陜北毛烏素沙地不同植物群落對土壤結構的影響研究

楊毅 秦治強

摘? ? 要：目前，對人工林土壤的研究主要關注于土壤的理化屬性，而對生物屬性研究非常少，且不同植物群落由各種物質構成，這就使得土壤會有各種形態(tài)結構、生理特征構成，造成各種植被類型下的土壤有著非常明顯的差異?；诖?，探究了陜北毛烏素沙地不同植物群落對土壤結構的影響，以此提升土壤的質量，并指導造林樹種的合理選擇。

關鍵詞：陜北;毛烏素沙地;植物群落;土壤結構;影響

文章編號： 1005-2690（2020）20-0016-02? ? ? ?中圖分類號： Q948? ? ? ?文獻標志碼： B

1? ?不同植物群落對土壤結構影響的背景

沙漠化防治過程中通常采用植被的保護、恢復和重建，既能實現(xiàn)防沙作用，同時還能提高經濟效益。在種植植被的過程中，植被與土壤間的彼此影響、彼此作用，又成為另外一個思考要素[1]。當前，土壤質量研究主要集中在土壤微生物群落結構組成、土壤微生物生物量以及土壤酶活性等方面，并且已成為土壤肥力的生物指標。作為毛烏素沙地，該地生態(tài)環(huán)境非常脆弱，屬于我國干旱半干旱過渡地帶，在人為因素和自然環(huán)境影響下，風沙活動較為劇烈，土壤肥力十分差[2]。隨著國家深入推進三北防護林、天然林保護、退耕還林還草等重點工程，陜北毛烏素沙地就成為治沙中一個非常重要的地段。

2? ?陜北毛烏素沙地的概況

陜北毛烏素沙地地處陜西榆林市長城一線以北，位于鄂爾多斯高原和黃土高原間的沖積平原凹地上，介于北緯37°30′～39°20′、東經107°20′～111°30′地理位置，總面積約為4.22萬km2。該區(qū)域屬于干旱和半干旱區(qū)向半濕潤區(qū)過渡地帶，中溫帶氣候，年平均氣溫在6.0～8.5 ℃。涵蓋天然植物772種，主要區(qū)域性植被有踏郎、花棒、檸條、沙棘、沙柳、沙蒿、沙米、五星蒿、沙拐棗等[3];喬木固沙樹種主要有樟子松、油松、黑松、紅皮云杉、河北楊、旱柳等。從其植被地帶來看，以西部邊緣的荒漠草原亞地帶、中東部的干草原地帶、東邊緣的干草原地帶——森林草原過渡地帶構建成;從植被類型來看，梁地上有草原和灌木植被，半固定、固定、沙地上有沙生灌叢植被，灘地上有草甸、鹽土和沼澤植被;從地帶性土壤來看，因受到局部地形和母質影響，東北向西南由淡粟鈣土變成棕鈣土，南部為沙黃土。

3? ?研究方法

3.1? ?樣地的選擇

根據(jù)毛烏素沙地植被群落調查與分布情況進行分析，選擇研究對象為：15年樟子松、25年踏郎、25年花棒、25年花棒×踏郎混交林、13年河北楊和15年杏樹林地;研究區(qū)域：4個研究區(qū)，20個研究樣地。每塊樣地建10 m×10 m的灌木樣方。3個20 m×20 m的喬木樣方，并以流沙地為對照。

3.2? ?樣品的采集和試驗

每塊樣地使用S形5點采樣措施，得到0～5 cm、5～10 cm、10～15 cm、15～20 cm、20～25 cm、25～30 cm、30～35 cm、35～40 cm土層的土壤樣品，并測定土壤的水分、容重、有機碳、全碳、全氮含量。測試方式都以1 g土壤24 h后來表示，蔗糖酶活性使用Na2S2O3滴定方式，24 h后消耗0.1 moL/L Na2S2O3，表示為：mL/（g·d）;土壤有機質測定使用重鉻酸鉀滴定方式，脲酶活性使用苯酚鈉一次氯酸鈉比色方式測試，表示為：mg/（g·d）;過氧化氫酶使用高錳酸鉀滴定測試，以30 min消耗0.1 moL/L KMnO4的體積（mL），表示為：U;堿性磷酸酶活性使用磷酸苯二鈉比色方式測試，表示為：mg/（g·d）。同時用牛肉膏進行細菌養(yǎng)殖。

在土地取樣時采用四分法，取出500 g后，及時去掉植物的根須，并分成2份送到室內，一份用于測試土壤化學性質與酶活性，先進行土樣暖干，再粉碎成沫，使其可通過1 mm和0.25 mm篩選機，另一份用于測試土壤微生物數(shù)量的，暖干的土樣可以過孔徑1 mm篩選機，并在4 ℃溫度中保管。

3.3? ?數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)分析使用的是LSD法。該方法能夠檢驗各種植被樣地土中有機質和生物學屬性的顯著差異，統(tǒng)計分析使用SPSS12.0軟件。

4? ?結果與分析

4.1? ?不同植物群落對土壤有機物含量的影響

不同植物群落下，土壤的有機質含量在0～5 cm土層中都有了顯著提升，顯著高于其他土層。最高的是花棒×踏郎，其次是踏郎和樟子松，流沙最低，花棒×踏郎、踏郎和樟子松分別是流沙的19.2倍、11.19倍和8.92倍。在有機質量方面，花棒×踏郎、踏郎和樟子松也比其他樹種高。隨著土壤層的增加，有機質含量都有所下降。但是樣地在0～5 cm、5～10 cm、10～15 cm、15～20 cm、20～25 cm、25～30 cm、30～35 cm、35～40 cm土層中有機質含量都沒有顯著差異，流沙地的土層間有機質含量也沒有顯著差異。

4.2? ?不同植物群落對土壤微生物數(shù)量的影響

不同植物群落下，各樹種在0～5 cm土層中土壤細菌數(shù)量均有顯著增加，數(shù)量最多的是花棒×踏郎，其次為踏郎與和河北楊，流沙最少?；ò簟撂だ?、踏郎與和河北楊分別是流沙12.91倍、9.27倍、11.99倍。與其他樣地相比，花棒×踏郎、踏郎與和河北楊都是最高的。但是樣地在0～5 cm、5～10 cm、10～15 cm、15～20 cm、20～25 cm、25～30 cm、30～35 cm、35～40 cm土層中，流沙相對變化不規(guī)律，其他所有植物的樣地土壤中細菌數(shù)隨土層深度的增加而減小。在2O～40 cm土層中，踏郎的土壤細菌數(shù)要低于其他土層，其他植物在每個土層里面都存在顯著的差異;在0～5 cm同一樣地的土層中，花棒×踏郎，踏郎的土壤放線菌數(shù)顯著高于5～10 cm、10～15 cm、15～20 cm土層，隨著樣土的加深，直到40 cm時，土壤放線菌數(shù)無明顯差異，并且隨著樣土的加深，土壤放線菌數(shù)會逐漸減少。在土壤真菌方面，花棒×踏郎與和河北楊增加顯著，其他土壤并沒有顯著增加，同時隨著土壤深度的增加，土壤真菌數(shù)量不斷下降;在0～5 cm同一樣地中，只有踏郎的真菌數(shù)量高于5～10 cm、10～15 cm、15～20 cm土層的數(shù)量。河北楊、花棒和樟子松在5～10 cm、10～15 cm、15～20 cm土層中真菌的數(shù)量要高于20～25 cm、25～30 cm、30～35 cm、35～40 cm土層數(shù)量，其他在同樣深度數(shù)量并不顯著，杏樹、流沙在各個土層中土壤真菌數(shù)量均無較大差別。

4.3? ?不同植物群落對土壤酶活性的影響

從土壤蔗糖酶活性看，在0～5 cm各樣地中，花棒×踏郎的土壤蔗糖酶活性最高，其是流沙的79.21倍。其次是河北楊和踏郎，其是流沙的61.18倍和51.21倍，隨著土層深度的增加而降低。但是杏樹和流沙并沒有降低，其土壤蔗糖酶活性在各個土層間差異并不明顯，只有踏郎和河北楊5～10 cm、10～15 cm、15～20 cm土層土壤蔗糖酶活性大于20～25 cm、25～30 cm、30～35 cm、35～40 cm土層，其他樣地的土層土壤蔗糖酶活性差異都不明顯;從土層土壤脲酶活性來看，在0～5 cm各樣地中，花棒×踏郎的土壤脲酶活性最高，其他都不明顯，并且除花棒、杏樹和流沙外，土壤脲酶活性隨著土層深度的增加而降低;從土壤堿性磷酸酶活性看，在0～5 cm各樣地中，花棒×踏郎的活性最高，是流沙的5.01倍。其次是樟子松、河北楊和杏樹，是流沙的2.68倍、2.51倍、2.28倍。除流沙和杏樹外，土壤堿性磷酸酶活性。隨著土層深度的增加而降低;從土壤過氧化氫酶活性看，在0～5 cm各樣地中，花棒×踏郎、踏郎和河北楊的活性最高，其是流沙的3.15倍、2.21倍、1.27倍。杏樹的活性最差，花棒×踏郎活性并沒有受到土壤深度增加而減小，其他都隨著土層深度的增加，過氧化氫酶活性呈現(xiàn)遞減現(xiàn)象。除花棒和流沙外，其他樣地5～10 cm、10～15 cm、15～20 cm、20～25 cm、25～30 cm、30～35 cm、35～40 cm土壤過氧化氫酶活性都無明顯差異。

4.4? ?土壤有機質和微生物與酶活性的關系

有機質在酶的催化下結合微生物分解，礦質養(yǎng)料釋放出，能夠供植物可吸收利用，因此有機質、微生物數(shù)量和酶活性必然有著一定的聯(lián)系。從統(tǒng)計分析得知，有機質和土壤酶活性表現(xiàn)明顯的正相關;土壤放線菌數(shù)與蔗糖酶、過氧化氫酶、堿性磷酸酶活性表現(xiàn)出正相關，還和脲酶活性呈現(xiàn)正相關;土壤細菌數(shù)和脲酶活性表現(xiàn)出正相關;土壤真菌數(shù)和過氧化氫酶活性也有著極大的相關，和蔗糖酶、堿性磷酸酶活性還表現(xiàn)出一定的正相關。

5? ?結論

首先，有機質和土壤酶活性表現(xiàn)出明顯的正相關;土壤放線菌數(shù)與蔗糖酶、過氧化氫酶、堿性磷酸酶活性表現(xiàn)出正相關，還和脲酶活性呈現(xiàn)正相關;土壤細菌數(shù)和脲酶活性表現(xiàn)出正關系;土壤真菌數(shù)和過氧化氫酶活性也有著極大的相關，和蔗糖酶、堿性磷酸酶活性還表現(xiàn)出一定的正相關。這說明土壤有機質含量和細菌、放線菌、真菌數(shù)表現(xiàn)出的正相關，可用微生物數(shù)量確定土壤的肥力標準。其次，不同植物群落對土壤結構的影響，在0～5 cm各樣地中，花棒×踏郎的有機質含量、細菌數(shù)、蔗糖酶、堿性磷酸酶和過氧化氫酶活性都非常高，這表明能夠提高土壤養(yǎng)分及其生物學性質，更加適合沙區(qū)營造多樣性豐富的混交林。其次是踏郎和花棒純林，最差是樟子松，這說明樟子松并不利于對土地的改良作用，容易使得養(yǎng)分流失，植被覆蓋下降。那么在流沙地種植植物時，可以在0～5 cm土層中增加土壤有機質含量、微生物數(shù)量和酶活性，以此來提高不同植物的生長質量?；蛘咴跔I造樟子松時，應同時混交花棒、踏郎作為改良土壤的林下植物。

參考文獻：

[ 1 ] 李剛，閻雄飛，劉永華，等.毛烏素沙地東南緣蝶類資源調查及區(qū)系研究[J].中國農學通報，2016（19）：102-109.

[ 2 ] 郭壯武，李玉飛.毛烏素沙地植被恢復模式及生態(tài)功能探討[J].中國農業(yè)信息，2015（17）：99.

[ 3 ] 曹艷萍，龐營軍，賈曉紅.2001—2016年毛烏素沙地植被的生長狀況[J].水土保持通報，2019（2）：29-37.