不同放牧強度下貝加爾針茅草原枯落物與土壤物理性質的關系

薄 濤 韓國棟 趙萌莉

摘要在內蒙古錫林郭勒盟西烏珠穆沁旗貝加爾針茅草甸草原地區家庭牧場的不同放牧強度階段上,探討了草地枯落物現存量與土壤物理性質的關系。結果表明,表層土壤容重、0~30cm各層含水率、表面硬度及表面顆粒組成與草地枯落物量有顯著的回歸關系。

關鍵詞放牧強度;枯落物;土壤物理性質

中圖分類號Q945.17+4;S151.9+2文獻標識碼A文章編號 1007-5739(2009)08-0180-02

枯落物層是草原生態系統結構的重要組分之一,枯落物層在調節植物群落生長環境、改善土壤理化性質及水土保持等方面起著重要作用[1]。適量枯枝落葉積累可使草原環境向著有利于植物生長的方向發展,使退化草原得以自然恢復,生產力不斷提高[2]。目前,由于草原的過度利用破壞了枯枝落葉層,造成草原退化,生產力下降。因此,草地枯枝落葉的研究是值得重視的生態問題[3]。

有關枯落物的研究,早在1876年德國的Ebermayer就對其在養分循環中的作用開始了研究[4]。后來人們的研究向呈多角度、多方位發展, 逐漸涉獵凋落物對土壤理化性質、種群的類型和數量、養分循環的影響及凋落物的防止濺蝕、調節土壤及植物水分等水文生態功能方面[5]。我國于20世紀70年代末開始這方面的工作,但大部分研究主要集中于森林生態系統,對草地生態系統的研究相對較少[6]。本研究主要揭示草地枯落物與土壤物理性質的關系,為更好地利用凋落物,恢復退化草地提供科學依據。

1自然概況

研究地點位于內蒙古錫林郭勒盟西烏珠穆沁旗浩勒圖高勒鎮。東經116°21′~119°5′,北緯43°57′~43°23′,海拔1 200~1 957m之間。氣候屬于中溫帶半干旱季風區,大陸性氣候顯著。冬季嚴寒而漫長,春季干旱大風多,夏季短促而多雷陣雨,秋季涼爽而霜凍早。年平均氣溫1℃,極端最高氣溫37℃,極端最低氣溫-37.5℃,無霜期106d。年平均降水量350mm左右,多集中于7~8月。年平均風速4.3m/s,以西、西北風為主,大風日數60~90d。

試驗地草地植物群落類型為貝加爾針茅(Stipa baical-ensis)、線葉菊( Filifolium sibiricum)草地型。植草地優勢種為貝加爾針茅,亞優勢種為線葉菊,并伴生有羊草(Leymus ch-inensis)、腳苔草(Carex pediformis)、尖葉胡枝子(Lespedeze hedysaroides)、細葉沙參(Adenophora stenophylla)、菊葉委陵菜(Potentilla tanacetifolia)、地榆(Sanguisorba officinalis)等,1m2有26種植物。

2研究方法

選擇以自由放牧方式的家庭牧場,以牧戶為起點向北偏西30°的方向拉一條樣線直到牧場邊界。在樣線上每隔20m做一個Daubenmire樣方,測植物種類、產量。然后以定性的方法按離居民點的遠近及植物種類、產量的差異劃分放牧梯度等級[7],劃分3個放牧強度區,即重度放牧區(HG)、中度放牧區(MG)和輕度放牧區(LG),另外再選擇受干擾較少的圍封樣地作為對照區(CK)。在每個梯度內隨機做3個1m×1m的樣方,測地上植被現存量及枯落物量。并且在每個樣方旁邊做一組土壤的含水率(0~10cm、10~20cm、20~30cm)、容重、表面硬度及表層土壤機械組成。

3結果與分析

3.1不同放牧強度下枯落物現存量的變化

由表1可知,放牧不僅顯著減少了地上植物現存量,也使枯落物的量隨著放牧強度的增大而減少,這與郭繼勛等[8]在羊草草原的試驗結果一致,并且HG、LG和CK三者之間有極顯著差異(p<0.001)。

放牧不僅減少了植物產生枯枝落葉的機會,回歸方程為Y=0.650 1X-28.021,R2=0.94,而且枯落物在牲畜的踩踏下破碎及分解過程增強,使其現存量更少。

3.2枯落物與土壤含水率的關系

在放牧條件下,對0~30cm土壤水分的觀測結果表明(圖1),在草地覆蓋枯落物后,土壤水分含量均相應提高。總的趨勢隨著枯落物量的增加,土壤含水量逐漸提高,0~10cm和10~20cm的土層與其呈顯著的線性回歸關系;20~30cm土壤水分與枯落物量呈非線性關系,其原因可能是在放牧強度較輕的區域,地表植被生長良好且生物量大,對根系集中的土層的水分消耗增大[9]。

枯落物層之所以能夠提高土壤水分,一是枯草層具有一定的吸水能力,其吸水量為自身的3~4倍[10],覆蓋在地面上的枯落物層在降雨時可以保留一定的水分,起到涵養水分的作用;二是可以阻礙地表蒸發,蒸發量隨著枯落物層厚度的增加而降低[11]。

3.3枯落物與土壤容重的關系

土壤容重是土壤緊實度的指標之一,它與土壤孔隙度和滲透率密切相關[12];容重的大小主要受到土壤有機質含量、土壤結構及放牧家畜踐踏程度的影響。

由圖2可知,土壤容重隨枯落物量的增加而減小,并呈顯著的線性關系。隨著放牧壓力的減小,地表枯落物的量增加,一方面可以減輕家畜踐踏程度;另一方面枯落物在家畜輕微的踩踏及微生物的作用下,分解過程加快,進而增加土壤中有機質的含量[13],使土壤容重降低。

3.4枯落物與土壤表面硬度的關系

由于土壤是土粒的集合體,因此,土粒與土粒之間的結合力、凝聚力、土粒壘結狀態等的綜合作用使土壤具有某種硬度這種硬度稱為土壤的緊實度。硬度是土壤緊實度的指標之一。

由圖3可知,土壤表面硬度隨枯落物量的增加而減少,并且呈負對數關系,所以在地表保留一定量的枯落物可以降低土壤表面硬度。

在放牧條件下,當家畜放牧率提高,家畜數量增大,直接產生壓力,通過面積很小的的蹄面達到地面,這種壓力隨著動物的奔跑或加速行走時而增大,使土壤表面變得更加緊實;二是由于家畜重牧,過多采食與踐踏損失植被,植被及枯落物覆蓋度降低,不僅使緩沖畜蹄對地表的壓力的作用減少或消失,也使土壤中的植物根系以及土壤微生物數量都減少,也會導致土壤表面變得更加緊實[14]。

3.5枯落物與土壤表面顆粒組成的關系

研究表明,土壤的機械組成與植物類型和植被蓋度有一定的相關性,植被退化越嚴重的地區,土壤機械組成變化越強烈,尤其是表層土壤的粒度變化最明顯[15]。所以本試驗只對土壤表層0~5cm土壤的機械組成進行測定,并采用卡欽斯基將其劃分為3個粒級(沙粒、粉粒、粘粒)。結果表明(圖4),隨著枯落物量的增加,土壤表層沙粒含量降低,粉粒和粘粒的含量增加,有顯著的回歸關系。

這由于放牧壓力的降低,地表的植被及枯落物增加,一方面保護地表免受放牧的破壞;另一方面降低風速,減少風蝕,可保留較多的細粒物質。

4結論

在不同放牧壓力下,表層土壤容重、表面硬度隨枯落物量的增加而減少,而0~30 cm各層含水率則升高,土壤表層沙粒減少而粉粒和粘粒增加;并且各項物理性質與草地枯落物量有顯著的回歸關系。

地表覆蓋一定量的枯枝落葉,可有效的改善土壤的物理性質,使草原環境向著有利于植物生長的方向轉化,所以在草原的利用、保護及恢復的過程中,要重視草原的枯枝落葉層的作用。

5參考文獻

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(下轉第185頁)

(上接第181頁)

(3):255-259.

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