不同利用条件下羊草草原土壤理化性质与地上生物量的相关分析

2014-07-21杨晓刚乌仁其其格黄振艳李杰王力达

湖北农业科学 2014年3期

杨晓刚+乌仁其其格+黄振艳+李杰+王力达

摘要：对重度放牧牧场、打草场和封育的呼伦贝尔羊草（Leymus chinensis）草原的土壤理化性质与地上生物量进行了相关分析。结果表明，在围封状态下，土壤速效磷、10～20 cm含水量以及地上生物量湿重均与地上生物量干重呈强正相关，而地上生物量湿重与地上生物量干重呈极显著正相关（P<0.01），0～10 cm容重与地上生物量干重呈显著负相关（P<0.05）。在打草场中，速效磷、速效氮、0～10 cm容重及地上生物量湿重与地上生物量干重均呈强正相关，且地上生物量湿重与地上生物量干重呈显著正相关（P<0.05），0～10 cm含水量、10～20 cm含水量及10～20 cm容重与地上生物量干重呈弱正相关，有机质与地上生物量干重呈显著负相关（P<0.05）。在重度放牧牧场中，地上生物量湿重与地上生物量干重呈极显著正相关（P<0.01），铵态氮、10～20 cm容重与地上生物量干重呈弱正相关，0～10 cm容重与地上生物量干重呈强负相关。由此得出，作为围封草原为了增加地上生物量应将施磷肥、松土作为草原土壤改良主要措施；重度放牧牧场应将施氮肥和松土作为草原土壤恢复措施；打草场应将施磷肥、氮肥及松土作为草原土壤恢复措施。

关键词：退化草原；土壤理化性质；地上生物量

中图分类号：S812 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2014）03-0624-03

草地退化在世界各国普遍存在，中国沙化、严重退化的草地面积约占草地可利用面积的1/3。呼伦贝尔退化草地，已超过可利用草原面积的40%，且每年以2%的速度向纵深扩展。而人工草地和改良草地的建设速度每年仅为0.12%，远远低于退化速度[1]。近年来，恢复已遭破坏的草地生态系统，已成为改善草地生态环境，提高草地生产力，实现草地可持续发展的关键所在。从区域水平上讲，天然草原的外貌和结构特征主要决定于气候、地形和土壤等环境条件。但对同一块草地而言，这些条件几乎是恒定的或是有规律的变化，而人为活动则成为了影响草地的主要因子。其中放牧和割草是两种长期以来普遍存在的天然草地畜牧业的生产和经营方式，在它们的作用下，草原生态系统的植物群落和土壤都会产生相应的变化[2]。鉴于此，本试验对不同利用条件下羊草（Leymus chinensis）草原中土壤理化性质对地上生物量的影响程度进行了分析，旨在为半干旱草原区退化草地土壤改良提供理论支持。

1 研究区域自然概况

研究区位于中国农业科学院呼伦贝尔草原生态系统国家野外科学观测研究站退化样地（分重度放牧牧场、打草场和围封草原3种），是大兴安岭西麓丘陵向蒙古高原过渡区，北纬49°23′、东经120°02′，海拔627～635 m。温带半干旱大陆性气候，年均气温-2.4 ℃，最高、最低气温分别为36.17 ℃和-48.50 ℃；≥10 ℃年积温1 580～1 800 ℃，无霜期80～110 d；年均降水量250～380 mm，多集中在7～9月且变率较大。土壤为暗栗钙土，地带性植被为羊草草原[3]。

2 试验方法

2.1 采样及测定方法

每个样地设置5个1 m×1 m的样方，首先剪取样方内的植物装入袋中，称湿重和烘干后测干重。选取不同的土壤深度（0～10 cm、10～20 cm），每个深度做3个重复。用土壤环刀（V=100 cm3）采取0～10 cm、10～20 cm深度的土壤样品，装入铝盒，带回实验室后先测定湿重，后在105 ℃烘箱中连续烘干24 h测定干重，计算土壤含水量和土壤容重；再采集同样土层和深度的土壤样品装入布袋，风干后进行化学成分测定。土壤有机质、pH、速效磷、速效钾测定：采用TFY-97B型土壤养分测定仪进行测定。速效氮测定：采用碱解扩散法进行测定。

2.2 数据处理

采用SAS 6.0进行数据统计与分析。

3 结果与分析

3.1 不同利用条件下羊草草原地上生物量分析

由表1可知，在重度放牧牧场、打草场和围封草原中，地上生物量干重、湿重均呈现明显增加的趋势。围封草原地上生物量干重和湿重均为最高，与打草场和重度放牧牧场之间差异均达显著水平（P<0.05）。

3.2 不同利用条件下羊草草原土壤物理性质分析

由表2可知，在0～10 cm含水量方面，围封草原和重度放牧牧场与打草场间差异显著（P<0.05），围封草原与重度放牧牧场分别为13.12%、13.14%。在10～20 cm含水量方面，围封草原、打草场、重度放牧牧场三者间均差异显著（P<0.05），其中以重度放牧牧场最高，为13.16%。在0～10 cm容重方面，以打草场容重最高，但三者间无显著差异（P>0.05）；在10～20 cm容重方面，打草场与围封草原和重度放牧牧场间差异显著（P<0.05）。

3.3 不同利用条件下土壤化学性质分析

由表3可知，不同利用条件下草原土壤铵态氮含量差异不显著；围封草原土壤有机质和速效磷均显著（P<0.05）高于打草场和重度放牧牧场，打草场和重度放牧牧场之间差异不显著；打草场速效钾含量显著（P<0.05）高于围封草原和重度放牧牧场，围封草原和重度放牧牧场间差异不显著；围封草原和重度放牧牧场速效氮含量均显著（P<0.05）高于打草场，围封草原和重度放牧牧场间差异不显著。

3.4 土壤理化指标与地上生物量干重的相关分析

由表4可知，在围封状态下，土壤速效磷、10～20 cm含水量以及地上生物量湿重均与地上生物量干重呈强正相关，而地上生物量湿重与地上生物量干重呈极显著正相关（P<0.01），0～10 cm容重与地上生物量干重呈显著负相关（P<0.05）。在打草场中，速效磷、速效氮、0～10 cm容重及地上生物量湿重与地上生物量干重均呈强正相关，且地上生物量湿重与地上生物量干重呈显著正相关（P<0.05），0～10 cm含水量、10～20 cm含水量及10～20 cm容重与地上生物量干重呈弱正相关，有机质与地上生物量干重呈显著负相关（P<0.05）。在重度放牧牧场中，地上生物量湿重与地上生物量干重呈极显著正相关（P<0.01），铵态氮、10～20 cm容重与地上生物量干重呈弱正相关，0～10 cm容重与地上生物量干重呈强负相关。

4 小结与讨论

试验结果表明，呼伦贝尔羊草草原不同利用条件下其土壤理化性质随着退化程度的加大而随之变化。因现有的草原都已分属牧民，试验中，除了围封草原，打草场和重度放牧牧场都存在人为干扰因素。在0～10 cm土壤含水量的比较中，打草场与围封草原和重度放牧牧场间差异显著，10～20 cm含水量在围封草原、打草场、重度放牧牧场间均差异显著，其中以重度放牧牧场为最高。这与乌仁其其格等[3]对呼伦贝尔羊草草原的研究结果相似。

有机质、铵态氮、速效氮在重度放牧牧场的测定值高于打草场，这与何丹[4]、贾晋峰[5]的研究结果不同，分析其原因，打草场的羊草均被机械收割，土壤养分得不到补充，而重度放牧牧场虽然地上生物量最低，但是由于放牧家畜在采食过程中，除践踏影响草地土壤的物理结构外，还通过采食活动及畜体对营养物质的转化影响草地营养物质的循环，从而使草地土壤的化学成分发生变化。家畜的排泄物在一定程度上充当了草原的肥料，使重度放牧牧场的铵态氮、有机质、速效氮的含量高于打草场。

从地上生物量干重与土壤理化指标的相关分析得出，在围封状态下，土壤速效磷、10～20 cm含水量以及地上生物量湿重均与地上生物量干重呈强正相关，而地上生物量湿重与地上生物量干重呈极显著正相关（P<0.01），0～10 cm容重与地上生物量干重呈显著负相关（P<0.05）。所以速效磷、土壤含水量、土壤的紧密度应作为围封草原土壤恢复的主要指标。在打草场中，速效磷、速效氮、0～10 cm容重及地上生物量湿重与地上生物量干重均呈强正相关，且地上生物量湿重与地上生物量干重呈显著正相关（P<0.05），0～10 cm含水量、10～20 cm含水量及10～20 cm容重与地上生物量干重呈弱正相关，有机质与地上生物量干重呈显著负相关（P<0.05）。所以速效磷、速效氮、0～10 cm土壤的紧密度应作为打草场草原恢复的主要指标。在重度放牧牧场中，地上生物量湿重与地上生物量干重呈极显著正相关（P<0.01），铵态氮、10～20 cm容重与地上生物量干重呈弱正相关，0～10 cm容重与地上生物量干重呈强负相关。所以铵态氮、10～20 cm土壤的紧密度、0～10 cm土壤的紧密度可作为重度放牧牧场草原的恢复指标。

参考文献：

[1] 朱立博，高娃.保护和改善草原生态环境实现呼伦贝尔草地畜牧业可持续发展[J]. 内蒙古草业，2003，15（1）：15-16.

[2] 郑淑华，赵萌莉，韩国栋，等.不同放牧压力下典型草原土壤物理性质与植被关系的研究[J].干旱区资源与环境，2005，19（7）：199-203.

[3] 乌仁其其格，武晓东，闫瑞瑞.呼伦贝尔草甸草原羊草群落不同退化程度土壤理化指标[J].干旱区资源与环境，2009，23（9）：12-15.