放牧及水文擾動對拉薩地區濕草甸濕地土壤特征的影響

王 麗，張鐿鋰，王兆鋒，土艷麗，尚二萍

（1．西安建筑科技大學 環境與市政工程學院，西安710055；2．中國科學院 地理科學與資源研究所，北京100101；3．西藏高原生物所，拉薩850001）

濕草甸是濕地生態系統向陸地生態系統過渡的一種濕地類型［1］。濕草甸作為良好的放牧場所，在人類墾殖過程中又首當其沖，使其更易受人類活動的干擾而表現出嚴重退化態勢［2－4］。放牧是青藏高原濕草甸濕地最重要的經營方式之一，也是影響最為廣泛的一種干擾方式。隨草場退化趨勢的日益嚴峻，已有研究從放牧強度、頻度以及放牧方式等不同角度對草場合理利用方式開展了大量試驗研究［5－6］，并針對已經出現的草場植被退化、毒雜草入侵、土壤沙化以及鼠害等生態環境問題進行了退化機理及修復技術的探討［7］。但對于生態交錯區域，濕草甸作為濕地生態系統的特性、對環境因子的敏感性及濕草甸植被對水分的依賴沒有得到重視，僅在少數研究中簡單涉及［4］。

此外，水文條件是濕地生態系統健康運行和發展的主導因子。水文擾動直接影響植被生長以及土壤環境的維持［8－9］。在濕地恢復過程中，水文條件的恢復是濕地生態系統恢復的先決條件［9］。本研究著眼于濕草甸濕地作為草地與濕地交錯帶的特殊生態位置，綜合考慮其作為草地及濕地系統對人為干擾的響應特征，分析放牧與水文擾動對濕草甸土壤特征的交叉影響，為濕草甸濕地的保護與恢復提供理論依據，探索濕草甸濕地的合理利用方式。

1 試驗材料與方法

2010年5月在墨竹工卡甲瑪濕地功能區內，選擇較為均一典型濕草甸濕地分布帶設置2個5m×5 m的觀測樣地架設圍欄，作為禁牧樣地（A），同時以圍欄外的濕草甸作為放牧樣地（B），以A和B樣地對比研究不同放牧強度下濕草甸濕地的生態響應；在放牧試驗樣地內同步設置兩個5m×5m的觀測樣地，分別作為水文干擾樣地（C）和水文與放牧同步干擾樣地（D），其中樣地C架設圍欄禁止放牧，樣地D僅用角鐵標記樣地范圍，試驗期間每月兩次對兩個樣地進行噴灌加水至土壤水分飽和。通過兩個樣地與樣地A的對比研究，分別分析水分調節、水分調節與放牧活動相結合的干擾活動對濕草甸濕地土壤特征的影響。

生長季末期，在各樣地分別均勻設置4個采樣點，采集濕草甸表層0—15cm的土壤樣品，混合后帶回實驗室風干，剔除雜物，根據測試要求進行研磨以測定土壤養分特征。其中土壤pH值采用電位測定法；有機質采用K2Cr2O7容量—外加熱法；全氮采用凱氏定氮法；速效氮采用堿解擴散法；全磷采用碳酸氫鈉熔融法—鉬蘭比色法；速效磷采用0．5mol／L NaHCO3（pH＝8．5）浸提—比色法；全鉀采用 NaOH熔融—火焰光度計法；速效鉀采用醋酸銨—火焰光度計法。

數據分析與作圖分別通過軟件SPSS 11．5和Origin 7．5進行。

2 結果與分析

2．1 土壤pH值

不同處理下，土壤pH值范圍為7．785～8．085。禁牧處理下的土壤pH值總體高于放牧處理，加水處理下的土壤pH值高于無水處理，以禁牧加水處理下最高，有牧無水處理下最低（圖1）。

圖1 不同放牧及水文條件下土壤pH值

2．2 土壤全量養分及有機質含量

不同處理下的土壤全氮含量范圍為1．365～1．817g／kg，禁牧處理下的土壤全氮含量高于放牧處理；禁牧加水處理下的土壤全氮含量最高，而有牧加水條件下的含量則最低。土壤全磷含量介于1．202～1．256g／kg，不同處理下土壤全磷含量水平表現為：有牧無水＞禁牧加水＞禁牧無水＞有牧加水。土壤全鉀含量范圍為29．282～30．746g／kg，無水處理下全鉀含量高于加水處理下的，總體表現為：有牧無水＞禁牧無水＞禁牧加水＞有牧加水。土壤有機質含量介于29．133～40．751g／kg，無水處理下的土壤有機質含量高于加水處理，且總體表現為：禁牧無水＞有牧無水＞禁牧加水＞有牧加水（圖2）。

圖2 不同放牧及水文條件下土壤全量氮、磷、鉀及有機質含量

2．3 土壤速效養分含量

不同處理下，土壤速效氮含量為59．238～107．843mg／kg，速 效 氮 占 土 壤 全 氮 的 比 例 為3．261%～7．903%。有牧處理下的土壤速效氮含量及其占全氮比例均高于禁牧處理；速效氮含量及其所占比例均表現為：有牧加水＞有牧無水＞禁牧無水＞禁牧加水（圖3）。土壤速效磷含量介于1．850～2．725mg／kg，而土壤速效磷在全磷中所占的比例為0．147%～0．221%。禁牧處理下的土壤速效磷含量及其所占比例高于有牧處理，加水處理高于無水處理；兩指標均表現為：禁牧加水＞禁牧無水＞有牧加水＞有牧無水（圖4）。

圖3 不同放牧及水文條件下群落土壤速效氮含量及其占全氮比例

圖4 不同放牧及水文條件下群落土壤速效磷含量及其占全磷比例

不同處理下的土壤速效鉀含量為32．985～58．070 mg／kg之間，而速效鉀占土壤全鉀比例為0．113%～0．188%，土壤速效鉀含量及其所占比例均表現為：有牧無水＞禁牧加水＞禁牧無水＞有牧加水（圖5）。

圖5 不同放牧及水文條件下群落土壤速效鉀含量及其占全鉀比例

3 結 論

禁牧條件下的土壤表層pH值高于放牧條件，禁牧加水條件下，表層土壤pH值最高，放牧無水條件下最低。土壤全氮含量表現為禁牧條件高于放牧條件，禁牧加水條件下最高，有牧加水條件下最低。禁牧條件下，水文條件改善提高了土壤全氮含量，而放牧條件下則降低了全氮含量。土壤全磷含量為放牧無水條件下最高，放牧加水條件下最低。水文條件的改善降低了土壤全鉀含量，放牧無水條件下最高，加水條件下最低。水文條件改善同樣降低了土壤有機質含量，禁牧無水條件下最高，放牧加水條件下最低，同一水文擾動下，放牧降低了有機質含量。

禁牧降低土壤速效氮含量及其占全氮比例，放牧加水條件下最高，禁牧加水下最低，水文擾動在不同放牧擾動下作用不同。禁牧提高土壤速效磷含量及其占全磷比例，不同放牧條件下，水文條件改善均提高土壤速效磷含量及其占全磷比例。土壤速效鉀含量及其占全鉀比例在放牧無水條件下最高，放牧加水條件下最低。

4 討 論

研究表明，過牧草場實行圍封恢復后，土壤理化環境均有明顯改善［10］。隨圍封時間的延長，土壤有機質、全量養分含量多呈增加趨勢，但速效養分含量因樣地特征不同而表現出不同的變化規律［11］。放牧對于土壤特征的影響主要是由于：（1）長期踩踏，土壤板結，硬度增加，通氣透水性下降，土壤結構破壞［12－13］；（2）采食導致養分輸入減少［14］，而在青藏高原，這一原因由于當地燃料缺乏，牲畜糞便被撿回用作燃料而導致養分無歸還，土壤養分含量下降更為明顯。本研究中禁牧后，土壤有機質、全氮、速效磷均增加，而其他元素則表現出不同的變化規律，一方面與禁牧時間有關［15］，另一方面與水文擾動在不同放牧條件下所起的作用有關。

水文波動特征決定其產生影響的方式及程度。濕地灌水恢復首先會造成濕地土壤養分的淋溶損失［9］。但本研究中僅土壤有機質及全鉀含量因水文干擾而下降，全氮及全磷的變化原因還有待進一步試驗研究。另一方面，灌水形成的干濕交替對土壤中的物質遷移轉化具有重要影響，可促進有機質分解，影響養分可利用性［9］。Klimkowska等［16］研究認為，灌水使土壤氮可利用性降低，磷的可利用性提高。本研究通過灌水進行水分調節，使濕草甸樣地處于干濕交替環境中，雖然土壤速效氮、磷的含量表現不一致，但其分別占全量氮、磷的比例則表明了研究中水文擾動對土壤氮、磷可利用性的相似影響。

在青藏高原脆弱的生態環境中，土壤養分積累與保持對高原生態系統的發展極為重要。濕草甸濕地土壤養分對于放牧調節與水文擾動交叉影響的響應規律更為復雜。本研究結果僅是短期試驗的初步結果，為了實現過牧濕草甸草場的最佳恢復效果，應該開展長期的試驗研究為過牧草場的恢復提供科學的理論依據。

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