國內外草地施肥研究進展

潘 利，張玉娟，閻子盟，唐士明，黃 頂(中國農業(yè)大學動物科技學院，北京100193)

我國是草地資源非常豐富的國家，我國草地面積近4億hm2，占國土面積的40%左右，是我國農田面積的3倍多。草地是重要的生產資料，也是重要的可更新的資源，能生產肉、奶、皮、毛，能提供大量的畜產品。然而，人類在利用草地(割草和放牧)時，土壤養(yǎng)分隨著草產品及畜產品的輸出被過量的帶出草地，在未得到有效補充的情況下草地肥力下降，嚴重影響牧草生長，使草地生態(tài)系統受到傷害，為了維持草地的營養(yǎng)平衡，需要合理施肥。草地施肥是維持草原生態(tài)系統養(yǎng)分平衡的重要管理措施之一。施肥能夠迅速補充土壤中缺少的牧草生長所需的營養(yǎng)元素，從而提高牧草產量，也能通過增加蛋白質含量，改善牧草品質。筆者從草地施肥和草地施肥效應2個方面綜述了近年來國內外施肥對草地生態(tài)系統的影響方面的研究進展。

1 草地施肥研究

1.1 施肥種類和施肥量 施肥種類主要包括無機肥料、有機肥料和微生物肥料。在甘南沙化高寒草甸的施肥結果表明，從草地生產力、群落結構的合理性以及群落的穩(wěn)定性綜合考慮，有機肥、磷肥和氮肥的施肥量分別為3、0.2和0.15 kg/m2，氮磷鉀合施的配比為 N 0.03 kg/m2、P 0.07 kg/m2、K 0.03 kg/m2，這是高寒沙化草甸施肥的最佳水平［1］。

1.2 施肥方法 草地施肥方法主要有基肥和追肥，后者又分為撒施、條施、溝施、灌溉施肥和根外追肥等。追肥方法是否得當對于發(fā)揮肥效具有重要意義。在青海高寒牧區(qū)的研究表明深施產量顯著高于表施，且牧草粗蛋白質、粗脂肪和粗灰分含量也較高［2］;在青海草地，磷宜用作種肥，其肥效優(yōu)于作基肥和追肥;氮應用作追肥，其肥效優(yōu)于作基肥和種肥［3］。

1.3 施肥時間 由于地域的不同，南北地區(qū)施肥時間不同，北方地區(qū)通常是夏秋季節(jié)，而南方地區(qū)是春夏季節(jié)。普遍認為有效的施肥季節(jié)為林本生長旺盛期，即春季和初夏，此時更有利予根系吸收養(yǎng)分。在青海退化草地的研究表明，確定“黑土型”退化草地上人工植被的施肥組合方案為施肥時間在分蘗后到7月上旬，同時為了獲得較高的牧草產量，以每2年施肥1 次為佳［4］。

2 草地施肥效應研究

2.1 施肥對群落結構的影響 施肥對群落結構的影響主要表現在植物的蓋度、高度和生物量等方面。在青海省河南縣高寒草甸草地的研究表明，試驗區(qū)內草地植被結構發(fā)生了明顯變化，植物高度增高，植被蓋度增加，這是因為施肥增加了土壤中的有效資源水平，降低了物種對限制資源的競爭強度，從而使群落生物量增加［5-6］。在我國西北科爾沁沙化草地進行了連續(xù)5年的施加氮肥試驗，年施氮量為20 g/m2，結果表明施加氮肥后地上生物量增加了98%［7］。在沙化草地施肥第1年和第2年，羊糞和氮磷肥混施的處理后地上生物量均達到最高［8］;施磷能大幅度提高紫花苜蓿的產量，增產30.8% ～70.2%［9］;施用鉀肥能大幅度提高牧草產量，鮮草產量比對照增加16.6 t/hm2［10］。張杰琦等在氮素添加對高寒草甸的研究表明施氮肥增加了植物群落植被的高度和蓋度［11］。施肥對草地植被生物量的形成有非常顯著的促進作用，這與眾多文獻的結論是一致的［12-19］。

2.2 施肥對物種多樣性的影響 大量研究表明，施肥將減少群落的植物種類，降低物種多樣性，隨著施肥梯度的增加，多樣性指數逐漸下降［20］。Joseph M.等對潘諾尼亞黃土草地的施肥試驗表明，與未施肥相比，多樣性指數和物種豐富度增加1.5倍，可能是因為極度干旱的氣候使物種有顯著的再生潛力［21］。SZ.czobell研究也表明，群落里如果沒有優(yōu)勢種，施肥對其物種的豐富度沒有影響［22］。添加 N、P、K、水等營養(yǎng)物質，研究不同組合的資源添加對高寒草甸植物群落物種豐富度和生產力的影響，結果表明隨著施入不同資源增加，物種多樣性降低［23-24］。

2.3 施肥對牧草營養(yǎng)成分的影響 施肥加速了羊草的生長，提高了牧草產量和蛋白質總量;在不同施肥中，施N、P效果最佳，粗蛋白的含量隨著N肥施加量的增加而增加，但施肥對酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維沒有影響［25］。施肥量對草地粗蛋白總收獲量的影響也達到極顯著水平(P＜0.01)，但不同牧草品種對肥料的反應不同［26-27］。單施氮肥可以顯著增加禾草中粗蛋白質(CP)、粗脂肪(EE)和鈣(Ca)的含量，減少無氮浸出物(NEF)和磷(P)的含量，而對粗纖維(CF)含量的影響甚微［28］。研究表明，隨著氮肥施用量的增加，牧草蛋白質和脂肪含量增加，但是P、K含量降低［29］。蘇亞麗研究表明粗蛋白和干物質含量隨著氮肥和磷肥用量的增加而升高，但隨著灌水量的增加而降低;隨著氮肥、磷肥用量和灌水量的增加，粗纖維含量降低，粗脂肪含量升高;粗灰分含量隨著氮肥用量和灌水量的增加而升高，隨著磷肥用量的增加［30］。馬孝慧的研究表明纖維含量隨著氮肥和磷肥用量的增加而降低，當氮、磷肥用量相同時，增加灌水量也可以降低纖維含量，說明施肥和灌水配合施用能夠降低紫花苜蓿的纖維含量，提高牧草的品質［31］，與賈珺等［32］研究結果相一致。由于苜蓿粗蛋白含量的高低一般是以植株體內全氮含量為依據，所以氮肥對粗蛋白含量的影響較為明顯，粗蛋白含量隨著氮肥和磷肥用量的增加而升高，灌水量對粗蛋白含量的影響為負效應，隨著灌水量的加大，粗蛋白含量呈降低的趨勢，與文霞［33］和劉利群等［34］的研究結果相一致。施肥能夠提高牧草的蛋白質和可溶性碳水化合物的含量，與大多數研究結果相一致［35-37］。

2.4 施肥對土壤理化性質的影響 以前關于施肥對土壤有機碳影響的研究較多，大多數研究認為施肥可以通過提高作物產量及其歸還量而增加土壤中有機碳含量［38］，但也有一些研究認為化肥的施用對土壤有機碳無顯著影響，甚至會產生降低效應［39］。魏金明在水肥添加對內蒙古典型草原土壤碳、氮、磷及pH的影響的研究表明添加水分降低了土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量，而添加氮肥顯著增加了土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的含量;添加磷肥顯著增加了土壤全磷和速效磷含量，均為不施磷肥的9倍;氮肥和磷肥的添加均不同程度降低了土壤PH［40］。土壤中有機碳含量取決于碳的輸入和輸出，增水和施肥等改良措施通常能夠提高牧草產量，進而增加土壤有機碳的輸入［41］。鄭海霞等［42］在內蒙古草原的研究發(fā)現連續(xù)5年施用氮肥對土壤總有機碳含量無顯著影響。這可能是因為施氮刺激了土壤微生物的活性，加快了土壤有機氮的分解，從而使其含量降低;同時，施氮后植物的快速生長消耗了土壤中大量的無機氮，因此土壤全氮含量沒有顯著增加。Nayak D等［43］建議使用農家肥，有利于有機碳的固存，而且不污染環(huán)境，施N、NP、NPK分別增加土壤有機碳0.06%、0.23% 和0.44%。武建雙等［44］在藏北地區(qū)的試驗表明不同施氮處理下的土壤各層pH均無明顯改變;土壤營養(yǎng)狀況發(fā)生明顯改變，其中土壤中堿解氮和有效磷的變化幅度最為顯著，全磷含量在土壤各層均無明顯變化;土壤各層次的堿解氮含量有不同程度的下降。有機質對于維持和提高土壤的質量和產量是非常重要的。研究表明，在0～5、5～10、10～15 cm的土層，隨著施氮量的增加，輕組有機質含量、氨基酸含量增加，特別是0～5 cm，輕組有機質含量的提高對于改善土壤有機質的質量具有重要作用［45-48］。

2.5 施肥對土壤呼吸的影響 研究表明，氮、磷和鉀的施加能夠改變土壤溫度和水分，從而影響土壤呼吸［49］。氮、磷和鉀是牧草生長所必需的大量元素，同時也是草地生態(tài)系統中的限制因素，對高寒草地的施肥試驗發(fā)現添加氮素增加了土壤呼吸［50］;對溫帶草地進行施肥試驗處理后也得到相似的結果，適度添加氮素增加了土壤呼吸，尤其是土壤異養(yǎng)呼吸［51］;對東北濕地草地生態(tài)系統的氮素添加研究表明，氮素添加通過增加凋落物的分解速率而增加土壤呼吸［52］;對內蒙古溫帶草地進行不同濃度的施肥發(fā)現，施肥沒有改變土壤呼吸的季節(jié)變化規(guī)律，但卻在施肥后第1年促進了土壤呼吸，同時施肥也改變了土壤呼吸和不同氣候要素之間的關系，比如增加了土壤呼吸對水分的依賴性，降低了土壤呼吸溫度敏感系數［53］。有關研究還表明，對內蒙古高原的荒漠化草原的施肥作用沒有明顯增加土壤呼吸［54］;對內蒙古3種不同類型的草地進行施肥處理后抑制了土壤呼吸、氮的礦化，減少了微生物氮含量，這種抑制作用在長期的氮施肥試驗中表現更為明顯［55］。此外，也有研究表明氮素添加后的第1個生長季對微生物活性和微生物量都沒有影響，并且土壤呼吸與微生物數量之間沒有顯著相關關系［56］。

3 小結

(1)施肥可以顯著提高牧草的生物量，改善牧草的營養(yǎng)成分。氮肥是第一考慮因子，單施氮肥、氮磷配施、氮肥和有機肥混合施用等都有較好的效果，磷肥次之，鉀肥效果最差，在施用化肥時配合施用有機肥能獲得更好的效果。

(2)施肥將減少群落的植物種類，降低物種多樣性，隨著施肥梯度的增加，多樣性指數逐漸下降，原因是施肥后養(yǎng)分利用率高的植物迅速生長，改變了植物的競爭格局，物種間的競爭由地下轉向地上光的競爭，光能利用率高的植物高度和蓋度大大增加，弱小的的植物被其遮蔽，不能充分進行光合作用，生長緩慢，逐漸消失。

(3)土壤呼吸是陸地碳循環(huán)的重要過程，也是草地生態(tài)系統與大氣之間進行交換的主要途徑，施肥對土壤呼吸的影響存在不同的響應，今后可從施肥對碳氮共同作用下草地生態(tài)系統的響應機制著手研究。

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