荒漠化监测样地不同立地类型土壤有机质测定分析

王琪,王建梅,张继平,曹庆喜,马存平,秦于倩,郭锦梅,吕明

(陕西省林业科学院治沙研究所,陕西 榆林 719000)

土壤有机质是土壤的重要组成部分,它有助于土壤的稳定性和土壤养分、水分的保持,具有抵抗风蚀和水蚀,保持土壤耕作、吸收和降污染等重要作用[1-3],土壤中的有机质对植被生长起着很重要的作用。防止土地荒漠化,植被生长很重要,而有机质是植物生长的诸多因素之一[4]。本文就毛乌素沙地荒漠化监测样地的土壤有机质进行了测定和分析,以期改善荒漠化土地的生态环境和植被生长状况,从而为荒漠化土地的利用提供数据支撑和理论依据。

1 研究地概况

榆林荒漠化监测样地位于毛乌素沙地东南部榆林市西北部的沙质荒漠化土地(107°14′—110°36′ E,37°57′—39°35′ N),包括定边、靖边、横山、神木、府谷、佳县和榆阳7个县(区)的99个乡(镇),30个农林场,该区域是植物地理学重要分界线,具有地域上的独特性和代表性[5]。荒漠化监测整个区域属于温带和暖温带半干旱大陆性季风气候,多风沙,降雨少,年平均降雨量400 mm左右,气象灾害较多,不同程度的干旱、冰雹、霜冻、沙尘、暴雨等时有发生,尤其是干旱、冰雹和沙尘危害严重,植物生长环境十分恶劣,整个生态系统具有脆弱性和不稳定性[6],长期的风蚀导致地表有机质流失,土壤生产力降低。

2 研究方法

2.1 土壤样品的采集

从榆林荒漠化监测样地中选择固定沙地、半固定沙地和沙化草地3类典型的立地类型,每个立地型各设3个样地,并对样地进行编号,固定沙地(1#、2#、3#),半固定沙地(4#、5#、6#),沙化草地(7#、8#、 9#)。分别在每块监测样地植被分布多样化极丰富的中心部位进行土壤采样,每块样地设3个采样点,每个样点间隔2 m。采样点用铁锨挖100 cm深,依次在土壤剖面上按0～<20、20～<40、40～<60、60～<80和80～100 cm分别分层采集一定量的土壤装入塑料袋,张贴标签并标注其样方地的土壤立地类型、样方号、土层深度、取样时间等,带回实验室分摊、风干、研磨、过筛等处理后装入广口瓶,为测定有机质备用。荒漠化监测样地基本情况见表1。

表1 荒漠化监测样地基本情况

2.2 试验方法

土壤有机质的测定方法采用(GB9834-88)重铬酸钾氧化-硫酸消化法[7]。用定量的重铬酸钾-硫酸溶液,在电炉油浴加热条件下,使土壤中的有机碳氧化,剩余的重铬酸钾-硫酸溶液,用硫酸亚铁滴定。以二氧化硅为添加剂作为空白滴定,根据氧化前后氧化剂差值,计算出有机碳量,再乘以系数1.724,即为土壤有机质含量。此次共测定土壤样品135个。计算公式如下:

土壤有机碳(g·kg-1) =C×5(V0-V1)/V0×0.003×1.1×1/K2×1 000/m

土壤有机质(g·kg-1)=土壤有机碳×1.724

式中:V1为滴定空白样品时所用的硫酸亚铁的量(mL);V0为滴定土壤样品时用去的硫酸亚铁的量(mL);0.003为1/4碳原子的摩尔质量(g·moL-1);C为还原剂的摩尔浓度(mol·L-1);1.1为校正系数(有机质氧化率平均为90%);K2为有机质含碳58%;m为样品质量(kg);1.724为碳含量换算成有机质含量的系数(1 g碳约等于1.724 g有机质)

3 结果与分析

土壤有机质含量通常作为土壤肥力水平高低的一个重要指标,它是土壤各种养分的基础,也是其他养分如氮、磷等元素的重要来源,对土壤的结构性、保肥性和缓冲性等都有着积极的影响。本研究荒漠化监测样地不同立地类型土壤有机质的测定结果见表2。

表2 荒漠化监测样地不同立地类型不同土壤层次有机质含量 单位:g·kg-1

3.1 荒漠化监测样地不同层次土壤有机质含量

从表2得出,荒漠化监测样地不同立地类型土壤不同土层的有机质含量都存在着一定的差异,总体来看,各监测样地土壤地表皮层(0～<20 cm处)有机质含量较其他土壤各深层剖面有机质含量大;垂直分布上,不同土层土壤剖面有机质含量随着土层深度的增加而变化趋于稳定,土壤有机质随土层深度的增加,含量降低,沙化草地个别监测样地土壤有机质含量是40～<60 cm处反倒高于20～<40 cm 处的土壤,60 cm以下与其他监测样地的垂直分布一致。

3.2 荒漠化监测样地不同立地类型土壤有机质含量

从表2得出,荒漠化监测样地不同立地类型土壤有机质含量中,固定沙地土壤平均有机质含量为3.54 g·kg-1,半固定沙地为1.43 g·kg-1,沙化草地为3.51 g·kg-1。其中固定沙地土壤有机质含量最高,半固定沙地最低。所监测的土壤样品中,固定沙地的有机质含量最大值是18.94 g·kg-1,最小值是0.74 g·kg-1;半固定沙地的最大值是2.50 g·kg-1,最小值是0.95 g·kg-1;沙化草地有机质含量最大值是12.75 g·kg-1,最小值是1.69 g·kg-1。结合表1可以得出,地表植被种类、植被盖度与土壤有机质含量大小有着直接密切的关系。樟子松乔木林地,地表枯落物多,有机质含量相对就高。紫穗槐、草本苦豆子等豆科植被土壤有机质含量比较多,所以要想提高土壤有机质含量,改善荒漠化土地,最好是采用乔灌草相结合的种植模式,灌草植物尤其要选择豆科类的植物。

4 结论

本研究主要对荒漠化监测样地不同立地类型土壤有机质进行了测定分析,结果表明:荒漠化监测样地不同立地类型土壤表皮层(0～<20 cm处)土壤平均有机质含量较高,按照表皮层土壤平均有机质含量的大小依次是固定沙地>沙化草地>半固定沙地。垂直分布上,基本上是随着土壤深度的增加有机质含量也随着稳定减少;地表植被种类、植被盖度与土壤有机质含量大小有着直接密切的关系,樟子松乔木和紫穗槐、苦豆子、苜蓿等豆科类灌草植物结合在一起种植,可提高荒漠化土地的有机质含量,改善土壤肥力状况,从而提高土壤利用率,促进生态环境的进一步改善。因此,在荒漠化治理中建议采取乔灌草结合的模式,尤其要种植一些绿肥植物,比如苜蓿、天箐等豆科类植物。