不同释放期包膜尿素施用对退化荒漠草原植被的影响

春 亮，韩文军，那日苏，王 海，乌 兰

(1.中国农业科学院草原研究所，内蒙古 呼和浩特 010010；2.中国农业科学院欧亚温带草原研究中心，内蒙古 呼和浩特 010010；3.内蒙古锡林郭勒盟苏尼特右旗草原站，内蒙古 赛汗塔拉 011200)

不同释放期包膜尿素施用对退化荒漠草原植被的影响

春 亮1，2，韩文军1，2，那日苏1，王 海1，乌 兰3

(1.中国农业科学院草原研究所，内蒙古 呼和浩特 010010；2.中国农业科学院欧亚温带草原研究中心，内蒙古 呼和浩特 010010；3.内蒙古锡林郭勒盟苏尼特右旗草原站，内蒙古 赛汗塔拉 011200)

对内蒙古苏尼特右旗荒漠草原退化草地施用释放期为30、60 d的包膜尿素，施肥(纯氮)水平分别为0，0.4375，0.875，1.75 kg/100 m2。结果表明：2种控释肥料对退化草地的盖度、密度的影响在不同施肥水平间均没有显著差异(P>0.05)；对地上生物量的影响，2种控释肥料的效果随施肥水平的不同，变化趋势一致；0.875 kg/100 m2的S60处理下，地上生物量达到54.3 g/m2，与不施肥处理间差异显著(P<0.05)。综合各施肥水平，S30处理下的植被盖度平均值为8.2%，S60处理下的植被盖度均值为6%，显著差异(P<0.05)；密度分别为34.0，43.9 株/m2、地上生物量分别为46.4，57.3 g/m2，没有显著差异(P>0.05)。

荒漠草原；缓/控释肥料；氮

荒漠草原的生态系统极其脆弱，但是中国北方半干旱半湿润地区的重要的草地资源和畜牧业生产基地。荒漠草原退化已经是当前的明显趋势[1]，并且已经受到专家学者的重视[2，3]。对内蒙古的荒漠草原退化草地的研究，涉及土壤有机碳和微生物[4，5]，土壤和植物养分含量[6-8]，植物养分时空动态[9]，以及草畜平衡[10]等。有研究表明，施肥能显著提高草原的生产力[11]，并对植被群落结构有影响[12]，可以提高退化草地植被产量[13]，改善土壤性质[14]。草地的合理施肥被国内学者认为是加速退化草地恢复的关键技术措施之一，国外有学者认为草地施肥是“牧草革命”[15]。

缓/控释肥料[16]作为重要的外源养分供给方式，具有提高养分利用率，降低养分流失和环境污染的作用。在草坪、高尔夫场地等非农业系统中利用比例较多，蔬菜、果树和水稻生产中近年也有应用[17]，而在草原生产中的应用较少[18，19]。国内的缓/控释肥应用研究，在玉米[20]、蔬菜[21]、水稻[22]生产方面已有研究。但是，缓/控释肥料对退化草地，特别是荒漠草原退化草地的影响研究报道较少。

以荒漠草原的典型地区——内蒙古锡林郭勒盟苏尼特右旗赛罕塔拉地区的退化草地为研究对象，采用不同的释放期的控释肥料为外源氮素，观察和比较其对荒漠草原的植被盖度、生物量等的影响差异，以期对退化荒漠草原上施用控释肥择提供参考。

1 研究区概况和方法

1.1 研究区概况

研究区位于N 42°59′9″，E 112°44′50″，是内蒙古锡林郭勒盟苏尼特右旗赛罕塔拉镇桑宝力格苏木新宝力格嘎查，属于内蒙古中部的荒漠草原腹地，温带大陆性气候，冬季寒冷漫长，受蒙古高压长期控制；而夏季海洋性季风影响非常小，因而雨量偏少，夏季干燥而短促。土壤为棕钙土，植被类型为石生针茅荒漠草原，年均降水200 mm。因人为利用和气候变化的影响，各地均存在不同程度的草地退化，严重地片出现沙化、砾石化等，植被稀疏。

1.2 试验方法

试验地点选择在退化严重的草地上选择地势相对平缓、而植被状况一致的地段。设置2个试验区，分别进行释放期为30 d(S30)和60 d(S60)的包膜尿素[23](均由中国农业大学资源环境学院提供，并且颗粒大小一致，含氮量均为45%)施肥试验。整个试验区30 cm土壤层的理化状况为pH 8.27，有机质12.49 g/kg，全氮0.64 g/kg，速效磷3.37 g/kg，速效钾174.25 g/kg。

试验小区面积10 m×10 m。设4个水平，施肥量均以纯氮(kg/100 m2)计算，CK=0，Ⅰ=0.437 5，Ⅱ=0.875，Ⅲ=1.75。2种肥料试验的各对应水平的施肥量一致。采用随机区组设计，4次重复。施肥时间为2012年6月，选择有降雨的当天，按各施肥水平计算的施用量，将肥料人工均匀撒在试验区草地上，试验期间不进行放牧活动。盖度和生物量是草地退化程度分级的2个重要指标[24]。因此，试验中把盖度和生物量作为主要植被特征，并观测了植物密度[25]。采用样方法(1 m x 1 m)在同年9月，对各试验小区进行植被盖度以及密度的测定；采集样方内植株地上部，95 ℃烘干15 min，65 ℃烘15 h，测定样品干重，即为植物地上生物量。利用MICROSOFT -EXCEL进行数据处理；利用SAS v8软件的方差分析程序进行数据分析，利用t检验程序，分析不同控释肥料在Ⅰ，Ⅱ和Ⅲ施肥水平上对退化草地盖度、地上部生物量及密度的影响的差异。

2 结果与分析

2.1 盖度

不同的施肥水平，60 d(S60)对退化草地盖度的影响没有显著差异(图1)，并且也没有明显的变化趋势。在30 d(S30)处理下，不同施肥水平下的植被盖度，随着施肥水平的升高，总体有上升趋势，在Ⅱ处理下草丛盖度最高，为9%；但是各施肥水平间的差异均未达到显著水平。

2.2 地上生物量

2种不同释放期的包膜尿素，对退化草地的植被地上生物量的影响，均随着施肥水平的增加呈现先上升后下降的趋势(图2)，并均以处理Ⅱ最高，S30为36.9 g/m2和S60为54.3 g/m2。但S30处理下，植被地上生物量在各处理水平间没有显著差异，而S60处理下的退化草地地上生物量在不同的施肥水平间呈现显著差异，以水平Ⅱ为最高，并和CK、Ⅲ差异显著。

图1 2种包膜尿素下的荒漠草原退化草地的盖度Fig.1 Effect of two coated fertilizers (S30 and S60) with different release time on the coverage of degraded desert steppe

注：相同字母表示在同一种处理不同水平间的差异不显著，P>0.05，下图同

图2 2种包膜尿素下的荒漠草原退化草地的地上生物量Fig.2 Effect of two coated fertilizers (S30 and S60) with different release time on the biomass of degraded desert steppe

2.3 密度

S30对退化草地的植物密度的影响，在不同施肥水平间没有明显的变化趋势(图3)；而S60对退化草地的植物密度的影响，随着施肥水平的增加，有下降的趋势，对照的密度最高，为67 株/m2，水平Ⅲ的密度最低，为53.5 株/m2，但各水平间的差异均没有达到显著水平。

图3 2种包膜尿素下荒漠草原退化草地的密度Fig.3 Effect of two coated fertilizers (S30 and S60) with different release time on the density of degraded desert steppe

2.4 2种肥料间的比较

对2个施肥试验的CK进行了盖度、密度和地上生物量的t检验(表1)，以施肥水平Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的测定数据为基础，对S30和S60在退化草地的植被盖度、密度及生物量的影响t检验，表明2种包膜尿素只对植被盖度的影响差异显著(P<0.05)，但S60处理下的植被盖度均值比S30 的低。对密度和地上生物量的影响，S60处理下的都比S30处理下的高，但两者之间没有显著差异(P>0.05)。

3 讨论与结论

国内外研究者把缓/控释肥料更详细的分为缓释肥和控释肥两类[16]，另外，把肥料稳定剂作为缓释肥的另一种类型[26]。肥料类型表现了不完全一样的机制，实际中也把很多有机氮化合物、含矿质养分的矿石作为缓释肥料来使用，因而在各试验研究和实际应用中会有不同的结果。国外的研究者利用土壤硝化抑制剂和脲酶抑制剂作为稳定剂，使相应的肥料达到缓释的效果，在放牧地和草坪管理中均有良好的表现[16]。国内的应用研究也表明，在玉米(控释肥)[20]、黄瓜(缓释和控释肥)[21]以及水稻(控释肥)[22]生产方面有不错的表现。从各个研究的结果分析，不同特性的缓释肥料对植物的影响也不尽相同[21]，可以表现为无差异[27]，甚至有负面影响[28]。

表1 2种控释肥料下荒漠草原退化草地的植被特征Table1 The effect of controlled-release fertilizers (S30 and S60) with different release time on the vegetation of degraded desert steppe

注：*表示差异显著(P<0.05)

研究利用的是释放期为30 d和60 d的包膜尿素，对荒漠草原退化草地植被的盖度、密度的影响，与没有施肥的小区比较，差异都没有达到显著水平(图1、3)。对地上生物量的影响，释放期为60 d的包膜尿素效果显著，但是释放期30 d的包膜尿素的效果不显著(图2)。表明60 d的释放期可能更适合荒漠草原退化草地植物的氮素营养需求规律。那么是否其他类型的缓/控释肥料或肥料稳定剂的使用，可以在荒漠草原退化草地的植被恢复中产生良好的效果，还有待进一步研究。因为肥料的养分释放时间不好控制，它们受储存、运输等操作条件，或水分含量、pH、湿润等土壤条件，以及土壤的干旱过程、解冻和封冻过程、生物活性等的影响[29]。荒漠草原上干旱的气候、降水量的多变和不均匀，都会影响土壤的水分及其他理化性质，从而影响缓/控释肥料的效果。

荒漠草原退化草地的显著特点是，降水少、植被地表生物量低，景观植被很少，植物盖度和密度都很低。试验中植被盖度平均低于7.5%，植株密度低于70株/m2。施加包膜尿素后，与不施肥相比，在植被盖度和植株密度上均不显著(图1、3)。试验地植被严重退化，营养匮乏和气候变化较大，植被盖度、密度等在统计上没有显著差异，但是分布不是绝对的均一(表1)。原本植物很少，植被盖度和密度很低造成的误差，掩盖了肥效，同时还出现了随着施肥水平增加而群落密度下降的趋势。另外，氮素的添加对荒漠草原生物量的提高有显著影响，对盖度增加作用不显著，有的植物种的盖度则有所下降[29]。试验中出现了在2个控释肥间植被盖度的影响上有显著的差异(表1)，但释放期长的肥料处理盖度低，密度和生物量高。因此，控释肥料对退化荒漠草原植被特征的影响，需要进一步的研究。

Arrobas等[27]的草坪施肥试验中，由于控释氮肥的释放期较长，单位时间内释放的氮素不能满足植物的生长需要，对植物的生长速度造成了抑制。试验中，2种控释肥料对植被生物量的影响均随施肥量的增加而上升，结果符合大多数研究者对控释肥料的评价[16，17，20-23，25，30]。在1.75 kg/(100 m2)的施肥水平下，2种肥料处理的植物地上部生物量均有下降，特别是释放期60 d的包膜尿素处理，变化达到显著水平。施肥水平在1.75 kg/(100 m2)，2种控释肥所释放的氮素已经对植物的生长造成了抑制。

荒漠草原为相对弱的草原类型，目前，出现大面积退化的现象。植被严重退化后，引发草地生境的恶化[31]，出现土壤的退化、沙化、甚至一些地方出现砾石化的现象。荒漠草原的气候变化也出现了降水年际间波动大、温度不断升高的现象[32]，导致荒漠草原经常性的干旱少雨。解决退化的荒漠草原植物的退化问题，施用缓/控释肥料是很好的选择。

通过不同释放期的包膜尿素在荒漠草原退化草地的施肥试验，得出控释肥—包膜尿素对荒漠草原退化草地的地上生物量有显著影响，可以提高荒漠草原退化草地的植被生物量，促进退化草地恢复；并且释放期长的控释肥效果好。包膜尿素对荒漠草原退化草地的植被盖度和植株密度的影响不显著。

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Effect of coated urea application on vegetation of degraded desert steppe

Chunliang1,2,HAN Wen-jun1,2,Narsu1,WANG Hai1,Wulan3

(1.InstituteofGrasslandResearch,CAAS,Huhhot010010,China；2.EurasianTemperateSteppeResearchCenter,CAAS，Huhhot010010,China；3.GrasslandStationofSunidBaranHoshuu,Saihantala011200,China)

The effect of slow-release fertilizer on the degraded desert steppe was studied with 30 days and 60 days slow-release urea in Sonid Baran Hoshuu in Inner Mongolia.The fertilization levels were 0,0.437 5,0.875,1.75 kg/100 m2,respectively.The results showed that no significant differences among different fertilization levels were observed for the coverage and density in the same treat.For the aboveground biomass,the effect of two fertilizers was similar at different fertilization level.S60 significantly affected the aboveground biomass (P<0.05) and the highest (54.3 g/m2) occurred at 0.875 kg N per 100 m2.Under S30 and S60 treatments,the average coverage was 8.2% and 6% respectively and the difference was significant (P<0.05).But no difference for the average density (34.0 and 43.9 plant/m2respectively) was found.However,the difference of aboveground biomass (46.4 and 57.3 g/m2respectively) was significant.

desert steppe；slow/controlled-release fertilizer；nitrogen

2014-02-18；

2014-03-16

内蒙古自治区科技计划项目“内蒙古退化草地植被重建关键技术研发”(2012)；国家自然科学基金项目(41271322)资助

春亮( 1972-)，男，蒙古族，内蒙古锡林郭勒人，博士，副研究员，主要从事植物营养、退化草地恢复等研究。 E-mail：chunliang@caas.cn 那日苏为通讯作者。

S 812；S 143

A

1009-5500(2015)01-0027-05