤深度分別為0～10、10～20、0～20 cm時，速效氮含量分別為9.880、6.055、7.840 mg·kg-1，有效磷含量分別為22.830、13.620、17.985 mg·kg-1，速效鉀含量分別為85.266、63.530、73.028 mg·kg-1。同樣的，在持續(xù)放牧地區(qū)和禁牧圍封土壤pH值和其他養(yǎng)分均有變化。

圍封13年后，在0～100 cm土層深度，土壤有機碳儲量為1011．15 g·m-2，比持續(xù)放牧樣地增加了64%，有機碳的截存量為393.45 g·m-2，碳截存速率為30.27 gC·m-2·a-1。在0～100 cm土層深度，科爾沁非沙漠化草地土壤有機碳儲量為4 877.86 g·m-2，如果采用禁牧圍封這種方式，固碳潛力為3 866．71 g·m-2，退化土地至少需要161 a才可以恢復(fù)到科爾沁非沙漠化草地水平。

5 影響討論

科爾沁地區(qū)適于半干旱地區(qū)，牧民不知節(jié)制的過度放牧是最終導(dǎo)致科爾沁地區(qū)沙質(zhì)草地退化的原因。過度放牧使得科爾沁地區(qū)土地的植被覆蓋率降低，增加了土壤風(fēng)蝕的概率，增加了科爾沁地區(qū)土壤理化性質(zhì)退化與生物屬性退化的速度。禁牧圍封管理方法在科爾沁土壤理化性質(zhì)恢復(fù)與固碳潛力恢復(fù)中的運用，增加了土壤植被的覆蓋率，有助于土壤理化性質(zhì)的恢復(fù)，提升土壤中的有機質(zhì)養(yǎng)分含量，增加土壤的健康程度。

6 結(jié)語

科爾沁地區(qū)經(jīng)過13 a的禁牧圍封管理，土壤中的有機質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、土壤容重、pH值、速效氮、速效磷、速效鉀、有效鐵、有效銅、有效錳、有效鋅等含量均有所提升，減少了牧業(yè)對土壤造成嚴(yán)重破壞的情況。沙漠化草地土壤理化性質(zhì)和固碳潛力恢復(fù)需要一個長期堅持的過程，相關(guān)的沙漠化地區(qū)需要一定長效的禁牧圍封管理制度與管理方法，并一如既往地堅持，以達到預(yù)期效果。