不同退化階段高寒草甸草地土壤鉀素的變化分析

陳淑燕　張德罡

摘要：通過野外實地取樣，對輕度、中度、重度和極度退化的天祝高寒草甸草地0～10，10～20和20～30 cm土層的土壤樣品進行測定與分析，結果表明：（1）同一土層不同退化階段草地，土壤全鉀含量差異顯著（P<0.05），呈“輕度>中度>重度>極度”的變化規(guī)律，速效鉀含量中度和重度退化草地顯著高于輕度和極度退化草地，輕度退化草地速效鉀含量最少；（2）不同土層同一退化階段草地，隨著土層的加深，土壤全鉀和速效鉀含量均呈下降趨勢，其中，各土層鉀含量變化差異不顯著（P>0.05）。

關鍵詞：高寒草甸；全鉀；速效鉀；退化草地

鉀素是植物吸收最多且土壤中含量最高的必需營養(yǎng)元素之一[1]，具有促進農(nóng)作物生理代謝，增強作物抗性，促進作物對氮素的吸收和利用等作用。草地生態(tài)系統(tǒng)中土壤鉀循環(huán)主要在土壤—牧草—家畜中進行，土壤中的全鉀含量比氮、磷含量要高很多，但并不等同于土壤已經(jīng)有足夠的供應植物需求的鉀素，因為土壤中K+絕大多數(shù)呈難溶狀態(tài)存在，貯量雖很高，但草地仍可能缺乏K[2]。因此，必須了解土壤鉀素的豐缺狀況，以便指導草地恢復及生產(chǎn)實踐。

青藏高原邊緣的金強河天祝草原，植被覆蓋度好，是甘肅主要牧區(qū)，境內可利用的草原面積為391.94萬hm2，森林面積約18.5萬hm2。其中，高寒草甸是主要的草地類型，總面積約731 km2，占草原面積的18.67%，海拔2 950～4 300 m，全區(qū)氣候寒冷潮濕，空氣稀薄，太陽輻射強[3]。生態(tài)系統(tǒng)具有脆弱性和不穩(wěn)定性的特點[4]，在受到長期的耕種、過牧、割草等干擾后，草地“三化”嚴重，鼠蟲害泛濫，雜草叢生，表層土壤發(fā)生強烈的變化，影響了土壤中營養(yǎng)元素的含量[5]，鑒于土壤鉀素對植物的重要性，有必要探明其在土壤的基本狀況，了解其受到干擾后的動態(tài)變化，這對選擇相應措施進行退化草地恢復具有重要作用。目前針對高寒草甸草地的研究多集中于群落特征及其對干擾的響應方面[6-9]，因此，以天祝草原不同退化階段高寒草甸草地為試驗樣地，對土壤鉀素變化特征進行研究，以期對提高產(chǎn)草量，有效恢復退化草地，維持草地的長期有效利用有指導意義[10]。

1 研究區(qū)與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗樣地設在甘肅農(nóng)業(yè)大學草原試驗站，位于青藏高原邊緣的金強河天祝草原的高寒草甸草地，全區(qū)海拔2 960 m，年均溫-0.1～0.6 ℃，1月和7月平均氣溫分別為-10.8和12.4 ℃；全年≥0 ℃的積溫為1 300 ℃，7月日均溫>10 ℃。天然草地植物生長期120 d，在氣溫最高的7月仍有0 ℃以下的低溫出現(xiàn)；年日照時數(shù)2 600 h，年降水量415～468 mm，主要集中在7，8和9月，水熱同期；年蒸發(fā)量1 592 mm，是降水量的3.8倍，春季常有旱象；無絕對無霜期，草地優(yōu)勢種有線葉嵩草、矮嵩草、垂穗披堿草等[11]。

1.2 土樣采集

根據(jù)豐驍[12]對天祝高寒草甸不同退化程度草地的評價標準（表1），分別在輕度、中度、重度和極度退化4種退化階段的高寒草甸草地上選擇典型地段設置樣地，每個樣地隨機選取10個樣點，用土鉆分別采集0～10，10～20和20～30 cm土壤樣品，混合，去雜（剔除根系、石頭等），自然風干，過篩，以供測定土壤K。

1.3 數(shù)據(jù)測定與分析

土壤全鉀含量采用NaOH熔融—火焰光度法測定[13]。土壤速效鉀含量采用NH4OAc浸提—火焰光度法測定[13]。采用Excel 2007和Spss11.5軟件進行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計處理和分析。

2 結果與分析

2.1 不同退化階段土壤全鉀含量分布

同一土層不同退化階段草地，隨著退化程度的加劇，全鉀含量呈下降趨勢，其中，輕度退化草地全鉀含量顯著高于中度，重度和極度退化草地（P<0.05）。0～10 cm土層全鉀含量，輕度退化草地含量最高，為26.6 g/kg，中度退化為24.1 g/kg，下降了9.4%，下降幅度較小，重度退化全鉀含量急劇下降，為16.3 g/kg，較輕度退化下降了38.7%，極度退化沙化嚴重，全鉀含量最少，輕度退化是極度退化的1.7倍，下降了41.4%，下降幅度明顯。10～20 cm土層和20～30 cm土層變化趨勢0～10 cm土層基本一致，全鉀含量輕度退化草地分別是極度退化的1.8倍、1.6倍，重度和極度退化草地全鉀含量差異不顯著（P>0.05）。

同一退化階段不同土層，隨著土層的加深，土壤全鉀含量呈下降趨勢，各土層差異不顯著（P>0.05）。輕度退化，10～20、20～30 cm土層分別較0～10 cm土層下降了6.8%、10.5%，下降幅度較??；中度退化，下降幅度為12.0%～16.4%，高于輕度退化階段；重度退化和極度退化全鉀含量差異不顯著，10～20、20～30 cm土層與0～10 cm土層相比，分別下降了4.3%、6.1%，極度退化下降了13.5%、4.5%，各土層下降幅度均低于中度退化階段（表2）。

2.2 不同退化階段土壤速效鉀含量分布

隨草地退化的加劇，各土層土壤速效鉀含量均呈“低—高—低”的變化趨勢，中度和重度退化草地土壤速效鉀含量顯著高于輕度和極度退化草地（P<0.05），0～10 cm土層分別達到51.3 mg/kg和52.7

mg/kg，分別是輕度退化草地的2.1倍、2.2倍；10～20 cm土層輕度退化草地速效鉀含量為21.0 mg/kg，中度、重度、極度退化草地分別較輕度退化草地增加了133.3%、136.7%、79.5%，中度和重度退化差異不顯著（P>0.05）；20～30 cm土層與0～10、10～20 cm土層土壤速效鉀含量變化趨勢一致，輕度退化草地速效鉀含量最少，中度、重度、極度退化分別是輕度退化草地的2.5倍、2.3倍、1.8倍，極度退化草地顯著高于輕度退化（P<0.05）。

同一退化階段隨著土層的加深，土壤速效鉀含量也降低，10～20 cm土層，輕度、中度、重度和極度退化草地分別較0～10 cm土層下降了13.6%、4.5%、5.7%、10.9%；20～30 cm土層速效鉀含量分別為18.7、46.7、42.9、33.7 mg/kg，較0～10 cm土層下降了23.0%、9.0%、18.6%、20.3%，各土層下降不明顯（P>0.05）（表3）。

3 討論與結論

（1）研究證實高寒草甸草地土壤全鉀和速效鉀含量表層呈相反趨勢分布，同一土層不同退化階段，隨著

退化程度的加劇，全鉀含量輕度退化草地顯著高于中度、重度和極度退化草地（P<0.05），可能是因為草地植被相對較好，土壤中鉀不易釋放和淋失，含鉀量相對較高，土壤速效鉀含量隨退化程度的加劇呈“低—高—低”的變化趨勢，主要原因是家畜排泄的糞便中含有大量鉀，所以每天通過糞便排泄到草地上的鉀量也相應較大，故隨著退化程度的加劇，土壤速效鉀含量中度和重度退化顯著高于輕度和極度退化（P<0.05），極度退化下植被和家畜減少，速效鉀含量又呈減少的趨勢。在垂直剖面上，隨著土層的加深，土壤全鉀和速效鉀含量減少，一方面說明干擾對土壤鉀含量的提升表層快于下層，可能是因為放牧若干年后，草甸土壤基本被固定，表層腐殖質等營養(yǎng)源較豐富，加之表層土壤較為疏松，水熱條件和通氣狀況較好，有利于微生物活動，從而提升土壤有效養(yǎng)分水平，而下層土壤的性狀相對較差，有效鉀含量因此而降低；另一方面說明在惡劣的高寒草甸生境條件下，放牧對土壤鉀素的提升（特別是表層土壤）是一個持久性過程。其中，同一樣地全鉀含量各土層之間差異不顯著（P>0.05），這可能是因為全鉀含量較高，植物生理代謝所需的速效鉀在短期內不會影響其在土壤中整體含量[14]，此外鉀含量還與土壤成土母質有關[15]，速效鉀含量各土層無明顯變化，這可能是人為耕作使得土壤較均勻所致[16]。

（2）速效鉀是反映土壤供鉀能力和鉀素水平的主要指標[17]。通常用1 mol NH4Ac法測定速效鉀的評價標準，供鉀水平極低（K<30 mg/kg）、供鉀水平中等（30～60 mg/kg）、供鉀水平高（100～160 mg/kg）和供鉀水平極高（K>160 mg/kg）[18]，按照上述標準，綜合我國其他地區(qū)土壤速效鉀的豐缺指標，可以初步認為天祝高寒草甸土壤速效鉀含量處于中等水平，是供鉀潛力中等的土壤，沒有達到富鉀的標準，所以，應及時做好鉀素的改善，有計劃、有步驟地加強草地的改良。

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