呼倫貝爾草原不同利用方式下土壤鹽分分布特征

摘要： 研究不同利用方式下草原表層土壤鹽分分布特征，可為分析和評價不同利用方式對草地生態(tài)系統(tǒng)的影響、合理利用草地資源提供基礎(chǔ)科學(xué)支撐。本研究以呼倫貝爾草原圍封、刈割、放牧3種利用方式下的草地為研究對象，采用野外、室內(nèi)相結(jié)合的方法，探究不同利用方式下研究區(qū)土壤鹽分分布特征。結(jié)果表明：隨著草地利用強度的增加，土壤鹽分含量上升，主要表現(xiàn)為Ca2+占比逐漸增多，主要陰離子由SO2-4過渡為HCO-3；土壤鹽分含量受利用方式影響顯著（Plt;0.05）；圍封下土壤鹽分含量低于其他利用方式；土壤鹽分在放牧和圍封時均呈表聚特征?？傮w來看，圍封能夠有效抑制土壤鹽分增加，改善土壤鹽漬化。本研究分析了草原表層土壤鹽分含量對不同利用方式的響應(yīng)，研究結(jié)果可為優(yōu)化溫性草甸草原管理和利用提供科學(xué)支撐。

關(guān)鍵詞： 呼倫貝爾草原；利用方式；土壤鹽分分布特征

中圖分類號：S821.4+3 """文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A """"文章編號： 1007-0435（2024）02-0470-10

Distribution Characteristics of Soil Salinity under Different

Utilization Patterns in Hulunbuir Grassland

ZHOU Yu-jing1， HE Jing1*， WANG Xue-song1， JIN San-ling2， MA Pu1， GUAN Wei-tao2， SU De-rong1*

（1. Research Center of Grassland Ecology and Resources， Beijing Forestry University， Beijing 100083， China;

2. Chinese Research Academy of Environmental Sciences， Beijing 100012， China）

Abstract： The study of the distribution characteristics of surface soil salinity under different utilization patterns may provide basic scientific support for analyzing and evaluating the effects of different utilization patterns on grassland ecosystems，and for rationalizing the use of grassland resources. In this study，we took the grassland under three different utilization patterns of Hulunbuir grassland：grazing exclusion，cutting and grazing as research objects. To explore the distribution characteristics of soil salinity under different utilization patterns by field sampling and quantitative analysis in the lab. The results showed that：With the increase of grassland utilization intensity，soil salinity content increased. The main cation was Ca2+ and its proportion gradually increased，the main anion transitioned from SO2-4 to HCO-3. Soil salinity was significantly influenced by the utilization pattern （Plt;0.05）. Compared with grazing and cutting，lower soil salinity content was found under grazing exclusion. and soil salinity had obvious surface aggregation characteristics under grazing exclusion and grazing. In general，grazing exclusion could effectively suppress the increase of soil salinity content，and reduce soil salinization. This study analyzed the responses of grassland surface soil salinity content to different utilization patterns，and the results can provide scientific support for optimizing the management and utilization of temperate meadow grassland.

Key words： Hulunbuir Grassland;Utilization patterns;Soil salinity distribution characteristic

呼倫貝爾草原位于我國北方干旱半干旱草原區(qū)，總面積為993萬hm2［1］，占內(nèi)蒙古草原總面積8 800萬hm2的11.3%［2］，曾因“水草豐美”素有“綠色凈土”“北國碧玉”之稱。然而近幾十年來由于全球氣候變化及人類活動干擾的影響，呼倫貝爾草原已經(jīng)發(fā)生大面積退化［3-4］，20世紀(jì)70年代至21世紀(jì)初期，呼倫貝爾草原退化面積達(dá)399.3萬hm2，占可利用草原面積的40%以上，草原年退化速率已達(dá)2%，理論載畜量下降了46%［5］。其中，隨著呼倫貝爾草原湖泊萎縮、河流流量減少甚至干涸斷流［6］，湖岸及河岸帶鹽堿斑塊面積逐漸擴大，草地鹽漬化問題日漸突出，不僅影響草原生態(tài)系統(tǒng)的質(zhì)量，也影響當(dāng)?shù)夭菽翗I(yè)經(jīng)濟的發(fā)展。

表層土壤鹽分含量是衡量草地鹽漬化程度的重要指標(biāo)［7］，草地土壤鹽分特征研究是草地資源合理利用和草地鹽漬化防治的基礎(chǔ)。土壤鹽分含量過高會破壞土壤物理結(jié)構(gòu)［8］，抑制種子萌發(fā)和植物生長［9］，減少植被覆蓋和草地碳儲量［10］，嚴(yán)重威脅農(nóng)、牧民生產(chǎn)生活和草地可持續(xù)發(fā)展。土壤鹽分分布具有空間變異性［11］，主要影響因素隨氣候、地貌環(huán)境、人為干擾類型等的不同存在差異。

草地合理利用對我國草原牧區(qū)綠色高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。已有研究表明，不同草地利用方式會改變土壤物理性質(zhì)和草地養(yǎng)分循環(huán)，影響元素在植被和土壤中的分配，從而影響土壤鹽分含量［12-14］，然而目前相關(guān)研究多集中于探究圍封年限、刈割次數(shù)、放牧強度等對土壤微生物［15-17］、土壤養(yǎng)分［18-19］、植被群落特征［18，20］、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)［21-22］等的影響。針對不同利用方式對土壤鹽分的相關(guān)研究相對較少，且研究區(qū)多為海濱、湖濱濕地、鹽漬化灌區(qū)等［23-26］。研究呼倫貝爾草原土壤鹽分對利用方式的響應(yīng)，是合理利用草地資源、促進(jìn)呼倫貝爾草原可持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。本研究以呼倫貝爾草原圍封、刈割、放牧3種利用方式下的草地為研究對象，對其土壤理化性質(zhì)進(jìn)行測定，對比分析不同利用方式下土壤鹽分分布特征，以期闡明呼倫貝爾草原土壤鹽分對不同利用方式的響應(yīng)，為分析和評價不同利用方式對草地生態(tài)系統(tǒng)的影響以及后續(xù)的草地管理提供試驗依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究地點位于呼倫貝爾草原腹地輝河國家級自然保護(hù)區(qū)內(nèi)（圖1）。內(nèi)蒙古輝河國家級自然保護(hù)區(qū)地處大興安嶺西麓低山丘陵與呼倫貝爾高平原東南部的交接地帶，海拔600～1 000 m，地勢東高西低，地理坐標(biāo)為北緯48°10′～48°57′，東經(jīng)118°48′～119°45′，行政區(qū)劃主要屬于內(nèi)蒙古呼倫貝爾市鄂溫克族自治旗。該區(qū)屬中溫帶大陸性季風(fēng)氣候，春季干燥多風(fēng)，夏季溫和短促，秋季霜凍雪早，冬季寒冷漫長，年平均氣溫-2.4℃～2.2℃，年平均無霜期100～120 d，年平均降水量300～350 mm，年平均地表蒸發(fā)量約為1 200～1 700 mm，是年均降水量的4～5倍。70%左右的降水集中在夏季（6—8月），這一時期的平均氣溫為19.3℃。土壤類型以暗栗鈣土為主，部分區(qū)域有風(fēng)沙土、隱域性草甸沼澤土和鹽化草甸土等。草地類型主要為溫性草甸草原，群落主要優(yōu)勢物種有羊草（Leymus chinensis （Trin.） Tzvel.）、寸草（Carex duriuscula C. A. Mey.）、糙隱子草（Cleistogenes squarrosa （Trin.） Keng）、麻花頭（Klasea centauroides （L.） Cass.）及雜類草等。

1.2 樣品采集

2022年7月，根據(jù)實地踏查情況，在輝河國家級自然保護(hù)區(qū)內(nèi)選擇放牧（Grazing，G）、刈割（Mowing，M）、圍封（Grazing exclusion，GE）3種利用方式下的具有代表性的樣地各2塊，每塊樣地內(nèi)隨機選取3個1 m×1 m的調(diào)查樣方，分層（0～10 cm，10～20 cm，20～30 cm）采集土壤樣品。放牧樣地處于自由放牧狀態(tài)，除冬季補飼外全年放牧；刈割樣地每年8月末機械刈割1次，留茬高度5 cm；圍封樣地全年不利用。放牧、刈割、圍封利用年限均在10年以上，樣地面積均大于1 hm2。

1.3 樣品處理

在實驗室內(nèi)，將土壤樣品自然陰干，揀出其中雜物后過16目篩（1 mm）。土壤容重（Soil bulk density，SBD）用環(huán)刀法測定，土壤含水率（Soil moisture content，SMC）用烘干法測定［27］；土壤pH值用pH計測定（土水比1∶5），土壤電導(dǎo)率（Electrical conductivity，EC）用電導(dǎo)率儀測定（土水比1∶5）；土壤CO2-3，HCO-3濃度用中和滴定法測定（所有樣品均未檢測出CO2-3）［28］；土壤Na+，K+，Ca2+，Mg2+，Cl-，SO2-4濃度用離子色譜儀（ICS-5000）測定［29］。最后，根據(jù)各離子濃度計算土壤總鹽（Total salt，TS）和鈉吸附比（Sodium absorption ratio，SAR），計算公式如下：

TS（g·kg-1）=［Na+］+［K+］+［Ca2+］+［Mg2+］+［Cl-］+［HCO-3］+［SO2-4］ "（1）

SAR= ［Na+］ """"［Ca2+］+［Mg2+］ 2 """"（2）

式（1）中，［Na+］［K+］［Ca2+］［Mg2+］［Cl-］［SO2-4］分別代表土壤樣品中可溶性Na+，K+，Ca2+，Mg2+，Cl-，SO2-4濃度（g·kg-1）；式（2）中，［Na+］［Ca2+］［Mg2+］分別代表土壤樣品中Na+，Ca2+，Mg2+濃度（mmol·L-1）。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2021進(jìn)行數(shù)據(jù)整理。利用SPSS 26.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析（One-way ANOVA），利用最小顯著差法（LSD）進(jìn)行多重比較（P=0.05）。利用OriginPro 2023對土壤容重、含水率、pH值、電導(dǎo)率及土壤鹽分相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行Pearson相關(guān)分析，并完成繪圖。使用SPSS 26.0對各點位的土壤鹽分離子濃度及土壤總鹽進(jìn)行主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤理化性質(zhì)總體特征及變化分析

對呼倫貝爾溫性草原0～30 cm土壤理化性質(zhì)進(jìn)行描述性統(tǒng)計分析，結(jié)果見表1。土壤容重變化范圍為1.227～1.361 g·cm-3，土壤含水率變化范圍為8.161%～16.910%，土壤電導(dǎo)率變化范圍為2.986～7.393 mS·m-1，土壤pH值變化范圍為6.677～7.934，平均值為7.216，總體呈中性（pH 6.5～7.5）。根據(jù)變異函數(shù)對土壤鹽分變異性進(jìn)行分類，當(dāng)CVlt;10%為弱變異性，10%≤CV≤100%時為中等變異性，CVgt;100%時為強變異性［30］，土壤理化性質(zhì)中SBD，pH值屬弱變異，SMC，EC屬中等變異。

由圖2可知，不同利用方式下，土壤含水率在0～10 cm土層表現(xiàn)為放牧lt;圍封lt;刈割。在10～20 cm和20～30 cm土層土壤含水率均表現(xiàn)為圍封lt;放牧lt;刈割。土壤容重在0～10 cm土層放牧較圍封增加了4.5%，而刈割較圍封減少了3.5%，3種利用方式下兩兩差異顯著（Plt;0.05），在10～20 cm土層土壤容重在刈割、放牧利用下較圍封分別減少了3.5%和1.8%，在20～30 cm土層土壤容重在刈割、放牧利用下較圍封分別減少了7.7%和4.6%。土壤pH值在各土層均隨利用強度的增加呈遞增趨勢（Plt;0.05），在圍封時最低，為6.58～7.06，在放牧?xí)r最高，為7.36～8.31。土壤電導(dǎo)率在0～10 cm土層表現(xiàn)為圍封lt;放牧lt;刈割（Plt;0.05），在10～20 cm和20～30 cm土層均表現(xiàn)為圍封lt;刈割lt;放牧（Plt;0.05）。

不同土層深度，土壤含水率、土壤容重、土壤電導(dǎo)率均無明顯變化趨勢，土壤容重刈割時差異顯著（Plt;0.05），土壤電導(dǎo)率在3種利用方式下差異均顯著（Plt;0.05）；土壤pH值隨土層深度增加呈遞增趨勢，在20～30 cm土層最高，達(dá)7.06～8.31，在放牧?xí)r差異顯著（Plt;0.05）。

2.2 土壤鹽離子總體特征及變化分析

對呼倫貝爾溫性草原0～30 cm土壤鹽分情況進(jìn)行描述性統(tǒng)計分析，結(jié)果見表2。土壤總鹽含量為0.074～0.308 g·kg-1，平均值為0.154 g·kg-1。陽離子濃度從高到低為Ca2+gt;Mg2+ "gt;K+gt;Na+，陰離子濃度從高到低為HCO-3gt;SO2-4gt;Cl-，陽離子以Ca2+為主，陰離子以HCO-3為主。土壤鹽分除HCO-3屬強變異外，其余均呈中等變異，說明土壤鹽分易受到外界環(huán)境的影響。

由表3可知，在不同利用方式下，土壤總鹽含量在圍封時最低，僅有0.07～0.09 g·kg-1，在放牧?xí)r最高，達(dá)0.25～0.29 g·kg-1，隨著利用強度的增加，Na+，Mg2+，Ca2+和HCO-3濃度和土壤總鹽含量均呈增加趨勢（Plt;0.05）。土壤鈉吸附比在0～10 cm和20～30 cm土層表現(xiàn)為刈割lt;圍封lt;放牧，在10～20 cm土層表現(xiàn)為圍封lt;刈割lt;放牧。

不同土層深度土壤鹽分離子分布各異。土壤總 鹽含量在放牧?xí)r表現(xiàn)為0～10 cmlt;20～30 cmlt;10～ 20 cm，在刈割和圍封時表現(xiàn)為20～30 cmlt;10～20 cmlt;0～10 cm。土壤鈉吸附比在刈割時變化顯著（Plt;0.05）。

雙因素方差分析結(jié)果表明，Na+，Mg2+，Ca2+，Cl-，HCO-3，SO2-4濃度和土壤總鹽含量受利用方式影響顯著（Plt;0.05），土層深度對土壤鹽離子及其相關(guān)指標(biāo)無顯著影響，兩者無明顯交互效應(yīng)。

2.3 鹽分遷移特征分析

由圖3可知，圍封時土壤陽離子主要組成成分占比由大到小依次為Ca2+，（Na++K+），Mg2+。隨著利用強度的增加，Ca2+占比逐漸增多，由圍封時的40%左右增至放牧?xí)r的80%左右，Mg2+占比變化較小，（Na++K+）占比大幅下降，（Mg2++Ca2+）占比由圍封時的50%左右增至放牧?xí)r的90%左右。放牧?xí)r土壤陽離子主要組成成分占比由大到小變化為Ca2+，（Na++K+），Mg2+。圍封時土壤陰離子主要組成成分占比由大到小依次為SO2-4，Cl-，HCO-3。隨著利用強度的增加，HCO-3占比先減后增，總體呈增加趨勢，由20%左右增至80%左右，SO2-4與Cl-占比減少，（Cl-+SO2-4）占比由圍封時的80%左右降至放牧?xí)r的30%左右。放牧?xí)r土壤陰離子主要組成成分占比由大到小變化為HCO-3，SO2-4，Cl-。

2.4 不同利用方式下土壤鹽分與環(huán)境因子間的相關(guān)性分析

由圖4a可知，放牧?xí)r，Na+濃度與Mg2+濃度、K+濃度和土壤電導(dǎo)率呈顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.05），與Ca2+濃度、SO2-4濃度、HCO-3濃度、TS和土壤含水率呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.01）；Mg2+濃度與HCO-3濃度和土壤電導(dǎo)率呈顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.05）；K+濃度與SO2-4濃度和HCO-3濃度呈顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.05），與土壤含水率呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.01），與Ca2+濃度和土壤總鹽含量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.001），與Cl-濃度呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（P＜0.05）；Ca2+濃度與土壤電導(dǎo)率呈顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.05），與土壤含水率呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.01），與SO2-4濃度、HCO-3濃度和土壤總鹽含量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.001），與Cl-濃度呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（P＜0.05）；Cl-濃度與SO2-4濃度呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（P＜0.05），與HCO-3濃度、土壤總鹽、土壤含水率和土壤電導(dǎo)率呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（P＜0.01）；SO2-4濃度與土壤容重和土壤pH呈顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.05），與土壤電導(dǎo)率呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.01），與HCO-3濃度、土壤總鹽含量、土壤含水率呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.001）；HCO-3濃度與土壤容重呈顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.05），與土壤pH值和土壤電導(dǎo)率呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.01），與土壤總鹽含量和土壤含水率呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.001）；土壤總鹽含量與土壤pH值呈顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.05），與土壤電導(dǎo)率呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.01），與土壤含水率呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.001）。

由圖4b可知，刈割時，Na+濃度與Mg2+濃度、K+濃度和土壤pH值呈顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.05），與土壤鈉吸附比呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.01），與Cl-濃度呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（P＜0.05），與K+濃度呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（P＜0.01），與土壤含水率和土壤電導(dǎo)率呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（P＜0.001）；Mg2+濃度與Ca2+濃度呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.001）；K+濃度與SO2-4濃度呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.01），與Cl-濃度、土壤總鹽含量、土壤容重、土壤含水率和土壤電導(dǎo)率呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.001），與土壤鈉吸附比呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（P＜0.05），與土壤pH值呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（P＜0.001）；Cl-濃度與土壤總鹽含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.05），與SO2-4濃度呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.01），與土壤含水率和土壤電導(dǎo)率呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.001），與土壤pH值呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（P＜0.01）；SO2-4濃度與土壤含水率和土壤電導(dǎo)率呈顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.05），與土壤pH值呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（P＜0.05）；HCO-3濃度與土壤鈉吸附比呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（P＜0.05）；土壤總鹽含量與土壤含水率、土壤電導(dǎo)率呈顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.05），與土壤鈉吸附比呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（P＜0.05），與土壤pH值呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（P＜0.01）。

由圖4c可知，圍封時，Na+濃度與Cl-濃度、土壤總鹽含量和土壤鈉吸附比呈顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.05）；Mg2+濃度與土壤含水率呈顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.05）；Cl-濃度與土壤總鹽含量、土壤含水率呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.05）；土壤總鹽含量與土壤含水率呈顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.05）。

2.5 不同利用方式下土壤鹽分濃度的主成分分析

對土壤總鹽、鹽分離子進(jìn)行主成分分析，結(jié)果見表4。所選取的2個公因子的累計貢獻(xiàn)率達(dá)到了91.267%，大于80%，說明能夠較明確地解釋該土壤鹽分水平特征。第1公因子主要綜合了Ca2+，HCO-3、土壤總鹽、Na+和Mg2+的變異信息，第2公因子主要包括了SO2-4，Cl-和K+的變異信息。

將因子載荷轉(zhuǎn)化，規(guī)格化特征向量后，可以得到反映土壤鹽分水平特征的2個主成分表達(dá)式：

y1=0.402x1+0.377x2-0.261x3+0.433x4-0.248x5+0.092x6+0.432x7+0.430x8 （3）

y2=0.130x1+0.224x2+0.477x3+0.033x4+0.532x5+0.637x6-0.015x7+0.124x8 （4）

式（3）（4）中，y1，y2分別表示第1主成分和第2主成分的因子得分，各系數(shù)代表各相應(yīng)因子的成分得分系數(shù)；x1，x2，…，x8分別代表Na+，Mg2+，K+，Ca2+，Cl-，SO2-4，HCO-3和土壤總鹽的原始數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后特征值。將因子得分以方差貢獻(xiàn)率，權(quán)數(shù)進(jìn)行加權(quán)求和，得到不同利用方式和不同土層下反映土壤鹽分水平的綜合得分（表5）。

結(jié)果表明，土壤鹽分綜合得分總體上表現(xiàn)為圍封lt;刈割lt;放牧；在放牧和圍封時，綜合得分表現(xiàn)為20～30 cmlt;10～20 cmlt;0～10 cm，在刈割時，綜合得分為10～20 cmlt;20～30 cmlt;0～10 cm。這說明土壤鹽分含量在放牧和圍封時均呈表聚特征。

3 討論

3.1 不同利用方式對土壤鹽分的影響

土壤鹽分含量是限制植物生長的重要因子［31］，也是影響草地生態(tài)系統(tǒng)健康的重要因素。不同利用方式對土壤鹽分的影響方式不同：放牧作為主要的草地利用方式之一，主要通過放牧家畜踐踏、采食和排泄行為增加土壤容重、降低土壤養(yǎng)分、限制地上植被生長、降低植被群落物種多樣性，從而改變土壤物理結(jié)構(gòu)、土壤養(yǎng)分循環(huán)過程和地上植物群落組成與結(jié)構(gòu)，影響土壤鹽分含量［32］；刈割主要通過減少植被地上部生物量，影響土壤養(yǎng)分狀況［33］，從而影響土壤鹽分含量；圍封作為退化草原恢復(fù)的有效方式之一，通過禁牧的方式，依靠草地生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力，促進(jìn)植被恢復(fù)和凋落物積累，增加微生物生物量［34］，改善草地土壤的理化性質(zhì)［35-36］，影響土壤鹽分含量。

對圍封、刈割、放牧3種草地利用方式下土壤的理化性質(zhì)指標(biāo)及鹽分相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)土壤鹽分和pH值在圍封利用下最低，在放牧利用時最高，草地土壤隨著利用強度的增加呈鹽漬化趨勢。樊丹丹等［37］也曾指出圍封可顯著降低土壤pH值，改善土壤鹽漬化。放牧?xí)r由于家畜采食和踐踏，植被高度和覆蓋率降低，致使地表水蒸發(fā)加?。?8］，鹽分在土壤表層聚集。家畜體內(nèi)部分鹽分隨糞尿一起排出體外，可能也增加了放牧地土壤中鹽分含量［39］。圍封消除了放牧壓力，生物量增加，根際微生物代謝更加活躍，釋放的有機酸和CO2量增加，導(dǎo)致草原土壤pH值降低。草食動物的尿液一般呈堿性，牛尿液pH正常值為7.7～8.7［40］，因此放牧利用可能會導(dǎo)致表層土壤pH值增加。

本研究中，土壤鹽離子Na+，Mg2+，Ca2+和HCO-3濃度隨利用強度增加呈上升趨勢，與Zhang等［41］研究結(jié)果一致。Mg2+和Ca2+濃度變化可能是由于圍封時植物根系吸收了Mg2+和Ca2+等營養(yǎng)元素，養(yǎng)分流入植被導(dǎo)致土壤中Mg2+和Ca2+濃度降低［36，42］。此外，圍封時草地中積累了大量分解率較低的凋落物，可能會限制養(yǎng)分循環(huán)，減少土壤中Mg2+和Ca2+等營養(yǎng)元素含量［43］。土壤中Na+和HCO-3濃度變化可能是因為Na+和HCO-3在呼倫貝爾草原地下水中占據(jù)主導(dǎo)地位［44］，隨利用強度的增加，地表蒸發(fā)加劇，地下水中的Na+和HCO-3向土壤表層積累。

圖4結(jié)果顯示不同利用方式下土壤理化性質(zhì)與土壤鹽分指標(biāo)之間的相關(guān)性情況存在較大差異，表明不同利用方式下土壤理化性質(zhì)對土壤鹽分的影響機制存在差異。但這僅為部分樣地和指標(biāo)的指向，不足以說明兩者間復(fù)雜的響應(yīng)機制，因此關(guān)于土壤鹽分指標(biāo)對土壤理化性質(zhì)的響應(yīng)機制還需更多的指標(biāo)進(jìn)行全面的研究。

3.2 不同土層深度對土壤鹽分的影響

主成分分析結(jié)果表明，土壤鹽分在放牧和圍封時呈表聚特征。由于家畜采食和踐踏，放牧樣地地表裸露面積大，地表水蒸發(fā)快，鹽分向土壤表層聚集［45］。土壤鹽分在刈割利用下表現(xiàn)為10～20 cmlt;20～30 cmlt;0～10 cm，這可能是受特殊的土壤水分條件和水鹽運動情況影響，刈割樣地10～20 cm土層含水率在全部樣地中最高（圖2a）。圍封可以增加地上生物量和根系生物量［46］，增加降雨截流，提高表層土壤水分保持能力，可能致使表層土壤鹽分含量較高。土壤容重、土壤含水率和土壤電導(dǎo)率在不同土層變化各異，無明顯變化趨勢。土壤pH值隨土層深度增加逐漸上升，馬和平等人［47］的研究也顯示草地土壤pH值隨著土層深度的增加而增加。這可能是由于表層土壤中根系分泌的有機酸、根系微生物活動產(chǎn)生的有機酸和CO2、根系呼吸產(chǎn)生的CO2等降低了土壤pH值。

本研究中，土層深度對土壤鹽離子濃度的影響較小，土壤鹽離子濃度在不同土層間雖有差異，但變化幅度不大，空間相關(guān)程度低?？赡苁怯捎谕寥来嬖诳臻g變異性［48］，空間分布較為復(fù)雜。本研究針對垂直方向的研究僅局限在0～30 cm土層且樣本容量較少，后續(xù)研究中還需進(jìn)一步擴大研究尺度，增加樣本容量。

4 結(jié)論

呼倫貝爾草原土壤總體呈中性，隨土層深度和利用強度增加呈堿化趨勢。土壤總鹽含量平均值為0.154 g·kg-1，陽離子以Ca2+為主，陰離子以HCO-3為主，隨著草地利用強度的增加，土壤鹽分含量上升，Ca2+占比逐漸增多，主要陰離子由SO2-4過渡為HCO-3。在垂直剖面上，土壤鹽分含量在刈割時表現(xiàn)為10～20 cmlt;20～30 cmlt;0～10 cm，在放牧和圍封時表現(xiàn)為20～30 cmlt;10～20 cmlt;0～10 cm呈表聚特征。土壤鹽分含量受草地利用方式影響顯著，土層深度對土壤鹽分含量影響較小，利用方式與土層深度無明顯交互作用?？傮w來看，圍封能夠有效抑制土壤鹽分增加，改善土壤鹽漬化。

參考文獻(xiàn)

［1］ "呼倫貝爾市黨史地方志研究室. 呼倫貝爾市年鑒-2021［M］. 呼和浩特：內(nèi)蒙古人民出版社，2021：31

［2］ 內(nèi)蒙古自治區(qū)統(tǒng)計局. 內(nèi)蒙古統(tǒng)計年鑒-2022［M］. 北京：中國統(tǒng)計出版社有限公司，2022：181

［3］ 呂世海，盧欣石，高吉喜. 呼倫貝爾草地風(fēng)蝕沙化土壤動物對環(huán)境退化的響應(yīng)［J］. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2007（9）：2055-2060

［4］ 張志莉. 呼倫貝爾草原草地退化的影響因素的統(tǒng)計分析［J］. 內(nèi)蒙古大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2020，51（6）：608-614

［5］ 楊殿林，賈樹杰，張延榮，等. 內(nèi)蒙古呼倫貝爾市草業(yè)發(fā)展對策［J］. 中國草地，2003（4）：73-76

［6］ 潘慶民，薛建國，陶金，等. 中國北方草原退化現(xiàn)狀與恢復(fù)技術(shù)［J］. 科學(xué)通報，2018，63（17）：1642-1650

［7］ 中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所，甘肅草原生態(tài)研究所，中國科學(xué)院植物研究所，等. GB19377-2003 天然草地退化、沙化、鹽漬化的分級指標(biāo)［S］. 北京：中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，2003：4-5

［8］ 王遵親. 中國鹽漬土［M］. 北京：科學(xué)出版社，1993：130-249

［9］ 李彥，張英鵬，孫明，等. 鹽分脅迫對植物的影響及植物耐鹽機理研究進(jìn)展［J］. 中國農(nóng)學(xué)通報，2008，24（1）：258-265

［10］ 王雪松，賀晶，馬普，等. 輝河保護(hù)區(qū)溫性草甸草原植被群落結(jié)構(gòu)和碳儲量對鹽堿化的響應(yīng)［J］. 草地學(xué)報，2023，31（4）：1154-1162

［11］ 劉繼龍，劉璐，馬孝義，等. 不同尺度不同土層土壤鹽分的空間變異性研究［J］. 應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報，2018，26（2）：305-312

［12］ 霍光偉，烏云娜，宋彥濤，等. 典型草原退化梯度上土壤水溶性鹽分的變化特征［J］. 大連民族學(xué)院學(xué)報，2015，17（5）：445-448

［13］ HU J，LI Q，HUANG Y，et al. Distributions of medium mineral elements with long-term grazing exclusion in a semi-arid grassland of Inner Mongolia［J］. Ecological Indicators，2022，143：109384

［14］ ZHANG Y，YANG S，F(xiàn)U M，et al. Sheep manure application increases soil exchangeable base cations in a semi-arid steppe of Inner Mongolia［J］. Journal of Arid Land，2015，7（3）：361-369

［15］ 曲艷，宋倩，楊合龍，等. 呼倫貝爾草原不同利用方式對土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的影響［J］. 草地學(xué)報，2021，29（8）：1621-1627

［16］ 鄭佳華，趙萌莉，王琪，等. 放牧和刈割對大針茅草原土壤微生物群落結(jié)構(gòu)及多樣性的影響［J］. 生態(tài)學(xué)報，2022，42（12）：4998-5008

［17］ 郭明英，朝克圖，尤金成，等. 不同利用方式下草地土壤微生物及土壤呼吸特性［J］. 草地學(xué)報，2012，20（1）：42-48

［18］ LIU M，LIU G，WU X，et al. Vegetation traits and soil properties in response to utilization patterns of grassland in Hulun Buir City，Inner Mongolia，China［J］. Chinese Geographical Science，2014，24（4）：471-478

［19］ 關(guān)偉濤，鄭志榮，刁兆巖，等. 不同干擾方式下溫性草甸草原土壤碳氮磷化學(xué)計量特征及其儲量研究［J］. 草地學(xué)報，2022，30（11）：2959-2966

［20］ LIU M，LIU G，ZHENG X. Spatial pattern changes of biomass，litterfall and coverage with environmental factors across temperate grassland subjected to various management practices［J］. Landscape Ecology，2015，30（3）：477-486

［21］ DU B，ZHEN L，HU Y，et al. Comparison of ecosystem services provided by grasslands with different utilization patterns in China’s Inner Mongolia Autonomous Region［J］. Journal of Geographical Sciences，2018，28（10）：1399-1414

［22］ FAN F，LIANG C，TANG Y，et al. Effects and relationships of grazing intensity on multiple ecosystem services in the Inner Mongolian steppe［J］. Science of The Total Environment，2019，675：642-650

［23］ 景宇鵬，連海飛，李躍進(jìn)，等. 河套鹽堿地不同利用方式土壤鹽堿化特征差異分析［J］. 水土保持學(xué)報，2020，34（4）：354-363

［24］ 張?zhí)炫e，陳永金，劉加珍. 黃河口濕地不同植物群落土壤鹽分與養(yǎng)分分布特征［J］. 土壤，2020，52（1）：180-187

［25］ 王瑞燕，孔沈彬，許璐，等. 黃河三角洲不同地表覆被類型和微地貌的土壤鹽分空間分布［J］. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2020，36（19）：132-141

［26］ 靳三玲，鄭志榮，刁兆巖，等. 呼倫貝爾草原輝河濕地表層土壤鹽分分布特征［J］. 草地學(xué)報，2021，29（4）：749-756

［27］ 中國土壤學(xué)會農(nóng)業(yè)化學(xué)專業(yè)委員會. 土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)常規(guī)分析方法［M］. 北京：科學(xué)出版社，1983：15-61

［28］ 鮑士旦. 土壤農(nóng)化分析［M］. 第三版. 北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2000：193-195

［29］ 許江輝，周書祥，趙香樊. 土壤離子監(jiān)測中離子色譜技術(shù)的運用［J］. 中國資源綜合利用，2019，37（12）：194-196

［30］ LI X，XU X，SHAO M，et al. Scale-specific controls of soil water storage along a transect in a semiarid catchment［J］. European Journal of Agronomy，2023，145：126759

［31］ 張敬曉，蔡甲冰，許迪，等. 灌區(qū)種植結(jié)構(gòu)反演優(yōu)化與土壤鹽分空間分布協(xié)同解析［J］. 農(nóng)業(yè)機械學(xué)報，2023，54（6）：373-385

［32］ WANG B，WU L，CHEN D，et al. Grazing simplifies soil micro-food webs and decouples their relationships with ecosystem functions in grasslands［J］. Global Change Biology，2020，26（2）：960-970

［33］ ZHAO T，ZHANG F，SUO R，et al. The importance of functional diversity in regulating forage biomass and nutrition：evidence from mowing in semiarid grasslands［J］. Restoration Ecology，2023，31（2）：e13742

［34］ LIU J，ZHANG Q，LI Y，et al. Effects of pasture management on soil fertility and microbial communities in the semi-arid grasslands of Inner Mongolia［J］. Journal of Soils and Sediments，2016，16（1）：235-242

［35］ QIN S，PENG Q，DONG Y，et al. Role of ambient climate in the response of soil respiration to different grassland management measures［J］. Agricultural and Forest Meteorology，2023，334：109439

［36］ HU J，LI Q，HUANG Y，et al. Distributions of medium mineral elements with long-term grazing exclusion in a semi-arid grassland of Inner Mongolia［J］. Ecological Indicators，2022，143：109384

［37］ 樊丹丹，劉艷嬌，曹慧麗，等. 圍欄工程對退化草地土壤理化性質(zhì)和微生物群落的影響［J］. 科技導(dǎo)報，2022，40（3）：41-51

［38］ 張?zhí)N薇，韓建國，李志強. 放牧強度對土壤物理性質(zhì)的影響［J］. 草地學(xué)報，2002，10（1）：74-78

［39］ 安玉亭，劉彬，王立波，等. 不同麋鹿干擾強度對棲息地土壤理化特性的影響［J］. 生態(tài)學(xué)報，2020，40（11）：3571-3578

［40］ 吳振鳳，于萬才，張文麗. 奶牛常見前胃疾病診治要點［J］. 中國乳業(yè)，2005（4）：27-29

［41］ ZHANG B，BECK R，PAN Q，et al. Soil physical and chemical properties in response to long-term cattle grazing on sloped rough fescue grassland in the foothills of the Rocky Mountains，Alberta［J］. Geoderma，2019，346：75-83

［42］ OLIVEIRA F J D S，VIEIRA J N，RIBEIRO DA S E M，et al. Assessing the effects of 17 years of grazing exclusion in degraded semi-arid soils：Evaluation of soil fertility，nutrients pools and stoichiometry［J］. Journal of Arid Environments，2019，166：1-10

［43］ HU J，ZHOU D，LI Q，et al. Effects of Long-Term Enclosing on Vertical Distributions of Soil Physical Properties and Nutrient Stocks in Grassland of Inner Mongolia［J］. Agronomy （Basel），2021，11（9）：1832

［44］ SU W，F(xiàn)ENG F，YANG K，et al. Water Chemical Characteristics and Safety Assessment of Irrigation Water in the Northern Part of Hulunbeier City，Grassland Area in Eastern China［J］. Sustainability （Basel，Switzerland），2022，14（23）：16068

［45］ 寇欣，劉華民，王奇，等. 錫林河中游放牧的和被圍封的濕草甸土壤理化性質(zhì)研究［J］. 濕地科學(xué)，2018，16（5）：626-634

［46］ WANG L，GAN Y，WIESMEIER M，et al. Grazing exclusion—An effective approach for naturally restoring degraded grasslands in Northern China［J］. Land Degradation and Development，2018，29（12）：4439-4456

［47］ 馬和平，東主，宋小廣. 藏東南尼洋河下游流域不同土地利用方式對土壤性質(zhì)的影響［J］. 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2021，56（1）：133-141

［48］ 張娜，張棟良，屈忠義，等. 不同土層土壤粒徑及有機質(zhì)含量空間變異的相關(guān)性研究［J］. 節(jié)水灌溉，2016（12）：1-7

（責(zé)任編輯 閔芝智）

收稿日期：2023-05-24；修回日期：2023-08-31

基金項目： "國家自然科學(xué)基金（32201335）資助

作者簡介：

周雨靜（2000-），女，漢族，碩士研究生，河南焦作人，主要從事草地資源與生態(tài)研究，E-mail：zhouyj21@bjfu.edu.cn;*通信作者Author for correspondence，E-mail：hejing_606@163.com;suderong@bjfu.edu.cn