李春林 范小妮 臧小龍 謝東升

摘要：為探究植被恢復技術對高寒高海拔地區(qū)沙化土壤養(yǎng)分含量的改良效果，該文采用團粒噴播技術，對空港新區(qū)風積沙地的3個樣區(qū)進行基質覆蓋和植物引入，研究3年內上層團粒噴播基質、底層沙土和原生境沙土的有機質含量和速效氮磷鉀的養(yǎng)分含量變化，以期改善原生境的立地環(huán)境，促進當地沙漠化土地次生演替的進程。結果表明，經過植被恢復的樣區(qū)，底層沙土的有機質、堿解氮、速效磷、有效鉀含量均高于樣區(qū)外的原生沙土，這得益于團粒噴播基質的有效成分供應植物生長的同時，向底層沙土輸送營養(yǎng)物質。

關鍵詞：植被恢復;團粒噴播;土壤養(yǎng)分含量

西藏高原主體以高原寒溫帶半濕潤、半干旱和干旱氣候為主，植被退化、土壤水分散失，風蝕、凍融等一系列不良環(huán)境因素，使高原生態(tài)平衡難以恢復;人類對土地資源的過度開發(fā)，使高原生態(tài)陷入到沙漠化-沙漠化加劇加速的惡性循環(huán)中[1]。目前，植被恢復應用于沙漠化的控制愈來愈成熟，諸多學者根據不同立地環(huán)境和演化機理的差異化，因地制宜開展恢復過程[2]，以求改善土壤養(yǎng)分含量、粒級結構等創(chuàng)造適合植物生長的立地環(huán)境，加速流動沙地向固定沙地、牧草地的演替進程[3]。本研究采用團粒噴播植被恢復技術，在原風積沙土的表層噴播固沙培植基質、土壤改良劑、植物種子來新建植被，通過比較原生境土壤和團粒噴播基質的養(yǎng)分含量變化，評估植物恢復對當地土壤環(huán)境的改良效果，以期通過植被恢復技術為促進當地沙漠化逆轉提供新的嘗試。

1 試驗設置

本研究以拉薩空港新區(qū)，雅江特大橋西側的風積沙地為試驗場地，面積約10 000m2;平均海拔3 600m，坡度20-30度，屬高原溫帶季風半干旱氣候區(qū)，冬春干旱多風，夏季溫暖濕潤，雨熱同季;年平均降水量為300-450mm。無霜期130-140d。蒸發(fā)量為2 688.5mm，幾乎是降水量的7倍。干旱季長達7-8個月，且大風盛行。

試驗地設置3個試驗樣區(qū)，每個試驗樣區(qū)1 500m2，三個試驗樣區(qū)采用不同的土壤、植物纖維的比例，體積比分別為2∶1，1∶1和1∶2，按照上述配比采用團粒噴播技術分別對原生沙土環(huán)境進行植被恢復?；|層噴播厚度5cm，種子層噴播厚度2cm。試驗過程中根據土壤墑情，采用自動微噴系統(tǒng)進行合理灌溉，團粒噴播基質表面無地表徑流產生。

2 取樣和檢測方法

2.1 樣品采集

以樣區(qū)外原生環(huán)境的沙土作對照組;以3個試驗樣區(qū)樣品為試驗組，采用土壤剖面法和多點混合取樣法進行樣品采集，各試驗樣區(qū)每年5月份取3個平行土壤樣品，團粒噴播基質采樣深度為0-7cm，底層沙土采樣深度為8-20cm，去除樣品中的石塊、動植物殘體等雜物后放入無菌密封袋保存，在室溫環(huán)境下自然風干備用。

2.2 檢測指標及方法

土壤有機質含量采用重鉻酸鉀容量法測定;土壤有效氮含量采用堿解-擴散法測定;土壤有效磷含量采用0.5mol/L NaHCO3浸取-鉬銻抗比色法測定;土壤速效鉀采用1mol/L NH4OAc浸取-火焰光度法測定。本文的實驗數據分析通過SPSS22.0和excel2013軟件完成[3]。

3 結果和分析

3.1 各樣區(qū)土壤有機質含量的動態(tài)變化

通過對樣區(qū)外原生沙土和樣區(qū)內底層沙土、團粒噴播基質的有機質含量分析發(fā)現(xiàn)（見表1），樣區(qū)2的有機質含量是三個樣區(qū)中最高的，達102.50mg/kg;團粒噴播基質和底層沙土的有機質含量明顯高于原生沙土的有機質含量，且達到顯著水平;各樣區(qū)的土壤有機質含量隨植被恢復過程的進行，呈現(xiàn)出隨著年份增加明顯降低的趨勢。原生沙土的有機質含量是三種基質中最低的，試驗初期的有機質含量為2.35mg/kg，并且年間變化有明顯降低的趨勢，2020年的原生沙土有機質含量相對于2017年降低31.78%。樣區(qū)1中，底層沙土的有機質含量相比于試驗初期降低33.44%，團粒噴播基質有機質含量降低38.68%;樣區(qū)2中，2020年5月采集的底層沙土和團粒噴播基質有機質含量相比于試驗初期分別降低24.17%和40.61%;樣區(qū)3中的底層沙土有機質含量降低幅度是3個樣區(qū)中最低的，相比于試驗初期降低3.31%，團粒噴播基質有機質含量降低35.39%。

3.2 土壤堿解氮含量的動態(tài)變化

通過對樣品的堿解氮含量分析發(fā)現(xiàn)（見表2），3個樣區(qū)中，團粒噴播基質的堿解氮含量最高，底層沙土次之，且團粒噴播基質的堿解氮顯著高于原生沙土。樣區(qū)2團粒噴播基質的堿解氮含量是最高的，堿解氮含量高達82.45mg/kg，降低幅度最大，相比于實驗初期降低37.32%，樣區(qū)1和樣區(qū)3的堿解氮含量降低32.54%和43.35%。各樣區(qū)的底層沙土的堿解氮含量相比于團粒噴播基質明顯降低，但仍顯著高于原生沙土的堿解氮含量;樣區(qū)1在植物恢復過程中，堿解氮降低幅度最大，達32.80%，樣區(qū)2相比試驗初期降低1.32%，樣區(qū)3降低18.25%。樣區(qū)外的原生沙土的堿解氮在自然環(huán)境下的流失現(xiàn)象較明顯，堿解氮含量相比于試驗初期降低幅度為19.52%。

3.3 土壤速效磷含量的動態(tài)變化

通過對各樣品的速效磷含量分析發(fā)現(xiàn)（見表3），各個樣區(qū)底層沙土和團粒噴播基質的有效磷含量表現(xiàn)各不相同。團粒噴播基質的速效磷含量是各個基質中最高的，顯著高于底層沙土的速效磷含量，樣區(qū)3的團粒噴播基質擁有較高的速效磷含量，達36.69g/kg，且降低幅度最大，相比于試驗初期，速效磷含量降低63.95%。底層沙土的速效磷含量介于原生沙土和團粒噴播基質之間，顯著高于原生沙土的速效磷含量;且隨著植物恢復進程推進，總體呈現(xiàn)降低趨勢，樣區(qū)1、2、3的降低幅度分別為11.62%、15.78%和16.72%。樣區(qū)外原生沙土的速效磷含量是3種基質中最低的，且每年都有降低的趨勢，2020年原生沙土的速效磷含量相比2017年降低25.41%。

3.4 土壤有效鉀含量的動態(tài)變化

通過對各樣品的有效鉀含量分析發(fā)現(xiàn)（見表5），各樣區(qū)的團粒噴播基質有效鉀含量顯著高于底層沙土和原生沙土的有效鉀含量，且隨著年際變化總體呈現(xiàn)降低趨勢，樣區(qū)1、2、3團粒噴播基質的有效鉀含量分別降低18.83%、6.17%和5.57%;其中，樣區(qū)3的有效鉀含量最高，試驗初期達129.42mg/kg。各樣區(qū)的底層沙土的有效鉀含量略高于原生沙土，但未達到顯著水平，且隨著恢復進程的推進總體呈現(xiàn)降低趨勢，樣區(qū)1底層沙土的降低幅度最大，為26.94%，樣區(qū)2和樣區(qū)3底層沙土有效鉀含量相比試驗初期分別降低18.86%和19.07%。原生沙土有效鉀含量相比試驗初期降低36.61%，在3種基質中，有效鉀含量降低最為明顯。

4 討論和結論

4.1 植被恢復過程中各基質中有機質動態(tài)變化

有機質是土壤質量演變的主要標志和土壤結構的關鍵影響因子[4]，而且有機質能夠增加土壤有機碳的含量和CO2的釋放量，促進土壤營養(yǎng)物質的釋放，提高陽離子交換量，改善土壤肥力，對土壤結構、土層特性等土壤學特征都有不同程度的增益效果[5];本研究中，原生沙土的有機質含量隨著年際變化呈現(xiàn)降低趨勢，說明原生環(huán)境下由于風蝕、水蝕等情況，存在營養(yǎng)物質流失的情況。各區(qū)團粒噴播基質的有機質含量也表現(xiàn)出不同程度的流失現(xiàn)象。

4.2 植被恢復過程中各基質中堿解氮動態(tài)變化

氮素是植物生長發(fā)育的必需元素，它的豐缺直接影響植物細胞結構的建成、物質能量代謝、光合呼吸等生命活動的進行。氮素的投加會影響植被凋落物返還量，也會促進土壤有機質的增加[6]，使土壤pH降低，加快植物生長速度和代謝反應，刺激植物根系的活動。各基質的堿解氮年際變化不明顯，呈現(xiàn)略微降低的趨勢。從底層沙土基質的堿解氮含量分析發(fā)現(xiàn)，底層沙土的堿解氮含量相比原生沙土提升較多，推測團粒噴播基質含有豐富的氮素，能及時向底層沙土和植物根部輸送堿解氮，補充植物生長所需的氮素;且植物引入，豐富了土壤環(huán)境的微生物群落，通過一系列硝化、反硝化和根系的固氮作用，能有效利用空氣和土壤中的氮源，使堿解氮能夠有效積累。

4.3 植被恢復過程中各基質中速效磷動態(tài)變化

磷是限制大部分地區(qū)植物生長的瓶頸[7]，是植物和土壤微生物核酸、核蛋白、磷脂和許多輔酶的重要組成成分，參與糖類、脂肪及蛋白質的代謝、細胞的滲透調節(jié)，以及細胞分裂和分生組織的發(fā)育[8]。各樣區(qū)噴播基質的速效磷含量顯著降低，底層沙土和原生沙土的速效磷含量都有增高的趨勢。底層沙土的速效磷含量相比原生沙土整體含量較高，這與團粒噴播促進速效磷向底層沙土淋溶，提高植物根系活動進而改善土壤微生物環(huán)境有著密切關系。底層沙土的速效磷含量顯著低于上層的團粒噴播基質，而土壤速效磷含量自0-20cm向深土層逐漸降低，這與梁佳輝的結果一致[9]。團粒噴播基質中的速效磷含量隨著恢復進程的推進逐漸降低，推測一部分由于噴灌的水蝕作用，將樣區(qū)的速效磷帶入到下層的底層沙土和下坡位的其他地區(qū);另一部分被植物利用。

4.4 植被恢復過程中各基質中有效鉀動態(tài)變化

土壤鉀是植物光合作用、淀粉合成和糖類轉化所必需的元素，也是衡量土壤肥力的一個重要指標[10]。各樣區(qū)的有效鉀年際變化趨勢與速效磷表現(xiàn)相似。底層土壤的有效鉀含量相比于原生沙土還有增長趨勢，也反映團粒噴播技術對原生基質有效鉀有不同程度的增效。

參考文獻

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