張 卓

(國有彰武縣章古臺林場，遼寧 阜新 123203)

我國干旱區(qū)地域遼闊，是世界上受荒漠化危害最嚴(yán)重的國家之一[1-3]，彰武地區(qū)作為遼西北風(fēng)沙區(qū)的重點區(qū)域，土地風(fēng)化引起的土壤流失嚴(yán)重，對沈陽及遼寧省中部地區(qū)的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不利影響。由于彰武縣阿爾鄉(xiāng)地區(qū)當(dāng)?shù)鼐用襁^度追求短期經(jīng)濟(jì)效益，長時間不合理利用土地資源及過度放牧，使得該地區(qū)土地可利用資源降低，土地荒漠化嚴(yán)重，沙塵暴發(fā)生頻率加大。土壤是構(gòu)成生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分[4]，土壤的功能與性質(zhì)的改善是生態(tài)環(huán)境恢復(fù)的重要保障。因此，土壤環(huán)境研究成為科學(xué)評價區(qū)域生態(tài)恢復(fù)潛力領(lǐng)域的一項重要內(nèi)容[5]。此項研究主要測定不同沙地類型條件下的土壤物理性質(zhì)，以此探討在圍封年限不同條件下各類土壤特征因子的規(guī)律情況，從而評價圍欄封育對生態(tài)恢復(fù)的潛力。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)域位于遼西北地區(qū)風(fēng)蝕較為嚴(yán)重的流動沙丘中面積較大、沙地分布范圍最廣的阿爾鄉(xiāng)地區(qū)，地理位置42°08′～42°50′N，121°53′～122°58′E，該地區(qū)南臨科爾沁沙地，與科爾沁左翼后旗相鄰。研究區(qū)域土壤類型主要以風(fēng)沙土為主，所占比例近90 %，草甸土與草炭土占近9 %。土壤機械組成所占比例為0.075～0.25 mm的顆粒與0.25～0.5 mm的顆粒大致為7∶3。

2 試驗設(shè)計

試驗研究地點選擇在未經(jīng)圍封措施處理的沙地和經(jīng)過圍封處理后按照恢復(fù)時間梯度，從用鐵絲網(wǎng)圍欄封育年份至2013年為止，選取圍封1年、圍封2年、圍封3年、圍封8年共4種圍封時間型。樣地設(shè)在4種圍封時間型和未經(jīng)圍封處理的沙地內(nèi)，分別選擇固定沙丘按照陽坡、陰坡、坡頂和丘間洼地進(jìn)行設(shè)置，三次重復(fù)，面積為1×1 m2。土壤物理性質(zhì)參照南土所測定方法[6]。

3 退化沙地土壤物理性質(zhì)恢復(fù)效應(yīng)分析

3.1 土壤含水量

土壤含水量作為土壤物理性狀的基本指標(biāo)之一，不僅受到土壤類型以及植被因素影響，同時還受到土壤蒸發(fā)量與降雨等氣象條件的影響。在阿爾鄉(xiāng)地區(qū)，降雨量常年在400 mm以下，土壤主要類型為沙土，土壤貯存水分的能力受到較大限制，因此，阿爾鄉(xiāng)地區(qū)土壤水分貯存水平長期處于較低狀態(tài)。然而，采取圍欄封育后，隨著圍封年限不斷遞增，植被在無人為干擾下長勢良好，進(jìn)而使得土壤含水量較圍封之前明顯增多。從圖1中可以看出，土壤含水量空間變化趨勢大體上表現(xiàn)出丘間洼地最多，其次為陰坡與陽坡，最少的為坡頂，特別是在采取圍封措施8年后，此種變化趨勢特別明顯。丘間洼地由于地勢低貯存水分較多，另一方面，丘間洼地由于貯存水分較多，因此生物量相對較大，進(jìn)而阻礙了水分蒸發(fā)。由于陽坡受光照影響，蒸發(fā)量較陰坡大。之所以坡頂含水量最小，主要受貯存水分少、光照蒸發(fā)及大風(fēng)等自然因素影響。

圖1 土壤含水量的變化Fig. 1 The change of the moisture content

3.2 土壤容重

土壤容重作為土壤基本物理指標(biāo)，是土壤透水透氣性、孔隙度及保水能力的重要評價因子[7-10]。研究區(qū)域經(jīng)過圍封處理后的沙化土壤，其土壤容重同樣發(fā)生相應(yīng)改變。從圖2中可以看出，在未采取圍封措施以前，土壤容重表現(xiàn)出在丘間洼地容重最小，其次為陽坡以及陰坡，容重最大位置位于坡頂，但隨著圍封年限延長，各位置的土壤容重逐漸呈現(xiàn)遞減趨勢，由于在圍封條件下，人為干擾較低，植被逐漸恢復(fù)，植被多樣性及蓋度增加，植被根系對土壤改良作用明顯，因此，各位置土壤容重均表現(xiàn)出降低的趨勢。

圖2 土壤容重的變化Fig.2 Changes in soil bulk density

3.3 土壤質(zhì)地

在阿爾鄉(xiāng)地區(qū)開展生態(tài)恢復(fù)研究過程中，土壤質(zhì)地同樣是重要研究指標(biāo)[11-13]。采取圍封措施后，隨著年限增長，試驗區(qū)域各樣地的黏粒含量、粉粒含量表現(xiàn)出增加的趨勢，相比之下，土壤沙粒逐漸降低，這一研究結(jié)果說明圍封對土壤質(zhì)地的改善起到促進(jìn)作用。從圖3—5中可以看出，陽坡位置土壤質(zhì)地較陰坡處黏粒含量高，由于該地區(qū)北臨科爾沁沙地，風(fēng)力一般在5～6級左右，風(fēng)沙直接侵襲阿爾鄉(xiāng)地區(qū)，陽坡光照充足使得植被生長較陰坡好，植被能夠改良土壤，因此，陽坡與陰坡相比土壤質(zhì)地較好。由于當(dāng)?shù)鼐用耖L時間不合理的耕作放牧導(dǎo)致土地沙化嚴(yán)重，雖然陽坡位置土壤黏粒含量表現(xiàn)出在不同圍封年限狀態(tài)下黏粒含量高于未圍封狀態(tài)條件，且隨著圍封年限增加，黏粒含量增高，但仍處于較低水平，相比之下，沙粒含量仍大于90 %，直接作用于植被生長。

圖3 土壤沙粒含量Fig.3 The content of sand

圖4土壤粉粒含量Fig. 4 The content of silt

圖5土壤黏粒含量Fig. 5 The content of clay

4 結(jié)論

土壤含水量空間變化趨勢大體呈現(xiàn)出丘間洼地土壤含水量最高，其次為陰坡位置，再次為陽坡，坡頂處土壤含水量最低。

未采取圍封措施之前，土壤容重從小到大的排序是丘間洼地<陽坡<陰坡<坡頂，隨著圍封年限增加，各試驗樣地的土壤容重較圍封之前相比均表現(xiàn)出逐漸遞減的趨勢。

圍封對于改良土壤質(zhì)地有積極作用，圍封年限增加，土壤黏粒含量逐年增高。