圍封對(duì)草地土壤性質(zhì)及地下繁殖體庫(kù)影響的探討

吳一鳴

（北票市草原工作站，遼寧北票 122199）

0 引言

草地是重要的綠色生態(tài)屏障，具有涵養(yǎng)水源、防風(fēng)固沙、保持水土、調(diào)解氣候等非常重要的生態(tài)功能，同時(shí)草地也為畜牧業(yè)發(fā)展提供重要物質(zhì)保障。然而，隨著自然氣候的變化和人類活動(dòng)對(duì)草地生態(tài)系統(tǒng)的破壞，導(dǎo)致草地退化。目前，我國(guó)90%的天然草地存在不同程度的退化，而圍欄封育是目前應(yīng)用最廣的退化草地恢復(fù)措施。圍封能夠有效的改善草地環(huán)境，有利于草地的正向演替，對(duì)草地物種多樣性、土壤理化性質(zhì)及地下繁殖體庫(kù)均產(chǎn)生不同的影響，為草地生態(tài)環(huán)境的健康發(fā)展起到了重要作用。草地圍封條件下，土壤理化性質(zhì)，土壤微生物以及土壤繁殖體庫(kù)的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行探討，為退化草地生產(chǎn)力的提升和可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)參考。

1 圍封對(duì)退化草地土壤物理性質(zhì)的影響

圍封退化草地植被恢復(fù)過程是植被和土壤相互作用、相互促進(jìn)的過程，地上的植被通過光合作用合成物質(zhì)傳遞給土壤，一方面對(duì)土壤進(jìn)行調(diào)節(jié)，另一方面植被對(duì)土壤進(jìn)行覆蓋起到保護(hù)作用，使土壤的理化性質(zhì)得到不斷改善，與此同時(shí)，植物生長(zhǎng)所需要的營(yíng)養(yǎng)直接來(lái)源與土壤，通過植物自身的導(dǎo)管與篩管運(yùn)輸營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)到植物的各枝葉使其生長(zhǎng)。土壤的容重是土壤緊實(shí)度的指標(biāo)之一，容重越大，密實(shí)程度越大，草地容重的大小主要受土壤有機(jī)質(zhì)含量、土壤結(jié)構(gòu)、放牧踐踏以及退化程度的影響?？紫抖仁峭寥纼?nèi)部空隙的體現(xiàn)，空隙決定了土壤的通氣性，也決定著土壤的保水保肥作用。土壤容重和土壤孔隙度可以反映土壤結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣，影響著土壤中保水和保肥的能力。學(xué)者研究表明，隨著退化草地圍封年限的增加，土壤容重呈下降的趨勢(shì)，其中表層土壤容重下降最為明顯，孔隙度增大土壤物理結(jié)構(gòu)得到較大程度改善，圍封初期總孔隙度增加明顯，隨著圍封年限增加，孔隙度增加百分比下降，同時(shí)最大持水量也隨個(gè)孔隙度的增加而變大，隨著圍封年限的增長(zhǎng)土壤水分含量在不同土層均呈增加趨勢(shì)，說明減少外界對(duì)土壤的干擾作用和增加草地植被覆蓋度使土壤免受風(fēng)蝕，會(huì)使土壤容重顯著下降、孔隙度增大，持水能力增強(qiáng)，從而使圍封明顯改善了退化草地土壤物理結(jié)構(gòu)，使地上植物生長(zhǎng)有了很好的土壤環(huán)境。

2 圍封對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)的影響

土壤提供者植物生長(zhǎng)所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的載體，土壤的環(huán)境決定這植物群落生長(zhǎng)狀況。土壤有機(jī)質(zhì)是指示土壤肥力的關(guān)鍵指標(biāo)，影響著土壤結(jié)構(gòu)的形成、土壤穩(wěn)定性以及土壤生物多樣性，它是植物和微生物生命活動(dòng)所需的營(yíng)養(yǎng)和能量的源泉，其動(dòng)態(tài)變化能夠直接地反映土地的健康狀況和植物的生長(zhǎng)狀態(tài)。圍封對(duì)草地土壤化學(xué)性質(zhì)的影響，國(guó)內(nèi)學(xué)者研究表明，短期圍封后的退化草地土壤中的有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、速效磷速效鉀含量均高于放牧草地；圍封3年以上的草地土壤養(yǎng)分以及土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量均高于未圍封草地；敖伊敏等人以內(nèi)蒙古太卜寺旗典型草地為研究對(duì)象，研究了圍封不同年限年的天然草地土壤有機(jī)碳，全氮儲(chǔ)量的變化，結(jié)果也證明表，圍封后的土壤碳氮儲(chǔ)量明顯增加，說明圍封后草地土壤環(huán)境得以修復(fù)，形成碳匯。單貴蓮等人以內(nèi)蒙古干旱半干旱典型草地的天然草地為研究對(duì)象，發(fā)現(xiàn)季節(jié)性圍封的管理方式可以使退化草地生態(tài)環(huán)境進(jìn)行修復(fù)，但圍封后對(duì)草地進(jìn)行連續(xù)利用，土壤營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)發(fā)生轉(zhuǎn)移，土壤未能得到養(yǎng)分補(bǔ)給會(huì)導(dǎo)致土壤養(yǎng)分含量下降，草地植被發(fā)生逆向演替。尚雯等以流動(dòng)沙丘為對(duì)照，研究了圍封14年和26年下科爾沁退化沙質(zhì)草地表層土壤有機(jī)碳、全氮以及活性有機(jī)碳的變化，結(jié)果表明，圍封14年和26年的土壤有機(jī)碳、全氮和微生物量碳含量均顯著高于流動(dòng)沙丘，但是兩個(gè)圍封樣地之間并無(wú)顯著差異。大量研究表明圍封作為治理草地退化的主要措施之一，對(duì)退化草地土壤的恢復(fù)具有積極作用，對(duì)土壤理化性質(zhì)有所改善，土壤固碳能力有所提高。

3 圍封對(duì)土壤微生物的影響

土壤微生物指生活在土壤中的細(xì)菌、真菌、放線菌、藻類的總稱。微生物作為初級(jí)生產(chǎn)者，對(duì)土壤系統(tǒng)中有機(jī)物的降解和轉(zhuǎn)化具有十分重要的意義，是土壤養(yǎng)分重要的源和匯，對(duì)土壤生態(tài)系統(tǒng)的養(yǎng)分循環(huán)、能量轉(zhuǎn)換都起著重要的作用，是土壤生態(tài)系統(tǒng)破壞和修復(fù)的重要指示物。草地土壤微生物活性受土壤狀況、氣候因素、牧草生長(zhǎng)、利用方式和強(qiáng)度等影響，微生物生命周期短，對(duì)土壤環(huán)境的變化較為敏感，能對(duì)土壤生態(tài)機(jī)制變化和環(huán)境脅迫做出反應(yīng)。近年來(lái)，關(guān)于圍封對(duì)土壤微生物的影響較為熱點(diǎn)，單貴蓮等選取生長(zhǎng)季圍封的恢復(fù)草地為對(duì)象，研究土壤微生物與草地植被及土壤養(yǎng)分的相關(guān)性，結(jié)果表明：與自由放牧草地相比，圍封樣地的土壤細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)量顯著增加，土壤微生物量與草地植被多樣性及土壤養(yǎng)分含量呈基本一致的變化規(guī)律。王少昆等研究表明，與圍封禁牧相比，適度放牧有利于土壤微生物的增加，同時(shí)促進(jìn)退化草地的恢復(fù)。這可能是由于一方面牲畜的踐踏使得地表凋落物及牲畜糞便與土壤充分接觸，促進(jìn)凋落物及糞便的分解從而提升土壤微生物量，另一方面對(duì)草地進(jìn)行合理利用，刺激地下根系的生長(zhǎng)，有利于提高了微生物數(shù)量及活性。

4 圍封對(duì)土壤酶活性的影響

土壤酶在土壤能量轉(zhuǎn)化和物質(zhì)循環(huán)中具有重要的作用，它們主要來(lái)自土壤中植物、動(dòng)物和微生物，數(shù)量極微而作用很大，土壤酶對(duì)外界環(huán)境引起的變化極為敏感并能夠在短期內(nèi)發(fā)生變化，可以作為衡量生態(tài)系統(tǒng)土壤質(zhì)量變化的預(yù)警和敏感指標(biāo)，對(duì)維持土壤生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性起著重要作用。近年來(lái)，關(guān)于圍封對(duì)土壤酶活性的影響已有不少的研究，斯貴才等人通過對(duì)青藏高原當(dāng)雄縣高寒退化草地進(jìn)行圍封，分析了圍封時(shí)間對(duì)高寒草地土壤酶活性的影響，結(jié)果表明，土壤蔗糖酶，L-天冬酰胺酶活性隨著圍封年限的延長(zhǎng)呈增加的趨勢(shì)。李軍保等人以伊犁河谷昭蘇馬場(chǎng)春秋草場(chǎng)圍封草地為對(duì)象，對(duì)圍封條件下退化草地土壤酶活性變化進(jìn)行了分析，結(jié)果表明：土壤脲酶活性隨圍封年限的延長(zhǎng)逐漸增加；也有研究顯示，在中度放牧壓力下不同類型草地土壤酶活性變化各不同，但整體呈上升趨勢(shì)，說明圍封后草地恢復(fù)到一定水平適度放牧有利于提高草地土壤酶活性。

5 圍封對(duì)地下繁殖體庫(kù)的影響

草地地下繁殖體庫(kù)包括種子庫(kù)和芽庫(kù)。土壤種子庫(kù)是存在于確定面積的土壤表層掉落物以及土壤中的有活性的、休眠與未休眠種子的總和，這些種子是潛在的植物種群，種子庫(kù)影響著地上植被的發(fā)生、演替、更新和恢復(fù)，草地在周圍生境受到干擾后，種子庫(kù)能夠補(bǔ)充丟失的物種，從而保持物種多樣性，使一些被干擾的群落在禁牧一段時(shí)間后可以快速恢復(fù)，是天然草地種子的儲(chǔ)備庫(kù)。芽庫(kù)是所有潛在的能進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)繁殖的芽的集合，能夠進(jìn)行無(wú)性繁殖促進(jìn)多年生植物更替過程，芽庫(kù)與種子庫(kù)共同組成了植物的繁殖庫(kù)。在以多年生植物為優(yōu)勢(shì)物種的生態(tài)系統(tǒng)中，收到外界干擾后的植被恢復(fù)通過土壤芽庫(kù)，可以快速響應(yīng)以補(bǔ)充地上植被的缺失或競(jìng)爭(zhēng)，適度刺激更有利于芽庫(kù)的儲(chǔ)備與芽體類型轉(zhuǎn)換。學(xué)者研究表明：退化草地圍封后，圍封初期土壤種子庫(kù)仍以一、二年生植物繁殖為主，圍封4年以后草地植物由一年生繁殖為主演變?yōu)槎嗄晟敝碁橹?，土壤芽?kù)的繁殖起到主要作用；曹子龍等人以渾善達(dá)克沙地南緣圍封7年的沙化草地及圍欄周圍不同地段為研究對(duì)象進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)圍封草地“種子島”效應(yīng)對(duì)圍欄外近距離沙化草地的土壤種子庫(kù)具有顯著性影響，隨著圍欄距離增加，影響逐漸減小。另外，圍封與放牧條件下土壤種子庫(kù)的差異進(jìn)行比較，放牧條件下，由于草地植物未達(dá)到成熟期，一些植物種類無(wú)法完成正常的生長(zhǎng)周期，會(huì)造成土壤種子庫(kù)一些重要物種的缺失；而圍封狀態(tài)下，植物能夠完成正常的生命周期，所以土壤種子庫(kù)數(shù)量和質(zhì)量會(huì)更有利于植物的繁殖生長(zhǎng)。

6 結(jié)語(yǔ)

圍封是草地管理的重要手段之一。草地圍封后避免了外界干擾，進(jìn)行自我恢復(fù)，從而使其群落向著一定方向演替，使土壤理化性質(zhì)的到很好的改善，土壤養(yǎng)分含量增加、透氣性增強(qiáng)，土壤持水能力增強(qiáng)、土壤酶活性顯著提高，土壤地下繁殖體庫(kù)在圍封一段時(shí)間后可以對(duì)退化草地地上生物量進(jìn)行快速恢復(fù)，維持植物多樣性，圍封提高了土壤種子庫(kù)數(shù)量和密度，改善草地質(zhì)量。但是圍封對(duì)草地的作用具有兩面性。在退化草地恢復(fù)自我維持力的情況下，通過合理利用可以清除枯草層積作用，促進(jìn)群體分蘗再生，即退化草地在圍封治理過程中，可以適度開發(fā)利用，即可產(chǎn)出經(jīng)濟(jì)效益還能形成可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)效益。