劃破草皮對不同地形高寒草甸草原土壤特征及地下生物量的影響

李小龍，曹文俠，李文，張曉燕，徐長林，韋應莉，師尚禮

(甘肅農業大學草業學院，草業生態系統教育部重點實驗室，中-美草地畜牧業可持續發展研究中心，甘肅 蘭州 730070)

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劃破草皮對不同地形高寒草甸草原土壤特征及地下生物量的影響

李小龍，曹文俠*，李文，張曉燕，徐長林，韋應莉，師尚禮

(甘肅農業大學草業學院，草業生態系統教育部重點實驗室，中-美草地畜牧業可持續發展研究中心，甘肅 蘭州 730070)

在青藏高原東緣東祁連山高寒草甸草原開展平地劃破草皮和緩坡地劃破草皮試驗，研究了劃破改良措施對土壤特征及地下生物量的影響。結果表明,劃破干擾對土壤含水量和土壤緊實度的影響主要體現在7-8月，在此期間劃破干擾對平地的改良效果均顯著優于緩坡地；劃破初期，劃破干擾減小了平地與緩坡地劃破溝內表層地下生物量，但經過4個月的生長季，劃破改良顯著增加了平地表層土壤地下生物量，而緩坡地表層土壤地下生物量反而較其對照區有所減小；劃破處理可以有效增加平地各個土層有機碳含量，而對于緩坡地，反而降低了表層土壤有機碳含量。研究證實，平地劃破草皮措施有利于生產力較低的高寒草甸草原禾草-嵩草草甸的綜合改良，但劃破草皮措施對以嵩草為優勢種的緩坡地草甸草原需謹慎使用。

高寒草甸草原；劃破草皮；不同地形；土壤特征；地下生物量

近年來，隨著氣候變化以及人類不合理利用，我國草地資源逐年退化、草地生境惡化，草地生態系統穩定性遭受嚴重破壞[1]。青藏高原東部的高寒草甸草原，由于獨特的地理位置，氣候寒冷潮濕，枯死根系分解緩慢，加之連續放牧利用和踐踏草地時間過長[2]，導致土壤與根系絮結在地表形成堅實的草皮，致使土壤通透性降低、草產量下降[3]。針對以上問題，前人通過大量實踐和研究探尋草地改良措施[4-5]，其中劃破草皮作為草地改良的一種有效措施被廣泛使用[6]。劃破草皮是指在盡可能減少破壞天然植被的前提下，通過對草皮劃縫處理來破除絮結層以改善土壤通透性，間接地提高土壤養分以達到改良草地的目的[3]。沈景林等[7]認為劃破草皮可以增加土壤通氣、透水性，促進土壤有機質分解[8]，為植物提供更多營養物質，促進牧草生長、發育。馮忠心等[9]研究也表明，劃破草皮在提高植被高度、總蓋度和地上生物量等方面效果顯著。

以往的研究主要探討了劃破草皮對生產力、生物多樣性等地上植被恢復的效果[9]，但就劃破干擾對地形的適應性以及影響其效果的制約因子卻鮮有報道。高寒草甸草原生態脆弱，地形復雜多樣，盲目地應用劃破草皮改良措施可能收效甚微，甚至加劇草地退化。如何進行草皮劃破和草地改良、指導當地牧民使用劃破草皮技術，應充分考慮劃破草皮改良措施對地形的適應性和基本要求，在提高草地生產力的同時，維持土壤系統的穩定性。本試驗從土壤理化及地下生物量特性入手，通過探討平地和緩坡地2種地形在劃破干擾下土壤含水量、土壤緊實度、土壤有機碳含量、土壤容重等土壤特征指標的變化，以期為保護高寒草甸草原生態系統生物多樣性和利用草地資源提供理論依據。

1　材料與方法

1.1研究區概況

本試驗于2014年在青藏高原東部的天祝縣金強河地區進行，地理坐標N 36°31′-37°55′，E 102°07′-103°46′，平均海拔約2960 m。當地氣候晝夜溫差大、寒冷潮濕、白天日照強、雨熱同步。其年平均溫度0.8℃，其中1和7月平均氣溫為-10.8和12.4℃；≥0℃和≥10℃的年積溫分別為158和1026℃；年降水量424.5 mm(其中66%集中在7-9月)；年蒸發量1592 mm。無絕對無霜期，植物生長期達120～140 d。主體土壤類型為高寒草甸土，草地類型為高寒草甸草原，主要植物種有：垂穗披堿草(Elymusnutans)、矮嵩草(Kobresiahumilis)、冷地早熟禾(Poacrymophila)、線葉嵩草(Kobresiacapillifolia)、異針茅(Stipaaliena)、球花蒿(Artemisiasmithii)、麻花艽(Gentianastraminea)等。

1.2試驗設計與取樣方法

試驗地為當地牧民的冬春草場，生長季(5-10月)休牧，非生長季(10月-次年5月)放牧，放牧率為6.67～7.22 羊/hm2。2014年5月初，地面表層解凍10～15 cm。選擇基況一致的禾草-嵩草型灘地和緩坡地(坡度介于10～15°，坡向正北)進行劃破試驗，2種地形各設置3個300 m2的重復樣地。以改造后的小型懸耕機作為劃破草皮機械，將原旋耕機5排刀頭間隔取掉第2、4排，并將刀頭加工成直立型刀頭，平行線作業，劃破縫寬1.5 cm，劃破深度(10±2) cm，劃破行距25 cm，緩坡地劃破區沿等高線進行劃破作業，對照區不做劃破處理。分別于同年6、7、8、9月，無較大降雨時在每個樣地用100 cm3的環刀分層取0～10 cm、10～20 cm和20～30 cm土樣，立即稱重，每個樣地重復12次。土樣于105℃條件下連續烘干6～8 h，在干燥器中冷卻后稱重，測算土壤含水率，并于9月用同樣的方法測算土壤容重。選擇土壤緊實度儀(USA SC-900數顯式土壤緊實度儀)測定土壤緊實度，重復20次。同年6、9月采用土柱法[10]在樣地內隨機挖取20 cm×20 cm×30 cm土柱，每個樣地重復12次，每個土柱分3層，每層10 cm，剔除石塊等雜物后用清水沖洗網袋，以得到地下生物量，地下生物量在65℃烘箱中烘至恒重，并稱重、計算。同年9月在各樣地內隨機布設3條200 m樣線，等距離選取12個點，用直徑3.5 cm的土鉆采集0～10 cm、10～20 cm和20～30 cm的土樣，剔除根系、石塊等雜物后風干，過0.15 mm篩，用重鉻酸鉀-外加熱法測定有機碳含量[11]。

1.3統計分析

本試驗采用Excel 2007進行數據處理與分析，采用SPSS 18.0進行Duncan’s新復極差分析。

2　結果與分析

2.1不同地形劃破干擾對高寒草甸草原地下生物量的影響

由表 1 可知，高寒草甸草原地下生物量在劃破草皮處理影響下發生了明顯變化，并且劃破初期和劃破后期地下生物量對劃破干擾的響應也不相同。

表1　劃破草皮條件下不同處理的地下生物量Table 1　The belowground biomass in different terrain under sward cleavage treatment　g/m2

注: 表中不同字母代表同種地形不同處理間在P<0.05水平下差異顯著，下同。

Note: Different letters indicate significant difference atP<0.05 level between the same terrain. The same below.

初期，劃破干擾顯著降低了平地0～10 cm土層地下生物量(P<0.05)，而10～30 cm土層劃破溝內地下生物量顯著高于劃破溝間與其對照區(P<0.05)。而對于劃破初期緩坡地而言，0～10 cm土層劃破溝間地下生物量顯著高于劃破溝內(P<0.05)，而劃破溝內又顯著高于其對照區(P<0.05)。10～30 cm土層劃破區地下生物量顯著高于其對照區(P<0.05)。9月，劃破干擾顯著增加了平地劃破區0～10 cm土層地下生物量(P<0.05)，而10～30 cm土層中地下生物量變化不顯著(P>0.05)。緩坡地劃破溝內0～10 cm土層地下生物量低于劃破溝間，差異不顯著(P>0.05)，但顯著低于其對照區(P<0.05)，而劃破溝間與對照區差異不顯著(P>0.05)。10～30 cm土層中，劃破區地下生物量顯著高于其對照區(P<0.05)，但其中20～30 cm土層劃破溝間地下生物量與對照區差異不顯著。

2.2不同地形劃破干擾對土壤水分的影響

如表 2 所示，試驗地土壤含水量7月>9月>8月>6月，經過不同地形的劃破干擾后，不同時期不同處理間土壤含水量出現了不同變化。

劃破初期(6月)，與其對照相比劃破干擾顯著降低了平地劃破溝間0～10 cm土層土壤含水量(P<0.05)，緩坡地10～30 cm土層土壤含水量與其對照相比差異不顯著(P>0.05)。7月，劃破干擾僅使平地10～20 cm土層劃破溝內土壤含水量顯著低于其對照區(P<0.05)，其他土層處理間均無顯著差異(P>0.05)。對于緩坡地而言，0～20 cm土層中，劃破溝內土壤含水量顯著低于其對照區(P<0.05)，劃破溝間與對照差異不顯著(P>0.05)。20～30 cm土層中，劃破溝內和劃破溝間與其對照相比差異不顯著(P>0.05)。8月，與其對照相比劃破干擾顯著增加了平地0～30 cm土層劃破溝內及劃破溝間土壤含水量(P<0.05)，而對于緩坡地，劃破干擾僅顯著增加了10～20 cm土層劃破溝間土壤含水量(P<0.05)，其他土層差異均不顯著(P>0.05)。9月，劃破干擾對平地與緩坡地不同土層各處理間均無顯著影響(P>0.05)。

表2　劃破草皮條件下不同處理的土壤含水量Table 2　The soil water contents in different terrain under sward cleavage treatment　%

2.3不同地形劃破干擾對土壤緊實度及土壤容重的影響

由表 3 可見，土壤緊實度在劃破干擾后不同時期出現了相應變化。在劃破初期，也就是同年6月，平地0～30 cm土層劃破溝間土壤緊實度均大于其對照區，但劃破干擾顯著減小了平地劃破溝內0～30 cm土層土壤緊實度(P<0.05)。對于緩坡地而言，劃破干擾顯著減小了劃破溝內0～30 cm土層土壤緊實度(P<0.05)，而劃破溝間0～30 cm土層土壤緊實度與其對照區相比，差異不顯著(P>0.05)。7月，經過一段時間的恢復，平地劃破溝間的土壤緊實度有所改良，其中0～10 cm土層、20～30 cm土層土壤緊實度顯著降低(P<0.05)，而劃破溝內0～30 cm土層土壤緊實度仍顯著小于其對照區(P<0.05)，但劃破干擾對緩坡地的影響仍僅限于劃破溝內，對劃破溝間影響不顯著(P>0.05)。8月，劃破干擾顯著降低了平地0～20 cm土層劃破溝內及劃破溝間土壤緊實度(P<0.05)，顯著降低了平地20～30 cm土層劃破溝內土壤緊實度(P<0.05)，而對于緩坡地，反而顯著增大了0～10 cm土層劃破溝間土壤緊實度(P<0.05)，劃破干擾對緩坡地其他土層各處理間的影響均與平地相似。而到了劃破后期(9月)，劃破干擾對平地及緩坡地的影響就僅限于劃破溝內，而溝間與其對照相比差異均不顯著(P>0.05)。

如圖1所示，高寒草甸草原經過不同地形的劃破干擾后土壤容重發生了不同程度的變化。劃破草皮處理對于土壤容重有明顯改良作用，對于平地而言，0～10 cm土層中劃破溝內土壤容重顯著低于劃破溝間與其對照區(P<0.05)，10～20 cm與20～30 cm土層中土壤容重差異不顯著(P>0.05)；而對于緩坡地而言，0～10 cm土層劃破溝內與劃破溝間土壤容重均顯著低于其對照區(P<0.05)，10～20 cm土層劃破溝間土壤容重顯著低于劃破溝內與其對照區(P<0.05)，20～30 cm土層劃破溝內土壤容重顯著低于劃破溝間與其對照區(P<0.05)。

2.4不同地形劃破干擾對高寒草甸草原土壤有機碳的影響

如圖2所示，高寒草甸草原土壤有機碳含量經過劃破干擾發生了明顯變化，并且不同地形的高寒草甸草原土壤有機碳含量對劃破干擾的響應也截然不同。對于平地而言，在0～10 cm土層中劃破溝內與劃破溝間土壤有機碳含量均高于其對照區，但差異不顯著(P>0.05)，10～20 cm土層中，劃破溝內土壤有機碳含量顯著高于其對照區(P<0.05)，但劃破溝間土壤有機碳含量與對照區相比，差異不顯著(P>0.05)，而20～30 cm土層中，劃破區土壤有機碳含量顯著高于其對照區(P<0.05)；緩坡地0～10 cm土層中劃破溝內土壤有機碳含量顯著低于劃破溝間及其對照區(P<0.05)，而在10～30 cm土層中，劃破干擾與對照差異不顯著(P>0.05)。

表 3　劃破草皮條件下不同處理的土壤緊實度Table 3　The soil compaction content in different terrain under sward cleavage treatment 　kPa

圖1　劃破草皮條件下不同地形的土壤容重Fig.1　The soil bulk density content in different terrain under sward cleavage treatment　不同字母表示在P<0.05水平下差異顯著，下同。Different letters indicate significant difference at P<0.05 level. The same below.

圖2　劃破草皮條件下不同處理的土壤有機碳含量Fig.2　The soil organic carbon contents in different terrain under sward cleavage treatment

3　討論

近年來，高寒草甸草原因為長期過度放牧[12]以及鼠害[13]、人為干擾[14-15]等各種因素影響導致部分草地退化嚴重，進而改變了草地-土壤環境[16]。草地退化包括植被退化和土壤退化，是由于植被、土壤系統耦合關系喪失和系統相悖所致[17]。植被退化可以導致土壤退化，而土壤退化也能引起植被退化，二者互為因果關系[18]。土壤是維持植物生長的基礎[19]，所以草地改良措施應充分考慮對土壤的改良效果，改良過程中，土壤的形成發育和質量狀況，以及土壤與植物之間的相互促進作用和協調關系決定了退化生態系統植被恢復與改良的效果[20-21]。劃破草皮作為草地改良的一種有效措施，其機理是通過對草皮劃縫處理，改善草地土壤通透性，促進土壤內外熱交換，提高水、氣含量，增強微生物活性，加快有機質分解和礦化，提高土壤養分，進而達到改良草地的最終目的。胡建國[3]研究表明，劃破草皮是改良退化草地的一項十分有效地措施，其增產效果通常為30%～50%，高者可達2至4倍。萬秀蓮和張衛國[6]認為，劃破草皮能夠顯著優化草地經濟性狀。所以，劃破草皮作為一種人為物理干擾已被廣泛應用于現有的草地改良措施中。但是，劃破干擾對平地和緩坡地的影響有較大差異。

土壤含水量與植物生長有密切關系[22]。本試驗中，在劃破初期處于低水分時期，由于植被還未恢復且蒸發量大，劃破干擾僅降低了平地0～10 cm土層劃破溝間土壤含水量且對緩坡地無顯著影響。植被經過一段時間的生長恢復，平地土壤保水能力大幅增加，7-8月劃破干擾對平地的改良效果顯著大于緩坡地。但隨著植被和根系的生長逐漸達到植物生長最旺盛時期，劃破草皮的作用逐漸被抵消，劃破處理的改良作用達到最低限度，所以劃破干擾對平地與緩坡地不同土層各處理間均無顯著影響。綜合劃破處理4個月來對土壤含水量的影響，劃破干擾對平地的改良效果明顯大于緩坡地。土壤緊實度對土壤養分的轉化、利用及植物根系的生長和發育都有重要作用[23]，在劃破處理后的3個月里，劃破干擾對土壤緊實度的改良均或多或少呈現出平地優于坡地的效果，但到劃破末期，植物生長發育逐漸達到鼎盛時期，隨著植物根系的生長速度加快，對劃破處理的作用逐漸抵消，致使劃破干擾對平地及緩坡地的影響均僅限于劃破溝內。有效的改良措施可以使土壤容重顯著減小[24]。劃破處理對平地及緩坡地土壤容重均有明顯改良作用。制約草地生態系統穩定性的因素多種多樣，其中牧草地下生物量大小至關重要[10,25]，在探討草地生態系統結構與功能的過程中，植被地下部分根系研究是不可缺少的一部分[26]，并且土壤理化性質對高寒草甸生物量的積累具有重要的作用[27]。劃破初期可能由于前期的機械損傷等人為因素干擾，劃破干擾均降低了平地與緩坡地劃破溝內表層地下生物量，但經過4個月的生長與恢復，劃破處理對平地地下生物量改良效果變得更為顯著。草地改良能夠對土壤有機碳含量產生重要影響。草地改良通過提高植被蓋度，減少土壤侵蝕模數，增加歸還土壤生物量，同時降低土壤溫度和增加土壤含水量來改善土壤生態條件，促進土壤有機碳合成，減緩土壤有機質礦化過程，進而顯著增加土壤有機碳含量[28]。而人為干擾對不同層次土壤有機碳含量影響又存在不同差異[29]。劃破草皮處理后，平地各個土層中有機碳含量都有所增加。而劃破處理反而降低了緩坡地表層土壤有機碳含量，而緩坡地深層土壤對劃破處理的響應不明顯。所以，劃破處理可以有效增加平地各個土層有機碳含量，對于緩坡地而言，反而降低了表層土壤有機碳含量，沒有達到改良目的。

土壤性質變化會反作用于植被，導致植物生長受抑制，又可能誘發土壤侵蝕，進而使高寒草地生態系統持續退化。所以它是判斷改良措施效果的一項重要指標[25]。綜合本試驗中不同地形劃破干擾對土壤各種性質的影響比較得出結論：高寒草甸草原上劃破草皮處理有利于平地生產力較低的禾草-嵩草草甸改良，但對以嵩草為優勢種的緩坡地草甸草原需謹慎使用劃破草皮這種改良措施。所以在使用劃破草皮技術改良草地時應因地制宜，充分考慮制約條件才能真正達到改良草地的目的。

References：

[1]Ren J Z, Shen Y Y. The ecological crisis and countermeasures for grassland resources in China. Research of Agricultural Modernization, 1990, 11(3): 9-12.

[2]Zhang S Q, Yan W G. Problems of grassland ecosystems and their countermeasures in western China. Acta Prataculturae Sinica, 2006, 15(5): 11-18.

[3]Hu J G. The effective method of sward cleavage on improving degraded grassland. Qing Hai Prataculture, 1996, 5(3): 31-32.

[4]Jiang X L, Zhang W G, Yang Z Y,etal. The influence of disturbance on community structure and plant diversity of Alpine Meadow. Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica, 2003, 23(9): 1479-1485.

[5]Hugejiletu, Yang J, Baoyintaogetao,etal. Effects of different disturbances on species diversity and biomass of community in the typical steppe. Acta Prataculturae Sinica, 2009, 18(3): 6-11.

[6]Wan X L, Zhang W G. Effects of sward cleavage on plant diversity and productivity in Alpine Meadows. Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica, 2006, 26(2): 377-383.

[7]Shen J L, Tan G, Qiao H L,etal. Study on effect of grassland improvement on Alpine Degraded Grassland Vegetation. Grassland of China, 2000, (5): 49-54.

[8]Rui Y C, Wang Y F, Chen C R,etal. Warming and grazing increase mineralization of organic P in an alpine meadow ecosystem of QingHai-Tibet Plateau China. Plant and Soil, 2012, 357: 73-87.

[9]Feng Z X, Zhou J J, Wang X R,etal. Effects of reseeding and sward ripping on vegetation restoration in degraded subalpine meadow. Pratacultural Science, 2013, 30(9): 1313-1319.

[10]Tilman D, Reich P B, Knops J M H. Biodiversity and ecosystem stability in a decade-long grassland experiment. Nature, 2006, 441(7093): 629-632.

[11]Nanjing Agricultural University. The Analysis of Soil Agrochemical[M]. Beijing: Agricultural Publishing House, 1988: 29-82.

[12]Kotzé E, Sandhage-HoTGann A, Meinel J A,etal. Rangeland management impacts on the properties of clayey soils along grazing gradients in the semi-arid grassland biome of South Africa. Journal of Arid Environments, 2013, 97: 220-229.

[13]Hong J, Yun X J, Lin J,etal. Pest rodents damages analysis and control in natural grassland of China. Chinese Journal of Grassland, 2014, 36(3): 1-4.

[14]Li W, Cao W X, Xu C L,etal. Ecological responses of belowground biomass and soil characteristics to different grazing rest mode in Alpine Meadow-Steppe. Acta Agrestia Sinica, 2015, 23(2): 271-276.

[15]Cao W X, Li W, Li X L,etal. Effects of Nitrogen fertilization on plant community structure and soil Nitrogen in Alpine Meadow-Steppe. Journal of Desert Research, 2015, 35(3): 658-666.

[16]Sheng L, Ma Y S, Dong Q M,etal. Characteristics of soil in different degraded grassland degrees. Chinese Qinghai Journal of Animal and Veterinary Sciences, 2008, 38(2): 41-44.

[17]Hou F J, Nan Z B, Xiao J Y,etal. Characteristics of vegetation soil and their coupling of degraded grasslands. Chinese Journal of Applied Ecology, 2002, 13(8): 915-922.

[18]Zhou H K, Zhao X Q, Zhou L,etal. A study on correlations between vegetation degradation and soil degradation in the Alpine Meadow of the Qinghai-Tibetan Plateau. Acta Prataculturae Sinica, 2005, 14(3): 31-40.

[19]Wang C T, Long R J, Wang G X,etal. Relationship between plant communities, characters, soil physical and chemical properties, and soil microbiology in Alpine Meadows. Acta Prataculturae Sinica, 2010, 19(9): 25-34.

[20]Yang Y, Hasi E, Sun B P,etal. Effects of vegetation restoration in different types on soil nutrients in southern edge of Mu Us sandy land. Agricultural Science and Technology, 2012, 13(8): 1708-1712, 1783.

[21]Jiao F, Wen Z M, An S S. Changes in soil properties across a chronosequence of vegetation restoration on the Loess Plateau of China. Catena, 2011, 86: 110-116.

[22]Venkatesh B, Nandagiti Laksh man, Purandara B K,etal. Analysis of observed soil moisture patterns under different land covers in Western Ghats, India. Journal of Hydrology, 2011, 397: 281-294.

[23]Nawaz M F, Bourrie G, Trolard F. Soil compaction impact and modeling, a review. Agronomy for Sustainable Development, 2013, 33(2): 291-309.

[24]Shan G L, Xu Z, Ning F,etal. Influence of seasonal exclosure on plant and soil characteristics in typical steppe. Acta Prataculturae Sinica, 2009, 18(2): 3-10.

[25]Li S L, Chen Y J, Guan S Y,etal. Relationships between soil degradation and rangeland degradation. Journal of Arid Land Resources and Environment, 2002, 16(1): 92-95.

[26]Li F X, Li X D, Zhou B R,etal. Effects of grazing intensity on biomass and soil physical and chemical characteristics in Alpine Meadow in the Source of Three Rivers. Pratacultural Science, 2015, 32(1): 11-18.

[27]Shi H X, Hou X Y, Shi S L,etal. Relationships between plant diversity, soil property and productivity in an Alpine Meadow. Acta Prataculturae Sinica, 2015, 24(10): 40-47.

[28]Zhu L Q, Xu L M. Effects of grassland amelioration on soil organic carbon: case study in Jianou Niu Kenglong Grassland Ecosystem Experimental Station, Fujian Province. Journal of Henan University, 2004, 34(2): 64-68.

[29]Xu Z Q, Min Q W, Wang Y S,etal. Impact of human disturbances on soil nutrient contents of typical grasslands. Journal of Soil and Water Conservation, 2006, 20(5): 38-42.

[1]任繼周, 沈禹穎. 我國草地資源面臨的生態危機及對策. 農業現代化研究, 1990, 11(3): 9-12.

[2]張蘇瓊, 閻萬貴. 中國西部草原生態環境問題及其控制措施. 草業學報, 2006, 15(5): 11-18.

[3]胡建國. 劃破草皮是改良退化草地的有效方法. 青海草業, 1996, 5(3): 31-32.

[4]江小蕾, 張衛國, 楊振宇, 等. 不同干擾類型對高寒草甸群落結構和植物多樣性的影響. 西北植物學報, 2003, 23(9): 1479-1485.

[5]呼格吉勒圖, 楊劼, 寶音陶格濤, 等. 不同干擾對典型草原群落物種多樣性和生物量的影響. 草業學報, 2009, 18(3): 6-11.

[6]萬秀蓮, 張衛國. 劃破草皮對高寒草甸植物多樣性和生產力的影響. 西北植物學報, 2006, 26(2): 377-383.

[7]沈景林, 譚剛, 喬海龍, 等. 草地改良對高寒退化草地植被影響的研究. 中國草地, 2000, (5): 49-54.

[9]馮忠心, 周娟娟, 王欣榮, 等. 補播和劃破草皮對退化亞高山草甸植被恢復的影響. 草業科學, 2013, 30(9): 1313-1319.

[11]南京農業大學. 土壤農化分析[M]. 北京: 農業出版社, 1988: 29-82.

[13]洪軍, 贠旭疆, 林峻, 等. 我國天然草原鼠害分析及其防控. 中國草地學報, 2014, 36(3): 1-4.

[14]李文, 曹文俠, 徐長林, 等. 不同休牧模式對高寒草甸草原土壤特征及地下生物量的影響. 草地學報, 2015, 23(2): 271-276.

[15]曹文俠, 李文, 李小龍, 等. 施氮對高寒草甸草原植物群落和土壤養分的影響. 中國沙漠, 2015, 35(3): 658-666.

[16]盛麗, 馬玉壽, 董全民, 等. 不同退化程度草地土壤特征的研究. 青海畜牧獸醫雜志, 2008, 38(2): 41-44.

[17]侯扶江, 南志標, 肖金玉, 等. 重牧退化草地的植被、土壤及其耦合特征. 應用生態學報, 2002, 13(8): 915-922.

[18]周華坤, 趙新全, 周立, 等. 青藏高原高寒草甸的植被退化與土壤退化特征研究. 草業學報, 2005, 14(3): 31-40.

[19]王長庭, 龍瑞軍, 王根緒, 等.高寒草甸群落地表植被特征與土壤理化性狀、土壤微生物之間的相關性研究. 草業學報, 2010, 19(9): 25-34.

[24]單貴蓮, 徐柱, 寧發, 等. 圍封年限對典型草原植被與土壤特征的影響. 草業學報, 2009, 18(2): 3-10.

[25]李紹良, 陳有君, 關世英, 等. 土壤退化與草地退化關系的研究. 干旱區資源與環境, 2002, 16(1): 92-95.

[26]李鳳霞, 李曉東, 周秉榮, 等. 放牧強度對三江源典型高寒草甸生物量和土壤理化特征的影響. 草業科學, 2015, 32(1): 11-18.

[27]石紅霄, 侯向陽, 師尚禮, 等. 高山嵩草草甸初級生產力、 多樣性與土壤因子的關系. 草業學報, 2015, 24(10): 40-47.

[28]朱連奇, 許立民. 草地改良對土壤有機碳的影響. 河南大學學報, 2004, 34(2): 64-68.

[29]許中旗, 閔慶文, 王英舜, 等. 人為干擾對典型草原生態系統土壤養分狀況的影響. 水土保持學報, 2006, 20(5): 38-42.

*Effects of sward cleavage on soil characteristics and underground biomass in different terrains of alpine meadows-steppe

LI Xiao-Long, CAO Wen-Xia*, LI Wen, ZHANG Xiao-Yan, XU Chang-Lin, WEI Ying-Li, SHI Shang-Li

GrasslandScienceCollegeofGansuAgriculturalUniversity,GrasslandEcosystemKeyLaboratoryofMinistryofEducation,Sino-U.S.ResearchCentersforSustainableGrasslandandLivestockManagement,Lanzhou730070,China

The effects of sward cleavage on soil characteristics and underground biomass were investigated in areas of flat terrain and gentle slope terrain located in the eastern alpine meadow-steppe of the Qinghai-Tibetan Plateau. The results showed that the effects of sward cleavage on soil water contents and soil compaction were most significant in July and August, with the treatment’s improving effects during that period being significantly better for flat terrain than gentle slope terrain. The underground biomass of cut grooved surfaces decreased in both flat terrain and gentle slope terrains at the beginning of treatment. However, the underground soil biomass in flat terrain soil layers had significantly increased after growing for four months while it had decreased in gentle slope terrain compared with the control. In addition, soil organic carbon contents in flat terrain increased after treatment but decreased on gentle slopes. Our research shows that sward cleavage in flat terrain significantly improves the low productivity of alpine meadow-steppe grasses, but that caution is advised when using this technique on gentle slope terrain.

alpine meadow-steppe; cleavage treatment; different terrain; soil characteristics; belowground biomass

10.11686/cyxb2015486

http://cyxb.lzu.edu.cn

2015-10-21；改回日期：2015-12-10基金項目：國家自然科學基金(31360569)，現代農業產業技術體系(CARS-35)，甘肅省農牧廳“退牧還草科技支撐項目”和“青藏高原打草場建設項目”資助。

李小龍(1989-)，男，甘肅通渭人，在讀碩士。E-mail: 405952804@qq.com

Corresponding author. E-mail:caowx@gsau.edu.cn

李小龍，曹文俠，李文，張曉燕，徐長林，韋應莉，師尚禮. 劃破草皮對不同地形高寒草甸草原土壤特征及地下生物量的影響. 草業學報, 2016, 25(6): 26-33.

LI Xiao-Long, CAO Wen-Xia, LI Wen, ZHANG Xiao-Yan, XU Chang-Lin, WEI Ying-Li, SHI Shang-Li. Effects of sward cleavage on soil characteristics and underground biomass in different terrains of alpine meadows-steppe. Acta Prataculturae Sinica, 2016, 25(6): 26-33.