全 文 ：中国生态农业学报 2011年 3月 第 19卷 第 2期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, March 2011, 19(2): 363371


* 国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(2007CB407207)资助
** 通讯作者: 蔡强国(1946~), 男, 研究员, 主要研究方向为土壤侵蚀、流域侵蚀产沙模拟和 GIS 应用。E-mail: caiqg@igsnrr.ac.cn
聂斌斌(1983~), 男, 硕士研究生, 主要从事生态恢复方面的研究。E-mail: binny123@163.com
收稿日期: 2010-04-21 接受日期: 2010-10-29
DOI: 10.3724/SP.J.1011.2011.00363
植被恢复过程中土壤有机质和全氮的
变化特征及区域差异*
聂斌斌 1,2 蔡强国 2** 张卓文 3 李国强 4 张文君 3
(1. 浙江中冶勘测设计有限公司 杭州 310000; 2. 中国科学院地理科学与资源研究所 陆地水循环与地表过程重点实验室
北京 100101; 3. 华中农业大学 武汉 430070; 4. 杭州市水文水资源监测总站 杭州 310016)
摘 要 不同区域植被恢复对土壤化学性质变化的影响差异较大。本文通过收集前人在土壤化学性质方面的
研究数据, 选取福建省长汀县、闽清县和陕西省陕北地区植被恢复过程中 0~20 cm表土层有机质和全氮含量,
进行了两类区域土壤表层有机质和全氮在自然恢复和人为恢复过程中变化特征的比较分析。结果表明, 福建
省长汀县和闽清县的植被恢复初期, 人为恢复对土壤有机质和全氮含量的影响较大, 后期自然恢复影响更大;
陕北地区植被恢复初期自然恢复对土壤有机质和全氮含量的改善好于人为恢复, 之后二者差异不明显; 福建
省长汀县和闽清县在整个植被自然恢复过程中土壤有机质和全氮累计增量和年平均增量都比陕北地区高。因
此, 建议福建省长汀县和闽清县应先进行人为植被恢复, 然后进行自然恢复; 而陕北地区应先进行自然恢复,
再人为恢复和自然恢复相结合, 这样可有效改善土壤有机质和全氮含量, 加快植被恢复。
关键词 植被恢复 土壤有机质 土壤全氮 区域差异
中图分类号: S151.9 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2011)02-0363-09
Change characteristics and regional differences in organic matter and
total nitrogen contents in topsoil under restored vegetation
NIE Bin-Bin1,2, CAI Qiang-Guo2, ZHANG Zhuo-Wen3, LI Guo-Qiang4, ZHANG Wen-Jun3
(1. Zhejiang Zhongye Survey and Design Ltd Co., Hangzhou 310000, China; 2. Key Laboratory of Water Cycle and Related Land
Surface Process, Institute of Geographical Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101,
China; 3. Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, China; 4. Hangzhou Hydrology and Water Resources
Monitoring Center, Hangzhou 310016, China)
Abstract There exist significant differences in the impacts of vegetation restoration on soil chemical properties in different regions.
In this paper, the previous data on organic matter and total N in the 0~20 cm topsoil in typical revegetated areas of Changting and
Minqing Counties of Fujian Province, and Shaanbei region of Shaanxi Province were analyzed. The change characteristics of soil
organic matter and total N under natural vegetation recovery were compared with those under artificial vegetation restoration. The
results showed that compared with natural recovery in Changting and Minqing Counties of Fujian Province, the influence of artifi-
cial restoration on soil organic matter and total N was greater at the initial period, but was contrary at the later period. At the initial
period of restoration in Shaanbei region, natural recovery gave more favorable effects on soil organic matter and total N contents than
artificial restoration. However, the differences between natural recovery and artificial rehabilitation became less apparent in the latter
periods of restoration. Cumulative and annual average increments in organic matter and total N under natural recovery were greater
in Changting and Minqing Counties than in Shaanbei region. It was therefore recommended that artificial restoration be first im-
plemented, followed by natural recovery in Changting and Minqing Counties of Fujian Province. In Shaanbei region, natural re-
covery should first be implemented, followed by integrated artificial and natural restoration. The above techniques could effectively
improve soil organic matter and total N contents, which would in turn accelerate vegetation restoration in both provinces.
Key words Vegetation restoration, Soil organic matter, Soil total nitrogen, Regional difference
(Received April 21, 2010; accepted Oct. 29, 2010)
364 中国生态农业学报 2011 第 19卷


植被恢复对生态环境的改善是以改良土壤为基
础, 通过植被枯枝落叶层、根系的固氮作用等改良
土壤, 对地表生物种类、丰度和组成产生影响, 从而
改变地表特征[1]。植被恢复对土壤的多种理化性状
产生正向或负向影响, 在相同恢复时间内, 不同地
点或不同措施的土壤性状变化不同[2]。
随植被恢复的进展, 土壤质量明显改善, 不同区
域植被恢复措施对土壤质量效益变化的研究很多[38],
但不同区域植被生态恢复方式下土壤质量变化的差
异却少有报道。本研究以福建省长汀县、闽清县和
陕西省陕北黄土高原丘陵沟壑区为例分析植被恢复
过程中土壤有机质和全氮含量的演变过程, 研究不
同恢复年限与植被恢复措施对土壤化学性质的影响,
揭示福建省长汀县、闽清县和陕西省陕北地区植被恢
复过程中恢复方式对表层土壤化学质量的影响和区域
差异, 探讨不同区域土壤化学性质年际变化的原因,
从而对区域植被恢复和生态重建提供理论参考。
1 研究方法与数据来源
1.1 研究区概况
福建省位于我国东南沿海, 处于我国东部湿润
森林区, 属南亚热带季雨林和中亚热带常绿阔叶林
2个植被地带, 土壤多为典型红壤。境内山地、丘陵
占全省总面积的 80%以上, 素有“八山一水一分田”
之称。年平均气温在 17~21 ℃, 全省约 4/5 区域降
雨量在 1 500~2 000 mm 之间, 是我国多雨地区之
一。长汀县位于北纬 25°18′40″~26°02′05″, 东经
116°00′45″~ 116°39′20″, 地处武夷山南麓, 高山、丘
陵地型, 属亚热带季风性湿润气候, 全年气候温和,
雨量充沛, 阳光充足。闽清县位于福建省东部, 福
州市西北部, 闽江下游, 北纬 25°55′~26°33′, 东经
118°30′~ 119°01′, 县境内群山边绵, 为曲型高山地
型 , 属亚热带季风气候 , 雨量充沛 , 由于地形地貌
错综复杂, 生态环境不同, 一年四季差异明显。
陕西省位于黄河中游, 地貌形态较为复杂, 既
有崎岖的山岳和辽阔的高原, 又有连绵起伏的丘陵
和宽广的平原, 属大陆性季风气候区, 年平均温度
9~12 ℃ , 最冷月平均温度-2~-6 ℃ , 最热月平均
温度 22~26 ℃, 年均降水量由东南向西北逐渐减少,
全区年平均降水量为 443 mm。植被地带由东南向西北
基本上可以划分为森林带、森林草原带、典型草原带
和荒漠化草原带。 研究区域陕西地区涉及安塞县、吴
旗县和延安市, 是典型的黄土高原丘陵沟壑区。
1.2 数据来源
本研究所采用的土壤有机质和全氮含量数据主
要来源于已公开发表文献, 见表 1至表 4。
1.3 分析方法
以前人的研究为基础, 收集整理文献中两地植
被恢复过程中土壤有机质和全氮含量的数据, 分析
不同区域土壤有机质和全氮含量随年限变化的趋势。
(1)整理文献资料中福建省长汀县、闽清县和陕
西省陕北地区植被自然恢复和人为恢复过程中随年
限变化 0~20 cm 土层土壤有机质和全氮含量的数据,
所选数据均为研究者根据所选样地测定值, 可以反映
当地植被恢复过程中有机质和全氮含量的变化情况。
植被生态恢复包括自然恢复和人为恢复, 自然
恢复主要指对林、草地采取封禁管理措施林或天然
次生林无人为干扰的恢复方式 , 植被类型主要为
乔、灌、草结合或乔、灌结合的方式; 人为恢复指
人为参与的人工林、水保林及生态经济林等建设 ,
植被类型主要是纯林或植被种类较为单一。在分析
文献中资料和数据时, 所选植被恢复样地具有相似
植被类型, 自然恢复前样地是自然形成的荒草林地,
而人为恢复前的样地是人为干扰后的荒草林地。
(2)采用累计增量及年平均增量来分析植被恢复
过程中土壤有机质和全氮含量随年限的变化。累计
增量是指植被恢复过程中随年限变化土壤有机质和
全氮含量与未进行植被恢复的对照区之间的差值 ;
年平均增量是土壤有机质和全氮含量累计增量除以
恢复年限所得值。
(3)分别分析福建省长汀县、闽清县和陕西省陕
北地区不同植被恢复措施下不同年限土壤有机质和
全氮含量累计增量与年平均增量的变化趋势, 并对
两地区的变化特征进行比较。
2 结果与分析
2.1 福建省长汀县和闽清县植被恢复过程中土壤
有机质含量的变化
从表 1 和图 1 可知, 福建省长汀县和闽清县自
然恢复下植被土壤有机质累计增量随年限总体呈上
升趋势, 前 10 年左右有机质累计增量相对较缓, 在
6.00 g·kg1以下, 年平均增量在 0.80 g·kg1以内
变化; 10 年后, 有机质累计增量随年限增加呈稳定
上升趋势 , 年限越久 , 有机质含量越大 , 但年平均
增量呈先上升后逐渐下降趋势; 植被恢复 10~20 年
左右有机质累计增量有 1 个峰值, 为有机质年际变
化最大的一段时期, 而后慢慢趋于平缓。说明 10~20
年有机质增加较快。
由图 2 可以看出福建省长汀县和闽清县人为植
被恢复条件下, 土壤有机质累计增量在前 10年都在
6.00 g·kg1以上, 年平均增量在 0.80~2.20 g·kg1
之间; 而 10 年之后, 有机质累计增量随年限增加呈
第 2期 聂斌斌等: 植被恢复过程中土壤有机质和全氮的变化特征及区域差异 365


表 1 福建省长汀县和闽清县植被自然恢复和人为恢复对土壤有机质含量的影响
Tab. 1 Effects of natural and artificial vegetation restoration on soil organic matter content in
Changting and Minqing Counties of Fujian Province
恢复方式
Restoration approach
研究区
Studied area
研究者
Researcher
恢复年限
Restoration year
(a)
对照区有机质含量
Organic matter content
of control area (g·kg1)
恢复区有机质含量
Organic matter content
of restoration area (g·kg1)
福建闽清县 黄义雄, 等[9] 1 1.36 1.92
3 1.65 3.12
福建长汀县 杨玉盛, 等[5] 10 1.90 11.20
黄石德[10] 60 1.70 22.20
牛志鹏[11] 100 1.72 24.55
杨玉盛, 等[6] 12 2.70 24.20
50 2.70 29.80
蒋芳市[12] 5 3.57 6.78

60 3.57 21.15
黄少燕[13] 7 3.60 8.90
自然恢复
Natural recovery
曾河水[14] 9 3.29 8.14
福建长汀县 黄石德[10] 4 1.70 10.28
杨玉盛, 等[5] 9 0.50 9.20
黄石德[10] 20 1.70 14.77
牛志鹏[11] 23 1.72 17.65
陈钟卫, 等[15] 25 1.64 37.30
福建闽清县 黄义雄, 等[16] 3 2.47 8.79
福建长汀县 谢锦升, 等[17] 5 2.10 8.71
杨玉盛, 等[5] 10 2.80 11.60
11 2.50 11.30
谢锦升, 等[18] 14 2.10 9.10

16 2.10 12.90
25 2.10 12.64
福建闽清县 黄义雄, 等[16] 3 3.69 5.42
福建长汀县 蒋芳市[12] 5 3.57 7.65
人为恢复
Artificial restoration
黄少燕[13] 20 3.60 19.80



图 1 福建省长汀县和闽清县植被自然恢复过程中土壤有机质含量随年限变化趋势
Fig. 1 Changes of soil organic matter content with natural recovery years of vegetation in
Changting and Minqing Counties of Fujian Province
a: 对照值为 1.00~2.00 g·kg1 Control value is 1.00~2.00 g·kg1; b: 对照值为 2.00~4.00 g·kg1 Control value is 2.00~4.00 g·kg1.

不稳定趋势变化, 年平均增量大体呈下降趋势, 主
要是人为干预不合理造成的。
比较图 1和图 2可知, 植被恢复初期, 福建省长
汀县和闽清县人为恢复条件下土壤有机质累计增量
和年平均增量比自然恢复快, 但之后, 有机质含量
随年限增加自然恢复比人为恢复更趋于稳定增加 ,
而人为恢复有机质在有的区域呈现下降趋势。
2.2 福建省长汀县和闽清县植被恢复过程中土壤
全氮含量的变化
如表 2 所示, 福建省长汀县和闽清县土壤中全
氮含量随自然恢复年限的增加而增加；全氮累计增
量呈线性上升趋势, 到恢复后期趋于平缓; 而年平
均增量呈下降趋势。植被自然恢复 5 年的全氮含量
在 0.35 g·kg1左右, 累计增量为 0.25 g·kg1左右,
年平均增量达到 0.05 g·kg1左右; 植被自然恢复 10
年的全氮含量在 0.50 g·kg1 以上 , 累计增量为
0.40 g·kg1 以上, 年平均增量下降到 0.05 g·kg1
以下; 植被自然恢复 60 年的全氮含量在 1.00 g·kg1
以上, 累计增量为 1.00 g·kg1左右, 年平均增量下
降到 0.02 g·kg1左右。
366 中国生态农业学报 2011 第 19卷




图 2 福建省长汀县和闽清县植被人为恢复过程中土壤
有机质含量随年限变化趋势
Fig. 2 Changes of soil organic matter content with artificial
restoration years of vegetation in Changting and Minqing
Counties of Fujian Province
a: 对照值为 1.00~2.00 g·kg1 Control value is 1.00~2.00 g·kg1;
b: 对照值为 2.00~3.00 g·kg1 Control value is 2.00~3.00 g·kg1; c: 对照
值 3.00~4.00 g·kg1 Control value is 3.00~4.00 g·kg1.

植被在人为恢复条件下, 5 年和 10 年过程中的
土壤全氮含量基本在 0.40 g·kg1左右, 累计增量为
0.30 g·kg1左右。在植被恢复后期, 全氮含量和累
计增量呈现不稳定的下降趋势。
2.3 陕西省陕北地区植被恢复过程中土壤有机质
含量的变化
由表 3 和图 3 可知, 陕西省陕北地区自然恢复
条件下土壤有机质累计增量随年限变化总体呈上升
趋势, 恢复前期有机质累计增量在 2.00 g·kg1左右
波动, 年平均增量在 0.20 g·kg1左右波动; 恢复中
后期, 有机质累计增量随年限增加呈缓慢上升趋势,
但年平均增量总体呈逐渐下降 , 变化幅度趋于平
缓。说明陕北地区自然恢复条件下有机质的累计增
量在恢复前期有较好优势, 这一阶段有机质增加较
快, 主要是因为黄土高原植被恢复的先锋植被是草
本和低矮灌木植物, 植被恢复前期灌草植被生长迅
速, 有利于有机质积累, 对土壤质量的提高效果较
好。图 3b表明, 恢复 40~50年左右土壤有机质的累
计增量出现下滑, 可能是由当时人为破坏所造成。
由图 3d可知陕北地区人为植被恢复条件下有机
质累计增量恢复初期在 1.00 g·kg1 左右波动, 到
7~10年后, 有机质累计增量随年限增加而上升, 30年
时达高峰, 然后下降, 33~60年趋于平缓。年平均增量
总体呈下降波动趋势, 基本在 0.20 g·kg1以下变化。
比较图 3a,b,c 和图 3d, 在植被恢复初期, 与人
为恢复相比, 陕北地区自然恢复有机质累计增量和
年平均增量增加速度较快, 但是在中后期有机质随
年限变化 , 自然恢复和人为恢复之间差异不明显 ,
自然恢复相对稳定。
2.4 陕西省陕北地区植被恢复过程中土壤全氮含
量的变化
如表 4, 陕北地区植被自然恢复过程中土壤全
氮含量随自然恢复年限增加而增加, 全氮累计增量
呈线性上升趋势, 到恢复后期变化较初期平缓; 年
平均增量呈现下降趋势。人工恢复过程中土壤全氮
含量在植被恢复初期有明显下降的时期, 变化不稳
定, 而后呈现波动趋势, 主要是人为干预的结果。
植被恢复初期, 由于初始值的不同, 自然恢复
区土壤全氮含量比人为恢复低, 但累计增量总体上
高于人为恢复, 说明自然恢复初期更有利于全氮的
积累。恢复中后期, 人为恢复条件下土壤全氮含量和
累计增量也较高, 但是增长趋势没有自然恢复稳定。
2.5 福建省长汀县、闽清县和陕西省陕北地区植被
自然恢复过程中土壤有机质和全氮变化趋势
区域差异分析
比较图 1和图 3、表 2和表 4, 福建省长汀县、
闽清县与陕北地区相比, 随着年限增加自然恢复过
程中土壤有机质和全氮的累计增量上升较快, 特别
是有机质变化最为明显。福建省长汀县和闽清县自
然恢复条件下有机质的年平均增量恢复初期在 0.40
g·kg1以上, 恢复后期稳定在 0.20 g·kg1以上(图
1); 陕北地区有机质的年平均增量恢复初期在 0.20
g·kg1 左右, 恢复后期大部分区域在 0.10 g·kg1
左右(图 3)。总体而言福建省长汀县和闽清县有机质
的年平均增量在整个恢复过程中都比陕北地区高。
3 讨论
3.1 植被恢复过程中土壤有机质和全氮变化趋势
分析
福建 省长汀县和闽清县生态恢复初期人为恢复
条件下土壤有机质含量增加较快, 主要是由于人为
改善植被生境, 加上该地区水热条件好, 有利于植
第 2期 聂斌斌等: 植被恢复过程中土壤有机质和全氮的变化特征及区域差异 367


表 2 福建省长汀县和闽清县植被自然恢复和人为恢复对土壤全氮含量的影响
Tab. 2 Effects of natural and artificial vegetation restoration on soil total N content in
Changting and Minqing Counties of Fujian Province
恢复方式
Restoration
approach
研究区
Studied area
研究者
Researcher
恢复年限
Restoration
year (a)
对照区全氮含量
Total N content of
control area
(g·kg1)
恢复区全氮含量
Total N content of
restoration area
(g·kg1)
累计增量
Cumulative
increment
(g·kg1)
年平均增量
Average
increment
(g·kg1·a1)
福建长汀县 刘洪生[19] 5 0.11 0.35 0.24 0.048
蒋芳市[12] 5 0.09 0.38 0.29 0.058
杨玉盛, 等[5] 10 0.13 0.58 0.45 0.045
谢锦升, 等[18] 16 0.11 0.54 0.43 0.027
杨玉盛, 等[6] 50 0.15 1.11 0.96 0.019
蒋芳市[12] 60 0.09 1.09 1.00 0.017

60 0.14 1.02 0.88 0.014
福建闽清县 黄义雄, 等[16] 3 0.30 0.40 0.10 0.033
福建长汀县 黄石德[10] 60 0.42 1.94 1.52 0.025

自然恢复
Natural
recovery
牛志鹏[11] 100 0.45 2.19 1.74 0.017
福建长汀县 蒋芳市[12] 5 0.09 0.30 0.21 0.042
5 0.09 0.34 0.25 0.050
岳辉, 等[20] 5 0.10 0.49 0.39 0.078
5 0.12 0.39 0.27 0.054


5 0.13 0.42 0.29 0.058
杨玉盛, 等[5] 10 0.10 0.26 0.16 0.016
10 0.14 0.38 0.24 0.024


10 0.16 0.44 0.28 0.028
杨玉盛, 等[6] 11 0.15 0.39 0.24 0.022
蒋芳市[12] 24 0.14 0.41 0.27 0.011
24 0.14 0.23 0.09 0.004
黄石德[10] 4 0.42 0.95 0.53 0.133
4 0.42 1.27 0.85 0.037
人为恢复
Artificial
restoration
牛志鹏[11] 23 0.45 1.55 1.10 0.048

表 3 陕西省陕北地区植被自然恢复和人为恢复对土壤有机质含量的影响
Tab. 3 Effects of natural and artificial vegetation restoration on soil organic matter content in Shaanbei area of Shaanxi Province
恢复方式
Restoration
approach
研究区
Studied area
研究者
Researcher
恢复年限
Restoration year
(a)
对照区有机质含量
Organic matter content of
control area
(g·kg1)
恢复区有机质含量
Organic matter content of
restoration area
(g·kg1)
陕西安塞纸坊沟 陈瑶, 等[21] 5 5.40 6.90
12 5.40 7.50
温仲明, 等[22] 8 5.65 6.20
16 5.65 7.02
25 5.65 9.12


35 5.65 9.98
张成峨, 等[23] 3 3.79 4.37
7 3.79 4.82

20 3.79 5.72
徐敬华, 等[24] 4 3.24 4.12
8 3.24 6.14

30 3.24 10.08
陕西吴旗县 焦菊英, 等[25] 6 5.90 7.00
40 5.90 12.70
陕西延安燕儿沟 刘雨[26] 4 3.93 4.54
8 3.93 6.67
16 3.93 6.95
29 3.93 7.70
55 3.93 5.46
自然恢复
Natural
restoration

100 3.93 14.20
陕西吴旗县 焦菊英, 等[25] 4 5.90 6.60
18 5.90 7.30
33 5.90 8.00

60 5.90 10.30
陕西安塞纸坊沟 董丽娜, 等[27] 27 5.13 7.65
人为恢复
Artificial restoration
薛萐, 等[28] 30 4.62 10.21
368 中国生态农业学报 2011 第 19卷




图 3 陕北地区植被自然恢复(a、b、c)和人为恢复(d)过程中有机质含量随年限变化趋势
Fig. 3 Change trend of soil organic matter content with natural recovery (a, b, c) and
artificial restoration (d) years of vegetation in Shaanbei area
a: 对照值为 3.00~4.00 g·kg1 Control value is 3.00~4.00 g·kg1; b: 对照值为 4.00~5.00 g·kg1 Control value is 4.00~5.00 g·kg1; c: 对
照值 5.00~6.00 g·kg1 Control value is 5.00~6.00 g·kg1; d: 对照值为 4.00~6.00 g·kg1 Control value is 4.00~6.00 g·kg1.

表 4 陕西省陕北地区植被自然恢复和人为恢复对土壤全氮含量的影响
Tab. 4 Effects of natural and artificial vegetation restoration on soil total N content in Shaanbei area of Shaanxi Province
恢复方式
Restoration
approach
研究区
Studied area
研究者
Researcher
恢复年限
Restoration
year (a)
对照区全氮含量
Total N content of
control area
(g·kg1)
恢复区全氮含量
Total N content of
restoration area
(g·kg1)
累计增量
Cumulative
increment
(g·kg1)
年平均增量
Average in-
crement
(g·kg1·a1)
安塞纸坊沟 彭文英, 等[29] 7 0.22 0.28 0.06 0.008
10 0.23 0.32 0.09 0.009 马祥华, 等[30]
15 0.23 0.36 0.13 0.009
彭文英, 等[29] 20 0.22 0.38 0.16 0.008
马祥华, 等[30] 40 0.23 0.44 0.21 0.005
张成峨, 等[23] 3 0.36 0.42 0.06 0.021
6 0.36 0.45 0.09 0.016
20 0.36 0.51 0.15 0.008


40 0.36 0.63 0.27 0.007
延安燕儿沟 刘雨[26] 4 0.44 0.47 0.03 0.007
陕西吴旗县 焦菊英, 等[25] 6 0.40 0.48 0.08 0.013
延安燕儿沟 刘雨[26] 8 0.44 0.55 0.11 0.014
16 0.44 0.63 0.19 0.012
29 0.44 0.78 0.34 0.012
陕西吴旗县 焦菊英, 等[25] 40 0.40 0.79 0.39 0.010
延安燕儿沟 刘雨 [26] 55 0.44 0.60 0.16 0.003
自然恢复
Natural recovery
100 0.44 1.28 0.84 0.008
陕西吴旗县 焦菊英, 等[25] 4 0.40 0.34 0.06 0.015
岳庆玲, 等[31] 6 0.42 0.48 0.06 0.011
7 0.42 0.49 0.07 0.010
焦菊英, 等[25] 18 0.40 0.43 0.03 0.002
安塞纸坊沟 董丽娜, 等[27] 27 0.39 0.54 0.15 0.006
戴全厚, 等[32] 30 0.37 0.88 0.52 0.017
陕西吴旗县 焦菊英, 等[25] 33 0.40 0.49 0.09 0.003
人为恢复
Artificial resto-
ration
60 0.40 0.61 0.21 0.004
第 2期 聂斌斌等: 植被恢复过程中土壤有机质和全氮的变化特征及区域差异 369


被生长更新, 使有机质增加快, 储量高。但在恢复中
后期, 由于人为活动的频繁和不恰当干扰, 使林地
枯落物不易保留或数量较少; 另外, 人为恢复植被
相对简单, 不合理的人为干预可能会改变植被演替
方向和土壤结构, 使有机质变化波动性增大, 有机
质增加趋势不稳定。郑华等[33]研究表明对人工林进
行不恰当的抚育是导致土壤结构变差和有机质下降
的主要因素之一。而自然恢复采取封禁和保护措施,
有利于形成较好的枯落物层, 土壤理化性质得以改
善, 土壤侵蚀力度降低, 有机质含量持续稳定上升。
自然恢复土壤有机质的年平均增量在恢复初期
之后有 1 个明显峰值, 是自然恢复有机质年际变化
最快的时期, 主要是因为自然恢复前期有一个有机
质积累过程; 而当植被演替达到一定阶段, 由草灌
群落向乔木群落发展, 形成郁闭, 草灌数量有所减
少, 导致有机质储量变少。
福建省长汀县和闽清县在植被恢复初期, 人为
恢复的土壤有机质累积增量和年平均增量大于自然
恢复; 中后期自然恢复有机质变化更加稳定, 有机
质的累计增量和年平均增量优于人为恢复。因此 ,
在福建省长汀县和闽清县地区, 植被恢复应采取人
为恢复和自然恢复相结合的方式。在植被演替条件
缺乏的区域 , 先采取人为恢复 , 补植乡土树种 , 引
入建群种, 提高群落生物多样性, 然后再进行自然
恢复, 恢复效果会更快更好。彭少麟[34]研究红壤区
域退化生态系统植被恢复的结果也表明, 退化生态
系统植被恢复首先要人工引入适宜植物种, 再进行
自然演替, 群落生物量积累较高, 有利于植被恢复。
在植被恢复初期, 陕西省陕北地区自然恢复过
程中土壤有机质累计增量和年平均增量高于人为恢
复; 中后期自然恢复相对稳定。原因是陕北黄土高
原地区的气候条件基本能满足一般旱生草本和低矮
灌木的生长 , 恢复初期生长旺盛 , 枯枝落叶丰富 ,
大量枯枝落叶归还给土壤, 经腐殖化作用形成土壤
有机质; 恢复中后期, 乔木生长需要吸收土壤中的
大量养分来维持自身生长发育, 受陕北气候环境的
影响乔木生长相对较缓慢, 归还给土壤的枯枝落叶
和营养物质较少, 根系死亡腐解更少。
陕北地区绝大多数植物生态系统演替的基础较
好, 只要停止人为干扰, 植物生态系统就会向着更
稳定、更良好的方向发展[35]。因此, 在陕北黄土高
原地区实施植被恢复可以在有植被恢复能力的区域,
前期先进行自然恢复, 使当地的草地和灌木自行繁
殖生长 , 提高生物多样性 , 改善土壤理化性质 , 提
高系统的生产力、水土保持和水源涵养功能, 改善
土壤结构和养分; 再采取人为恢复措施, 引入适宜
当地生长的乔灌树种, 形成乔灌草结果的植被；然
后, 遵循植被恢复演替顺序, 采取自然恢复和人为
恢复措施相互结合、补充, 以形成相对稳定的群落。
在了解该区域植被演替规律的基础上, 可以有意识
地加快某个演替阶段, 以缩短植被恢复时间。
另外, 由于植被自然演替使土壤养分和水源涵
养功能提高, 可避免因直接种植人工林消耗大量土
壤贮水和养分。陕北黄土高原地区土壤含水量处于
极度亏缺状态, 常形成土壤干层, 导致人工林生长
环境逐渐恶化 , 进而影响植物个体和养分的积累 ,
造成成片的“小老树”[36]。牛俊杰等[37]在研究汾河
流域时也提出为避免土壤进一步干化, 植被恢复应
遵循演替规律, 先自然恢复草灌, 后发展乔灌草相
结合的人为植被恢复。
土壤全氮变化趋势和有机质的变化规律表现一
致, 主要是由于土壤氮多数来自有机质的分解, 土
壤全氮含量的变化与有机质含量的变化呈正相关。
许多学者的研究也证实了这种关系, 王海燕等[38]研
究表明原始林和天然次生林中有机质与土壤全氮的
正相关性均达到极显著或显著水平; 张庆费等[39]研
究表明土壤全氮与土壤有机质演替过程的增长趋势
相似, 土壤全氮与有机质含量呈显著相关(r=0.95)。
魏孝荣等[40]研究表明黄土高原土壤全氮与有机质之
间存在密切的正相关关系(r=0.970, n=141, P<0.01)。
本研究中两地区土壤全氮也表现出与有机质相似的
变化规律。
3.2 福建省长汀县、闽清县和陕西省陕北地区植被
自然恢复过程中土壤有机质和全氮变化区域
差异分析
福建省长汀县、闽清县与陕北地区相比, 随着
年限增加自然恢复过程中土壤有机质和全氮累计增
量上升较快, 特别是有机质变化最为明显。两地植
被自然恢复过程中土壤质量变化的差异, 与区域自
然环境、水热条件等有很大的关系。土壤全氮是土
壤氮素的总量和供应植物有效氮素的源和库, 综合
反映了土壤的氮素状况。在没有肥料施用的条件下,
土壤中氮素是成土过程中在生物作用下积累的, 主
要取决于有机质积累和分解作用的相对强度[41]。我
国土壤表土中大约 95%的氮素是以有机态存在, 土
壤全氮含量的高低与有机质含量密切相关[42]。
土壤有机质对生态修复的指示作用很明确, 有
机质含量高则土壤性状优良。同时土壤有机质对于
生态修复的响应也较快, 因此有机质可以作为植被
恢复过程植物种选择、恢复措施配置、恢复阶段的
恢复效果等的评价指标[2]。土壤有机质组成和性质
主要受水热条件和植被等因素的影响[43]。因此, 植
370 中国生态农业学报 2011 第 19卷


被自然恢复过程土壤质量变化在福建省长汀县、闽
清县和陕北地区的差异, 可以用两地区的的气候环
境差异引起的有机质差异来解释。
(1)气候 : 土壤有机质含量极易受环境条件影
响。气候在较大范围内影响着土壤有机质含量, 起
主导作用[44]。福建省年均降雨量和年均温度都是陕
西省的 2 倍多, 充足的雨水和较高的积温能使植被
更快更好地生长更新, 加快植被的演替进程, 进而
形成更多的植被凋落物, 为土壤有机质提供更多的
来源[45]。水分是限制土壤有机质分布的重要气候因
子 , 土壤水分过高 , 有机质分解较困难 , 因而在湿
润地区的福建省, 土壤有机质含量高; 干旱地区的
陕西省陕北地区有机质氧化速率快, 有机质含量低,
土壤有机质在地域上表现经度地带性差异[46]。
(2)凋落物: 植物凋落物的质和量, 加上温度、雨
量等外界环境因素共同决定了土壤中有机质含量[47]。
凋落物在分解过程中, 所含营养物质逐渐释放到土
壤中 , 对土壤有机质含量的提高有明显促进作用 ,
凋落物分解的快慢对于土壤有机质的积累以及土壤
肥力的维持和改善具有非常重要的意义[45]。
福建省红壤地区水热条件好 , 植被生长迅速 ,
植被以阔叶树种为主, 枯枝落叶份量较大, 另外森
林郁闭度高 , 使地表形成了大量凋落物; 另外 , 高
温高湿促进了微生物活动, 加快了凋落物分解, 更
有利于有机质积累。红壤地区地带性植被为亚热带
常绿阔叶林, 研究表明阔叶树凋落物的分解速度较
快, 如火力楠的凋落物年分解率为 95%[48]; 黄土高
原地带性植被为温带森林草原, 主要植被刺槐林年
分解率为 36%~50%, 沙棘林年分解率为 60%~80%,
油松林年分解率为 15.2%[49]。因此, 红壤地区植被凋
落物的年分解率普遍高于黄土高原 , 而凋落物分
解、腐烂后, 增加土壤的腐殖质含量, 使得红壤地区
在自然恢复后有机质含量比黄土高原高。黄土高原
地区纬度大于红壤地区, 随着纬度增大, 凋落物分
解速度降低[39], 不同植被类型对土壤有机质的贡献
量不同, 研究表明乔木林地(红壤地区)有机质贡献
量要大于灌丛草地(黄土高原地区)[50]。
(3)水土流失: 陕西省陕北地区水土流失比较严
重, 60%以上的区域侵蚀模数在 5 000 t·km2·a1
以上, 而福建侵蚀模数在 5 000 t·km2·a1以上的
区域不到 17%。严重的水土流失会大大减少土壤有
机质的来源和储量。福建省水土流失相对较轻, 植
被覆盖度高, 长势好, 地表形成的凋落物多。根据任
海等[51]研究表明, 降雨时, 1 t凋落物可吸收 3 t水分,
形成的凋落物越厚, 保水保土作用越强。凋落物层
可以减少暴雨对土壤的直接冲击和地表径流, 从而
减少土壤侵蚀, 提高土壤有机质的积累。
福建省长汀县和闽清县区域和陕西省陕北地区
由于自然环境因素不同造成土壤有机质来源、组成
及流失等方面的不同, 使有机质增加速度在福建省
长汀县和闽清县区域明显要快, 从而使全氮发生变
化 , 进而改善了土壤质量 , 加快植被恢复 , 在这种
交互作用下, 生态环境得到好转, 生态系统向一个
稳定方向演替。
4 结论
(1)福建省长汀县和闽清县区域在植被恢复初期,
人为恢复过程中有机质和全氮的累计增量和年平均增
量比自然恢复高; 中后期自然恢复的有机质和全氮变
化更加稳定, 有机质和全氮累计增量及年平均增量优
于人为恢复; 自然恢复有机质的年平均增量在恢复初
期之后有一个明显的峰值, 是自然恢复有机质年际变
化最快的时期。在福建省长汀县和闽清县区域, 植被
恢复应采取人为恢复和自然恢复相结合的方式, 在不
具备很快进行自然恢复的条件时, 先采取人为恢复方
式, 再结合自然恢复, 会达到更好的效果。
(2)陕西省陕北地区 , 在植被恢复初期 , 自然恢
复土壤有机质和全氮的增加量比人为恢复相对较快,
有机质和全氮的年平均增量也是自然恢复的偏高 ;
中后期, 随年限增加有机质和全氮含量在自然恢复
和人为恢复之间差异不明显 , 但自然恢复相对稳
定。根据植被演替规律研究合理可行的人为恢复措
施很有必要, 有助于加速植被恢复演替进程, 加快
植被恢复。黄土高原地区, 在有能力进行植被演替
的区域, 恢复初期进行自然恢复, 改善植被生存环
境 , 中后期进行自然恢复和人为恢复相结合措施 ,
有助于植被恢复演替进程向良好方向发展。
(3)植被恢复期间, 福建省长汀县和闽清县地区植
被自然恢复过程中有机质累计增量和年平均增量均高
于陕西省陕北地区, 这主要是由于两地区的自然环境
因素不同造成有机质和全氮在来源、组成及流失等方
面的差异, 福建省长汀县、闽清县区域有机质增加速
度明显较陕西省陕北地区快, 植被恢复效果也更好。
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