Page 275 - 《环境工程技术学报》2023年第1期

第 1 期 马建军等：燕山矿区苜蓿恢复过程中土壤养分与微生物的演变特征 · 271 ·

植被恢复对土壤生态系统具有深远影响，而土 河市东部矿区地处燕山山脉东段南缘与华北平原接
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壤对植被恢复的响应存在滞后效应 。因此，有必要 壤部位的低山丘陵区。三河市属典型暖温带大陆性
评估植被恢复对土壤养分及微生物的长期影响 。 气候，年均气 温 11.1 ℃，年均降水 量 617.4 mm，年蒸
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苜蓿（Medicago sativa）是京津冀地区分布广泛的人 发 量 1 681.9 mm。矿区土壤类型以石灰性盐碱褐土
工植被类型，其抗碱能力强、生态适应性强，具有增 为主，土质疏松，抗蚀抗冲性差，水土流失严重，有机
加生态系统氮输入的潜力，同时可促进植被和土壤 质浓度低。矿区采石场原生表土已经全无，现多为
中碳、氮的积累 [5-6] 。苜蓿的土壤改良效果尤其明 缺乏养分与水分的新生石砾土和沙质土。
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显，在加速植被恢复 、防止水土流失 、修复退化土
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壤等方面效果显著 。然而，种植年限直接影响着苜
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蓿的生长情况，在北方干旱、半干旱地区，苜蓿生长
盛期持续时间一般 为 5～ 年，6～ 年产量迅速下
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降，1 年后逐渐退化演变为自然植物群落 [10] ，苜蓿的
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这种阶段性生长对土壤水分、理化性质、养分变化
和土壤酶等方面造成影响。
目前，苜蓿对土壤的影响研究多集中在土壤理 图 1 研究区及样地设置
Fig.1 Schematic diagram of study area and sample plots
化性质 [11-12] 、修复重金属污染 [13] 、土壤微生物 [14-15 ] 等
方面，而对于在极端恶劣矿区环境中，苜蓿地土壤养 1.2 样地设置与采样
分与微生物演变规律及其土壤改良的时效性和持续 202 年 8 月，在坡位、坡向、海拔等立地条件基
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性仍缺乏足够的研究 [16] ，但这方面的研究对于持续 本一致的采石场平台上选择恢复年限分别 为 3 年
恢复矿区脆弱的生态系统有着积极的指导作用。 （Me3）、 年（Me6）、1 年（Me10） 和 1 年（Me15）的
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燕山山脉是中国北部著名山脉之一，是首都北 4 个苜蓿恢复样地，苜蓿地种植后仅在 前 2 年进行浇
京的绿色屏障和水源地，是环首都生态建设的重点 灌 和 2 次刈割，以后未进行人工干预，处于自然演替
地区，也是我国重要的矿产基地。河北省三河市东 状态。在矿区内选择已经开采但未进行恢复的区域
部矿区是廊坊市唯一的山区，系燕山余脉南麓，盛产 （CK1）和有代表性且未经开采的自然区域（CK2）设
白云岩。 自 2 世 纪 7 年代 至 201 年作为京、津建 置 2 个对照样地（ 图 1）。样地基本情况见 表 1。
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筑原料的供应基地，长期石材的开采破坏了山体的 4 个苜蓿恢复样地和对照样 地 CK 的表层覆盖
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外貌和植被，导致土地资源和环境资源丧失，使土地 客土，来源于研究区附近建筑工程地基开挖过程中
失去原有的利用价值。本矿区在开采的同时进行了 所产生的开槽土和工程弃土。恢复期间所有样地均
植被恢复工程，其中以种植豆科牧草苜蓿为主，在矿 未施肥。
区形成了不同种植年限的苜蓿地恢复序列。 在每个样地中，设 置 3 个 10 m×10 m 取样小区，
笔者以该矿区采石场平台不同种植年限的苜蓿 小区之间及其与样地边界之间的距离均大 于 10 m。
地为研究对象，通过分析苜蓿地土壤养分和土壤微 在每个采样小区中，按照Ｓ型多点采样法，沿Ｓ形路
生物的动态变化，探索苜蓿地恢复过程中土壤养分 线均匀设 置 1 个取样点（取样点距离植株基 部 3～5
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和微生物的演变规律，旨在阐明以引种苜蓿作为土 c m 左右），去除土壤表面凋落物层后，用土钻采集
壤改良的措施在燕山矿区生态恢复中是否是高效和 0～20 c m 土壤样品，并进行混合，用无菌塑封袋密封
可持续的，即与未恢复对照样地相比，苜蓿对土壤的 后，用冰盒冷藏并迅速带回实验室。采集的土壤样
改良效果是否是高效的；与原生境对照样地相比，苜 品分 为 2 份：一份 过 2 m m 筛后室内自然风干，用于
蓿对土壤的改良效果是否是可持续的，是否有明显 测定土壤养分；一份于−20 ℃ 冷冻保存，用于土壤微
的时效性。 生物群落的测定。
1.3 土壤养分的测定
1 材料与方法
速效氮（AN）浓度采用碱解扩散法测定；速效磷
1.1 研究区概况 （AP）浓度采用盐酸和硫酸溶液浸提法测定；速效钾
研 究 区 为 三 河 市 东 部 白 云 石 露 天 矿 区 （AK）浓度用乙酸铵浸提-火焰光度法测定 [17] ；土壤有
（117°05′13″E～117°11′10″E，40°00′23″N～40°02′34″N） 机质（OM）浓度采用重铬酸钾容量法-外加热法测
（ 图 1），行政区划属三河市黄土庄镇和段甲岭镇。三 定。每个样品 做 7 个重复。