祁连山康乐林区4种植被带枯落物及土壤持水量变化特征研究.pdf

-65-祁连山康乐林区植被类型多样1，近年来由于人类活动的影响，该区林分质量下降、草地退化、地上部分生物量降低，生态环境发生了明显变化2-3。有关祁连山植被对土壤环境质量影响的研究，前人做了大量工作，但都集中在土壤有机碳孔隙度、容重、团聚体、氮、磷、钾和酶活性变化特征方面4-10，而祁连山康乐林区不同植被带枯落物及土壤持水量变化特征尚未见文献报道。为了加大对祁连山康乐林区生态环境的保护力度，对祁连山康乐林区不同植被带枯落物及土壤持水量变化特征进行了研究。研究区基本情况与研究方法1.1 研究区基本情况研究区位于祁连山康乐林区，海拔2 3003 800 m，年日照时数2 200 h，降水量380410 mm，蒸发量1 0001 081 mm，10 的积温1 6001 630，无霜期120124 d11。海拔2 3002 600 m是山地荒漠草原，土壤类型为山地栗钙土，枯落物积累厚度0.85 cm，植被覆盖度45%；海拔2 6003 200 m是山地森林草原，土壤类型为森林灰褐土，枯落物积累厚度2.53 cm，植被覆盖度85%90%；海拔3 2003 500 m是亚高山灌丛，土壤类型为亚高山灌丛草甸土，枯落物积累厚度2.46 cm，植被覆盖度65%85%；海拔3 5003 800 m是高山荒漠草甸草原，土壤类型为高山草甸土，枯落物积累厚度1.55 cm，植被覆盖度45%65%。1.2 研究方法1.2.1样品采集方法2022年8月20日在祁连山康乐林区4种植被带的带阴坡分别设计长200 m宽祁连山康乐林区4种植被带枯落物及土壤持水量变化特征研究樊选（甘肃祁连山国家级自然保护区管护中心 东大山自然保护站，甘肃 张掖 734000）摘要：为了加大对祁连山康乐林区生态环境保护力度，在祁连山康乐林区4种植被带的带阴坡分别设计了4个样品采集区，从地表垂直向下挖掘土壤剖面，研究祁连山康乐林区4种植被带枯落物及土壤持水量变化特征。结果表明：4种植被带不同土层持水量与土层深度之间呈负相关关系。山地森林草原植被带比其他植被带更有利于提高土壤持水量、枯落物持水量、枯落物最大持水率和田间持水量。应加强对山地荒漠草原的生态环境保护力度，进一步提高水源涵养功能。关键词：祁连山；康乐林区；植被带枯落物；持水量中图分类号：S714.2文献标识码：A文章编号：1003-6997（2023）08-0065-04作者简介：樊选，林业工程师，主要从事林业工程技术研究。E-mail：基金项目：国家自然科学基金重点支持项目“黑河流域生态水分样带调查”（91025002/D010106）。收稿日期：2023-01-12资源环境-66-2023年第08期总第661期200 m的样品采集区，分别在4个样品采集区域的四个角和中间设计1个采样点，从地表垂直向下挖掘土壤剖面，按照010 cm、1020 cm、2030 cm和3040 cm间距自下而上逐层采集土样各3 kg，用4分法带回1 kg混合土样供室内化验分析。在4个标准样品采集区对角线交点设置面积为1 m1 m的枯落物调查样方5个，收集枯落物供最大持水率测定。1.2.2测定项目及方法自然含水量和田间持水量测定分别采用烘干法和威尔科可斯法，饱和持水量、贮水量、枯落物最大持水率、枯落物持水量计算公式如下12：饱和持水量（t/hm2）=面积（m2）总孔隙 度（%）土层深度（m）（1）贮水量（m3/hm2）=土壤容重（t/m3）自然含水 量（%）土层深度（m）面积（m2）（2）枯落物最大持水率（%）=枯落物浸水后的质量（t/hm2）-枯落物干质量（t/hm2）/枯落物干质 量（t/hm2）100%（3）枯落物持水量（t/hm2）=枯落物积累干质量 （t/hm2）枯落物最大持水率（%）（4）1.2.3数据处理方法采用Excel 2003和SPSS统计软件进行数据统计分析，不同土层土壤特性的差异显著性采用多重比对和LSD检验。结果与分析2.1 4种植被带地表枯落物积累厚度、质量和最大持水率变化特征由表1可知，山地森林草原枯落物积累厚度、积累干质量、持水量和最大持水率分别为7.43 cm、19.41 t/hm2、40.77 t/hm2和210.05%，与亚高山灌丛、高山荒漠草甸草原和山地荒漠草原比较，枯落物积累厚度分别增加了22.00%、54.15%和108.12%，枯落物积累干质量分别增加了9.54%、23.32%和51.40%，枯落物持水量分别增加了31.43%、71.52%和131.12%，枯落物最大持水率分别增加了35.00个百分点、59.03个百分点和72.45个百分点（P0.01）。2.2 4种植被带土壤剖面持水量变化特征2.2.1田间持水量变化特征4种植被带土壤剖面040 cm土层田间持水量均值变化顺序为山地森林草原亚高山灌丛高山荒漠草甸草原山地荒漠草原，山地森林草原与其他植被带相比变化极显著（P0.01）。4种植被带不同土层田间持水量与剖面土层深度之间呈负相关关系，相关系数（r）：-0.979 9、-0.998 0、-0.979 3和-0.992 8，说明随着剖面土层垂直深度的加深，4种植被带田间持水量在递减（表2）。2.2.2饱和持水量变化特征4种植被带土壤剖面040 cm土层饱和持水量均值变化特征与田间持水量变化特征相一致。4种植被带不同土层饱和持水量与剖面土层深度之间呈负相关关系，相关系数（r）：-0.946 0、-0.975 6、-0.936 7和-0.939 6。山地森林草原010 cm土层饱和持水量为709.40 t/hm2，与1020 cm土层比较变化不显著（P0.05），与2030 cm和3040 cm土层比较变化极显著（P0.01）；亚高山灌丛010 cm土层饱和持水量为683.00 t/hm2，与1020 cm土层比较变化不显著（P0.05），与表14种植被带地表枯落物积累厚度、质量和最大持水率植被带类型枯落物积累厚度（cm）枯落物积累干质量（t/hm2）浸水后枯落物质量（t/hm2）枯落物持水量（t/hm2）枯落物最大持水率（%）高山荒漠草甸草原4.820.08cC15.740.11cC39.510.34cC23.770.34cC151.022.01cC亚高山灌丛6.091.00bB17.720.20bB48.740.41bB31.020.44bB175.052.33bB山地森林草原7.430.04aA19.410.14aA60.180.56aA40.770.31aA210.051.64aA山地荒漠草原3.570.06dD12.820.18dD30.460.44dD17.640.23dD137.601.82dD注：同列数据大写字母不同表示LSR 0.01水平差异极显著，小写字母不同表示LSR 0.05水平差异显著，下同。-67-2030 cm和3040 cm土层比较变化极显著（P0.01）；高山荒漠草甸草原010 cm土层饱和持水量为667.90 t/hm2，与1020 cm土层比较变化不显著（P0.05），与2030 cm和3040 cm土层比较变化极显著（P0.01）；山地荒漠草原010 cm土层饱和持水量为603.80 t/hm2，与1020 cm土层比较变化不显著（P0.05），与2030 cm和3040 cm土层比较变化极显著（P0.01）（表2）。2.2.3贮水量变化特征4种植被带土壤剖面040 cm土层贮水量均值变化特征与田间持水量、饱和持水量相吻合。山地森林草原、亚高山灌丛、高山荒漠草甸草原和山地荒漠草原不同土层贮水量与剖面土层深度之间呈负相关关系，相关系数（r）：-0.980 4、-0.983 0、-0.955 8和-0.969 2。山地森林草原010 cm土层贮水量为111.65 m3/hm2，与1020 cm土层比较变化不显著（P0.05），与2030 cm和3040 cm土层比较变化极显著（P0.01）；亚高山灌丛010 cm土层贮水量为108.36 m3/hm2，与1020 cm、表24种植被带土壤剖面持水量变化特征植被带类型采样深度（cm）田间持水量（%）饱和持水量（t/hm2）贮水量（m3/hm2）高山荒漠草甸草原01039.671.43aA667.903.23aA101.370.48aA102037.681.24bA656.602.78aA96.800.40aA203031.711.08cB577.401.46bB87.360.36bB304027.750.64dC528.301.11cC72.810.32cC040 cm均值04034.201.22cC607.602.96bA89.590.40cB亚高山灌丛01040.901.11aA683.003.23aA108.360.51aA102039.260.98aA656.602.54aA98.280.46bB203035.991.01bB588.701.06bB87.290.39cC304030.140.34cC539.600.64cC81.740.34dD040 cm均值04036.571.31bB615.102.96aA93.920.42aA山地森林草原01055.231.12aA709.403.65aA111.650.49aA102053.020.98aA683.002.12aA106.680.47aA203045.840.64bB637.701.56bB96.010.45bB304039.760.44cC558.501.12cC90.090.40cC040 cm均值04048.461.72aA645.303.11aA101.110.36aA山地荒漠草原01035.530.46aA603.802.48aA102.900.39aA102033.010.67bA596.201.95aA96.300.31bA203027.090.82cB588.701.64aA85.020.28cB304025.580.12dC569.801.23bA69.540.22dC040 cm均值04030.301.08dD588.702.81cB88.440.29cB资源环境-68-2023年第08期总第661期参考文献1张超.祁连山国家公园生物多样性和自然生态系统的特征调查分析J.林业科技情报,2020,52(3):12-14.2王金梅.祁连山生态环境保护和综合治理工程建设的必要性和可行性分析J.农业科技与信息,2019(20):41-423俞力元.祁连山生态环境现状及其保护对策J.甘肃农业科技,2020(4):86-894马剑,刘贤德,金铭,等.祁连山5种典型灌丛土壤生态化学计量特征J.西北植物学报,2021,41(8):1391-14005魏淑莲.祁连山康乐林区4种植被带040 cm土层有机碳变化特征J.农业科技与信息,2021(12):5-86车宗玺,刘贤德,车宗奇,等.祁连山青海云杉林土壤有机质及氮素的空间变化特征J.水土保持学报,2014,28(5):164-1697胡健,吕一河,张琨,等.祁连山排露沟流域典型植被类型的水源涵养功能差异J.生态学报,2016,36(11):3338-33498魏霞,贺燕,魏宁,等.祁连山区主要植被类型下土壤团聚体变化特征J.农业工程学报,2020,36(2):148-1539马剑,刘贤德,李广,等.祁连山中段青海云杉林土壤肥力质量评价研究J.干旱区地理,2019,42(6):1368-137710秦嘉海,张勇,赵芸晨,等.祁连山黑河上游不同退化草地土壤理化性质及养分和酶活性的变化规律J.冰川冻土,2014,36(2):335-34611赵天雪.寺大隆林区祁连圆柏大痣小蜂发生及防治J.农业与技术,2020,40(13):62-63.12国家标准局.森林土壤分析方法(第一分册)森林土壤、植 物、水 样品的采集与制备:GB 7830-7892-87S.北京:中国标 准出版社,1988.（编辑 张顺全）2030 cm和3040 cm土层比较变化极显著（P0.01）；高山荒漠草甸草原010 cm土层贮水量为101.37 m3/hm2，与1020 cm土层比较变化不显著（P0.05），与2030 cm和3040 cm土层比较变化极显著（P0.01）；山地荒漠草原010 cm土层贮水量为102.90 m3/hm2，与1020 cm土层比较变化显著（P0.05），与2030 cm和3040 cm土层比较变化极显著（P0.01）（表2）。结论山地森林草原枯落物积累厚度、积累干质量、浸水后枯落物质量、持水量和最大持水率均大于亚高山灌丛、高山荒漠草甸草原和山地荒漠草原。随着土层垂直深度的加深，田间持水量、饱和持水量和贮水量在递减，4种植被带不同土层田间持水量、饱和持水量和贮水量与土层深度之间呈负相关关系。祁连山康乐林区山地森林草原地上部分生物量和枯落物现存量较多，有利于提高土壤持水量，应加强山地荒漠草原的生态环境保护力度，进一步提高土壤水源涵养功能。中国农业科学院农田灌溉研究所作物需水过程与调控团队研究发现，在新疆盐碱地土壤中施用能源类土壤改良剂，尤其是生物炭可优化土壤微生物类群结构，进而改善土壤盐碱环境、提高作物抗盐性。相关研究成果发表在微生物图谱上。研究揭示生物炭改良剂治理新疆盐碱地机制