施肥和刈割對呼倫貝爾草甸草原羊草葉片pH值的影響

董燕妮，徐鑫磊，馬海贏,宋彥濤

(大連民族大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院，遼寧 大連 116600)

1 引言

植物性狀已成為重要生態(tài)系統(tǒng)特性的預(yù)測因子，指示植物生產(chǎn)力的變化[1，2]。植物功能性狀的種間變異正迅速成為理解和預(yù)測地球植被組成的工具[3]，與葉礦物元素相似，葉片pH值是由氣候、土壤及植物功能類型的共同作用決定的[4]。葉片pH值被證明是一種很有前景的新的候選性狀，是植物重要的性狀之一[5]。因此，葉片pH值是一個(gè)復(fù)雜而綜合的特征，依賴于多個(gè)化合物的動態(tài)濃度、遷移率和相互作用[6～8]。草地生態(tài)系統(tǒng)是我陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，施肥和刈割是常見的草地管理的措施[9，10]，不同施肥和刈割處理對植物功能性狀產(chǎn)生影響，而植物葉片pH值對施肥和刈割的響應(yīng)規(guī)律還需要進(jìn)一步研究。

羊草是內(nèi)蒙古呼倫貝爾草甸草原的優(yōu)勢物種[11]，研究其葉片pH值的變化有助于了解草甸草原群落結(jié)構(gòu)的變化，在施肥和刈割兩個(gè)因素處理下，葉片pH值作為一種物種性狀會有何變化。通過在對比不同刈割和施肥條件下羊草葉片的pH值進(jìn)行驗(yàn)證。

2 材料與方法

2.1 研究區(qū)域概況

研究地點(diǎn)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾額爾古納市黑山頭鎮(zhèn)草甸草原，該區(qū)域?qū)贉貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候，年平均氣溫在-2.0～3.0 ℃，年降雨量為200～280 mm，主要集中在夏季，日照時(shí)間為2500～3000 h。地帶性植被為草甸草原，主要土壤類型為黑鈣土。

2.2 樣品采集與測量

實(shí)驗(yàn)平臺建立于2016年，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，包括施肥和刈割兩個(gè)因素，12個(gè)實(shí)驗(yàn)處理，8次重復(fù)，96個(gè)小區(qū)。施肥處理每年5月進(jìn)行，包括2個(gè)施肥梯度：施肥(N)、不施肥(NF)，施肥處理每個(gè)小區(qū)添加量為：3gN、0.3gP、40mgMo、200mgB、200mgZn/m2；刈割處理每年8月份進(jìn)行，包括6個(gè)留茬高度：3(D3)，6(D6)，9(D9)，12(D12)，15cm(D15)，不刈割(ND)。

2019年8月份生物量最大時(shí)取樣，在樣地隨機(jī)選取2個(gè)0.5 m×0.5 m樣方進(jìn)行齊地面收割，將羊草放入信封中，105 ℃殺青，75 ℃烘干，粉碎，待測。2020年9月份在實(shí)驗(yàn)室中將羊草的莖葉分離，分別裝袋后烘干，之后將各樣本葉片進(jìn)行粉碎，進(jìn)行完準(zhǔn)備工作后，于2020年11月份對其pH值進(jìn)行測量(校準(zhǔn)pH值分別為4.00、6.86、9.18)，準(zhǔn)確稱取1 g粉碎后的葉片，放入250 mL錐形瓶中，加入10 mL去離子水(即質(zhì)量比為1∶10)。將混合物以250 rpm 振蕩，離心5 min。最后使用pH值計(jì)測量上清液的pH值。

2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

變異系數(shù)用標(biāo)準(zhǔn)差與平均值之比計(jì)算，應(yīng)用Excel2013和SPSS19.0統(tǒng)計(jì)分析軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行雙因素方差分析。

3 結(jié)果與分析

各處理羊草葉片pH值變異系數(shù)在1%～4%之間，變異程度小(圖1)。隨著留茬高度的增加羊草葉片pH值變異系數(shù)呈現(xiàn)先降低后增加的趨勢。各刈割留茬梯度下，施肥處理對羊草葉片pH變異系數(shù)無顯著影響，在留茬高度為3、6、9、12 cm時(shí)，施肥處理下羊草葉片pH值變異系數(shù)大于不施肥處理，在留茬高度為15cm和不刈割時(shí)，施肥處理下羊草葉片pH值變異系數(shù)小于不施肥處理。

圖1 不同施肥和刈割留茬高度處理對羊草葉片pH值的影響

雙因素方差分析結(jié)果表明施肥、刈割及其交互作用對羊草葉片pH值均無顯著影響(表1)。通過對12組實(shí)驗(yàn)樣本實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，羊草葉片pH值范圍在5.5～6之間，范圍變化較小(圖2)。施肥留茬高度6 cm時(shí)，葉片pH值最小，為5.63，施肥不刈割時(shí)的葉片pH值最大，為5.78。隨著留茬高度的增加，葉片pH值呈現(xiàn)增加的趨勢。各留茬高度處理下，施肥處理對羊草葉片pH值無明顯規(guī)律，當(dāng)留茬高度為6 cm和12 cm時(shí)施肥處理的葉片pH值略低于不施肥的葉片pH值，其他處理下，施肥處理的葉片pH值略高于不施肥處理的葉片pH值。

圖2 不同施肥和刈割留茬高度處理對羊草葉片pH值的影響

表1 施肥和刈割對羊草葉片pH值影響的雙因素方差分析

4 結(jié)語

本實(shí)驗(yàn)表明施肥與刈割對草甸草原優(yōu)勢種羊草葉片pH值無顯著影響，葉片pH值在5.5～6之間，且各處理葉片pH值變異系數(shù)較小，推測葉片pH值可能對草甸草原干擾響應(yīng)不明顯，不適合作為研究羊草種內(nèi)變異的性狀。