不同土地退耕類型對(duì)土壤物理性質(zhì)的影響

彭萬(wàn)里

摘要：為了對(duì)遼西地區(qū)不同退耕林地處理下土壤物理性質(zhì)變化趨勢(shì)開展評(píng)價(jià)分析，特開展了此研究，以為當(dāng)?shù)厝斯ち值臉?gòu)建方面提供理論參考。選擇了3種退耕還林類型以及農(nóng)田對(duì)照，以土壤密度、土壤總孔隙度作為調(diào)查指標(biāo)開展分析，結(jié)果表明，退耕還林地內(nèi)土壤密度在前3年稍有增加，之后逐漸降低，土壤總孔隙度與之相反，經(jīng)過(guò)前10-15年的改良，土壤的物理性質(zhì)得到不同程度的提高，之后變化到某一范圍后變化較慢，趨于穩(wěn)定;各退耕還林地中，以混交林的改良效果最好，且0-20cm的改良效果好于20-40cm土層。建議后續(xù)在當(dāng)?shù)貭I(yíng)造防護(hù)林時(shí)主要選擇混交林，后續(xù)研究中繼續(xù)延長(zhǎng)年限進(jìn)一步開展分析，且擴(kuò)大土壤物理性質(zhì)相關(guān)指標(biāo)研究的范圍。

關(guān)鍵詞：退耕還林;土壤類型;物理性質(zhì)

遼西地區(qū)的氣候干旱、降雨資源少，加上人類對(duì)土地資源的不合理利用，導(dǎo)致遼西地區(qū)的植被覆蓋率相對(duì)較低，存在嚴(yán)重的水土流失現(xiàn)象。土壤是自然界植被生長(zhǎng)發(fā)育的基質(zhì)，可以為其提供生長(zhǎng)所需的各類養(yǎng)分及水分需求，干旱地區(qū)植被生長(zhǎng)的質(zhì)量與土壤中水分有著密切的關(guān)系，而水分在土壤中的儲(chǔ)存場(chǎng)所為土壤的孔隙，由此可知土壤的孔隙狀況對(duì)其供給營(yíng)養(yǎng)元素的能力有著重要的影響[1]，對(duì)與土壤孔隙狀況相關(guān)物理性質(zhì)的探討分析有助于對(duì)土壤改良的效益等實(shí)施科學(xué)的評(píng)價(jià)。

我國(guó)是人口大國(guó)，資源有限，一直以來(lái)存在較為嚴(yán)重的毀林開荒等行為，導(dǎo)致了嚴(yán)重的水土流失現(xiàn)象，遼西等干旱地區(qū)各類自然災(zāi)害頻繁發(fā)生，嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)安全以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展。自從我國(guó)實(shí)施退耕還林政策后，土壤的理化性質(zhì)得到了較好的改善，在土壤的保水保肥、提高植被覆蓋率等方面起到了很好的效果[2-3]。土壤的理化性質(zhì)包括土壤密度、孔隙度等因素，其中最為重要的一個(gè)物理性質(zhì)即為土壤的密度，可以將土壤物質(zhì)性狀的整體情況（包括入滲能力、持水能力等）準(zhǔn)確地反映出來(lái)。近些年，有關(guān)退耕還林后土壤物理性質(zhì)方面變化的研究[4-7]較多，主要集中在退耕還林人工林密度的影響、植被類型的影響、造林樹種配置方式的影響等方面，而有關(guān)退耕類型以及退耕年限對(duì)土壤物理性質(zhì)方面的影響研究較少，而土壤物理性質(zhì)隨著年限的變化趨勢(shì)是對(duì)退耕林地在水源涵養(yǎng)、土壤改良方面評(píng)價(jià)的重要依據(jù)之一?；诖?，本研究選擇了農(nóng)田作為參照，選擇了不同退耕還林類型（油松人工純林、刺槐人工純林、油松+刺槐混交林）、不同退耕年限下土壤物理性質(zhì)的變化情況，以更好地評(píng)價(jià)遼西地區(qū)退耕還林地的生態(tài)效益以及涵養(yǎng)水源的效果等。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于遼西建平縣境內(nèi)的山地丘陵區(qū)，為北溫帶大陸季風(fēng)氣候區(qū)，氣候條件問半干旱半濕潤(rùn)易旱區(qū)域，年均溫7.4℃左右，年均日照時(shí)數(shù)2865h左右，降水量年均600mm左右，其中6--9月占比約70%，春秋季風(fēng)多，氣候易干旱，風(fēng)力一般在2～3級(jí)。當(dāng)?shù)刈詫?shí)施退耕還林政策以來(lái)，植被覆蓋的面積有所增加，一定程度上緩解了水土流失情況，明顯改善了當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境。目前遼西退耕換林后形成的自然恢復(fù)林樹種主要包括山楊、遼東櫟等，人工營(yíng)建的純林有側(cè)柏、刺槐、油松等，人工混交林主要為油松+刺槐。林下的植被資源包括沙棘、連翹、鐵桿蒿等。農(nóng)地種植的作物主要為玉米。

2研究?jī)?nèi)容及方法

2.1 樣地的選擇及采集樣品

從2003年開始在觀測(cè)樣地內(nèi)選擇地勢(shì)、坡度、坡向等差異不大的不同年限的不同退耕類型地塊作為調(diào)查對(duì)象，包括油松人工純林、刺槐人工純林、油松+刺槐混交林，對(duì)照選擇地勢(shì)、坡度、坡向等因素?zé)o明顯差異的農(nóng)田作為對(duì)照處理，農(nóng)田處于廣種薄收的狀態(tài)，較少有外來(lái)人為干擾。每3年在7月中旬左右在每個(gè)樣地內(nèi)隨機(jī)取3塊區(qū)域作為重復(fù)（面積為400m2：20m×20m）。每個(gè)區(qū)域?qū)蔷€上進(jìn)行取樣點(diǎn)的布設(shè)，每個(gè)點(diǎn)之間間隔距離控制在7m。取樣時(shí)挖土壤剖面，用環(huán)刀采集土壤下0-20、20-40cm位置的土樣，帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行土壤物理性質(zhì)的分析，本試驗(yàn)選擇土壤密度、土壤孔隙度2個(gè)因素作為調(diào)查指標(biāo)。

2.2 樣品的實(shí)驗(yàn)室測(cè)定

用環(huán)刀將樣品取回后，當(dāng)天即在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行吸水試驗(yàn)，土壤密度的測(cè)定選擇環(huán)刀法，土壤孔隙度的測(cè)定選擇吸水法[8]。

2.3 數(shù)據(jù)的處理分析

每三年每個(gè)調(diào)查樣地內(nèi)不同重復(fù)區(qū)域的土壤密度、土壤孔隙度密度取平均值，用Excel軟件進(jìn)行不同退耕林地類型、不同年限處理下土壤密度、孔隙度的指標(biāo)變化情況的分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同處理下土壤密度的變化分析

土壤各物理性質(zhì)中，最基本的性質(zhì)即為土壤密度，可以對(duì)土壤的板結(jié)程度、保蓄能力、土壤質(zhì)地、孔隙等情況進(jìn)行綜合的反應(yīng)，很大程度上影響著土壤的通透效果、保水能力、抗水土侵蝕能力等[9];土壤密度主要的影響因素包括地表植被、有機(jī)質(zhì)含量、耕作條件等[10]。根據(jù)表1可知，各退耕還林地上土壤密度隨著退耕年限的增加，不同土層內(nèi)整體土壤密度變化趨勢(shì)為逐漸降低（前3年除外，有的林間前3年土壤密度有少許增加，原因可能在于剛還林前幾年生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性較差，加上前期造林的整地及壓土等操作），不同的退耕林地，此種下降趨勢(shì)有不同程度的差異;隨著退耕年限的增加，0-20cm土層內(nèi)土壤密度累積變化率表現(xiàn)為油松+刺槐混交林>刺槐人工純林>油松人工純林>農(nóng)田對(duì)照;20～40cm土層土壤密度累積變化率表現(xiàn)趨勢(shì)為刺槐人工純林>油松人工純林>油松+刺槐混交林>農(nóng)田對(duì)照，由此可知在試驗(yàn)期間，0-20cm土壤內(nèi)混交林改善土壤密度的效果更好，而20～40cm土層內(nèi)以刺槐人工純林效果為最佳，分析原因可能是退耕后時(shí)間有限，人工林較淺、較深土層內(nèi)土壤改善的效果存在差異，后續(xù)會(huì)繼續(xù)增加退耕年限的數(shù)據(jù)調(diào)查;不同土層中，目前數(shù)據(jù)分析的結(jié)果表明0-40cm土層內(nèi)土壤密度累積變化率整體大于0-20cm土層。

3.2不同處理下土壤孔隙度的變化分析

土壤孔隙度即為自然狀態(tài)下土壤內(nèi)單位容積下孔隙的占比，土壤物理性質(zhì)的基礎(chǔ)包括土壤孔隙度、分配等數(shù)值，直接影響土壤肥力水以及通透效果，可作為一個(gè)重要的指標(biāo)對(duì)土壤結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行評(píng)價(jià)[11]。根據(jù)表2可知，不同的退耕林地內(nèi)不同土層在退耕年限逐漸增加的情況下呈現(xiàn)不同程度的波動(dòng)，整體變化趨勢(shì)為逐漸增加;各退耕林地處理下0-20cm土層內(nèi)累積變化率均為正值，且整體趨勢(shì)逐漸增加（前3年除外，累積變化率趨勢(shì)為有所降低），以混交林>油松人工純林>刺槐人工純林，且2012年后增加趨勢(shì)明顯，2012年后增加趨勢(shì)不明顯，趨于穩(wěn)定;20-40cm土層中土壤總孔隙度累積變化率除了混交林外，其余各退耕林地處理均為負(fù)值;由此可知退耕后營(yíng)造混交林對(duì)土壤改良效果較好，且以0-20cm的效果更為明顯，分析原因可能在于地表有枯落物分布，更利于較淺層土壤總孔隙度的改良，而隨著還林地年限的逐漸增加，根系在土壤中分布更深，土壤孔隙度隨著土層的變化呈現(xiàn)梯度變化;此外，還可以得知人工林對(duì)土壤物理性質(zhì)的改良隨著林分的不同有所差異，且這種改良效果有限，在前10年左右有較好的效果，之后土壤總孔隙度保持較為穩(wěn)定的狀態(tài)。

4 結(jié)論與討論

通過(guò)分析，本試驗(yàn)3種不同的退耕還林類型處理下，2002--2018年選擇土壤密度、土壤總孔隙度作為指標(biāo)開展調(diào)查分析，結(jié)果表明不同林分不同土層內(nèi)土壤的物理性質(zhì)表現(xiàn)出不同程度的差異;整體來(lái)說(shuō)，土壤密度變化趨勢(shì)為逐漸降低（前3年稍有增加），土壤總孔隙度的變化趨勢(shì)與土壤密度相反;由此可知，排除人為干擾因素后，遼西干旱地區(qū)在實(shí)施退耕還林后，不同人工林類型均在降低土壤密度、增加土壤孔隙度等方面起到了積極的作用;且不同林分在影響程度上存在不同程度的差異，油松+刺槐人工混交林對(duì)淺土層（0-20cm）的改善效果明顯好于其他人工純林處理;退耕還林的前3年，土壤物理性質(zhì)未表現(xiàn)出改良的效果，分析原因可能是退耕后林地營(yíng)建后需要一段時(shí)間形成較為穩(wěn)定的群落，加上前幾年栽植時(shí)人為活動(dòng)頻繁，影響較大;3-10年，退耕還林地對(duì)土壤物理性質(zhì)改良效果相對(duì)較為明顯，10年后土壤密度、土壤總孔隙度值變化整體趨勢(shì)不明顯，由此可知人工林在土壤物理性質(zhì)的改良方面比較有限，但是退耕還林后至今年限不是很長(zhǎng)，缺乏長(zhǎng)期的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，是否存在固定的闕值，以及人工林與自然林在改良效果方面的差異，還有待于后續(xù)進(jìn)一步的調(diào)查分析。

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