不同施肥模式對(duì)甘南亞高山草甸植被群落和土壤的影響

中圖分類號(hào)：S812 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0435（2025）07-2184-14

引用格式：代蓉，劉蘇興，王正文，等.不同施肥模式對(duì)甘南亞高山草甸植被群落和土壤的影響[J].草地學(xué)報(bào)，2025，33（7）：2184—2197 ， ， ，et al.Effcts of Different Fertilization Modes on Vegetation and Soilof AlpineMeadow in Gannan Prefecture[J].ActaAgrestia Sinica，2O25，33（7） ：2l84-2197

Effects of Different Fertilization Modes on Vegetation and Soil of Alpine Meadow in Gannan Prefecture

DAI Rong，LIU Su-xing，WANG Zheng-wen， ZHOU Xia-yan，BAI Ya-jun， CAO Wen-xia* （CollegeofPrataculture，GansuAgriculturalUniversity/KeyLaboratoryofPratacultureEcosystemofMinistryofEducation/ China-USResearchCenterforSustainableevelopmentofrassandAnimalHusbandry，LanzhouansuProvince7oCina）

Abstract：In order to explore the effects of thecombinedapplication of organicand inorganic fertilizers on the productivity，vegetation community and soil of the mountain meadow on the Qinghai-Tibet Plateau，this study selected the subalpine meadow in Gannan Prefecture as the research object and adopted a random block design. A total of 19 treatments 16 fertilization gradients （F₁-F₆）×3 combined application modes[single organic fertilizer（On）， 80% organic fertilizer +20% inorganic fertilizer（OnCL）， 60% organic fertilizer +40% inorganic fertilizer （ ΔOnCH）+no fertilization treatment （CK）]丨were set up to systematically evaluate the effects of different fertilization gradients and combined application modes on vegetation productivity，population structure and soil fertility. The results showed that fertilization significantly increased above-ground biomass （ .Plt;0.05 ）by 84% to 292% ， but had no significant effect on community diversity. The contents of soil alkali-hydrolytic nitro gen，available phosphorus，organic matter and soil urease activity were significantly increased by 3%-16% ， 4% 1 54% ， 13%-23% and 7%-28% ，respectively ?Plt;0.05） .The activity of alkaline phosphatase increased first and then decreased with the increase offertilizer application.Principal component analysis showed that OnCL in F₄ （ N135kg?hm^-2 ， P₂O₅67.5kg?hm^-2 ， 80% organic fertilizer +20% fertilizer） was the optimal treatment， which provided reference for the soil fertility improvement and restoration ofdegraded subalpine meadows. Key words： Subalpine meadow; Combined application of organic fertilizer and inorganic fertilizer; Vegetation community characteristics;Soil enzyme activity;Soil fertility

青藏高原天然草地作為我國重要的草牧業(yè)生產(chǎn)基地1，是我國主要牧區(qū)之一，其東部的亞高山草甸是重要的綠色生態(tài)屏障及黃河上游水源涵養(yǎng)關(guān)鍵區(qū)。近年來，人類對(duì)草地資源的過度利用導(dǎo)致亞高山草甸的土壤養(yǎng)分長期處于匱乏狀態(tài)。同時(shí)因?yàn)闅夂蜃兓瘞淼挠绊?，青藏高原面臨著草地生態(tài)系統(tǒng)退化的巨大風(fēng)險(xiǎn)[2-3]，植被結(jié)構(gòu)的變化主要表現(xiàn)為物種多樣性顯著降低，毒雜草種群數(shù)量急劇增加，優(yōu)質(zhì)禾草種群退化[4]。土壤退化作為草地退化的關(guān)鍵因素之一[3]，主要表現(xiàn)在土壤有機(jī)質(zhì)下降、土壤養(yǎng)分循環(huán)失衡[5-6]。因此，退化亞高山草甸的恢復(fù)是當(dāng)前亟待解決的重要問題。

施肥作為重要改良措施，不僅可以提高土攘肥力，改善植被群落結(jié)構(gòu)，還可以提高可食牧草產(chǎn)量，避免草地重復(fù)退化。有機(jī)肥作為傳統(tǒng)肥料，具有肥效持久、養(yǎng)分豐富等優(yōu)點(diǎn)，但其養(yǎng)分濃度較低，肥效釋放緩慢，單獨(dú)施用難以滿足農(nóng)業(yè)需求，常搭配養(yǎng)分濃度高、肥效釋放較快的無機(jī)肥使用。有機(jī)肥和無機(jī)肥配施不僅能彌補(bǔ)有機(jī)肥肥效釋放緩慢的不足，還能解決無機(jī)肥施用量過高對(duì)生態(tài)帶來的消極影響[8]，進(jìn)而提高肥料利用效率和草地生產(chǎn)力[9]。然而，目前關(guān)于有機(jī)肥與無機(jī)肥配施對(duì)高寒草地的影響的研究卻相對(duì)有限，尤其缺乏針對(duì)亞高山草甸的相關(guān)研究。有機(jī)肥與無機(jī)肥配施對(duì)恢復(fù)草地生產(chǎn)力、增強(qiáng)群落穩(wěn)定性和提升土壤肥力有積極作用[10]。然而，有研究發(fā)現(xiàn)，施肥過量會(huì)導(dǎo)致群落物種多樣性指數(shù)降低、土壤有機(jī)質(zhì)含量降低和土壤理化性質(zhì)退化[11，從而對(duì)草原生態(tài)系統(tǒng)功能和群落多樣性構(gòu)成潛在威脅。因此本研究以甘南州桑科鎮(zhèn)亞高山草甸為研究對(duì)象，旨在確定高效的配施模式及理想的配施比例，明晰有機(jī)肥與無機(jī)肥配施對(duì)退化亞高山草甸群落生物多樣性及地力提升的作用與影響，以期為解決退化草地植被恢復(fù)和改良提供科學(xué)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于甘南藏族自治州夏河縣?？奇?zhèn)（102^°22^′37^′′E，35^°4^′29^′′N） ，海拔 3127m ，該地區(qū)屬高原大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫 2.4^°C ，最高氣溫22.5^°C ，最低氣溫 -21.2^°C ，全年日照時(shí)數(shù) 2720h 年降水量為 980.7mm 。該地區(qū)草地資源豐富，試驗(yàn)區(qū)主要以禾本科、豆科和菊科植物為主，草地優(yōu)勢物種主要有垂穗披堿草（Elymusnutans）風(fēng)毛菊（Saussureajaponica）箭葉橐吾（Ligulariasagitta）、披針葉野決明（Thermopsislanceolata）等。該地區(qū)草地類型為亞高山草甸，土壤主要以高山草甸土為主，也分布有少量高山灌叢草甸土和亞高山草甸王。草地利用類型為冬季放牧場，放牧?xí)r間為每年11月至次年5月。放牧牲畜以藏羊?yàn)橹?，放牧?qiáng)度較高。

1. 2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)是按照不同施肥梯度的單因子處理完全隨機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì)。于2023年4月初在植被長勢均勻且地勢平坦的地區(qū)展開試驗(yàn)。試驗(yàn)設(shè)不作任何處理的對(duì)照（CK）及6個(gè)施肥梯度 ?F₁ 至 F₆） ，每個(gè)施肥梯度設(shè)置3個(gè)施肥組配[單施有機(jī)肥（On）無機(jī)肥替代 20% 氮磷（OnCL）、無機(jī)肥替代 40% 氮磷（OnCH）]，共19個(gè)處理，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，共57個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積 64m²（8m×8m） ，各小區(qū)之間間隔 2m 作為保護(hù)行，其上不做任何處理。于2023年5月下旬以人工撒施的方式進(jìn)行施肥處理，各小區(qū)內(nèi)其他田間管理措施相同。

有機(jī)肥采用甘南州合作市彭措央宗肥料發(fā)展有限責(zé)任公司的產(chǎn)品[有機(jī)質(zhì) 930% ，總養(yǎng)分 （N+ P₂O₅+K₂O）≥4% ，無機(jī)肥選用尿素 （N≥46% ）和過磷酸鈣 （P₂O₅）312% ）。各小區(qū)具體施肥量見表1。

1.2.1草地植被測定2023年8月中下旬植物生長旺盛期進(jìn)行取樣。植被調(diào)查時(shí)，在每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)內(nèi)隨機(jī)選取三個(gè)樣方 （50cm×50cm. ，且樣方距離小區(qū)邊界應(yīng)大于 50cm ，記錄樣方內(nèi)植物物種的種類、密度、高度、分蓋度和總蓋度。植被調(diào)查結(jié)束后，用齊地面劉割法將地上植被分禾本科草和非禾本科草進(jìn)行劉割，裝入不同的信封袋，帶回實(shí)驗(yàn)室65^°C，48h 烘干至恒重，測其干重。

表1肥料施肥水平設(shè)計(jì)

Table1Design of fertilizerand fertilizationlevel

1.2.2土壤理化性質(zhì)的測定土壤樣品采集與植物群落調(diào)查同時(shí)進(jìn)行，使用土鉆在每個(gè)小區(qū)內(nèi)用五點(diǎn)取樣法分別在 0～15cm，15～30cm 土層取樣，去除土壤中石塊和根系等雜質(zhì)，過篩，帶回實(shí)驗(yàn)室測定相關(guān)指標(biāo)。土壤理化性質(zhì)的測定采用鮑士旦12的方法進(jìn)行：土壤有機(jī)質(zhì)含量經(jīng)過重鉻酸鉀溶液消煮后采用硫酸亞鐵滴定法測定；堿解氮含量的測定方法為堿解擴(kuò)散法；速效磷含量采用碳酸氫鈉法測定；脲酶活性采用以尿素為基質(zhì)的靛酚藍(lán)比色法；堿性磷酸酶活性采用以磷酸苯二鈉為基質(zhì)的比色法。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

根據(jù)植被調(diào)查數(shù)據(jù)，計(jì)算重要值和群落結(jié)構(gòu)特征指數(shù)。群落多樣性指數(shù)（Shannon-Wiener， H^′ Simpson指數(shù)，D）豐富度指數(shù)（Margalef指數(shù)， ω 、均勻度指數(shù)（Pielou指數(shù)， J^′）

計(jì)算過程見公式（1）至（4）：

D=1-ΣP_i²

式中， S 為樣方內(nèi)所有植物物種總數(shù)， P_i 為第 i 種的相對(duì)重要值。

采用SPSS16.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析、最小顯著差數(shù)法（Least significantdifference，LSD）多重比較，試驗(yàn)數(shù)據(jù)用平均值 ± 標(biāo)準(zhǔn)誤表示，Plt;0.05 為差異顯著。利用主成分分析法（Princi-palComponentAnalysis，PCA）得到施肥組配的評(píng)價(jià)得分，并基于不同施肥梯度下的組配得分對(duì)其進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。綜合評(píng)價(jià)由主成分分析的綜合得分（F）表示，計(jì)算過程見公式（5）至（8），采用Origin2024繪圖并進(jìn)行Kendall相關(guān)性分析。

式中， i 代表第 i 個(gè)主成分， j 代表第 j 個(gè)指標(biāo)； B 代表得分貢獻(xiàn)率， S 代表特征向量， λ 代表方差貢獻(xiàn)率； U 代表綜合得分系數(shù)； W 代表指標(biāo)權(quán)重； Z 代表標(biāo)準(zhǔn)化后的特征值； F 代表綜合得分。

2 結(jié)果與分析

2.1施肥對(duì)退化草甸地上生物量的影響

與CK相比，施肥顯著提高退化亞高山草甸的地上生物量（圖1）（ ?Plt;0.05） 。禾本科生物量（Gramineousbiomass，GB）在各施肥梯度之間無顯著差異但均顯著高于CK（圖1a）（ Plt;0.05） 。非禾本科生物量（Non-gramineousbiomass，NGB）在各施肥梯度下均顯著高于CK（ ?Plt;0.05） ，整體隨著施肥梯度的上升呈先增后降趨勢（圖1b）?？偵锪浚═otalbiomass，TB）在所有施肥梯度下均顯著高于CK，整體隨著施肥梯度的上升呈先增后降趨勢，在 F₄ 時(shí)最高（圖1c） ?lt;0.05） ，為 340.8g?m^-2 。GB在相同梯度下各施肥模式中顯著高于CK，OnCH整體上高于OnCL，但OnCL與OnCH間差異不顯著（圖1d）。NGB在相同梯度下各施肥模式中顯著高于CK，除 F₁ 和 F₆ 外，其余施肥梯度中均在OnCL時(shí)最高且均顯著高于On（圖1e）（ Plt; 0.05）。除 F₁"外，其余各施肥梯度中施肥模式為OnCL和OnCH時(shí)TB均顯著高于On（圖1f）0""。

注：不同施肥梯度間禾本科生物量（a）和非禾本科生物量（b）及總生物量（c）的差異及不同施肥梯度下不同施肥模式間禾本科生物量（d）和非禾本科生物量（e）及總生物量（f）的差異（ ?Plt;0.05 。小寫字母表示相同施肥下不同施肥模式的顯著性差異，*表示差異顯著（ ^Plt;0.05 ）

Note：The diference of gramineous biomass（a）and non-gramineous biomass（b）and total biomass（c）betweendifferent N and P₂O₅ gradientsandthedifreefgaeusoassd）andograeusioass（e）andtotalomass（f）mondifretfertlatiomodesudediferentNand P₂O₅ gradients .^-lt;0.05 ）.Lowercase letters indicate the significant diference between diferent fertilization modes under the same and P₂O₅ gradient，*meansasignificant difference（ ΔPlt;0.05 ）

2.2施肥對(duì)退化草甸植被群落的影響

各施肥梯度之間，CK的Margalef指數(shù)顯著高于 F₄ ，Shannon-Wiener指數(shù)顯著高于 F₄ ，F(xiàn)5， F₆ ；各施肥梯度之間的Simpson指數(shù)并無顯著差異， F₃ 的Pielou指數(shù)顯著高于 F₁ 和 F₆（ 表2）。

在各施肥梯度間，Margalef指數(shù)無明顯變化，但F₁ 的On顯著低于 OnCH，F(xiàn)₄ 的OnCL顯著低于On，F(xiàn)₅ 的OnCL，OnCH顯著低于On; F₆ 的Simpson指數(shù)在OnCH中顯著低于On和OnCL; F₄ 的Pielou指數(shù)在OnCH中顯著低于On和OnCL，而在 F₆ 中OnCH顯著高于On和OnCL（表3） （Plt;0.05） 。

2.3施肥對(duì)退化草地土壤肥力及土壤酶活性的影響

2.3.1對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響 施肥能顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)（Organicmatter，OM）含量，在0～15cm和 15～30cm 王層中各施肥梯度之間無顯著差異但顯著高于CK（圖2a，圖2b） （Plt;0.05） 。在 0～ 15cm 土層中，各施肥梯度內(nèi)各施肥模式之間對(duì)有機(jī)質(zhì)的提升效果無顯著差異（圖2c）；在 15～30cm 土層中， F₄ 的OnCL顯著高于On， F₆ 的On顯著高于OnCL和 OnCH ，其余各施肥梯度內(nèi)各施肥模式之間對(duì)OM的提升效果無顯著差異（圖2d）。

注：不同施肥梯度間 0～15cm（a） 和 15～30cm（b） 土層中的差異及不同施肥梯度下不同施肥模式間 和 15～30cm（d） 土層中的差 異 （Plt;0.05） 。小寫字母表示相同施肥梯度下不同施肥模式間的顯著性差異，*表示顯著水平為 0.05，Plt;0.05 。下同

Note：Differences in 0^-15cm （a）and 15-30cm （b）soil layersbetween different fertilization gradientsand differences in 0^-15cm （c）and 15-30cm （d）soillayersbetween different fertilization modesunder different fertilization gradients （Plt;0.05 .Lowercaseletters indicate thesignificantdifferencebetween diffrentfertilizationmodes under thesameNandPgradient，*means the significantlevelis O.05， Plt;0.05 .Thesameasbelow

2.3.2對(duì)土壤堿解氮含量的影響施肥能顯著提高土壤堿解氮（Availablenitrogen，AN）含量，隨著施肥梯度的增加，AN含量在 0～30cm 土層中整體呈上升的趨勢（圖3） ?Plt;0.05） 。在 0～15cm 土層中，AN在各施肥梯度中均顯著高于CK， F₃ 至 F₆ 之間差異不顯著（圖3a），在 15～30cm 王層中，各施肥梯度中 F₁ 至 F₃ 與CK差異不顯著，其余均顯著高于CK（圖3b）；在 0～15cm 土層中，除 F₄ F₅ 外，其余各施肥梯度中各施肥模式之間差異不顯著（圖3c），在15～30cm 土層中，各施肥梯度中各施肥模式之間無顯著差異（圖3d）。

2.3.3對(duì)土壤有效磷含量的影響施肥能顯著提高土壤有效磷（Availablephosphorus，AP）的含量，隨著施肥梯度的增加，AP含量整體呈上升的趨勢（圖4） （Plt;0.05） 。 0～15cm 土層中， F₁，F(xiàn)₂ 與CK差異不顯著， F₃ 至 F₆ 均顯著高于CK（圖4a）（ Plt; 0.05）; 15～30cm 王層中， F₁ 與CK和 F₅ 與 F₆ 之間無顯著差異， F₂ 至 F₆ 均顯著高于CK（圖4b）（ Plt; 0.05）。 0～15cm 土層中，各施肥梯度內(nèi)各施肥模式之間AP含量無顯著差異（圖4c）； 15～30cm 土層中，除 F₃ 外，其余各施肥梯度內(nèi)各施肥模式之間差異不顯著（圖4d）。

2.3.4對(duì)土壤脲酶活性的影響施肥能顯著提高土壤中脲酶（Soilurease，SUA）的活性，在 0～30cm 土層中，各施肥梯度下SUA均顯著高于CK（圖5）0 ?Plt;0.05） 。 0～15cm 土層中，各施肥梯度中 F₃ 至F₆ 之間差異不顯著（圖5a）， 15～30cm 王層中， F₄ 至F6之間差異不顯著（圖5b）。 0～15cm 土層中，除 F₁ 和 F₆ 外，其余各施肥梯度內(nèi)各施肥模式之間差異不顯著（圖5c）， 15～30cm 土層中，各施肥梯度內(nèi)各施肥模式之間無顯著差異（圖5d）。

2.3.5對(duì)土壤堿性磷酸酶活性的影響施肥對(duì)堿性磷酸酶（Alkalinephosphatase，ALP）活性的影響隨著施肥梯度的增加整體呈先升后降的趨勢（圖6）L ?Plt;0.05） 。 0～30cm 王層中，均在 F₆ 時(shí)ALP最低（圖6a，圖6b） ?Plt;0.05） 。 0～15cm 王層中，除 F₂ 的OnCH顯著高于OnCL和 On ， F₄ 的On和OnCL顯著高于OnCH（ Plt;0.05） ，其余各施肥梯度內(nèi)各施肥組配之間對(duì)ALP的提升效果無顯著差異（圖6c）。15～30cm 王層中各施肥梯度內(nèi)各施肥組配之間對(duì)ALP的提升效果無顯著差異（圖6d）。

2.4 綜合分析

不同施肥梯度及不同配施模式處理后土壤肥力指標(biāo)、土壤酶活性與草地植被特征間具有一定的關(guān)系。通過Kendall相關(guān)性分析后，結(jié)果表明，TB與AP，AN，OM，SUA呈顯著正相關(guān) （Plt;0.05） ，其中與AN相關(guān)性最高；TB與Simpson指數(shù)、Pielou指數(shù)、Shannon-Wienr指數(shù)和Margalef指數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān) ?Plt;0.05 ），其中Shannon-Wienr指數(shù)相關(guān)性最高（圖7a）。

將1個(gè)生物量指標(biāo)（總地上生物量），4個(gè)群落多樣性指標(biāo)（Shannon-Wiener指數(shù)，Pielou指數(shù)，Margalef指數(shù)和Simpson指數(shù)），3個(gè)土壤養(yǎng)分指標(biāo)（有機(jī)質(zhì)、堿解氮和有效磷）和2個(gè)土壤酶活性指標(biāo)（王壤脲酶、土壤堿性磷酸酶）共10個(gè)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析（表4）。綜合評(píng)價(jià)結(jié)果表明，不同施肥梯度在退化草地恢復(fù)中整體的影響大小為： ：F₆gt;F₄gt;F₅gt; F₃gt;F₂gt;F₁gt;CK 。各施肥梯度下施肥模式綜合得分前五名排序?yàn)椋?F₅ OnCLgt;F₄ OnCLgt;F₅ ，OnCHgt;F₄ OnCHgt;F₆ ，On。（圖8）

3討論

3.1施肥對(duì)退化草地地上生物量及群落特征的 影響

施肥有利于提高草地地上生物量，進(jìn)而提升草地生產(chǎn)力[13]。短期內(nèi)施肥是提高草地生產(chǎn)力的有效手段[14]。本試驗(yàn)的所有施肥處理均能顯著提升退化草地的地上生物量， F₁ 至 F₄ 中，隨著施肥梯度的增加，生物量整體呈增加的趨勢，這與馬祥等15的研究結(jié)論一致，適當(dāng)施肥能夠保障土壤中速效養(yǎng)分的持續(xù)供應(yīng)，促進(jìn)植物地上部分干物質(zhì)的積累，從而對(duì)草地生物量的增加起到積極的作用[16-17]。 F₅ 和 F₆ 相較于 F₄ 生物量有所下降，可能是因?yàn)樵诜登嗥谑┓蕽舛冗^高，使得植物根系無法從土壤中吸收水分，出現(xiàn)反滲透現(xiàn)象，導(dǎo)致出現(xiàn)燒苗的情況；或因?yàn)槭┓柿窟^多，導(dǎo)致有機(jī)肥覆蓋土壤表層過厚，限制低矮植物的生長[18]；也有可能因?yàn)榇杭臼┓蕦?duì)禾本科草生長的促進(jìn)作用較大，增強(qiáng)其對(duì)光照的競爭力，從而使雜類草的生長受到抑制，甚至導(dǎo)致種類減少，進(jìn)而表現(xiàn)出減產(chǎn)[19]。

群落多樣性指數(shù)可以反映群落內(nèi)各物種對(duì)資源的利用能力和其適應(yīng)生境條件的能力[20]，施肥作為退化高寒草甸常見的一種恢復(fù)措施，其作用主要是提升土攘肥力，改變植物的競爭強(qiáng)度，進(jìn)而使植物群落多樣性格局發(fā)生變化[21]。目前，在施肥導(dǎo)致物種豐富度下降的機(jī)制中，光衰減是重要因素之二[22]，葉片位置高的植物光合速率增加或者通過遮陰間接降低低矮植物的生長速率，降低群落物種多樣性和群落穩(wěn)定性[23]。本研究中，所有施肥梯度下，Margalef指數(shù)均有降低的趨勢，不同施肥梯度內(nèi)配施無機(jī)肥的處理中更加明顯， F₁ 至 F₃ 中，群落的Margalef指數(shù)、Pielou指數(shù)和Simpson指數(shù)均無顯著變化，可能是因?yàn)榈褪┓侍荻葘?duì)群落多樣性的效應(yīng)可能被較短的時(shí)間（一個(gè)生長季）所掩蓋，這與黨永智等24的研究結(jié)果相一致，也可能因?yàn)椴莸乇旧砦锓N基數(shù)低，施肥帶來的正效應(yīng)高于種間競爭引起的負(fù)效應(yīng)[25]。在 F₄ 至 F₆ 中， F₆ 的Shannon-Wiener多樣性指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)顯著低于CK（ Plt; 0.05），可能因?yàn)楫?dāng)施肥超出一定范圍時(shí)，會(huì)對(duì)其他雜草生長產(chǎn)生抑制作用，不利于維持群落物種多樣性[26]

3.2施肥對(duì)退化草地壤肥力及土壤酶活性的影響

土壤養(yǎng)分是植物生長發(fā)育所必需的物質(zhì)基礎(chǔ)。本研究中施肥可以提高土壤OM，AN和AP的含量。施肥后 0～15cm 土層的養(yǎng)分含量平均高于 15～ 30cm 土層的養(yǎng)分含量，可見，短期施肥后，土壤養(yǎng)分含量主要聚集在土壤表層[23]。OM在 0～15cm 王層中，On的響應(yīng)較為明顯，在單施有機(jī)肥處理中，OM隨著施肥梯度的增加呈先升后降并趨于平穩(wěn)的變化趨勢，OnCL和OnCH之間并無明顯變化，有機(jī)肥適度減量配施無機(jī)肥對(duì)OM含量無明顯提高作用。AN的含量隨著施肥梯度的增加呈現(xiàn)逐漸上升并趨于平穩(wěn)的趨勢，可能由于施肥通過增加了凋落物層的礦質(zhì)氮含量，減弱了植物土壤礦質(zhì)氮競爭強(qiáng)度，促進(jìn)了氮礦化[27]。本研究不同處理均提高了土壤堿解氮的含量，整體呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢，與王立剛等的研究結(jié)果相似[28]。且相同施肥梯度下隨著化肥施用量的增加，AN含量呈增加后趨于平穩(wěn)甚至下降的趨勢，這可能是因?yàn)槭┓誓晗尢?，也可能是因?yàn)槭┘拥姆柿媳恢参镅杆傥铡P隨著施肥梯度的增加呈現(xiàn)增加的趨勢，且在 0～15cm 土層積累較快，可能由于肥料的加人，增強(qiáng)了表層磷相關(guān)酶活性，加快了土壤磷元素的轉(zhuǎn)化，從而提高了磷含量[29]。本試驗(yàn)中土壤養(yǎng)分含量隨著施肥梯度的增加呈先增后減或趨于平穩(wěn)的趨勢，與前人研究結(jié)果相似[30]。這可能是因?yàn)橥寥鲤B(yǎng)分庫含量達(dá)到飽和，使養(yǎng)分吸收速率變慢，或因?yàn)橛袡C(jī)肥過度積累對(duì)土壤養(yǎng)分含量產(chǎn)生負(fù)面影響[31]。

土壤酶能夠有效反映土壤肥力，其活性水平反映了土壤生化反應(yīng)強(qiáng)度[32]。徐忠山等[33]研究發(fā)現(xiàn)，相比于CK，施用有機(jī)肥能顯著增加土壤中水解酶活性。這是由于有機(jī)肥中含有大量有機(jī)質(zhì)，有機(jī)質(zhì)是影響土壤酶活性的關(guān)鍵因子[34]，有機(jī)肥施用到土壤中會(huì)提升土壤微生物總量及其代謝活動(dòng)需要的底物數(shù)量，從而加速微生物的反應(yīng)速度和數(shù)量，進(jìn)而促進(jìn)微生物產(chǎn)生更多土壤水解酶。脲酶是一種酰胺酶，通常被用來衡量土壤氮素含量的高低，其活性與土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮含量和微生物數(shù)量等因素相關(guān)[35]。本試驗(yàn)中隨著施肥梯度的升高，SUA的活性呈現(xiàn)增加并趨于穩(wěn)定的趨勢，可能是因?yàn)殡S著施肥梯度的增加，土壤中AN的含量逐漸增加，減輕了土壤中氮元素的限制，促進(jìn)了植被地上部分的生長，同時(shí)根系分泌物也增加，增強(qiáng)土壤微生物活性，從而使SUA的活性增高。秦瑋璽等[36]的研究發(fā)現(xiàn)，脲酶活性隨著施氮量的增加顯著升高，但本研究中從 F₄ 開始，在 0～15cm 土層中，OnCL和OnCH的SUA隨著總施氮量的增加呈現(xiàn)下降的趨勢，可能是因?yàn)檫^量施用無機(jī)肥，導(dǎo)致土壤酸堿度改變、鹽分積累等問題，進(jìn)而抑制脲酶活性。土壤堿性磷酸酶在土壤磷素的礦化中起到重要作用，但本試驗(yàn)中，大部分施肥處理在 0～15cm 土層中堿性磷酸酶的活性相較于CK均有不同程度的降低，與脲酶活性和有效磷含量成顯著負(fù)相關(guān)，這與程?hào)|娟等[37的研究結(jié)果相反，可能是因?yàn)橥寥烂富钚宰鳛橐粋€(gè)敏感的生化指標(biāo)，會(huì)隨著土壤水分和環(huán)境條件[38]等各方面條件的變化而變化，并且還受施肥年限影響。

3.3 綜合分析

利用主成分分析計(jì)算得到了不同施肥處理的綜合得分。第一主成分中的OM，AN，AP和SUA均為正載荷，說明該成分代表了土壤養(yǎng)分含量的主導(dǎo)作用；第二主成分中，所有指標(biāo)均為正載荷，但起主導(dǎo)作用的是TB，Simpson指數(shù)和Pielou指數(shù)，反映了群落結(jié)構(gòu)的狀況（表4）。兩個(gè)主成分的方差貢獻(xiàn)率反映了在退化草地改良效果的權(quán)重中，土壤肥力狀況（ PC1）gt; 植被群落結(jié)構(gòu)（PC2），即在提升土壤肥力的同時(shí)，還有利于草地群落多樣性的施肥處理最好。最后，經(jīng)綜合評(píng)價(jià)，本研究認(rèn)為 F₄ ，OnCL（204號(hào) （N135kg?hm^-2 P₂O₅67.5kg^?hm^-2 80% 有機(jī)肥+20% 無機(jī)肥）為本試驗(yàn)的最優(yōu)處理。

根據(jù)此次試驗(yàn)的研究結(jié)果，不同的施肥梯度及不同的施肥組配對(duì)植物生長的影響不同，所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益也有差異。因此，在高寒草地制定施肥措施時(shí)，需綜合考慮施肥量、施肥時(shí)期及經(jīng)濟(jì)效益[39，退化草地的修復(fù)應(yīng)該與投入的成本成正比，找出適合當(dāng)?shù)氐淖罴咽┓逝浔群妥罴呀?jīng)濟(jì)效益對(duì)因地制宜指導(dǎo)草地生產(chǎn)將有重要的理論和實(shí)踐意義。本試驗(yàn)的施肥年限為一年，施用有機(jī)肥配施化肥對(duì)該地區(qū)植物群落組成和土壤肥力的影響還需要進(jìn)行長期深入的研究。

4結(jié)論

施肥緩解了因養(yǎng)分不足對(duì)植物生長造成的負(fù)面影響。本研究中，所有施肥處理均能顯著提高草地生產(chǎn)力、土壤養(yǎng)分及SUA活性，由相關(guān)性分析可知，AP，AN，OM和SUA是影響土壤肥力和草地生產(chǎn)力的主要因子。通過主成分分析法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，認(rèn)為 F₄ P₂O₅67.5kg?hm^-2 80% 有機(jī)肥 +20% 無機(jī)肥）為本試驗(yàn)的最優(yōu)處理，該處理顯著提高了GB，NGB，TB，AN，AP及SUA，可為退化亞高山草甸的草原生物多樣性保護(hù)與草地資源利用與管理提供科學(xué)依據(jù)。

表4主成分得分及特征向量

Table 4 Principal component scores and eigenvector

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（責(zé)任編輯 閔芝智）