不同利用條件下羊草草原土壤理化性質與地上生物量的相關分析

楊曉剛+烏仁其其格+黃振艷+李杰+王力達

摘要：對重度放牧牧場、打草場和封育的呼倫貝爾羊草（Leymus chinensis）草原的土壤理化性質與地上生物量進行了相關分析。結果表明，在圍封狀態(tài)下，土壤速效磷、10～20 cm含水量以及地上生物量濕重均與地上生物量干重呈強正相關，而地上生物量濕重與地上生物量干重呈極顯著正相關（P<0.01），0～10 cm容重與地上生物量干重呈顯著負相關（P<0.05）。在打草場中，速效磷、速效氮、0～10 cm容重及地上生物量濕重與地上生物量干重均呈強正相關，且地上生物量濕重與地上生物量干重呈顯著正相關（P<0.05），0～10 cm含水量、10～20 cm含水量及10～20 cm容重與地上生物量干重呈弱正相關，有機質與地上生物量干重呈顯著負相關（P<0.05）。在重度放牧牧場中，地上生物量濕重與地上生物量干重呈極顯著正相關（P<0.01），銨態(tài)氮、10～20 cm容重與地上生物量干重呈弱正相關，0～10 cm容重與地上生物量干重呈強負相關。由此得出，作為圍封草原為了增加地上生物量應將施磷肥、松土作為草原土壤改良主要措施；重度放牧牧場應將施氮肥和松土作為草原土壤恢復措施；打草場應將施磷肥、氮肥及松土作為草原土壤恢復措施。

關鍵詞：退化草原；土壤理化性質；地上生物量

中圖分類號：S812 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2014）03-0624-03

草地退化在世界各國普遍存在，中國沙化、嚴重退化的草地面積約占草地可利用面積的1/3。呼倫貝爾退化草地，已超過可利用草原面積的40%，且每年以2%的速度向縱深擴展。而人工草地和改良草地的建設速度每年僅為0.12%，遠遠低于退化速度[1]。近年來，恢復已遭破壞的草地生態(tài)系統(tǒng)，已成為改善草地生態(tài)環(huán)境，提高草地生產(chǎn)力，實現(xiàn)草地可持續(xù)發(fā)展的關鍵所在。從區(qū)域水平上講，天然草原的外貌和結構特征主要決定于氣候、地形和土壤等環(huán)境條件。但對同一塊草地而言，這些條件幾乎是恒定的或是有規(guī)律的變化，而人為活動則成為了影響草地的主要因子。其中放牧和割草是兩種長期以來普遍存在的天然草地畜牧業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)營方式，在它們的作用下，草原生態(tài)系統(tǒng)的植物群落和土壤都會產(chǎn)生相應的變化[2]。鑒于此，本試驗對不同利用條件下羊草（Leymus chinensis）草原中土壤理化性質對地上生物量的影響程度進行了分析，旨在為半干旱草原區(qū)退化草地土壤改良提供理論支持。

1 研究區(qū)域自然概況

研究區(qū)位于中國農(nóng)業(yè)科學院呼倫貝爾草原生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學觀測研究站退化樣地（分重度放牧牧場、打草場和圍封草原3種），是大興安嶺西麓丘陵向蒙古高原過渡區(qū)，北緯49°23′、東經(jīng)120°02′，海拔627～635 m。溫帶半干旱大陸性氣候，年均氣溫-2.4 ℃，最高、最低氣溫分別為36.17 ℃和-48.50 ℃；≥10 ℃年積溫1 580～1 800 ℃，無霜期80～110 d；年均降水量250～380 mm，多集中在7～9月且變率較大。土壤為暗栗鈣土，地帶性植被為羊草草原[3]。

2 試驗方法

2.1 采樣及測定方法

每個樣地設置5個1 m×1 m的樣方，首先剪取樣方內的植物裝入袋中，稱濕重和烘干后測干重。選取不同的土壤深度（0～10 cm、10～20 cm），每個深度做3個重復。用土壤環(huán)刀（V=100 cm3）采取0～10 cm、10～20 cm深度的土壤樣品，裝入鋁盒，帶回實驗室后先測定濕重，后在105 ℃烘箱中連續(xù)烘干24 h測定干重，計算土壤含水量和土壤容重；再采集同樣土層和深度的土壤樣品裝入布袋，風干后進行化學成分測定。土壤有機質、pH、速效磷、速效鉀測定：采用TFY-97B型土壤養(yǎng)分測定儀進行測定。速效氮測定：采用堿解擴散法進行測定。

2.2 數(shù)據(jù)處理

采用SAS 6.0進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析。

3 結果與分析

3.1 不同利用條件下羊草草原地上生物量分析

由表1可知，在重度放牧牧場、打草場和圍封草原中，地上生物量干重、濕重均呈現(xiàn)明顯增加的趨勢。圍封草原地上生物量干重和濕重均為最高，與打草場和重度放牧牧場之間差異均達顯著水平（P<0.05）。

3.2 不同利用條件下羊草草原土壤物理性質分析

由表2可知，在0～10 cm含水量方面，圍封草原和重度放牧牧場與打草場間差異顯著（P<0.05），圍封草原與重度放牧牧場分別為13.12%、13.14%。在10～20 cm含水量方面，圍封草原、打草場、重度放牧牧場三者間均差異顯著（P<0.05），其中以重度放牧牧場最高，為13.16%。在0～10 cm容重方面，以打草場容重最高，但三者間無顯著差異（P>0.05）；在10～20 cm容重方面，打草場與圍封草原和重度放牧牧場間差異顯著（P<0.05）。

3.3 不同利用條件下土壤化學性質分析

由表3可知，不同利用條件下草原土壤銨態(tài)氮含量差異不顯著；圍封草原土壤有機質和速效磷均顯著（P<0.05）高于打草場和重度放牧牧場，打草場和重度放牧牧場之間差異不顯著；打草場速效鉀含量顯著（P<0.05）高于圍封草原和重度放牧牧場，圍封草原和重度放牧牧場間差異不顯著；圍封草原和重度放牧牧場速效氮含量均顯著（P<0.05）高于打草場，圍封草原和重度放牧牧場間差異不顯著。

3.4 土壤理化指標與地上生物量干重的相關分析

由表4可知，在圍封狀態(tài)下，土壤速效磷、10～20 cm含水量以及地上生物量濕重均與地上生物量干重呈強正相關，而地上生物量濕重與地上生物量干重呈極顯著正相關（P<0.01），0～10 cm容重與地上生物量干重呈顯著負相關（P<0.05）。在打草場中，速效磷、速效氮、0～10 cm容重及地上生物量濕重與地上生物量干重均呈強正相關，且地上生物量濕重與地上生物量干重呈顯著正相關（P<0.05），0～10 cm含水量、10～20 cm含水量及10～20 cm容重與地上生物量干重呈弱正相關，有機質與地上生物量干重呈顯著負相關（P<0.05）。在重度放牧牧場中，地上生物量濕重與地上生物量干重呈極顯著正相關（P<0.01），銨態(tài)氮、10～20 cm容重與地上生物量干重呈弱正相關，0～10 cm容重與地上生物量干重呈強負相關。

4 小結與討論

試驗結果表明，呼倫貝爾羊草草原不同利用條件下其土壤理化性質隨著退化程度的加大而隨之變化。因現(xiàn)有的草原都已分屬牧民，試驗中，除了圍封草原，打草場和重度放牧牧場都存在人為干擾因素。在0～10 cm土壤含水量的比較中，打草場與圍封草原和重度放牧牧場間差異顯著，10～20 cm含水量在圍封草原、打草場、重度放牧牧場間均差異顯著，其中以重度放牧牧場為最高。這與烏仁其其格等[3]對呼倫貝爾羊草草原的研究結果相似。

有機質、銨態(tài)氮、速效氮在重度放牧牧場的測定值高于打草場，這與何丹[4]、賈晉峰[5]的研究結果不同，分析其原因，打草場的羊草均被機械收割，土壤養(yǎng)分得不到補充，而重度放牧牧場雖然地上生物量最低，但是由于放牧家畜在采食過程中，除踐踏影響草地土壤的物理結構外，還通過采食活動及畜體對營養(yǎng)物質的轉化影響草地營養(yǎng)物質的循環(huán)，從而使草地土壤的化學成分發(fā)生變化。家畜的排泄物在一定程度上充當了草原的肥料，使重度放牧牧場的銨態(tài)氮、有機質、速效氮的含量高于打草場。

從地上生物量干重與土壤理化指標的相關分析得出，在圍封狀態(tài)下，土壤速效磷、10～20 cm含水量以及地上生物量濕重均與地上生物量干重呈強正相關，而地上生物量濕重與地上生物量干重呈極顯著正相關（P<0.01），0～10 cm容重與地上生物量干重呈顯著負相關（P<0.05）。所以速效磷、土壤含水量、土壤的緊密度應作為圍封草原土壤恢復的主要指標。在打草場中，速效磷、速效氮、0～10 cm容重及地上生物量濕重與地上生物量干重均呈強正相關，且地上生物量濕重與地上生物量干重呈顯著正相關（P<0.05），0～10 cm含水量、10～20 cm含水量及10～20 cm容重與地上生物量干重呈弱正相關，有機質與地上生物量干重呈顯著負相關（P<0.05）。所以速效磷、速效氮、0～10 cm土壤的緊密度應作為打草場草原恢復的主要指標。在重度放牧牧場中，地上生物量濕重與地上生物量干重呈極顯著正相關（P<0.01），銨態(tài)氮、10～20 cm容重與地上生物量干重呈弱正相關，0～10 cm容重與地上生物量干重呈強負相關。所以銨態(tài)氮、10～20 cm土壤的緊密度、0～10 cm土壤的緊密度可作為重度放牧牧場草原的恢復指標。

參考文獻：

[1] 朱立博，高 娃.保護和改善草原生態(tài)環(huán)境 實現(xiàn)呼倫貝爾草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展[J]. 內蒙古草業(yè)，2003，15（1）：15-16.

[2] 鄭淑華，趙萌莉，韓國棟，等.不同放牧壓力下典型草原土壤物理性質與植被關系的研究[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2005，19（7）：199-203.

[3] 烏仁其其格，武曉東，閆瑞瑞.呼倫貝爾草甸草原羊草群落不同退化程度土壤理化指標[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2009，23（9）：12-15.

[4] 何 丹.改良措施對天然草原植被及土壤的影響[D].北京：中國農(nóng)業(yè)科學院，2009.

[5] 賈晉峰.不同利用方式對典型草原家庭牧場植物群落和土壤理化性質的影響[D]. 呼和浩特：內蒙古大學，2007.

4 小結與討論

試驗結果表明，呼倫貝爾羊草草原不同利用條件下其土壤理化性質隨著退化程度的加大而隨之變化。因現(xiàn)有的草原都已分屬牧民，試驗中，除了圍封草原，打草場和重度放牧牧場都存在人為干擾因素。在0～10 cm土壤含水量的比較中，打草場與圍封草原和重度放牧牧場間差異顯著，10～20 cm含水量在圍封草原、打草場、重度放牧牧場間均差異顯著，其中以重度放牧牧場為最高。這與烏仁其其格等[3]對呼倫貝爾羊草草原的研究結果相似。

有機質、銨態(tài)氮、速效氮在重度放牧牧場的測定值高于打草場，這與何丹[4]、賈晉峰[5]的研究結果不同，分析其原因，打草場的羊草均被機械收割，土壤養(yǎng)分得不到補充，而重度放牧牧場雖然地上生物量最低，但是由于放牧家畜在采食過程中，除踐踏影響草地土壤的物理結構外，還通過采食活動及畜體對營養(yǎng)物質的轉化影響草地營養(yǎng)物質的循環(huán)，從而使草地土壤的化學成分發(fā)生變化。家畜的排泄物在一定程度上充當了草原的肥料，使重度放牧牧場的銨態(tài)氮、有機質、速效氮的含量高于打草場。

從地上生物量干重與土壤理化指標的相關分析得出，在圍封狀態(tài)下，土壤速效磷、10～20 cm含水量以及地上生物量濕重均與地上生物量干重呈強正相關，而地上生物量濕重與地上生物量干重呈極顯著正相關（P<0.01），0～10 cm容重與地上生物量干重呈顯著負相關（P<0.05）。所以速效磷、土壤含水量、土壤的緊密度應作為圍封草原土壤恢復的主要指標。在打草場中，速效磷、速效氮、0～10 cm容重及地上生物量濕重與地上生物量干重均呈強正相關，且地上生物量濕重與地上生物量干重呈顯著正相關（P<0.05），0～10 cm含水量、10～20 cm含水量及10～20 cm容重與地上生物量干重呈弱正相關，有機質與地上生物量干重呈顯著負相關（P<0.05）。所以速效磷、速效氮、0～10 cm土壤的緊密度應作為打草場草原恢復的主要指標。在重度放牧牧場中，地上生物量濕重與地上生物量干重呈極顯著正相關（P<0.01），銨態(tài)氮、10～20 cm容重與地上生物量干重呈弱正相關，0～10 cm容重與地上生物量干重呈強負相關。所以銨態(tài)氮、10～20 cm土壤的緊密度、0～10 cm土壤的緊密度可作為重度放牧牧場草原的恢復指標。

參考文獻：

[1] 朱立博，高 娃.保護和改善草原生態(tài)環(huán)境 實現(xiàn)呼倫貝爾草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展[J]. 內蒙古草業(yè)，2003，15（1）：15-16.

[2] 鄭淑華，趙萌莉，韓國棟，等.不同放牧壓力下典型草原土壤物理性質與植被關系的研究[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2005，19（7）：199-203.

[3] 烏仁其其格，武曉東，閆瑞瑞.呼倫貝爾草甸草原羊草群落不同退化程度土壤理化指標[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2009，23（9）：12-15.

[4] 何 丹.改良措施對天然草原植被及土壤的影響[D].北京：中國農(nóng)業(yè)科學院，2009.

[5] 賈晉峰.不同利用方式對典型草原家庭牧場植物群落和土壤理化性質的影響[D]. 呼和浩特：內蒙古大學，2007.

4 小結與討論

試驗結果表明，呼倫貝爾羊草草原不同利用條件下其土壤理化性質隨著退化程度的加大而隨之變化。因現(xiàn)有的草原都已分屬牧民，試驗中，除了圍封草原，打草場和重度放牧牧場都存在人為干擾因素。在0～10 cm土壤含水量的比較中，打草場與圍封草原和重度放牧牧場間差異顯著，10～20 cm含水量在圍封草原、打草場、重度放牧牧場間均差異顯著，其中以重度放牧牧場為最高。這與烏仁其其格等[3]對呼倫貝爾羊草草原的研究結果相似。

有機質、銨態(tài)氮、速效氮在重度放牧牧場的測定值高于打草場，這與何丹[4]、賈晉峰[5]的研究結果不同，分析其原因，打草場的羊草均被機械收割，土壤養(yǎng)分得不到補充，而重度放牧牧場雖然地上生物量最低，但是由于放牧家畜在采食過程中，除踐踏影響草地土壤的物理結構外，還通過采食活動及畜體對營養(yǎng)物質的轉化影響草地營養(yǎng)物質的循環(huán)，從而使草地土壤的化學成分發(fā)生變化。家畜的排泄物在一定程度上充當了草原的肥料，使重度放牧牧場的銨態(tài)氮、有機質、速效氮的含量高于打草場。

從地上生物量干重與土壤理化指標的相關分析得出，在圍封狀態(tài)下，土壤速效磷、10～20 cm含水量以及地上生物量濕重均與地上生物量干重呈強正相關，而地上生物量濕重與地上生物量干重呈極顯著正相關（P<0.01），0～10 cm容重與地上生物量干重呈顯著負相關（P<0.05）。所以速效磷、土壤含水量、土壤的緊密度應作為圍封草原土壤恢復的主要指標。在打草場中，速效磷、速效氮、0～10 cm容重及地上生物量濕重與地上生物量干重均呈強正相關，且地上生物量濕重與地上生物量干重呈顯著正相關（P<0.05），0～10 cm含水量、10～20 cm含水量及10～20 cm容重與地上生物量干重呈弱正相關，有機質與地上生物量干重呈顯著負相關（P<0.05）。所以速效磷、速效氮、0～10 cm土壤的緊密度應作為打草場草原恢復的主要指標。在重度放牧牧場中，地上生物量濕重與地上生物量干重呈極顯著正相關（P<0.01），銨態(tài)氮、10～20 cm容重與地上生物量干重呈弱正相關，0～10 cm容重與地上生物量干重呈強負相關。所以銨態(tài)氮、10～20 cm土壤的緊密度、0～10 cm土壤的緊密度可作為重度放牧牧場草原的恢復指標。

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[4] 何 丹.改良措施對天然草原植被及土壤的影響[D].北京：中國農(nóng)業(yè)科學院，2009.

[5] 賈晉峰.不同利用方式對典型草原家庭牧場植物群落和土壤理化性質的影響[D]. 呼和浩特：內蒙古大學，2007.