下面文章主要以河北壩上地區(qū)康保縣作為典型研究區(qū)，采用野外調(diào)查取樣和室內(nèi)實驗分析手段，以鄰近農(nóng)田為對照區(qū)，分析退耕對土壤理化性質(zhì)的影響，探討不同年限退耕工程對土壤的保護作用。從而得知：退耕還林還草能夠起到保護地表土壤免遭風蝕的作用，使退耕地的黏粉粒含量高于相鄰農(nóng)田，砂粒所占比重相對降低，有機質(zhì)和氮等養(yǎng)分含量增加，抑制了土壤進一步粗化、沙化，對增加土壤肥力有積極作用。

　　關(guān)鍵詞:退耕還林還草,理化性質(zhì),退耕年限,風蝕可蝕性,河北壩上

　　河北壩上地區(qū)位于我國北方農(nóng)牧交錯區(qū)中心地帶，是我國土壤風蝕最嚴重的區(qū)域之一[1]。該地區(qū)歷史上是典型的草原生態(tài)景觀，但近200年來，由于人口的大量涌入，大面積草地被開墾為農(nóng)田，使草原生態(tài)系統(tǒng)遭到嚴重破壞，導(dǎo)致風蝕加劇，土壤沙化[2]。

　　有研究表明，壩上地區(qū)土壤風蝕模數(shù)達50t·km2·a，風蝕沙化面積達5977.1km2，占土地總面積32.5%[3]。風蝕造成土壤細顆粒，有機質(zhì)和氮等養(yǎng)分大量流失，地表粗化，土地生產(chǎn)力降低。因此，減輕該區(qū)域的土壤風蝕程度，改善土壤質(zhì)量，對促進當?shù)?a href='http://www.gxmember.com/hek/nyjj/' target='_blank'>農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的可持續(xù)性發(fā)展具有重大意義。退耕還林還草被認為是抑制風蝕、改善土壤肥力、恢復(fù)草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的有效手段之一[4-5]。

　　從上世紀60年代開始，壩上地區(qū)被納入“三北”防護林體系建設(shè)范圍，該區(qū)農(nóng)田開始逐步退耕并營建農(nóng)田防護林。2000年以來，隨著京津風沙源治理工程的實施，壩上地區(qū)的退耕還林還草步伐進一步加快，農(nóng)田面積大幅減少，退耕林草地面積不斷增加，區(qū)域生態(tài)環(huán)境改善[1]。

　　退耕林草地作為一種控制水土流失和防治土壤退化的土地利用方式，改變了地表物質(zhì)遷移過程，使土壤性質(zhì)產(chǎn)生變化[6]。張曉霞[7]等研究表明晉西黃土區(qū)退耕22年后，土壤容重、孔隙狀況和持水能力等物理性質(zhì)得到有效改善。陳文媛[8]等通過對比不同退耕年限的土壤團聚體特征得出退耕林草地土壤團聚體的穩(wěn)定性和抗蝕性隨退耕時間的增加而增加。

　　王富[9]比較了壩上張北縣四種不同退耕植被類型，認為林地對土壤結(jié)構(gòu)的改善作用明顯，土壤水文生態(tài)效應(yīng)較好。在土壤的碳匯效應(yīng)上，許明祥[10]認為不同退耕方式的土壤固碳效應(yīng)具有明顯的差別，其中退耕還林地的土壤碳增匯效應(yīng)顯著;李靜[11]通過對退耕草地不同深度土壤的有機質(zhì)含量比較，發(fā)現(xiàn)表層土壤的有機物質(zhì)增加明顯。

　　另外，在侵蝕環(huán)境下植被恢復(fù)后土壤抗蝕性的變化對土壤質(zhì)量的影響也有少量研究[12]。然而目前我國已有研究中關(guān)于退耕還林還草與風蝕關(guān)系的研究鮮見，對退耕措施減輕風蝕與土壤恢復(fù)效果這一問題缺乏針對性的研究。

　　基于此，文中選擇壩上地區(qū)的康保縣作為典型研究區(qū)，通過比較退耕地和鄰近農(nóng)田的土壤質(zhì)地、土壤肥力、土壤風蝕可蝕性等差異，分析退耕對土壤理化性質(zhì)的影響，探討風蝕、退耕年限等因素在這一過程中的作用，為該區(qū)農(nóng)田土壤風蝕治理措施的制定提供科學(xué)參考。

　　1材料與方法

　　1.1研究區(qū)概況

　　研究區(qū)位于河北壩上地區(qū)康保縣境內(nèi)(41°25'24″-42°08'57″N，114°11'21″-114°55'57″E)(圖1)。該地屬中溫帶大陸性季風氣候，最冷月(1月)平均氣溫-17.7℃，最熱月(7月)平均氣溫18.4℃。年均降水約為350mm，集中在6～8月。蒸發(fā)量較大，年均約為1762.7mm，年干燥度達2.15。該地地處西北風沙侵襲京津的要沖地帶，四季均有大風，特別是冬春季風大沙多，年均風速為2.99m/s，最大風速達20.4m/s，平均每年6級以上大風日數(shù)為50～70d，沙塵暴天氣平均14天/年。

　　地帶性土壤為典型栗鈣土，黏結(jié)性差，質(zhì)地較粗，結(jié)構(gòu)松散，易風蝕。植被類型屬半干旱典型草原，由于人口激增，過度開墾和放牧導(dǎo)致草地面積不斷減少，農(nóng)田面積大幅增加，土壤風蝕問題嚴重。近年來，在國家退耕還林還草政策的引領(lǐng)下，林草地面積逐年增加，生態(tài)環(huán)境得到明顯改善[1]。

　　1.2采樣點選擇

　　參考研究區(qū)土地利用類型圖，并通過野外實地調(diào)查，在康保縣境內(nèi)選取了31組典型取樣點，每組取樣點都包含退耕地和與退耕地相鄰的農(nóng)田2種地類。考慮到當?shù)囟�春季的主�?dǎo)風向為西北風，在選擇取樣點時要求退耕地位于農(nóng)田的西側(cè)或者北側(cè)，以盡量避免農(nóng)田產(chǎn)生的風蝕物對退耕地土壤性質(zhì)產(chǎn)生影響。

　　研究區(qū)退耕地可分為退耕還林地(12個點)、退耕還灌草地(8個點)和退耕還草地(11個點)3類，其中，退耕還林是上世紀60-80年代三北防護林建設(shè)時期所采取的主要生態(tài)措施，退耕年限一般在35-55年之間(具體退耕年限可根據(jù)樹木年輪判斷)，文中稱之為35年以上退耕地(共12個樣點);退耕還灌草和退耕還草是2000年開始的京津風沙源治理工程所采取的主要生態(tài)措施，退耕年限一般在15年左右，文中稱之為15年左右退耕地(共19個樣點)。本研究對兩個退耕年限的退耕地土壤理化性質(zhì)分別進行研究。

　　1.3采樣和分析方法

　　于2016年4月春耕播種之前進行取樣。在退耕地和農(nóng)田兩種地類上分別設(shè)置10×10m的采樣區(qū)，要求采樣區(qū)的間距不超過40m。樣區(qū)內(nèi)均勻布設(shè)10個采樣點，采集的樣品混合后取2kg作為該樣區(qū)內(nèi)的樣品。研究區(qū)農(nóng)田耕作層厚度在20～25cm之間，故退耕地和農(nóng)田的土樣采集深度確定為0～20cm。本次共采集土壤樣品62個，退耕地和對應(yīng)的農(nóng)田各31個。

　　土壤質(zhì)地使用馬爾文激光粒度分析儀(Mastersizer3000)進行分析，根據(jù)國際土壤質(zhì)地分類標準[13]，將土壤分為黏粒(0～2um)、粉砂(2～20um)、砂粒(>20um);有機碳采用硫酸—重鉻酸鉀氧化法測定，土壤全N采用凱氏定氮法測定，土壤的干團聚體粒度組成采用平篩篩分法[14-15]，把粒徑區(qū)間分為>2，2～1，1～0.85，0.85～0.5，0.5～0.1，0.1～0.05和<0.05mm。數(shù)據(jù)分析采用Excel和SPSS19.0軟件，圖表繪制采用Excel和Origin9.1軟件。2結(jié)果分析2.1土壤質(zhì)地變化土壤質(zhì)地是土壤中不同大小直徑的礦物顆粒的組合狀況，對土壤性質(zhì)和肥力有重大影響[16]。

　　分析結(jié)果表明，35年以上退耕地的土壤黏粒、粉砂和砂粒含量分別為0.91%、23.73%、75.36%，其相鄰農(nóng)田的土壤黏粒、粉砂和砂粒含量分別為0.74%、21.67%、77.59%，與農(nóng)田相比，35年以上退耕地減少了22.9%的土壤黏粒流失，減少了9.5%的土壤粉砂流失，砂粒含量降低了2.9%，但未達到顯著性水平(P>0.05)。2.2土壤肥力的變化土壤有機質(zhì)、氮的動態(tài)變化是退耕措施實施后土壤效應(yīng)和生態(tài)服務(wù)功能研究的重點內(nèi)容[17]，因此，本研究對退耕地與鄰近農(nóng)田在有機質(zhì)和氮素含量上的差異進行比較。

　　35年以上退耕地的土壤有機質(zhì)含量(23.03g/kg)較相鄰的農(nóng)田土壤中有機質(zhì)含量(17.58g/kg)增加了31%，且在12個樣點中有9個樣點均符合此趨勢;35年以上退耕地的土壤氮素含量(1.49g/kg)較相鄰的農(nóng)田土壤中氮素含量(1.16g/kg)增加了28.4%，且所有樣點都呈此趨勢變化(圖4b)，但未達到顯著性水平(P>0.05)。15年左右退耕地的土壤有機質(zhì)含量平均為17.96g/kg，全氮含量平均為1.16g/kg，均高于相鄰的農(nóng)田土壤中有機質(zhì)(15.33g/kg)和全氮平均含量(1.06g/kg)，有機質(zhì)和全氮含量分別增加了17.22%、9.4%，在19個樣點中有14個樣點均呈此趨勢變化，但未達到顯著性水平(P>0.05)。不同退耕階段土壤有機質(zhì)和氮素含量均表現(xiàn)出退耕地高于農(nóng)田的趨勢，表明退耕能夠提高土壤肥力，但由于養(yǎng)分元素主要富集于黏粉粒等細顆粒物中，土壤質(zhì)地恢復(fù)較慢，從而土壤肥力的提高程度有限，與農(nóng)田差異不顯著。

　　3討論

　　3.1退耕年限對土壤理化性質(zhì)的影響

　　土壤肥力隨退耕年限的增加而增加。35年以上退耕地土壤中黏粒、粉砂含量，有機質(zhì)和氮素含量均高于15年左右退耕地和農(nóng)田，砂粒含量則降低，這說明退耕年限越長，土壤理化性質(zhì)改善越明顯。這與前人[19-20]的隨著植被恢復(fù)時間的增加，土壤質(zhì)地變細，養(yǎng)分含量逐漸提高等結(jié)論一致。15年左右退耕地的土壤性質(zhì)與農(nóng)田相比變化不明顯，說明農(nóng)田風蝕沙化后土壤性質(zhì)的改善是一個漫長的過程。

　　正如Fryrear[21]的研究，風蝕沙化是一個難以逆轉(zhuǎn)的土地退化過程，自然恢復(fù)非常緩慢。本研究的結(jié)果表明，即使是退耕時間較長的退耕地(如35年以上退耕地)，土壤性質(zhì)的改善也沒有達到顯著性水平，更難以恢復(fù)到開墾前狀態(tài)。因此，應(yīng)盡量減少現(xiàn)有天然草地的開墾，否則難以恢復(fù)。

　　4結(jié)論

　　壩上地區(qū)退耕地由于植被覆蓋，對土壤風蝕起到較好的抑制作用。其中35年以上的退耕地減少了22.9%的黏粒和9.5%的粉砂損失，土壤砂粒含量相應(yīng)減少了2.9%，有機質(zhì)和全氮含量分別增加了31%、28.4%。而15年左右退耕地的土壤理化性質(zhì)與農(nóng)田相比變化不明顯。

　　這說明隨著退耕年限的增加，退耕還林還草工程在減輕土壤風蝕，防止土壤進一步粗化、沙化，增加土壤肥力等方面的作用力愈加明顯。但退耕地與農(nóng)田土壤理化性質(zhì)差異未通過顯著性檢驗(P>0.05)，表明土地風蝕沙化是一個難以扭轉(zhuǎn)的過程，退耕對農(nóng)田土壤的恢復(fù)作用是非常緩慢的。因此，當?shù)貞?yīng)鼓勵并長期堅持退耕，并對退耕地植被采取合理的保護措施。否則，一旦退耕地被再次開墾或破壞，其風蝕可蝕性甚至會超過現(xiàn)有農(nóng)田。

　　參考文獻

　　[1]高尚玉.京津風沙源治理工程效益[M].北京:科學(xué)出版社，2012:79-80.

　　[2]李玉.河北壩上地區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境問題及對策[J].地理學(xué)與國土研究，1999，15(2):90-92.

　　[3]黃選瑞，姚清亮，魯少波，等.壩上地區(qū)實施退耕還林還草面臨的問題與對策[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報，2001，9(4):53-55.

　　[4]鮑玉海，賀秀斌，楊吉華，等.三種網(wǎng)格的農(nóng)田防護林防止土壤風蝕的效應(yīng)研究[J].水土保持學(xué)報，2007，21(2):5-8.

　　[5]ParueloJM，BurkeIC，LauenrothWK.Land-useimpactonecosystemfunctioningineasternColorado，USA[J].GlobalChangeBiology，2001，7(6):631-639.

　　[6]WangL，MuY，ZhangQF，etal.Effectsofvegetationrestorationonsoilphysicalpropertiesinthewind–watererosionregionofthenorthernLoessPlateauofChina[J].ArchivesScienceStudy，2012，40(1):7-15.

　　[7]張曉霞，楊宗儒，查同剛，等.晉西黃土區(qū)退耕還林22年后林地土壤物理性質(zhì)的變化[J].生態(tài)學(xué)報，2017，37(2):416-424.

　　[8]陳文媛，徐學(xué)選，華瑞，等.黃土丘陵區(qū)林草退耕年限對土壤團聚體特征的影響[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2017，37(4):1486-1492.

　　[9]王富，甄寶艷，董智，等.壩上地區(qū)退耕還林地土壤水文生態(tài)特征[J].中國水土保持科學(xué)，2010，8(4):61-66.

　　[10]許明祥，王征，張金，等.黃土丘陵區(qū)土壤有機碳固存對退耕還林草的時空響應(yīng)[J].生態(tài)學(xué)報，2012，32(17):5405-5415.

　　推薦期刊：《植物生態(tài)學(xué)報》(月刊)創(chuàng)刊于1955年，是由中國科學(xué)院主管、中國科學(xué)院植物研究所中國植物學(xué)會主辦的我國生態(tài)學(xué)領(lǐng)域創(chuàng)刊最早的專業(yè)性學(xué)術(shù)刊物。主要刊登：植物生態(tài)學(xué)領(lǐng)域及與本學(xué)科有關(guān)的創(chuàng)新性原始論文或有新觀點的國際植物生態(tài)學(xué)研究前沿和動態(tài)的綜述。