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科尔沁沙地不同林龄小叶锦鸡儿人工林土壤特性与平茬抚育后的变化
摘 要： 对科尔沁沙地不同林龄（7、12、19和31年）的小叶锦鸡儿人工林土壤特性变化的研究表明：土壤全氮含量、土壤有机碳含量、土壤有机质含量、土壤C/N比随着小叶锦鸡儿林龄的增加而提高,随着土层深度的增加而降低,31年生小叶锦鸡儿深土层中依然保有较高的养分含量；平茬抚育后,20 cm以上表层土壤养分含量有所提高,20 cm以下土壤养分含量和各土层C/N比无明显变化.
关键词： 小叶锦鸡儿； 平茬； 土壤特性； 科尔沁沙地
中图分类号： S 793. 3, S 728. 4
文献标识码： A
小叶锦鸡儿（Caragana microphylla）具有抗寒、抗旱、耐贫瘠等特点,是科尔沁沙地广泛应用的固沙植物[ 1 , 2 ].我国对科尔沁沙地进行了大量的植被恢复试验研究,但土地退化的生物学过程及植被恢复过程中土壤与植物互作机理等方面的研究较少.在一个退化的生态系统中,土壤肥力的改善是生态系统功能恢复和维持的关键指标之一[ 3 - 5 ],土壤养分的分布、循环及时空动态变化是森林生态系统养分循环研究的重要领域.所以,研究流动沙地上种植的小叶锦鸡儿人工林土壤特性变化规律,对于流沙治理、生态系统恢复及人工林管理均有重要意义.
1 研究地点与方法
试验地点位于科尔沁沙地西南部（42°48′719″~ 43°25′420″N,121°07′961″~ 121°13′237″E）,固定、半固定沙丘和平缓沙地为主要景观.2014年,选取种植时间为2007、2002、1995、1983年的小叶锦鸡儿人工林,种植年龄依次为7、12、19、31年.人工林初植行距为1.5～3 m,成林后自然形成的密度为850～3 067丛/hm2.2011年,对1983年种植的部分小叶锦鸡儿进行平茬抚育,平茬时割灌机紧贴地面,一次性剪截根茎上面的全部枝条.2014年9月,采用环刀法对不同林龄小叶锦鸡儿群落的0～10、10～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm土层进行取样,试验重复3次.取样后,采用凯式消煮法测定土壤全氮含量,所用设备为元素分析仪(VARIO EL Ⅲ,Elementar,Germany)；采用油浴消化-重铬酸钾容量法测定土壤有机质含量；采用有机质换算法推算土壤有机碳含量；采用Excel 2007进行数据分析.
2 研究结果与分析
2. 1 不同林龄小叶锦鸡儿土壤特性
2. 1. 1 不同林龄小叶锦鸡儿土壤养分含量变化
由不同林龄小叶锦鸡儿土壤养分含量（图1）可知,0 ~100 cm土层全氮含量、有机碳含量、有机质含量均表现为31年生＞19年生＞12年生＞7年生,并随着土层深度的增加,呈现逐渐降低趋势.但20 cm以下,甚至更深土层的土壤养分含量在7、12、19年生群落中差异不明显,在31年生群落中差异较明显.这说明随着小叶锦鸡儿种植年限的增加,土壤养分含量不断提高,其中,31年生小叶锦鸡儿在更深土层中依然有较高的养分含量.
2. 1. 2 不同林龄小叶锦鸡儿土壤C/N比变化
由不同林龄小叶锦鸡儿土壤C/N比（图2）可知,0 ~100 cm土层C/N比表现为31年生＞19年生＞12年生＞7年生,其中,土壤表层变化在11.7~9.9之间,土壤深层变化在10.5~7.6之间,这表明随着土层深度的增加,土壤C/N比呈现逐渐降低趋势.31年生小叶锦鸡儿土壤C/N比变化幅度非常小,在60 cm以下土壤中依然保持较高的C/N比,这说明随着小叶锦鸡儿林龄的增加,能够提高土壤的C/N比.
2. 2 平茬抚育后小叶锦鸡儿土壤特性
2. 2. 1 平茬抚育后土壤养分含量变化
由平茬和未平茬的31年生小叶锦鸡儿土壤养分含量（图3）可知,平茬抚育后,小叶锦鸡儿表层土壤全氮含量、有机质含量、有机碳含量均有所提高,但20 cm以下土层养分并无变化,这说明平茬能够提高表层土壤养分含量,但对底层土壤养分无影响.
2. 2. 2 平茬抚育后小叶锦鸡儿土壤C/N比变化
由图4可知,对小叶锦鸡儿进行平茬抚育后的第3年,各土层C/N比并无明显变化.
3 结论与讨论
3. 1 现有研究表明,土壤养分指标（C、P、K和有机质等）随小叶锦鸡儿种植年限的增加而增加[ 6 - 8 ].本研究结果与之相同,随着小叶锦鸡儿林龄的增加,土壤全氮含量、土壤有机质含量、土壤有机碳含量均有提高.
3. 2 现有研究表明,随小叶锦鸡儿林龄增加,土壤养分含量有所提高,但主要集中在很浅的土壤表层[ 2 , 7 ],这与本文结果略有出入.这一是由于各研究的土壤类型不同；二是由于31年生小叶锦鸡儿群落具有强大的更新能力[ 9 ],增加了凋落物量,这为土壤微生物生长提供有利环境,从而促进了根系生长,保持更深层土壤中的有机碳含量.
3. 3 随着小叶锦鸡儿林龄的增加,土壤C/N比有所提高,但31年生小叶锦鸡儿各土层C/N比变化幅度较小,土壤肥力随着土层深度变化幅度也较小.这是由于随着林龄的增加,小叶锦鸡儿把更多的吸收根分配于深层土壤[ 10 ],老龄林更有助于改善土壤肥力,稳定性也比其他年龄的林分强.
3. 4 平茬抚育后,0～20 cm表层土壤养分含量有所提高,20 cm以下土壤养分含量无变化,各土层C/N比无明显变化.这是由于平茬抚育能控制小叶锦鸡儿衰退,提高地上部分生长量,在短期内获得较大的林下草本层生物量[ 9 ],使表层土壤有机碳含量有所提高,而对深土层有机碳含量及土壤C/N比无明显影响.
参考文献
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［9］ 包哈森高娃, 阿拉坦花, 丰洁, 等. 科尔沁沙地不同林龄小叶锦鸡儿人工林群落特征及平茬抚育后状况［J］. 中国沙漠,2015, 11(35) : 1 527 - 1 530.
［10］ 牛存洋. 科尔沁沙地小叶锦鸡儿地上-地下生物量分配格局［J］. 生态学杂志, 2013, 32(8): 1 980 - 1 986.
第1作者简介： 阿拉坦花（1976-）, 女, 博士, 工程师, 从事森林资源与生态环境研究工作.
收稿日期： 2016 - 09 - 12
（责任编辑： 王 岳）
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