高寒草甸坡地“黑土灘”土壤養分特征分析

摘要：通過野外調查和室內分析，研究了高寒草甸坡地“黑土灘”土壤養分分布特征。結果表明，除全磷和速效磷外，其他各養分在不同退化梯度下差異極顯著。土壤全氮、全磷、有機質、速效氮、速效磷、速效鉀含量隨著草地土層的加深呈下降趨勢，灘地土壤養分高于坡地，灘地土壤各養分含量分別比坡地增加了37.78%、25%、26.12%、19.16%、22.12%和55.78%。

關鍵詞：坡地；黑土灘；土壤養分；高寒草甸

中圖分類號：Q948.15+8；S158.3 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114(2008)07-0788-04

Nutrients Analysis of Sloping Field “Black Soil Land” in Alpine Meadow

ZHANG Jing，BAO Zheng-ming

(Agriculture and Animal Husbandry College， Qinghai University， Xining 810003， China﹚

Abstract： The purpose of this study was to investigate nutrients characteristics in Alpine Meadow “Black soil land”. The results showed that the content of total N，total P， organic matter available N， available P， available K reduced with the inrease of the depth of soil layer. Their content in sloping land were lower than that in plain land by 37.78%，25%，26.12%，19.16%，22.12% and 55.78%，respectively. Total P， available P and other kinds of nutrients has the visible diversity in different degree of degradation.

Key words： sloping field；black soil land；soil nutrients；alpine meadow

青藏高原東部分布最廣的高寒草甸，是高原上最主要的放牧利用草地資源類型，也是青藏高原發展畜牧業生產的基礎保證。近年隨著人口的增加，人類活動的加劇以及嚴酷的自然條件，使草地生態系統平衡失調，環境惡化，大面積草地退化和沙化，覆蓋率減少，這種變化趨勢嚴重阻礙著高原區域社會經濟的可持續發展，并將直接威脅著長江、黃河流域，乃至全國的生態安全。目前該地區的生態環境現狀和演變趨勢，已向人們提出嚴峻的挑戰[1]。該區自然條件惡劣，大多交通不便，經濟基礎和技術力量薄弱，經營管理水平落后。近年來草地畜牧業生產雖然有了很大的改善，但仍未從根本上擺脫逐水草而居、靠天養畜和單一的經營方式。人口和牲畜的迅速增長，又進一步突出了草地資源短缺的矛盾[2]。長期形成的逐水草而居，粗放的經營管理模式以及超載過牧，使草地和種子得不到休養生息和更新的機會。超載過牧不僅使草地初級生產力下降，而且使草場質量變劣，優良牧草減少，毒雜草滋生[3，4]。由于優勢植物生態的變化，使植物群落結構和外貌發生變化，為高原鼠兔的生存和繁衍創造棲息環境和食物資源，最后導致草場植被退化，甚至形成了大面積的次生裸地—“黑土灘”或沙化帶。加之生態環境嚴酷，海拔高、山勢陡峭，由于水蝕、風蝕和凍融剝離等綜合因素，使部分山體、坡麓的草皮層滑塌，再經風吹雨淋，表土層流失，巖石裸露，土壤養分大量流失，草地生態平衡和物質循環失調。調查結果表明，每年青藏高原“黑土灘”損失有機質14，550萬t，氮素623.3萬t[5，6]。通過對坡地和灘地土壤的全氮、全磷、有機質以及速效氮、速效磷、速效鉀、pH等營養成分的測定，探尋青藏高原高寒草甸難于治理的坡地草地退化后土壤中營養成分的變化規律，并通過其變化規律來揭示和評價該草地的退化程度，為該地區的生態建設提供理論依據。

1材料與方法

1.1研究區域自然概況

試驗研究在青海省玉樹藏族自治州稱多縣珍秦鄉進行。稱多縣珍秦鄉位于青藏高原的中東部，G214沿線的嘉塘草原上，東經96°58′12″～97°49′59″，北緯33°12′00″～33°48′00″，海拔4 200～4 500 m，多年平均氣溫-4.9℃，平均最高氣溫3.8℃，平均最低氣溫-11.7℃，溫度年差較小而日差較懸殊，太陽輻射強烈，相對平均濕度67%，年日照時數2 046 h，多年平均降雨量為506 mm，降水變率大，年內季節分布不均，主要集中在5～10月份。該地區具有典型的高原大陸性氣候特點，無四季之分，僅有冷暖季之別，冷季長達7個月，冷季漫長、干燥、多風而寒冷，暖季短暫、濕潤而涼爽。植被類型主要為高寒嵩草草甸，其植被以小嵩草(Kobresia pygmaea)種群為優勢種，種類成分較為豐富。該地區土壤類型主要為高寒草甸土。

1.2研究方法

1.2.1樣品采集分別在玉樹州稱多縣珍秦鄉坡地(北偏西)和灘地(坡向為正北)典型高寒草甸草地帶采集土樣。設坡地、灘地兩個樣地，每個樣地包括原生植被、輕度退化、重度退化、極度退化，每個樣地取4個點，共8個樣點。在8個樣點上用壕溝法取土樣，分別取0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm 3層土樣，將同一樣地的各個土層的土樣分別編號保存。灘地選擇在陽坡坡度小于10°草地采樣，坡地選擇在陽坡坡度為21～22°草地采樣。土壤樣品自然風干，用孔徑1.0 mm的篩子濾去可見植物根系、植物碎屑和碎石，混合均勻裝入樣品瓶備用。樣地主要特征見表1。

1.2.2測定項目及方法土壤有機質用重鉻酸鉀氧化法測定；土壤全氮、全磷用濃硫酸-高氯酸消化法測定；土壤速效磷用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測定；土壤速效鉀用乙酸銨浸提-火焰光度法測定；土壤pH用筆式酸度計測定[7]。

1.2.3資料分析對坡地和灘地不同退化程度草地土壤養分采用SPASS11.5統計軟件進行顯著性檢驗，判斷坡地和灘地不同退化程度草地土壤養分是否差異顯著。

2結果與分析

2.1土壤全氮的變化

樣地草地土壤全氮含量變化見表2。土壤全氮含量和土壤有機質含量密切相關，即土壤有機質含量越高，全氮含量就越高。表層0～10 cm土層的原生、輕度與重度、極度退化各樣地間全氮含量差異極顯著(P<0.01)；10～20 cm和20～30 cm土層原生與各樣地之間也呈極顯著差異(P<0.01)。隨著土層的加深土壤全氮含量有逐漸降低的趨勢。

2.2土壤全磷的變化

表2表明該草地土壤全磷含量較豐富，土壤表層0～10 cm全磷含量為0.07 mg·kg-1～0.12 mg·kg-1，不同退化程度間土壤全磷含量差異不顯著，各層次之間雖然有下降趨勢，但變化較小。全磷在土壤剖面中分布較均勻，說明退化強度對草地土壤全磷的影響相對較小[8]。坡地土壤隨土層的加深全磷含量逐漸降低。

2.3土壤有機質含量變化

草地表層0～10 cm土壤有機質含量受草地退化程度影響較大[8]，隨著土層加深受到的影響減弱(表2)。0～10 cm土層的原生、輕度、重度和極度退化各樣地間土壤有機質含量呈極顯著差異(P<0.01)，隨退化程度加深有下降的趨勢；10～20 cm土層原生與輕度、重度和極度退化各樣地間(除灘地原生與輕度退化)同樣呈極顯著差異(P<0.01)；20～30cm土層各退化樣地之間亦呈極顯著差異(P<0.01)。隨土層的加深土壤有機質含量逐漸降低。

2.4土壤中速效氮含量變化

草地退化對土壤表層土壤速效氮含量變化影響較大(表3)， 0～10 cm土層隨退化程度加重，坡地輕度、重度到極度樣地速效氮含量分別比原生減少了20.95%、27.59%和58.57%，原生與輕度、重度和極度退化樣地間差異均達到極顯著水平(P<0.01)，灘地隨退化程度的加重，0～10 cm土層輕度、重度、極度樣地速效氮含量分別比原生增加了69.73%、30.81%、70.14%，原生與其他退化樣地間差異都達到極顯著水平(P<0.01)，輕度退化與極度退化之間未達到顯著差異。而10～20 cm和20～30 cm土層速效氮變化幅度要遠遠小于0～10 cm土層，坡地10～20 cm輕度和重度，20～30 cm原生和輕度樣地處理間均未達到顯著差異。灘地10～20 cm和20～30 cm土層速效氮均與原生達到顯著差異。土壤速效氮含量隨草地退化程度加大而升高是因為高強度放牧下草地的植物蓋度減小，土壤直接接受太陽輻射，溫度變化劇烈，土壤中有機態氮礦化速度加快[9，10]。另外，退化草地尤其是極度退化草地受到嚴重的家畜糞便污染也是導致土壤(特別是表層土壤)速效氮含量增多的重要原因[8]。

2.5土壤中速效磷含量變化

從表3可看出表層0～10 cm土壤隨退化強度增加速效磷含量降低，其中坡地原生和輕度、極度退化，灘地原生和重度、極度退化樣地間差異均達到顯著水平(P<0.05)。坡地10～20 cm土層速效磷含量變化較小，除原生樣地與其他各退化樣地間達到顯著差異外(P<0.05)，其他樣地間均無顯著差異；灘地10～20 cm土層速效磷含量原生樣地與其他各退化樣地間達到顯著差異(P<0.05)。坡地20～30 cm土層各樣地間速效磷含量均無顯著差異；灘地除輕度與重度間無顯著差異外，其余各樣地間均存在顯著差異。

2.6土壤中速效鉀含量變化

表3的統計分析顯示，坡地0～10 cm土層隨退化程度的加劇速效鉀含量呈現下降的趨勢，原生和輕度、重度、極度退化間均有極顯著差異(P<0.01)，各退化樣地間也有顯著差異(P<0.05)，10～20 cm土層與原生樣地之間差異極顯著(P<0.01)，20～30 cm土層輕度與重度樣地之間無顯著差異，其余樣地間差異極顯著(P<0.01)；而灘地重度退化和極度退化樣地速效鉀的含量遠遠高于其他樣地，達到488.87 mg·kg-1，同層其他樣地間速效鉀含量有極顯著差異(P<0.01)，10～20 cm、20～30 cm土層重度退化樣地速效鉀含量與同層其他樣地的差異也為極顯著

(P<0.01)。這種結果進一步表明重度退化和極度退化草地土壤受到嚴重的家畜糞便污染，進而導致土壤化學性質異常[8]。

2.7土壤中pH變化

不同退化強度pH變化較為明顯(表4)，其中坡地土壤隨退化程度的加劇pH表現出偏堿的趨勢，但總體呈中性狀態，而灘地土壤為偏酸性。

3結論與討論

坡地土壤質量退化以及生產力下降是限制坡地植被恢復的主要因素，而坡地土壤質量和生產力在很大程度上取決于土壤養分狀況。草地退化包括植被的退化也包括草地土壤的退化，二者具有相互反饋、相互放大作用，但土壤退化要滯后于植被退化[11，12]。

外界條件以及土壤本身的性質會對坡地養分流失途徑有所影響。本試驗中輕度、重度和極度退化樣地植被覆蓋度已發生顯著變化，極度退化樣地裸地面積已達到約90%，土壤養分除全磷外也發生了變化。治理坡地“黑土灘”要難于灘地，因為坡地“黑土灘”土壤養分易流失，水分易流失，如果該草地水分條件較好，植被在發生初、中期退化，只要減輕放牧，或進行封育并結合補播優良牧草，可不必增施肥料，草地植被就能得到較快的恢復。但對植被退化嚴重尤其是坡地必須進行封育并結合補播優良牧草同時增施氮肥、鉀肥。

通過本試驗可以得出如下結論：

1)高寒草甸草地土壤全氮、有機質、速效氮、速效鉀含量在同一土層不同退化程度間差異極顯著，而全磷、速效磷變化不明顯。

2)灘地和坡地土壤全氮、全磷、有機質、速效氮、速效磷、速效鉀含量隨著草地土層的加深呈下降趨勢。

3)灘地土壤養分均高于坡地，而土壤pH變化不明顯。

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