不同利用條件下羊草草原土壤理化性質(zhì)與地上生物量的相關(guān)分析

楊曉剛+烏仁其其格+黃振艷+李杰+王力達(dá)

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(zhì)與地上生物量進行了相關(guān)分析。結(jié)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(guān)，而地上生物量濕重與地上生物量干重呈極顯著正相關(guān)（P<0.01），0～10 cm容重與地上生物量干重呈顯著負(fù)相關(guān)（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(guān)，且地上生物量濕重與地上生物量干重呈顯著正相關(guān)（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(guān)，有機質(zhì)與地上生物量干重呈顯著負(fù)相關(guān)（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(guān)（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(guān)，0～10 cm容重與地上生物量干重呈強負(fù)相關(guān)。由此得出，作為圍封草原為了增加地上生物量應(yīng)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(yīng)將施氮肥和松土作為草原土壤恢復(fù)措施；打草場應(yīng)將施磷肥、氮肥及松土作為草原土壤恢復(fù)措施。

關(guān)鍵詞：退化草原；土壤理化性質(zhì)；地上生物量

中圖分類號：S812 文獻(xiàn)標(biāo)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(yán)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(shè)速度每年僅為0.12%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于退化速度[1]。近年來，恢復(fù)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(guān)鍵所在。從區(qū)域水平上講，天然草原的外貌和結(jié)構(gòu)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(yīng)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(zhì)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(xué)院呼倫貝爾草原生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)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(shè)置5個1 m×1 m的樣方，首先剪取樣方內(nèi)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(fù)。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(fēng)干后進行化學(xué)成分測定。土壤有機質(zhì)、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(jié)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(dá)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(zhì)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(xué)性質(zhì)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(zhì)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(biāo)與地上生物量干重的相關(guān)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(guān)，而地上生物量濕重與地上生物量干重呈極顯著正相關(guān)（P<0.01），0～10 cm容重與地上生物量干重呈顯著負(fù)相關(guān)（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(guān)，且地上生物量濕重與地上生物量干重呈顯著正相關(guān)（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(guān)，有機質(zhì)與地上生物量干重呈顯著負(fù)相關(guān)（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(guān)（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(guān)，0～10 cm容重與地上生物量干重呈強負(fù)相關(guān)。

4 小結(jié)與討論

試驗結(jié)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(zhì)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(jié)果相似。

有機質(zhì)、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(jié)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(jié)構(gòu)外，還通過采食活動及畜體對營養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化影響草地營養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán)，從而使草地土壤的化學(xué)成分發(fā)生變化。家畜的排泄物在一定程度上充當(dāng)了草原的肥料，使重度放牧牧場的銨態(tài)氮、有機質(zhì)、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(biāo)的相關(guān)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(guān)，而地上生物量濕重與地上生物量干重呈極顯著正相關(guān)（P<0.01），0～10 cm容重與地上生物量干重呈顯著負(fù)相關(guān)（P<0.05）。所以速效磷、土壤含水量、土壤的緊密度應(yīng)作為圍封草原土壤恢復(fù)的主要指標(biāo)。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(guān)，且地上生物量濕重與地上生物量干重呈顯著正相關(guān)（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(guān)，有機質(zhì)與地上生物量干重呈顯著負(fù)相關(guān)（P<0.05）。所以速效磷、速效氮、0～10 cm土壤的緊密度應(yīng)作為打草場草原恢復(fù)的主要指標(biāo)。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(guān)（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(guān)，0～10 cm容重與地上生物量干重呈強負(fù)相關(guān)。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(fù)指標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[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(nèi)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(zhì)與植被關(guān)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(biāo)[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(xué)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(zhì)的影響[D]. 呼和浩特：內(nèi)蒙古大學(xué)，2007.

4 小結(jié)與討論

試驗結(jié)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(zhì)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(jié)果相似。

有機質(zhì)、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(jié)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(jié)構(gòu)外，還通過采食活動及畜體對營養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化影響草地營養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán)，從而使草地土壤的化學(xué)成分發(fā)生變化。家畜的排泄物在一定程度上充當(dāng)了草原的肥料，使重度放牧牧場的銨態(tài)氮、有機質(zhì)、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(biāo)的相關(guān)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(guān)，而地上生物量濕重與地上生物量干重呈極顯著正相關(guān)（P<0.01），0～10 cm容重與地上生物量干重呈顯著負(fù)相關(guān)（P<0.05）。所以速效磷、土壤含水量、土壤的緊密度應(yīng)作為圍封草原土壤恢復(fù)的主要指標(biāo)。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(guān)，且地上生物量濕重與地上生物量干重呈顯著正相關(guān)（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(guān)，有機質(zhì)與地上生物量干重呈顯著負(fù)相關(guān)（P<0.05）。所以速效磷、速效氮、0～10 cm土壤的緊密度應(yīng)作為打草場草原恢復(fù)的主要指標(biāo)。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(guān)（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(guān)，0～10 cm容重與地上生物量干重呈強負(fù)相關(guān)。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(fù)指標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[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(nèi)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(zhì)與植被關(guān)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(biāo)[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2009，23（9）：12-15.

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[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(zhì)的影響[D]. 呼和浩特：內(nèi)蒙古大學(xué)，2007.

4 小結(jié)與討論

試驗結(jié)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(zhì)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(jié)果相似。

有機質(zhì)、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(jié)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(jié)構(gòu)外，還通過采食活動及畜體對營養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化影響草地營養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán)，從而使草地土壤的化學(xué)成分發(fā)生變化。家畜的排泄物在一定程度上充當(dāng)了草原的肥料，使重度放牧牧場的銨態(tài)氮、有機質(zhì)、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(biāo)的相關(guān)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(guān)，而地上生物量濕重與地上生物量干重呈極顯著正相關(guān)（P<0.01），0～10 cm容重與地上生物量干重呈顯著負(fù)相關(guān)（P<0.05）。所以速效磷、土壤含水量、土壤的緊密度應(yīng)作為圍封草原土壤恢復(fù)的主要指標(biāo)。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(guān)，且地上生物量濕重與地上生物量干重呈顯著正相關(guān)（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(guān)，有機質(zhì)與地上生物量干重呈顯著負(fù)相關(guān)（P<0.05）。所以速效磷、速效氮、0～10 cm土壤的緊密度應(yīng)作為打草場草原恢復(fù)的主要指標(biāo)。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(guān)（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(guān)，0～10 cm容重與地上生物量干重呈強負(fù)相關(guān)。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(fù)指標(biāo)。

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[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(biāo)[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(xué)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(zhì)的影響[D]. 呼和浩特：內(nèi)蒙古大學(xué)，2007.