运用环刀法研究退耕地土壤物理性质

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论文摘要

 

  由于长期不合理的开发以及过度垦殖,造成黄土高原水土流失严重,生态环境恶化。而山西省吉县属黄河中游东岸,因此退耕还林势在必行。

  1 试验区概况与设施建设

  为了改善生态环境,吉县2000-2012年退耕还林工程总面积2.93万h㎡,其中退耕面积0.63万h㎡,荒山造林2.21万h㎡;建设有4个坡面径流场标准地,其中乔木林建设2个,乔灌混交林建设2个,规格为5m×20m,地点分别位于桃园村边和赵尖村。建设自动气象站1处,位于车城口国营苗圃。建立不同标准地5处,其中:一是草地,规格5m×5m,地点位于桐卜岭村;二是乔木林,规格20 m×20m,地点位于桃园村;三是灌木林,规格10m×10m,地点位于赵尖村;四是乔灌混交林,规格15m×15m,地点位于赵尖村;五是坡耕地对照,规格10m×10m,地点位于阳坡村。

  2 试验方法

  测定的方法采用环刀法,2010年9月开展了土壤物理性质调查工作,首先在临时调查样地内选定具有代表性的测定地点,挖掘土壤剖面,分层后用环刀对每层土壤采取土样带回室内,然后采取烘干法和浸水法测定土壤含水量、容重、孔隙度等。

  按照下式计算,即可得到总孔隙度、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总孔隙度%=(A-D)/V×100非毛管孔隙度=总孔隙度-毛管孔隙度土壤的容重=(D-W环)/v式中:A——浸润12h后,环刀质量+湿土质量/gB——在干砂上放置12 h后,环刀重+湿土质量/gC—-在干砂上放置1d以上后,环刀重+湿土质量/gD——环刀中质量+干土质量/gW环——环刀质量/g3 结果与分析。

  3.1 土壤孔隙度的变化 土壤孔隙度是土壤肥力的重要指标

  测算结果如下。刺槐乔木林地,第1层总空隙度57.05%,毛管空隙度55.10%,非毛管空隙度1.95%;第2层总空隙度54.70%,毛管空隙度52.70%,非毛管空隙度2。山杏灌木林地,第1层总空隙度57.27%,毛管空隙度52.26%,非毛管空隙度5.02%;第2层总空隙度53.53%,毛管空隙度52.00%,非毛管空隙度1.53%。油松、山杏乔灌地,第1层总空隙度57.01%,毛管空隙度53.80%,非毛管空隙度1.90%;第2层总空隙度53.21%,毛管空隙度50.00%,非毛管空隙度4.10%。苜蓿草地,第1层总空隙度54.10%,毛管空隙度32.70%,非毛管空隙度5.50%;第2层总空隙度54.50%,毛管空隙度51.00%,非毛管空隙度3.50%。

  核桃经济林地,第1层总空隙度52.54%,毛管空隙度44.79%,非毛管空隙度7.75%;第2层总空隙度46.05%,毛管空隙度45.05%,非毛管空隙度1.00%。未退耕地(对照地),第1层总空隙度55.46%,毛管空隙度48.64%,非毛管空隙度6.93%;第2层总空隙度52.97%,毛管空隙度47.52%,非毛管空隙度5.46%。从上述数据中可以看出,随着退耕还林的实施,总孔隙度、毛管孔隙度其变化规律也基本保持一致。从0~20cm表层土壤总孔隙度来看,依次为山杏灌木林地(57.27%)>刺槐乔木林地(57.05%)>油松、山杏乔灌地(57.01%)>未退耕地(55.46%)>苜蓿草地(54.10%)>核桃经济林地(52.54%);其中,山杏灌木林地的表层土壤孔隙度最大,刺槐次之。

  3.2 土壤容重的影响 土壤容重越小,土壤越紧实,土壤的结构性越好。测定结果如下

  2010年,刺槐乔木林地,第1层为1.04g/cm3,第2层为0.17g/cm3;山杏灌木林地,第1层为0.10g/cm3,第2层为1.10g/cm3;油松、山杏乔灌地,第1层为0.01g/cm3,第2层为0.30g/cm3;苜蓿草地,第1层为1.21g/cm3,第2层为1.27g/cm3;核桃经济林地,第1层为1.11g/cm3,第2层为1.28g/cm3;未退耕地(对照地),第1层为1.15g/cm3,第2层为1.21g/cm3。

  从数据中可看出,不同退耕类型的土壤容重都明显低于草地、未退耕地,其中属油松、山杏乔灌地(0.01 g/cm3)的土壤容重最低,这说明油松、山杏乔灌地的土壤容重改良作用较为显著。从表层(0~20cm)看,不同退耕类型的土壤容重依次为:油松、山杏乔灌地(0.01g/cm3)<山杏灌木林地(0.10g/cm3)<刺槐乔木林地(1.04g/cm3)<核桃经济林地(1.11g/cm3)<未退耕地(1.15g/cm3)< 苜蓿草地(1.21g/cm3),这表明退耕还林后土壤容重得到了有效改善。

  4 结论通过上述结果表明,退耕土壤的总孔隙度、土壤容重随着退耕年限的延长基本呈增大趋势;退耕还林后,土壤的物理性质得到了有效改善,提高了土壤的保水性能。但数据还不够完善、全面,不足以体现退耕还林后的效益,退耕对土壤的长期影响还需要进一步研究。
 

  参考文献
  [1] 王礼先.黄土高原生态用水与植被建设.水土保持研究,2000,9(3):5-7.

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