秦嶺北麓淺山區(qū)復綠土地土壤養(yǎng)分的空間分布特征

寇萌 辛鑫

(咸陽師范學院資源環(huán)境與歷史文化學院，陜西 咸陽 712000)

引言

秦嶺北麓泛指秦嶺主脊以北至渭河以南地區(qū)，是高大巍峨山地和廣闊無垠關中平原的過渡地帶，這種區(qū)位特殊性使得其在保護秦嶺上占有舉足輕重的地位[1]。秦嶺北麓淺山區(qū)是山地與平原的過渡帶，即山地生態(tài)系統(tǒng)與其相鄰的平原生態(tài)系統(tǒng)之間的生態(tài)交錯帶，生態(tài)系統(tǒng)具有脆弱性和過渡性[1,2]；由于該區(qū)地勢相對平緩，村莊廣泛而密集分布，受人為影響較大，原有自然植被和土壤破壞嚴重，荒山荒坡面積逐年增大，次生林雜亂分布，同時還加劇了水土流失問題[2,3]。

從1999年開始，陜西省在全省范圍內實施以水土保持、退耕還林(草)為主要內容的山川秀美工程，然而經(jīng)過近20a的恢復，在村莊廣布的秦嶺北麓淺山區(qū)生態(tài)環(huán)境不僅沒有恢復，甚至存在過度開發(fā)，違規(guī)開發(fā)建設，導致生態(tài)環(huán)境持續(xù)惡化，自然植被幾乎破壞殆盡，土地退化等問題對原有生態(tài)環(huán)境造成不可逆轉的損害。加強秦嶺北麓的水土流失治理，實施山川秀美工程，保護生物資源，改善生態(tài)環(huán)境已迫在眉睫。

為保護秦嶺北麓的生態(tài)環(huán)境，陜西省出臺了《陜西省秦嶺生態(tài)保護條例》和《陜西省秦嶺生態(tài)環(huán)境保護整改方案》，對于在淺山地帶違規(guī)的開發(fā)建設活動一律予以取締，并及時對破壞的土地進行復綠。基于此契機，本研究以秦嶺北麓淺山區(qū)鄠邑段拆除違建后的復綠土地作為研究對象，探明復綠土地的土壤養(yǎng)分含量，這為摸清該區(qū)植被與土壤狀況提供了數(shù)據(jù)支撐，也對后續(xù)該區(qū)進行的人為干擾用地及時復綠的生態(tài)環(huán)境保護建設工作有十分重要的實際意義，也可為該地帶的植被恢復和保育提供科學的理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)地處秦嶺北麓淺山區(qū)鄠邑區(qū)(N33°46′～34°16′，E108°22′～108°46′)。氣候屬暖熱帶半濕潤大陸性季風氣候區(qū)，四季冷暖干濕分明，年均無霜期219d，年均降水量879mm，年均氣溫13℃，地帶性土壤是黃棕壤。淺山區(qū)寬度約6～8km，多是相對高度500m以下的低山，由于坡度較緩，且有一定的黃土沉積，多為山區(qū)農耕地。由于人類活動頻繁，原有自然植被破壞嚴重，現(xiàn)存植被多為人工種植的次生林，包含一部分退耕還林地，植被類型為針闊葉混交林[4]。

1.2 樣地選擇

在秦嶺北麓淺山區(qū)鄠邑段選擇違建拆除后種植白皮松(Pinus bungeana)、楊樹(Populus simonii)、柏樹(Cupressus funebris)的復綠土地作為研究對象，以研究區(qū)天然側柏(Platycladus orientalis)林和農田作對照。每種植被類型選擇3個樣地作為重復，共有樣地15個。

1.3 土壤樣品采集與測定

在每個樣地隨機選擇3個樣點取土樣，分別采集0～20cm、20～40cm、40～60cm、60～80cm、80～100cm土層的土樣。用取土鉆采取新鮮的土樣，將一個樣地的土樣分層充分混合裝入布袋，并標注采樣時間、采樣編號等基本信息。將所取的土樣自然風干后充分研磨并過2mm尼龍篩。用實驗室常規(guī)化學分析法測定土壤有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀的含量[5]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

用Excel 2016整理數(shù)據(jù)并做圖表，SPSS 25統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進行差異顯著性分析，采用單因素ANOVA分析，兩兩比較采用鄧肯多重比較分析。以P=0.05為顯著性檢驗水平，即P<0.05表示存在顯著差異，P<0.01表示差異極顯著。

2 結果分析

2.1 不同植被類型土壤有機質含量

土壤有機質可為植物生長發(fā)育提供物質基礎，是土壤養(yǎng)分的主要供給源，有很好的保肥能力和緩沖性，所以土壤有機質是土壤肥力高低的一個重要指標[6]。

復綠樹種白皮松、楊樹、柏樹的土壤有機質含量分別在5.23～6.85g·kg-1、5.82～9.11g·kg-1、6.8～10.72g·kg-1，見表1，復綠樹種之間的土壤有機質含量沒有顯著差異。白皮松和楊樹土壤有機質含量隨土層深度的增加表現(xiàn)出先減小后增加的趨勢；柏樹則表現(xiàn)出隨土層深度增加先增后減的趨勢。

表1 不同植被類型土壤養(yǎng)分含量

天然側柏林土壤有機質含量在6.35～78.37g·kg-1，隨土層深度的增加，表現(xiàn)出減小的趨勢，在0～40cm土層中顯著高于復綠樹種，但在40～100cm土層中，土壤有機質含量和復綠樹種之間無顯著性差異，見表1。

農田土壤有機質含量在8.21～18.21g·kg-1，隨土層深度的增加，有機質含量呈下降趨勢。在0～40cm土層中，土壤有機質含量顯著高于復綠樹種，在0～20cm土層中明顯小于天然側柏林；在40～100cm土層中，土壤有機質含量又高于天然側柏林，見表1。

天然側柏林表層0～20cm土層土壤有機質含量高達78.37g·kg-1，遠高于其它植被，與其土壤表層大量凋落物的存在有很大關系，這些凋落物積累形成一層厚厚的腐殖質層，會增加土壤有機質的含量[7]。在40～100cm土層中，農田和3個復綠樹種土壤有機質含量要略高于天然側柏林，說明人工管理措施在改善深層土壤有機質含量可以發(fā)揮一定作用。

2.2 不同植被類型土壤堿解氮含量

堿解氮是植物實際可利用的氮元素形態(tài)，測定土壤中的堿解氮的空間分布，對于了解土壤肥力有重要意義[8]。

復綠樹種白皮松、楊樹、柏樹土壤堿解氮含量分別在14.23～18.2mg·kg-1、11.67～21.7mg·kg-1、15.05～32.55mg·kg-1，見表1。隨土層深度的增加，白皮松和楊樹的土壤堿解氮含量表現(xiàn)出先減少后增加的趨勢；柏樹的堿解氮含量則表現(xiàn)出先增加后減少的趨勢。3個復綠樹種之間土壤堿解氮含量差異不顯著。

天然側柏林土壤堿解氮含量在14.35～139.3mg·kg-1，隨土層深度增加，表現(xiàn)出先減后增的趨勢。在表層0～20cm土層中，土壤堿解氮含量遠高于其它植被類型。但在20～100cm土層中，土壤堿解氮含量急劇下降，甚至略低于復綠樹種，顯著低于農田，見表1。

農田土壤堿解氮含量在21.7～59.15mg·kg-1，隨土層深度增加，表現(xiàn)出先減后增的趨勢，見表1。在0～60cm土層中，土壤堿解氮含量顯著高于復綠樹種和側柏林(在0～20cm土層中側柏顯著高于農田)。在80～100cm土層中，農田土壤堿解氮含量遠高于其它植被類型。

在0～20cm土層，復綠樹種土壤堿解氮含量明顯低于天然側柏林和農田，說明現(xiàn)有的復綠措施并不能有效改善土壤表層堿解氮的含量。在40～100cm土層中，復綠樹種和天然側柏林的土壤堿解氮含量差異并不明顯，甚至人工管理的柏樹土壤堿解氮含量要略高于天然側柏林，說明現(xiàn)有的復綠措施在改善深層土壤堿解氮含量上可以發(fā)揮一定的作用。而農田的土壤堿解氮含量明顯高于復綠土地和天然側柏林(除柏樹40～60cm土層外)，這與作物施肥有關，研究表明，秦嶺北麓農田土壤養(yǎng)分中N素含量一直處于盈余狀況[9]。

2.3 不同植被類型土壤有效磷含量

磷是植物必需的元素之一，土壤可利用磷含量是評定土壤供給能力的相對指標[10]。

復綠樹種白皮松、楊樹、柏樹土壤有效磷含量分別在15.48～23.21mg·kg-1、7.02～14.64mg·kg-1、5.77～11.03mg·kg-1，隨土層深度的增加，在不同土層呈波動變化。3個復綠樹種之間土壤有效磷含量差異顯著，白皮松最高，楊樹次之，柏樹最低。

天然側柏林土壤有效磷含量在2.74～5.69mg·kg-1，隨土層深度的增加，表現(xiàn)出先顯著減小，再緩慢增加的趨勢，見表1。農田土壤有效磷含量在6.35～18.9mg·kg-1，隨土層深度的增加，呈現(xiàn)先減小后增加的趨勢，見表1。側柏林土壤有效磷含量在不同土層均顯著低于復綠樹種和農田。

在0～100cm土層中，復綠樹種和農田的土壤有效磷含量高于天然側柏林。說明人工管理措施在改善土壤有效磷含量方面發(fā)揮重要作用。其中，0～40cm土層，農田的土壤有效磷含量明顯高于復綠樹種(除白皮松20～40cm土層外)和天然側柏林；而在40～60cm土層，農田的土壤有效磷含量低于復綠樹種，同是人工管理的土地，農田在表層土壤中有效磷含量高于復綠土地，這可能與秦嶺北麓農田的磷肥投入量增多有關，P2O5從20世紀80年代初的虧欠向明顯的盈余狀況發(fā)展[9]。

2.4 不同植被類型土壤速效鉀含量

土壤中的鉀素可以直接為植物的生長發(fā)育提供養(yǎng)分的就是速效鉀，同時也是植物能吸收的土壤中的鉀素最有效的狀態(tài)[11]。

復綠樹種白皮松、楊樹、柏樹土壤速效鉀含量分別在71.5～96.0mg·kg-1、57.0～81.67mg·kg-1、90～107mg·kg-1，見表1。隨土層深度的增加，白皮松表現(xiàn)出先增后減的趨勢；楊樹和柏樹則呈遞減趨勢。3個復綠樹種之間，楊樹的土壤速效鉀含量顯著高于白皮松和柏樹。

天然側柏林土壤速效鉀含量在67～153.67mg·kg-1，隨土層增加，表現(xiàn)出先急劇減小，再緩慢增加的趨勢，見表1。農田土壤速效鉀含量在77～122.17mg·kg-1，見表1，隨土層增加，呈先減后增的趨勢。

在0～20cm土層，天然側柏林的速效鉀含量明顯高于復綠土地和農田，在20～80cm土層，復綠樹種和農田的土壤速效鉀含量高于天然側柏林(除楊樹60～80cm土層外)，說明人工管理的白皮松和柏樹在改善深層土壤速效鉀含量方面能發(fā)揮一定的作用。

3 結論

隨土層深度的加深，不同植被類型的土壤養(yǎng)分含量變化趨勢各異。復綠樹種之間的土壤有機質和堿解氮含量沒有顯著差異，土壤有效磷含量表現(xiàn)為白皮松最高，楊樹次之，柏樹最低；土壤速效鉀含量則表現(xiàn)為楊樹顯著低于白皮松和柏樹。

在不同土層深度，不同植被類型的土壤養(yǎng)分含量差異顯著。在0～40cm土層，天然側柏林和農田土壤有機質含量顯著高于復綠樹種；在40～100cm土層，農田和復綠樹種土壤有機質含量高于天然側柏林。在0～20cm土層，天然側柏林土壤堿解氮含量遠高于其它植被類型，其次為農田，3個復綠樹種最低；在20～100cm土層，農田土壤堿解氮含量最高，天然側柏林與復綠樹種沒有顯著性差異。天然側柏林土壤有效磷含量在不同土層均顯著低于復綠樹種和農田；0～40cm土層中，農田的土壤有效磷含量明顯高于復綠樹種。在0～20cm土層，天然側柏林的速效鉀含量明顯高于復綠土地和農田；在20～80cm土層，復綠樹種和農田的土壤速效鉀含量高于天然側柏林。