由于長期不合理的開發以及過度墾殖,造成黃土高原水土流失嚴重,生態環境惡化。而山西省吉縣屬黃河中游東岸,因此退耕還林勢在必行。
1 試驗區概況與設施建設
為了改善生態環境,吉縣2000-2012年退耕還林工程總面積2.93萬h㎡,其中退耕面積0.63萬h㎡,荒山造林2.21萬h㎡;建設有4個坡面徑流場標準地,其中喬木林建設2個,喬灌混交林建設2個,規格為5m×20m,地點分別位于桃園村邊和趙尖村。建設自動氣象站1處,位于車城口國營苗圃。建立不同標準地5處,其中:一是草地,規格5m×5m,地點位于桐卜嶺村;二是喬木林,規格20 m×20m,地點位于桃園村;三是灌木林,規格10m×10m,地點位于趙尖村;四是喬灌混交林,規格15m×15m,地點位于趙尖村;五是坡耕地對照,規格10m×10m,地點位于陽坡村。
2 試驗方法
測定的方法采用環刀法,2010年9月開展了土壤物理性質調查工作,首先在臨時調查樣地內選定具有代表性的測定地點,挖掘土壤剖面,分層后用環刀對每層土壤采取土樣帶回室內,然后采取烘干法和浸水法測定土壤含水量、容重、孔隙度等。
按照下式計算,即可得到總孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度以及土壤的容重。
毛管孔隙度%=\\(B-D\\)/V×100總孔隙度%=\\(A-D\\)/V×100非毛管孔隙度=總孔隙度-毛管孔隙度土壤的容重=\\(D-W環\\)/v式中:A——浸潤12h后,環刀質量+濕土質量/gB——在干砂上放置12 h后,環刀重+濕土質量/gC—-在干砂上放置1d以上后,環刀重+濕土質量/gD——環刀中質量+干土質量/gW環——環刀質量/g3 結果與分析。
3.1 土壤孔隙度的變化 土壤孔隙度是土壤肥力的重要指標
測算結果如下。刺槐喬木林地,第1層總空隙度57.05%,毛管空隙度55.10%,非毛管空隙度1.95%;第2層總空隙度54.70%,毛管空隙度52.70%,非毛管空隙度2。山杏灌木林地,第1層總空隙度57.27%,毛管空隙度52.26%,非毛管空隙度5.02%;第2層總空隙度53.53%,毛管空隙度52.00%,非毛管空隙度1.53%。油松、山杏喬灌地,第1層總空隙度57.01%,毛管空隙度53.80%,非毛管空隙度1.90%;第2層總空隙度53.21%,毛管空隙度50.00%,非毛管空隙度4.10%。苜蓿草地,第1層總空隙度54.10%,毛管空隙度32.70%,非毛管空隙度5.50%;第2層總空隙度54.50%,毛管空隙度51.00%,非毛管空隙度3.50%。
核桃經濟林地,第1層總空隙度52.54%,毛管空隙度44.79%,非毛管空隙度7.75%;第2層總空隙度46.05%,毛管空隙度45.05%,非毛管空隙度1.00%。未退耕地\\(對照地\\),第1層總空隙度55.46%,毛管空隙度48.64%,非毛管空隙度6.93%;第2層總空隙度52.97%,毛管空隙度47.52%,非毛管空隙度5.46%。從上述數據中可以看出,隨著退耕還林的實施,總孔隙度、毛管孔隙度其變化規律也基本保持一致。從0~20cm表層土壤總孔隙度來看,依次為山杏灌木林地\\(57.27%\\)>刺槐喬木林地\\(57.05%\\)>油松、山杏喬灌地\\(57.01%\\)>未退耕地\\(55.46%\\)>苜蓿草地\\(54.10%\\)>核桃經濟林地\\(52.54%\\);其中,山杏灌木林地的表層土壤孔隙度最大,刺槐次之。
3.2 土壤容重的影響 土壤容重越小,土壤越緊實,土壤的結構性越好。測定結果如下
2010年,刺槐喬木林地,第1層為1.04g/cm3,第2層為0.17g/cm3;山杏灌木林地,第1層為0.10g/cm3,第2層為1.10g/cm3;油松、山杏喬灌地,第1層為0.01g/cm3,第2層為0.30g/cm3;苜蓿草地,第1層為1.21g/cm3,第2層為1.27g/cm3;核桃經濟林地,第1層為1.11g/cm3,第2層為1.28g/cm3;未退耕地\\(對照地\\),第1層為1.15g/cm3,第2層為1.21g/cm3。
從數據中可看出,不同退耕類型的土壤容重都明顯低于草地、未退耕地,其中屬油松、山杏喬灌地\\(0.01 g/cm3\\)的土壤容重最低,這說明油松、山杏喬灌地的土壤容重改良作用較為顯著。從表層\\(0~20cm\\)看,不同退耕類型的土壤容重依次為:油松、山杏喬灌地\\(0.01g/cm3\\)<山杏灌木林地\\(0.10g/cm3\\)<刺槐喬木林地\\(1.04g/cm3\\)<核桃經濟林地\\(1.11g/cm3\\)<未退耕地\\(1.15g/cm3\\)< 苜蓿草地\\(1.21g/cm3\\),這表明退耕還林后土壤容重得到了有效改善。
4 結論通過上述結果表明,退耕土壤的總孔隙度、土壤容重隨著退耕年限的延長基本呈增大趨勢;退耕還林后,土壤的物理性質得到了有效改善,提高了土壤的保水性能。但數據還不夠完善、全面,不足以體現退耕還林后的效益,退耕對土壤的長期影響還需要進一步研究。
參考文獻
[1] 王禮先.黃土高原生態用水與植被建設.水土保持研究,2000,9\\(3\\):5-7.
