桑根达来不同林龄榆树林土壤养分特征

摘要 ［目的］研究正蓝旗桑根达来镇榆树林土壤养分随林龄增加的变化趋势及其规律。［方法］选择桑根达来镇3种不同林龄（10、25、40 a）榆树林为研究对象，测定了0～10、10～20、20～40 cm土层土壤pH、速效氮、速效磷、速效钾、有机质含量共5个指标。采用双因素分析法、相关性分析研究不同林龄榆树土壤养分在不同垂直深度土层中的含量特征及其相互关系。［结果］林龄对榆树根系土壤的速效氮、速效磷、速效钾含量及pH有显著或极显著影响；土层对土壤的速效磷、有机质含量及pH有显著影响；二者的协同作用对速效磷有极显著影响。随林龄增加，榆树林土壤有机质和速效氮、速效钾含量呈上升趋势；速效磷在表层及深层土壤中先降低后升高，在中层土壤中先升高后降低。随着土壤深度的加深，土壤有机质、速效氮、速效钾含量均呈现较明显的表聚现象。土壤pH随林龄增加逐渐降低，且与速效氮、速效磷、速效钾的含量呈显著负相关，土壤酸性越高，土壤养分含量越高。［结论］该研究可为该地区榆树林的养分管理、提质增效及近自然改造提供重要的理论依据。

关键词 榆树林；土壤养分；双因素方差分析；相关性分析

中图分类号 S 718.51+6  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2023）01-0127-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.01.028

Soil Nutrient Characteristics of Elm Forests of Different Ages in Sanggendalai

LIN Hao， LI Gang-tie， LI Jun-jie et al

（Desert Control College， Inner Mongolia Agricultural University， Hohhot， Inner Mongolia 010018）

Abstract ［Objective］To study the change trend and law of soil nutrients of elm forest in Sanggendalai Town， Zhenglan Banner with the increase of forest age. ［Method］Three elm forests of different ages in Sanggendalai Town were selected （10，25 and 40 a） as the research object. Five indexes of soil pH， available nitrogen， available phosphorus， available potassium and organic matter in 0-10， 10-20 and 20-40 cm soil layers were measured. The content characteristics and relationship of soil nutrients in different vertical depths of elm at different forest ages were studied by two factor analysis and correlation analysis. ［Result］The content of available nitrogen， available phosphorus， available potassium and pH value of elm root soil were significantly affected by forest age; soil layer had significant effects on the content of available phosphorus， organic matter and pH value of soil; the synergistic effect of the two had a very significant effect on available phosphorus. The contents of soil organic matter， available nitrogen and available potassium increased with the increase of forest age; available phosphorus first decreased and then increased in surface and deep soil， and first increased and then decreased in middle soil. With the deepening of soil depth， the contents of soil organic matter， available nitrogen and available potassium showed obvious surface aggregation. Soil pH decreased gradually with the increase of forest age， and showed a significant negative correlation with the contents of available nitrogen， available phosphorus and available potassium. The higher the soil acidity，the higher the soil nutrient content.［Conclusion］This study can provide an important theoretical basis for nutrient management， quality and efficiency improvement and near natural transformation of elm forest.

Key words Elm forest;Soil nutrients;Two factor analysis of variance;Correlation analysis

基金项目 国家自然科学基金项目“基于菌根技术的浑善达克沙地榆树生态适应性机制研究”（RZ2000001669）。

作者简介 林灏（1997—），男，内蒙古兴安盟人，硕士研究生，研究方向：沙区植物资源保护与利用。

通信作者，教授，博士，博士生导师，从事沙区植物资源保护与利用研究。

收稿日期 2021-12-27

正蓝旗桑根达来镇位于锡林郭勒盟南部，正蓝旗中段、浑山达克沙地腹地、地处高原、南北走向。桑根达来镇的草原总面积为16.14万hm2，占全镇土地总面积的98.83%，当前可利用草原面积14.25万hm2［1］。草原的土壤以风沙为主，极其脆弱。黑栗钙土分布在塔拉沙丘陵之间，栗钙土分布在东南低丘，少量的草甸土分布在湖盆洼地。浑善达克沙地属于榆树疏林草原，由于气候变化和人类不合理的开发利用，造成了浑善达克沙地原已固定的沙丘再度活化，流动沙丘逐年增多，活动沙丘逐年增加。植被覆盖率逐年下降，可用的草地逐年退化，可用的耕地利用率逐年下降。沙漠化土地类型也在发生变化，草场沙化率达78%以上。许多草场和牧场因为过度放牧等原因造成了土地荒漠化面积进一步扩大，造成了桑根达来生态环境脆弱［2］，土壤肥力的维持和提高已经成为当地环境保护和管理的关键。为了恢复当地生态系统的稳定性，充分发挥防风、固沙、节水的作用，需要对桑根达土壤进行研究。

土壤养分是土壤肥力的重要部分，土壤养分作为衡量土壤质量的重要指标，碳、氮、磷和钾等营养元素不仅代表土壤肥力状况，也是植物生长发育的必需营养元素［3］。魏晓帅［4］通过研究表明，樟子松人工林土壤理化性质随林龄增加在不同沙地中表现不同，毛乌素沙地土壤容重和养分含量明显降低，科尔沁沙地养分含量明显升高，呼伦贝尔沙地土壤养分则呈现先增加后降低趋势，沙地土壤理化性质受有机质影响较大，因此测定土壤中氮、磷、钾及有机质的含量可以在一定程度上表现出土壤养分的变化特征。夏志光等［5］通过实地考察与试验调查的方法，对赤峰市巴林右旗的黄花林场沙漠化撂荒的栗钙土区在栽植沙枣和榆树后的土壤理化性质变化进行了分析。结果表明，沙枣和榆树的生长可使土壤密度有效降低，从而改善土壤孔隙状况，提高土壤表层有机质含量和速效氮含量，有效改善土壤水、气、热状况，土壤肥力得到提高，有效防止土壤荒漠化加剧。

榆树（Ulmus pumila L.），又称春榆、白榆，是榆树科落叶乔木。榆树是一种根系发达，耐旱，耐寒，对土壤条件适应性强的普通树种。在环境保护、涵养水源、防风固沙等方面发挥着重要作用［6］，是干旱半干旱沙区造林的理想树种。同时通过对桑根达来所在的浑善达克沙地的研究表明，榆树是该地的建群种，浑善达克沙地以草原植被为主，针阔叶乔木、榆树疏林等超地带性植被明显［7］。赵娜［8］研究了浑善达克沙地榆树林树木密度与土壤养分含量之间的关系，发现土壤养分含量的分布情况表现为树木分布密集区>树木分布稀疏区>树木零散分布区，即土壤速效氮、速效磷、速效钾及有机质的含量与树木密度成正比。这说明榆树虽然会对营林地的土壤养分造成消耗，但种植榆树对土壤肥力状况的改善更为明显。这就为大规模榆树造林及改善当地生态系统稳定性提供了可能，但目前对榆树林的研究主要集中于土壤养分与榆树空间位置和土壤养分含量与榆树密度关系的探讨［9-10］，而对于不同林龄及土层榆树林的土壤养分差异性研究鲜见报道。因此，笔者以桑根达来3种树龄榆树林为研究对象，采集0～10、10～20和20～40 cm土层的榆树根系土壤，探究不同林龄土壤养分变化特征及其随树龄的变化规律，以期为该地区榆树林的养分管理、提质增效及近自然改造提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

研究区位于浑善达克沙地，地处内蒙古高原，地理坐标为 42°23′09″～ 44°15′02″N，116°20′19″～ 118°26′16″E。海拔高度为 1 200～1 700 m。该区域属于中温带大陆性季风气候区，年均气温 2～4 ℃，年均降水量250～540 mm，年均蒸发量1 300～1 900 mm。土壤以风沙土为主，丘间低地和固定半固定沙丘相间分布。浑善达克沙地主要分布在锡林郭勒盟和赤峰市境内，东缘延生到克什克腾旗，西部从正镶白旗延伸到镶黄旗、苏尼特右旗，腹地位于正蓝旗，南缘位于多伦县，北部接锡林浩特市、阿巴嘎旗、苏尼特左旗。该沙地种子植物 1 191 种，草该植物共有 900 种，占该区总种数的 85.2%； 榆树（Ulmus pumila L.） 是浑善达克沙地的建群种，从数量上在木本植物中占决对优势，此外还有沙地云杉（Piceameyeri Rehd.et Wils.） 、白桦（Betula platyphylla Suk.） 、山杨（Populus davidiana Dode） 、辽东栎（Quercus wutaishansea Mary） 等数量较少的乔木。

1.2 样地设置

依据相似可比的原则，在外业调查中，将样地尽量选择在立地条件相同或相似的风沙土区，在进行林业调查时，用生长锥法获得榆树林的实际林龄。选择3个不同林龄（10、25、40 a）榆树林为研究对象，选取营林措施、海拔、坡向、坡度、土壤母质等立地条件基本一致或相近的林地，分别设置3块20 m×20 m的样地，样地间隔20 m，共9块。

1.3 样品采集

采样时间为2020年8月（植物生长旺盛时期），在每个样方内按“Z”字体路线寻找长势较为一致的3株榆树为采样点，作深度为40 cm土层的土壤剖面，依次采取0～10、10～20、20～40 cm土层土壤样品，根据树龄与土层编号后装入自封袋。土样过2 mm筛，去除凋落物和石块等杂物。将过筛后的土样在室内风干，用于土壤氮、磷、钾、有机质及pH的测定。