封育年限對蒿類荒漠土壤有機(jī)碳組分及其碳、氮特征的影響

楊 靜，孫宗玖,2，楊合龍，董乙強(qiáng)

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052；2.新疆草地資源與生態(tài)自治區(qū)重點實驗室，新疆 烏魯木齊 830052)

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封育年限對蒿類荒漠土壤有機(jī)碳組分及其碳、氮特征的影響

楊 靜1，孫宗玖1,2，楊合龍1，董乙強(qiáng)1

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052；2.新疆草地資源與生態(tài)自治區(qū)重點實驗室，新疆 烏魯木齊 830052)

摘要：為探明封育條件下草地土壤有機(jī)碳組分的響應(yīng)規(guī)律，研究了不同封育年限(0、1、6、9年)對伊犁絹蒿(Seriphidium transiliense)荒漠土壤顆粒碳(POC)、顆粒氮(PON)、輕組碳(LFOC)、輕組氮(LFON)、微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)的影響。結(jié)果表明，伊犁絹蒿荒漠0-5、5-10 cm土層POC、PON、LFOC、LFON含量均隨封育年限的增加呈先下降再上升趨勢，封育6年最低，且僅0-5 cm土層顯著低于對照和封育9年處理(P<0.05)；除封育6年10-20、30-50 cm土層LFOC及30-50 cm土層LFON顯著低于封育1年外，10-50 cm土層各封育處理間POC、PON、LFOC、LFON均差異不顯著(P>0.05)；0-30 cm土層MBC、MBN含量隨封育年限增加基本呈先降再升趨勢，封育1年最低，且除5-10 cm土層MBC外，均顯著低于封育9年處理；POC、PON、LFOC、LFON、MBC、MBN間呈顯著正相關(guān)(P<0.05)，且PON能夠較好地反映土壤質(zhì)量變化?？傊?，0-5 cm土層土壤有機(jī)碳組分碳、氮含量對封育的響應(yīng)較為敏感，且土壤MBC、MBN較POC、PON、LFOC、LFON在土壤中的反應(yīng)更為迅速。

關(guān)鍵詞：圍欄年限；蒿類荒漠；顆粒有機(jī)質(zhì)；輕組有機(jī)質(zhì)；土壤微生物生物量

新疆擁有天然草地5 725.88萬hm2，其中荒漠草地2 686.8萬hm2，占全疆草地面積的46.93%，多作為春秋牧場及冬季牧場利用，在新疆草牧業(yè)發(fā)展中占有極其重要的地位[1]。伊犁絹蒿(Seriphidiumtransiliense)荒漠是新疆春秋牧場的重要組成部分，占全疆荒漠草地面積的4.25%[1]。多年來,受草畜不平衡和放牧制度不合理的影響，伊犁絹蒿荒漠草地早牧、超載過牧現(xiàn)象十分普遍，再加上所處生態(tài)環(huán)境的脆弱性，導(dǎo)致其總體退化趨勢仍在延續(xù)，成為新疆荒漠草地退化的重災(zāi)區(qū)[2-3]，嚴(yán)重影響了新疆草牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，亟需恢復(fù)治理。封育是當(dāng)前經(jīng)濟(jì)合理的退化草地恢復(fù)手段，主要通過避免家畜、人為干擾等因素的影響，通過自身的調(diào)控，改善草地植被組成及其數(shù)量特征，恢復(fù)土壤養(yǎng)分，使受損草地達(dá)到逐漸復(fù)壯的目的[4-7]。

土壤有機(jī)質(zhì)(Soil Organic Matter，SOM)是指示土壤健康狀況的重要因子之一，影響著土壤的其它理化性質(zhì)，可作為評價土壤質(zhì)量的有效指標(biāo)[8-9]，但封育對退化草地土壤有機(jī)質(zhì)的影響仍存在一定的爭議。內(nèi)蒙古退化草原封育后土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著增加，但封育20年后則顯著降低[7]；封育兩年的新疆荒漠草地土壤有機(jī)質(zhì)并未出現(xiàn)明顯的增加[6]，而新疆烏魯木齊米東區(qū)蘆草溝鄉(xiāng)石人村附近的荒漠草地在封育當(dāng)年土壤有機(jī)質(zhì)出現(xiàn)降低，之后開始逐漸增加[10]。這可能與研究區(qū)域所處的水熱條件、草地類型、退化程度、禁牧年限等有關(guān)[11]，也可能由于試驗區(qū)自然土壤的高背景值及土壤類型的多樣性導(dǎo)致土壤有機(jī)質(zhì)發(fā)生變化所致[12]。研究表明[13-14]，與SOM比，土壤活性有機(jī)生物組分，包括土壤微生物生物量(Soil Microbial Biornass，SMB)、輕組有機(jī)質(zhì)(Light Fraction Organic Matter，LFOM)、顆粒有機(jī)質(zhì)(Particulate Organic Matter，POM)等，對外界環(huán)境變化的響應(yīng)更為敏感，這為研究封育后土壤有機(jī)質(zhì)的響應(yīng)提供了新的可能。目前，有關(guān)土壤活性有機(jī)質(zhì)組分的研究主要集中在不同農(nóng)藝耕作措施、不同土地類型及其轉(zhuǎn)化間的對比分析[15-17]，且封育對退化草地土壤活性有機(jī)組分的研究也日益增多，并逐漸成為研究的熱點[18-25]，但有關(guān)不同封育年限對退化草地土壤活性有機(jī)組分含量變化影響機(jī)制的研究相對較少，還需進(jìn)一步加強(qiáng)。因此，以新疆天山北坡輕度退化的伊犁絹蒿荒漠草地為對象，研究不同封育年限對其土壤顆粒碳(POC)、土壤顆粒氮(PON)、輕組碳(LFOC)、輕組氮(LFON)及微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)的影響，分析封育是否會對其產(chǎn)生影響。如果有，如何響應(yīng)，是否可以將上述指標(biāo)作為土壤早期變化的指示因子,進(jìn)而揭示封育條件下草地土壤養(yǎng)分的恢復(fù)機(jī)制提供新視角，也可為退化荒漠草地的有效管理、持續(xù)利用提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1研究區(qū)概況

研究區(qū)位于新疆天山北坡博格達(dá)山低山帶，地處烏魯木齊市米東區(qū)蘆草溝鄉(xiāng)石人溝村附近(87°47′-87°45′ E，43°54′-43°49′ N)，海拔為840～1 110 m。屬于典型溫帶大陸性氣候，年均溫6.4 ℃，年降水量236 mm，且降水季節(jié)分配不均勻，集中于春冬兩季，春季降水量占全年的30%，而冬季寒冷漫長，有較多積雪。土壤類型為灰漠土，蒿類半灌木荒漠為該地區(qū)地帶性植被，該草地主要優(yōu)勢種有伊犁絹蒿、木地膚(Kochiaprostrata)、叉毛蓬(Petrosimoniasibirica)、角果藜(Ceratocarpusarenarius)等，春季有短生、類短生的毛梗頂冰花(Gageaalbertii)、伊犁郁金香(Tulipailiensis)、庭薺(Alyssumdesertorum)、角果毛茛(Ceratocephalusorthoceras)等植物存在。該研究區(qū)在生產(chǎn)上主要作春秋牧場，草地載畜量相對較少，處于輕度放牧。地表土壤有一定程度的裸露及踐踏現(xiàn)象，草地整體上處于輕度退化狀態(tài)。

1.2研究方法

1.2.1試驗設(shè)計采用完全隨機(jī)試驗設(shè)計，設(shè)置3個處理，即封育1年(En1)、封育6年(En6)、封育9年(En9)，分別于2013年、2008年、2005年采用鐵絲網(wǎng)進(jìn)行全年圍欄封育，每個處理面積均為2 000 m2，圍封前及圍欄外均為春秋牧場。同時設(shè)置對照區(qū)(En0)，分布于封育區(qū)外圍，放牧?xí)r間為每年3月中旬-6月中旬，9月上旬-11月中旬，畜種多以綿羊和山羊為主。封育期間各試驗區(qū)不受干擾，且小區(qū)間距均小于10 m，保證了封育處理前的土壤、地形、氣候及植被等特征與對照區(qū)基本一致。

表1　研究樣地描述

注：同行不同小寫字母表示不同圍封年限間差異顯著(P<0.05)。

Note: Different lower case letters within the same row show significant difference among different enclosing years at 0.05 level

1.2.2野外取樣2013年9月底，將每個封育處理區(qū)沿坡向均分為3個樣區(qū)，每樣區(qū)分別在上、中、下坡各設(shè)置1 m×1 m典型樣方3個，即每個封育區(qū)9個樣方，同時在對照區(qū)對應(yīng)布點，進(jìn)行草地植被群落特征的測定(表1)。在剪掉地上部分的每個樣方內(nèi)，采用挖土塊法，按土層深度0-5、5-10、10-20、20-30、30-50 cm分層取樣，土塊面積20 cm×20 cm。將每個樣區(qū)的上、中、下坡3個樣方的土樣進(jìn)行分層混勻，帶回室內(nèi)剔除可見新鮮根系、石礫等雜物后，一部分置于4 ℃冰箱保存，用于微生物生物量碳、氮的測定，另一部分置于室內(nèi)自然風(fēng)干后保存，用于顆粒碳、氮,輕組碳、氮的測定。

1.2.3測定方法土壤顆粒組分采用Cambardella和Elliott[26]方法測定，20.0 g風(fēng)干土在100 mL 5 g·L-1(NaPO3)6溶液內(nèi)充分振蕩(90 r·min-1，18 h)后過53 μm篩，沖洗干凈，收集篩上物質(zhì)，烘干(60 ℃，12 h)，獲得土壤顆粒組分重量。土壤輕組組分采用輕組分離結(jié)合Janzen等[27]的方法，25.0 g風(fēng)干土50 mL 1.8 g·cm-3NaI重液中震蕩(90 r·min-1)1 h后離心、過濾、烘干(55 ℃，16 h)，獲得土壤輕組組分質(zhì)量。將土壤顆粒組分及土壤輕組組分研磨，過0.25 mm篩，采用碳氮元素分析儀(Elementar Analyzer 3000，意大利)進(jìn)行碳、氮含量測定。

土壤顆粒(或輕組)組分比例=土壤顆粒(輕組)組分質(zhì)量/供試土樣質(zhì)量×100%；

土壤顆粒(輕組)碳(氮)含量=土壤顆粒(輕組)組分碳(氮)含量(g·kg-1)×土壤顆粒(輕組)組分比例。

MBC和MBN的測定：將新鮮土過2 mm篩，土壤預(yù)在25 ℃下的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)7～15 d。將經(jīng)過預(yù)培養(yǎng)的土稱6份，其中3份氯仿熏蒸處理。取出熏蒸和未熏蒸土樣，加入40 mL 0.25 mol·L-1K2SO4溶液，震蕩、過濾，浸提液中的有機(jī)碳用TOC分析儀(Elementar vario TOC cube，德國)測定(MBC)和(MBN)采用氯仿熏蒸提取-茚三酮比色法。按照下式進(jìn)行計算。

MBC含量=(未熏蒸土MBC含量-熏蒸土壤MBC含量)/0.45；

MBN含量=5.0×(未熏蒸土MBN含量-熏蒸土MBN含量)。

1.2.4數(shù)據(jù)分析采用SPSS 19.0中的One-way ANOVA、相關(guān)性分析(Pearson)及Microsoft excel 2003進(jìn)行相關(guān)統(tǒng)計分析及圖表的制作。

2結(jié)果與分析

2.1封育對土壤顆粒碳氮的影響

隨封育年限增加，0-20 cm土層顆粒碳(POC)、顆粒氮(PON)隨封育年限的增加均呈現(xiàn)先降低后增加的趨勢，而20-50 cm土層則呈現(xiàn)降低-增加-降低的變化趨勢，不同土層POC、PON變化有所差異(圖1)。0-5 cm土層，En0、En9的POC、PON含量均顯著高于En1、En6(P<0.05)，且POC和PON分別較En1、En6增加了38.73%～47.15%、53.58%～76.16%；5-50 cm土層不同封育年限處理間POC、PON含量均差異不顯著(P>0.05)，且僅在5-10 cm土層En9的PON含量均大于En0、En1、En6的(P>0.05)，而其余各土層En0的POC、PON含量均大于En1、En6、En9處理的，表明封育對土壤顆粒碳、顆粒氮的影響均集中在土壤表層。

2.2封育對土壤輕組碳、氮含量的影響

隨封育年限的增加，0-10 cm土層輕組碳(LFOC)含量、土壤輕組氮(LFON)含量均呈先降低后增加趨勢，而10-50 cm土層LFOC、LFON呈現(xiàn)先增加后降低再增加趨勢(圖2)。與對照相比，封育1年后0-5 cm土層LOFC含量由6.18 g·kg-1降低到4.92 g·kg-1，至封育6年時顯著降低到3.68 g·kg-1(P<0.05)，封育9年時基本恢復(fù)到封育前水平；5-50 cm土層不同封育年限間LOFC含量均差異不顯著(P>0.05)，但10-20、30-50 cm土層En1均顯著高于En6(P<0.05)。對于土壤輕組氮而言，0-5 cm土層En0、En1、En9的LFON均顯著高于En6的(P<0.05)，且較En6增加了52.49%～82.75%，30-50 cm土層也表現(xiàn)出En0、En1的顯著高于En6的(P<0.05)，而 5-30 cm各土層封育處理間差異不顯著(P>0.05)。

2.3封育對土壤微生物生物量碳、氮的影響

隨封育年限增加，0-50 cm土層微生物生物量碳(MBC)含量(圖3)，基本呈先降低后增加趨勢，且除5-10cm土層各封育年限處理間差異不顯著外(P>0.05)，其余土層均表現(xiàn)為En9的MBC含量顯著高于En1(P<0.05)，En0、En6及En9間均差異不顯著(P>0.05)。對于土壤微生物生物量氮(MBN)而言(圖3)，0-30 cm土層MBN隨封育年限的增加呈現(xiàn)先降低后增加的趨勢，而30-50 cm土層則呈增加趨勢，但增加不顯著(P>0.05)。0-5 cm土層En0、En9的MBN含量顯著高于En1，且較En1增加了39.12%～53.69%；5-10 cm土層En9顯著高于En1，且較En1增加了95.00%；20-30 cm 土層En9較En0、En1及En4顯著增加了106.92%～211.67%。

圖1　封育下伊犁絹蒿荒漠土壤顆粒碳及氮含量的變化

注：不同小寫字母表示同一土層不同封育年限的差異顯著(P<0.05)。下同。

Note：Different lower case letters for the same soil layer mean significant difference among different exclosing years at 0.05 level. The same below.

圖2　封育下伊犁絹蒿荒漠土壤輕組碳及氮含量的變化

2.4封育年限與土壤有機(jī)碳組分中碳、氮間的相關(guān)分析

相關(guān)分析表明(表2)，0-50 cm土層中土壤有機(jī)碳組分碳、氮含量與圍封年限均存在一定的相關(guān)性，且封育年限與20-30 cm土層MBC、30-50 cm土層MBC和MBN呈顯著正相關(guān)(P<0.05)，與30-50 cm土層LFOC、LFON呈顯著負(fù)相關(guān))。隨封育年限增加，土壤顆粒碳、氮含量并未出現(xiàn)顯著性增降趨勢，而30-50 cm土層微生物量碳氮含量呈增加趨勢，而輕組碳氮含量呈降低趨勢，體現(xiàn)出一定的互補(bǔ)作用。

圖3　封育下伊犁絹蒿荒漠土壤微生物量碳及氮含量的變化

土層深度Soildepth/cm顆粒有機(jī)碳POC顆粒有機(jī)氮PON輕組有機(jī)碳LFOC輕組有機(jī)氮LFON微生物生物量碳MBC微生物生物量氮MBN0-50.0520.226-0.071-0.1310.4140.4575-10-0.1060.052-0.028-0.0680.2400.47910-20-0.275-0.325-0.313-0.3790.4960.03420-30-0.309-0.362-0.422-0.4310.614*0.52930-50-0.307-0.526-0.627*-0.647*0.615*0.583*

注：*表示顯著性相關(guān)(P<0.05)。

Note: * mean significant relation(P<0.05).

3討論

顆粒碳(POC)是新鮮動植物殘體與腐殖化有機(jī)物間過渡的有機(jī)碳庫，易受到土壤利用和土壤管理方式的影響[28]，而顆粒氮(PON)是土壤有機(jī)氮中非穩(wěn)定性部分，是分析土壤氮穩(wěn)定性的重要組分[29]。寧夏鹽池荒漠草原封育5 年后，0-40 cm土層POC含量與未封育草原相比增加不顯著(P>0.05)[21]，而李俠[22]發(fā)現(xiàn)寧夏荒漠草原封育3年5-10 cm土層POC含量顯著低于封育5年、7年、10年及未封育草地(P<0.05)，10-40 cm土層POC雖然隨封育年限的增加呈“下降-上升-下降”趨勢，但其變化并不顯著(P>0.05)。本研究表明，伊犁絹蒿荒漠草地隨封育年限增加，POC、PON在0-20 cm土層均呈“先降后升”趨勢，封育6年后至最低，而在20-50 cm土層的POC、PON則呈“降低-增加-降低”的波動變化，且未封育草地最高；這可能是由于放牧狀態(tài)下一年生植物叉毛蓬、角果藜等不同地表覆被所占比重較大，使得POC的含量發(fā)生明顯變化[30]；再加上放牧易引起草地植物根系的淺層化，導(dǎo)致土壤表土回歸的殘體量增加，同時新疆細(xì)毛羊踐踏、采食也會加速地上生物量的分解與歸還，導(dǎo)致其土壤表層POC、PON含量維持較高狀態(tài)；而封育消除了放牧的干擾，隨著封育年限增加，草群植物種類組成的改變導(dǎo)致其對土壤養(yǎng)分的需求增加，半灌木伊犁絹蒿、木地膚的根系逐漸向深層土壤生長，而一年生植物叉毛蓬、角果藜在群落中的重要值逐漸增大(表1)，草地地上覆被和植被類型的凋落物和腐殖質(zhì)層及其腐解過程不同，加之不同植被類型的根系深淺不一[30]，引起封育3～6年0-5 cm土層植物殘體的回歸量減少，且其分解量不能及時補(bǔ)充土壤原有凋落殘體、枯死細(xì)根的分解，導(dǎo)致0-5 cm土層顆粒碳、氮含量出現(xiàn)降低，圍欄禁牧雖然會增加地上植被的生物量，但是也會增加通過植被呼吸作用損失的碳量[31]，所以顆粒碳、氮含量直到封育9年才逐漸出現(xiàn)平衡，開始慢慢積累(圖1)；5-50 cm土層由于沒有大量的可更替凋落殘體的補(bǔ)充，導(dǎo)致其土壤顆粒碳氮含量并沒有出現(xiàn)顯著增加或減少；也可能與恢復(fù)演替中地表主要植被類型更替、植物根系對營養(yǎng)元素吸收量和返回量有關(guān)[32]。除0-5 cm土層En1、En6顯著低于En0、En9(P<0.05)外，5-50 cm土層各封育處理間POC、PON差異不顯著(P>0.05)，這與楊新國等[21-22]的研究結(jié)果“封育后草地土壤POC含量增降與未封育基本不顯著”相吻合。

土壤輕組碳(LFOC)是由不同分解程度的植物殘體及部分微生物結(jié)構(gòu)體組成，能靈敏指示土壤有機(jī)質(zhì)及肥力的變化[33]，而土壤輕組氮(LFON)作為土壤養(yǎng)分的重要來源，在氮循環(huán)中起著重要作用[27]。研究表明，封育13年的科爾沁沙漠化草地0-100 cm土層LFON、LFON儲藏量比未封育時增加了1.3～1.6倍，且0-20 cm土層增加更為顯著[18]；封育10年的甘肅景泰沙質(zhì)草地0-40 cm土層LFON、LFON含量比未封育時也明顯增加[23]，但封育8年的甘肅皇城高寒草甸土壤輕組碳、氮含量卻變化不顯著[24]。本研究表明，隨封育年限增加，伊犁絹蒿荒漠0-10 cm土層LFOC、LFON含量呈現(xiàn)“先降后升”，En6含量達(dá)到最低，且0-5 cm土層En6顯著低于En0、En9(P<0.05)，這也證實了隨封育年限的變化，不同土地覆被類型下LFOC含量差異明顯且層次性明顯[30]；10-50 cm土層LFOC、LFON含量呈“增加-降低-增加”趨勢，且僅30-50 cm土層En6的顯著低于En0、En1的(P<0.05)，其余土層各封育處理間差異不顯著(P>0.05)，可能是由于荒漠草地恢復(fù)后草群地下生物量逐步向下積累，再加上10-50 cm土壤微生物活性低，對根系殘體的分解緩慢，導(dǎo)致其變化不明顯；也可能與草地土壤質(zhì)地、母質(zhì)層及30-50 cm土層輕組碳、氮向上轉(zhuǎn)移供給有關(guān)，也可能是圍封限制牧草超補(bǔ)償性生長機(jī)制的發(fā)揮，使大量枯落物聚集，降低了植物生產(chǎn)的周轉(zhuǎn)率[34]；更深原因還有待進(jìn)一步探究。

土壤微生物量指土壤中體積小于5～105 μm3活的微生物總量，包括土壤微生物生物量碳(MBC)、土壤微生物生物量氮(MBN)[33]，是土壤有機(jī)碳、氮組中的最活躍部分，對外界環(huán)境條件變化十分敏感[35]。研究表明，封育7年的山地荒漠MBC含量顯著高于放牧處理[25]，但禁牧8年的高寒草甸MBC、MBN含量變化不顯著[24]。本研究表明，伊犁絹蒿荒漠草地0-50 cm土層MBC及0-30 cm土層MBN均隨封育年限增加呈“先降后升”趨勢，En1最低；除5-10 cm土層外，0-50 cm土層En1的MBC顯著低于En9的，而MBN僅在0-5、5-10 cm土層En9顯著高于En1的(P<0.05)，但0-50 cm土層En9、En6、En0間MBC、MBN基本差異不顯著(P>0.05)，這可能與土壤的植被覆蓋度、植被組成(表1)、微生物活躍程度及不同土壤條件下微生物可利用碳、氮來源的不同等有關(guān)[36]。伊犁絹蒿荒漠土壤MBC、MBN在En1中含量降低，可能是由于植被種類發(fā)生改變，其草群地上蓋度、密度及生物量均出現(xiàn)不同程度的降低(表1)，其枯落物的質(zhì)量也減少，使輸入到土壤中的有機(jī)碳含量降低，影響土壤MBC的活動[37]；而封育后期MBC、MBN含量增加，可能是由草群地上蓋度、密度及生物量的出現(xiàn)增加，土壤水、熱條件得到改善，同時返還土中的植物殘體量及土表層凋落物逐年增加，促進(jìn)微生物的繁殖及其活性的提高所致。說明，長期封育一定程度上可以促進(jìn)土壤微生物的生長繁殖，可提高其活性，進(jìn)而加速土壤有機(jī)質(zhì)的周轉(zhuǎn)速率，利于土壤養(yǎng)分的恢復(fù)。

研究表明，伊犁絹蒿荒漠封育后0-5 cm土層機(jī)碳組分碳、氮含量變化較明顯，MBC、MBN對封育響應(yīng)較為敏感，POC、PON次之，LFOC、LFON較為緩慢，這也證實了較高的植被蓋度可減少風(fēng)蝕對土壤有機(jī)碳造成的損失[38]。此外，封育年限僅與20-30 cm土層MBC、30-50 cm土層MBC和MBN呈顯著性正相關(guān)，與30-50 cm土層LFOC、LFON呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)。這與前人[39]研究結(jié)果相吻合，可能與這些有機(jī)碳組分的來源基本一致有關(guān)[40]。

4結(jié)論

1)伊犁絹蒿荒漠草地隨封育年限增加， POC、PON均在不同土層呈一定的波動趨勢，但各個處理間的變化幅度有差異； 且各封育處理間除0-5 cm外，封育對其它土層POC、PON含量的影響均不明顯(P>0.05)。

2)伊犁絹蒿荒漠草地0-50 cm土層的LFOC、LFON含量隨封育年限增加，在En6出現(xiàn)了最低值；且各封育處理間僅0-5 cm土層和30-50 cm土層的LFOC、LFON含量在En6顯著降低(P<0.05)。

3)不同土層MBC及MBN含量均隨封育年限增加呈波動變化；MBC在En1最低，而MBN在En6后逐漸增加，但各封育處理間對其的影響并不明顯，所以0-50 cm土層En9、En6、En0間MBC、MBN含量變化基本不顯著(P>0.05)。

4)伊犁絹蒿荒漠封育后0-5 cm土層機(jī)碳組分碳、氮含量變化較明顯，MBC、MBN對封育響應(yīng)較為敏感，LFOC、LFON較為緩慢。

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Effects of enclosure period on carbon and nitrogen characteristics and components of soil organic carbon inArtemisiadesert

Yang Jing1, Sun Zong-jiu1,2, Yang He-long1, Dong Yi-qiang1

(1.College of Pratacultural and Environmental Science, Xinjiang Agricultural University, Urumqi 830052, China;2. Key Laboratory of Grassland Resources and Ecology of Xinjiang, Urumqi 830052, China)

Abstract:In order to explore the response of soil organic carbon components to enclosure in rangeland, the soil particulate organic carbon (POC), particulate organic nitrogen (PON), light fraction organic carbon (LFOC), light fraction organic nitrogen (LFON), microbial biomass carbon (MBC) and microbial biomass nitrogen (MBN) of Seriphidium transiliense desert after different enclosure years(including 0 year, 1 years, 6 years and 9 years)were studied. The results showed that the POC, PON, LFOC and LFON contents in soil layer of 0-5 and 5-10 cm in S. transiliense desert firstly decreased then increased with the increase of enclosure years which reached minimum after 6-year enclosure. Only POC, PON, LFOC and LFON contents in 0-5 cm soil layer after 6-year enclosure were significantly lower than those of the control (0 year) and after 9 year enclosure. Except with that LFOC contents in 10-20 cm, 30-50 cm soil layers and LFON content in 30-50 cm soil layer after 6-year enclosure were significantly lower than those after 1 year enclosure, there was no significantly difference between different enclosure years for POC, PON, LFOC, LFON contents in 10-50 cm soil. The MBC and MBN contents in 0-30 cm soil firstly decreased then increased with the increase of enclosure years which reached minimum after 1 year enclosure. Except with MBC content in 5-10 cm soil layers, all other indices were significantly lower than those after 9 years enclosure. There was significantly positive correlation among POC, PON, LFOC, LFON, MBC and MBN, especially PON could more accurately reflect the soil quality changes. In conclusion, carbon and nitrogen content of soil organic carbon components in 0-5 cm soil were more sensitive to enclosure and the soil microbial biomass carbon and nitrogen response more quickly.

Key words:enclosure year; Artemisia desert; particulate organic matter; light organic matter; soil microbial biomass

Corresponding author:Sun Zong-jiuE-mail：nmszj@21cn.com

中圖分類號：S812.2;S154.3

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1001-0629(2016)4-0564-09*

通信作者：孫宗玖(1975-)，男，內(nèi)蒙古敖漢人，教授，博導(dǎo)，博士，主要從事草地培育、管理及草種資源評價等方面的研究工作。E-mail：nmszj@21cn.com

基金項目：國家自然科學(xué)基金——不同退化蒿類荒漠土壤有機(jī)碳組及其碳氮特征對禁牧的響應(yīng)(31260574)

收稿日期：2015-11-04接受日期：2016-03-10

DOI:10.11829/j.issn.1001-0629.2015-0604

楊靜,孫宗玖,楊合龍,董乙強(qiáng).封育年限對蒿類荒漠土壤有機(jī)碳組分及其碳、氮特征的影響.草業(yè)科學(xué),2016,33(4)：564-572.

Yang J,Sun Z J,Yang H L,Dong Y Q.Effects of enclosure period on carbon and nitrogen characteristics and components of soil organic carbon inArtemisiadesert.Pratacultural Science，2016,33(4)：564-572.

第一作者:楊靜(1989-)，女，陜西寧強(qiáng)人，在讀碩士生，主要從事草地資源與生態(tài)研究。E-mail：1252809698@qq.com