荒漠草原優(yōu)勢(shì)植物根部土壤含水量研究

侯 英 ，殷國(guó)梅 ，張園園 ，薛艷林 ，劉思博 ，斯 琴 ，田彥軍

（1.內(nèi)蒙古武川縣草原工作站，內(nèi)蒙古 武川 011700；2.內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010031；3.內(nèi)蒙古鄂托克旗草原工作站，內(nèi)蒙古 鄂托克旗 016200）

荒漠草原優(yōu)勢(shì)植物根部土壤含水量研究

侯 英1，殷國(guó)梅2，張園園2，薛艷林2，劉思博2，斯 琴3，田彥軍3

（1.內(nèi)蒙古武川縣草原工作站，內(nèi)蒙古 武川 011700；2.內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010031；3.內(nèi)蒙古鄂托克旗草原工作站，內(nèi)蒙古 鄂托克旗 016200）

對(duì)荒漠草原地區(qū)不同放牧強(qiáng)度下優(yōu)勢(shì)植物根部土壤含水量進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，放牧強(qiáng)度的不同導(dǎo)致植物根部土層中土壤含水量的變化規(guī)律有所差異。短花針茅、冷蒿和無芒隱子草根部土層的土壤含水量均隨著放牧強(qiáng)度的增加而增加，與之相對(duì)應(yīng)的空斑土壤含水量卻隨著放牧強(qiáng)度的增加呈下降趨勢(shì)。

荒漠草原；放牧強(qiáng)度；植物根部；土壤含水量

天然草地的生產(chǎn)力主要受降水分配情況的制約，土壤中的水分幾乎決定了植物的生長(zhǎng)、產(chǎn)量及種群的組成?；哪菰瓍^(qū)土壤水分對(duì)植物生長(zhǎng)尤為重要，植物根部土壤含水量與植物地上部分的生長(zhǎng)狀況密切相關(guān)，過去已有很多學(xué)者對(duì)放牧草地的土壤水分進(jìn)行了研究［1-3］，研究結(jié)果表明，放牧強(qiáng)度影響放牧草地土壤含水量，隨著放牧強(qiáng)度的增加，土壤被畜群踩踏的程度和頻率增加，表層土壤含水量減少，土壤保水能力下降，但放牧對(duì)于草地植物根系周圍水分含量的影響研究還鮮有報(bào)道。該研究對(duì)天然放牧草地生態(tài)系統(tǒng)中不同放牧強(qiáng)度下主要植物根部的土壤含水量進(jìn)行了測(cè)定，其目的在于通過對(duì)不同種類植物根部土壤含水量的對(duì)比分析，探討放牧強(qiáng)度導(dǎo)致的植物根系周圍水分差異，從而為荒漠草原區(qū)合理利用及科學(xué)經(jīng)營(yíng)草地提供基礎(chǔ)理論依據(jù)。

1 試驗(yàn)區(qū)自然條件概況

試驗(yàn)區(qū)域?yàn)閮?nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院烏蘭察布市四子王旗科研試驗(yàn)基地。位于北緯41°47′17″，東經(jīng) 111°53′46″，海拔為 1 450 m。 該區(qū)域?qū)儆诘湫偷拇箨懶詺夂?，春季干旱、多風(fēng)，夏季炎熱，月平均溫度最高值在 7、8 月（分別為 24.0、23.5℃），≥10℃的年積溫為 2 200～2 500℃，濕潤(rùn)度 0.15～0.30，年均降雨量250 mm左右，降水主要集中在6—8月，無霜期175 d左右。試驗(yàn)地植被草層低矮、稀疏，種類組成較貧乏，建群種為短花針茅（Stipa breviflora），優(yōu)勢(shì)種為冷蒿 （Artemisia frigida）、無芒隱子草（Cleistogenes songorica）。土壤為淡栗鈣土。

2 測(cè)定內(nèi)容與方法

土壤含水量測(cè)定設(shè)在不同放牧強(qiáng)度區(qū)，5—9月隨機(jī)選取短花針茅、冷蒿、無芒隱子草植物根部和空斑土壤， 用土鉆分為0～10cm、10～20cm、20～30cm土層取樣。試驗(yàn)小區(qū)共計(jì)4個(gè)處理，每個(gè)小區(qū)面積約為4.4 hm2，分別為重度放牧區(qū)（HG）、中度放牧區(qū)（MG）、輕度放牧區(qū)（LG）和對(duì)照區(qū)（CK）。 其中，載畜率水平分別為：2.71（HG）、1.82（MG）、0.93（LG）、0（CK）羊單位/（hm2·半年），放牧羊只數(shù)分別為：12、8、4只，各小區(qū)3次重復(fù)。取樣后立刻稱鮮重，烘干法測(cè)定土壤含水量。每月中旬為取樣時(shí)間，若遇到下雨天氣取樣適當(dāng)延后。土壤含水量單位是以土壤干重為基數(shù)的水分百分?jǐn)?shù)（%）。

圖1 CK區(qū)植物根部土壤含水量

圖2 LG區(qū)植物根部土壤含水量

3 結(jié)果與分析

3.1 對(duì)照區(qū)的土壤含水量 對(duì)照區(qū)主要建群植物根部的土壤含水量測(cè)定結(jié)果見圖1。0～10 cm土層中，5月主要植物根系及空斑的土壤含水量均存在顯著差異（P＜0.05），其中，冷蒿根部土壤含水量相對(duì)較高，無芒隱子草根部土壤含水量相對(duì)較低；6月冷蒿根部土壤含水量依舊相對(duì)較高，短花針茅相對(duì)較低；7月空斑含水量最高，冷蒿最低；8、9月均為短花針茅、無芒隱子草相對(duì)較高，冷蒿相對(duì)較低。10～20 cm土層中，5月和8月的變化趨勢(shì)基本一致，無芒隱子草根部的土壤含水量最高，其次為冷蒿，短花針茅最低，且與空斑均存在顯著性差異（P＜0.05）；6月各處理之間無顯著差異；7月短花針茅和冷蒿之間無顯著差異（P＞0.05），但與無芒隱子草和空斑存在顯著差異（P＜0.05），其中冷蒿根部土壤含水量最高，空斑最低；9月短花針茅根部土壤含水量最高，冷蒿最低，且各處理之間差異顯著（P＜0.05）。20～30 cm土層中，5月空斑土壤含水量最高，短花針茅相對(duì)最低；6、7、8月變化趨勢(shì)基本一致，植物根部土壤含水量高低依次為短花針茅、冷蒿和無芒隱子草；9月空斑土壤含水量最高，短花針茅相對(duì)最低，且差異性顯著（P＜0.05）?？梢钥闯?，植物根部含水量在表層土壤的變化較為明顯，在20～30 cm土層中變化幅度不大。

3.2 輕度放牧區(qū)的土壤含水量 由圖2可知，0～10 cm 土層中，5、7、8、9月主要植物根系及空斑的土壤含水量變化趨勢(shì)基本一致，變化幅度有所差異，且各處理之間均存在顯著差異（P＜0.05），其中，無芒隱子草根部土壤含水量相對(duì)較高，短花針茅根部土壤含水量相對(duì)較低；6月變化趨勢(shì)與其他月份相似，但各處理之間差異不顯著（P＞0.05）。 10～20 cm土層中，5月和9月植物根部土壤含水量的變化趨勢(shì)基本一致，短花針茅根部的最高，其次為無芒隱子草，冷蒿最低；6月和8月的變化趨勢(shì)基本一致，冷蒿根部土壤含水量最高，無芒隱子草最低，且各處理之間差異顯著 （P＜0.05）；7月植物根部土壤含水量從低到高依次為短花針茅、冷蒿和無芒隱子草，且各處理間存在顯著差異（P＜0.05）。 20～30 cm土層中，5月植物根部土壤含水量從高到低依次為短花針茅、冷蒿和無芒隱子草，各處理之間存在顯著性差異（P＜0.05）；6月和8月變化趨勢(shì)基本一致，植物根部土壤含水量最高為無芒隱子草，最低是冷蒿；9月植物根部土壤含水量變化趨勢(shì)與5月相反，且空斑土壤含水量極低，差異性顯著（P＜0.05）。

圖3 MG區(qū)植物根部土壤含水量

圖4 HG區(qū)植物根部土壤含水量

3.3 中度放牧區(qū)的土壤含水量 由圖3可知，0～10 cm土層中，5月主要植物根系及空斑的土壤含水量為短花針茅根部土壤含水量最高，其次為空斑、冷蒿和無芒隱子草，各處理之間存在顯著差異（P＜0.05）；6、7、8、9 月變化趨勢(shì)基本一致，均為冷蒿最高，短花針茅最低。10～20 cm土層中，5月、6月和7月的變化趨勢(shì)基本一致，短花針茅根部的土壤含水量最高，其次為冷蒿，最低是無芒隱子草；8月的變化趨勢(shì)為冷蒿根部土壤含水量最高，無芒隱子草最低；9月空斑最高，植物根部土壤含水量為無芒隱子草相對(duì)較高，冷蒿相對(duì)較低，且各處理間存在顯著差異（P＜0.05）。 20～30 cm 土層中，5、6、7 月變化趨勢(shì)基本一致，植物根部土壤含水量從高到低依次為冷蒿、短花針茅和無芒隱子草，各處理之間存在顯著性差異 （P＜0.05）；8月植物根部土壤含水量最高為無芒隱子草，最低為短花針茅，且存在顯著性差異 （P＜0.05）；9月植物根部土壤含水量從高到低依次為冷蒿、無芒隱子草和短花針茅。

3.4 重度放牧區(qū)的土壤含水量 由圖4可知，0～10 cm土層中，5月植物根部及空斑的土壤含水量均存在顯著差異（P＜0.05），其中，短花針茅根部土壤含水量相對(duì)較高，無芒隱子草根部土壤含水量相對(duì)較低；6月和9月無芒隱子草根部土壤含水量相對(duì)較高，冷蒿相對(duì)較低；7月無芒隱子草根部土壤含水量最高，短花針茅最低；8月為冷蒿較高，短花針茅相對(duì)較低。10～20 cm土層中，5月和6月的變化趨勢(shì)基本一致，冷蒿根部的土壤含水量最高，其次為短花針茅，無芒隱子草最低；7月為無芒隱子草根部的土壤含水量最高，與其他2種植物根部土壤含水量存在顯著差異（P＜0.05），但短花針茅和冷蒿之間無顯著差異 （P＞0.05）；8月短花針茅根部土壤含水量最高，無芒隱子草最低，且各處理之間差異顯著 （P＜0.05）；9月短花針茅根部土壤含水量最高，空斑土壤含水量最低。20～30 cm土層中，5月短花針茅根部土壤含水量最高，空斑土壤含水量相對(duì)最低，各處理之間存在顯著性差異（P＜0.05）；6月短花針茅根部土壤含水量最高，冷蒿相對(duì)最低，各處理之間無顯著性差異 （P＞0.05）；7月空斑土壤含水量最高，植物根部土壤含水量高低依次為無芒隱子草、短花針茅和冷蒿；8月植物根部土壤含水量高低順序?yàn)闊o芒隱子草、冷蒿和短花針茅，空斑較植物根部土壤含水量均低；9月冷蒿根部土壤含水量上升為最高，短花針茅相對(duì)最低，且兩者之間差異性顯著（P＜0.05）。

4 結(jié)論與討論

放牧強(qiáng)度的不同導(dǎo)致不同植物根部土層中土壤含水量的變化規(guī)律不十分一致［4-5］。該研究表明，植物種類的差異導(dǎo)致其根部土壤含水量不同，這與植物的植物學(xué)特征，特別是根系的結(jié)構(gòu)特征不同是分不開的。與此同時(shí)，同種植物根部土壤含水量在不同放牧強(qiáng)度影響下表現(xiàn)出差異性。因?yàn)樘烊恢脖坏纳L(zhǎng)與土壤水分關(guān)系非常密切，土壤含水量是限制植物生長(zhǎng)發(fā)育的重要生態(tài)因子，植物群落的生長(zhǎng)發(fā)育及其適宜生產(chǎn)力是 由土壤資源中的土壤水分供給狀況來決定［6］。該研究中3種主要植物土壤表層根部的土壤含水量均隨著放牧強(qiáng)度的增加而增加，其原因可能是隨著放牧強(qiáng)度的增加，放牧家畜對(duì)草地植被的采食增加，地面植被覆蓋的減少使土壤水分蒸發(fā)增加，土壤保水能力下降，為提高植物根系對(duì)水分的吸收利用，草地植物根系向表層土壤聚集，從而導(dǎo)致土壤含水量增加，3種植物在不同月份根系吸收水分的能力表現(xiàn)不一。

［1］董全民，趙新全，李青云，等.小嵩草高寒草甸的土壤養(yǎng)分因子及水分含量對(duì)牦牛放牧率的響應(yīng)Ⅱ.冬季草場(chǎng)土壤營(yíng)養(yǎng)因子及水分含量的變化 ［J］.土壤通報(bào)，2005，36（4）：493-500.

［2］王明君，趙萌莉，崔國(guó)文，等.放牧對(duì)草甸草原植被和土壤的影響［J］.草地學(xué)報(bào)，2010，18（6）：758-762.

［3］周啟友，島田純.土壤水空間分布結(jié)構(gòu)的時(shí)間穩(wěn)定性［J］.土壤學(xué)報(bào)，2003，40（5）：683-689.

［4］紅梅，陳有君，李艷龍，等.不同放牧強(qiáng)度對(duì)土壤含水量及地上生物量的影響［J］.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)科技，2001（土肥專輯）：25-26.

［5］王向濤，張世虎，陳懂懂，等.不同放牧強(qiáng)度下高寒草甸植被特征和土壤養(yǎng)分變化研究［J］.草地學(xué)報(bào)，2010，18（4）：510-516.

［6］董全民，趙新全，馬玉壽，等.牦牛放牧率對(duì)江河源區(qū)混播草地土壤含水量及地上現(xiàn)存量的影響［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006，34（21）：5611-5614.

Study on Soil Moisture around Roots of Dominant Plants in Desert Steppe

HOU Ying1，YIN Guo-mei2，ZHANG Yuan-yuan2，XUE Yan-lin2，LIU Si-bo2，Siqin3，TIAN Yan-jun3
（1.Wuchuan Grassland Workstation of Inner Mongolia,Wuchuan County 011700，China；2.Inner Mongolia Academy of Agricultural&Animal Husbandry Sciences,Hohhot 010031，China；3.Etuoke Banner Grassland Station of Inner Mongolia,Etuoke Banner 016200，China）

Soil moisture around roots of dominant plants under different conditions of grazing intensity in desert steppe were studied.The results show that due to the difference of grazing intensity,there were certain differences in soil moisture around the roots of dominant plants.With the increase of grazing intensity,soil moisture around the roots ofStipa breviflora,Artemisia frigidaandCleistogenes songoricaincreased,while soil moisture around the roots of the plaque declined.

desert steppe；grazing intensity；plant roots；soil moisture

S152.7；S812

A文章順序編號(hào)1672-5190（2016）11-0024-03

2016－10－28

項(xiàng)目來源：內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院青年基金（2014QNJJM04）；國(guó)家牧草產(chǎn)業(yè)體系（CARS-35-27）；國(guó)家公益性行業(yè)科技專項(xiàng)資助（201303059）；國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題（2016YFC0500604）。

侯英（1972—），女，高級(jí)畜牧師，主要從事草地生態(tài)研究工作。

殷國(guó)梅（1973—），女，研究員，博士，主要從事草地生態(tài)與管理研究工作。

（責(zé)任編輯：慕宗杰）