施肥对荒漠草原退化草地植被特征的影响

春 亮，韩文军，王 海，那日苏

(中国农业科学院草原研究所，内蒙古 呼和浩特 010010；农业部草地资源与生态重点开放实验室，内蒙古 呼和浩特 010010)



施肥对荒漠草原退化草地植被特征的影响

春 亮，韩文军，王 海，那日苏*

(中国农业科学院草原研究所，内蒙古 呼和浩特 010010；农业部草地资源与生态重点开放实验室，内蒙古 呼和浩特 010010)

草地退化是一直为人们关注的问题，施肥是草地恢复的有效手段之一。为了解荒漠草原退化草地上氮、磷等肥料施用后对退化草地植被特征的影响，本研究利用尿素、过磷酸钙和有机磷酸二铵等，在内蒙古赛汗塔拉荒漠草原退化草地上进行了施肥试验。结果表明，尿素对植被盖度、密度的影响都没有达到显著水平(P>0.05)，而在3.8 kg100m-2的施肥水平下，地上生物量比对照显著的增加38.8%(P<0.05)。过磷酸钙对植被盖度、密度和生物量的影响均没有显著的影响(P>0.05)。有机磷酸二铵在施肥量是1.25 kg100m-2时，盖度和密度分别比对照显著增加24%和31.8%；在1.25和5.15 kg100m-2的施肥水平下，地上生物量比对照显著的增加53.1%、56.1%(P<0.05)。基于同样的纯氮添加量的比较说明，有机磷酸二铵与尿素相比，在地上生物量和密度方面影响更显著。

荒漠草原；草地施肥；退化草地；植被恢复

中国北方草原区的环境退化问题一直为人们所关注，草原已成为荒漠化土地的主体和沙尘暴的主要发源地〔1〕，退化草原的生态及生产力恢复研究，也已经是当前的草原研究的重要方向。分布于中国北方干旱区的荒漠草原，是一种重要的草地类型和畜牧业经济基地，但也是目前生态环境退化明显的地区〔2〕。已有大量研究产生了有关退化草地植被恢复的各种方法，其中包括了施肥〔3～5〕。

施肥是一种提高生物质产量的农艺措施，在人工草地和天然草场的施肥研究已有很多报道。研究表明，施肥可以显著的提高人工草地的生产力〔6〕，影响高寒草原生物量和群落结构〔7～10〕，改变典型草原植被群落组成〔11，12〕，提高荒漠草原干草产量〔13〕。对退化草地而言，肥料的施用可以提高退化草地植被产量，改善种群结构，改良土壤性质，提高土壤肥力，对退化草原植被的恢复具有明显的效果〔14～16〕。当前，可供人们选择的肥料种类很多，而在荒漠草原的退化草地上的施肥效果还报道不多。

本文通过荒漠草原的典型地区——内蒙古苏尼特右旗赛汗塔拉草原的退化草地上，进行氮、磷肥等的施肥试验，探讨不同肥料及其不同施肥水平对退化的荒漠草原植被盖度、生物量、密度等的影响。以期为荒漠草原退化草地植被恢复实践中的肥料施用工作提供参考。

1 研究区域和方法

本研究实施地点位于是内蒙古苏尼特右旗的赛汗塔拉草原。这里是荒漠草原的典型地区，属于温带大陆性气候，冬季受蒙古高压长期控制，寒冷而漫长；而在夏季，海洋性季风的影响很难到达这里，所以雨量偏少、干燥而短促。植被类型为戈壁针茅荒漠草原和沙生针茅荒漠草原，以及少面积的白刺荒漠，土壤为棕钙土，年均降水200mm左右，且年际间变化很大〔17〕。因为人为利用和气候变化的影响，各地均存在不同程度的退化，有些地方植被稀疏，出现严重的沙化、砾石化。

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作为实验地点。设置三个实验区，分别进行尿素(N，含N16%)、过磷酸钙(P，含P2O516%)和有机磷酸二铵(O，分别含N17%，P2O523%，有机质10%，氨基酸5%)的施用试验。实验区土壤理化状况为：pH8.27，有机质12.49gkg-1，全氮0.64gkg-1，速效磷3.37gkg-1，速效钾174.25gkg-1。

试验小区面积均为10m×10m。设置3个施肥水平，从低到高分别以I、II、III表示(表1)，其中，N和O处理的各个对应水平的纯氮施用量相同。以不施肥处理为对照(CK)。随机区组设计，4次重复。于2012年6月间，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。同年9月份，利用面积1m×1m的样方对各试验小区进行植被特征指标测定。盖度和生物量是草地退化程度分级的两个重要指标〔18〕。因此在本试验中把盖度和生物量作为主要关注植被特征，另外还测定植物密度。样方内植株地上部经过齐地面收割后，在95°下烘15分钟，然后在65°下烘15小时，测定样品烘干重。利用MICROSOFT-EXCEL进行数据处理和相应图表的绘制；利用SASv8软件的方差分析程序进行数据分析。

表1 尿素(N)、过磷酸钙(P)、有机磷酸二铵(O)的处理与水平(kg100m-2)Tab.e 2 The treatments and levels of Urea (N),Superphosphate (P) and Diammonium Phosphate (O)in the fertilization

2 结果与分析

2.1 盖度

试验区的植被盖度随着施肥水平的增加均呈现整体上升趋势(图1)。在N处理的II水平下和P处理的III水平下，植被盖度比CK增加12.5%和15.3%，但差异都不显著(P>0.05)。在O处理的I水平下，植被盖度比对照增加了24%，达到显著水平(P<0.05)。

图1尿素(N)、过磷酸钙(P)、有机磷酸二铵(O)对荒漠草原退化草地盖度的影响(相同的拉丁字母表示在同一种处理不同水平间的差异不显著，P<0.05)Fig. 1 The influences of Urea (N), Superphosphate (P) and Diammonium Phosphate (O) with different levels onthe plant cover of degraded desert steppe (Data withdifferent letters indicate significant difference betweenthe different level in the same treatment, P<0.05)

2.2 地上生物量

图2显示，三种肥料处理下，退化草地的植被地上生物量均随着施肥水平的增加而呈现上升趋势。在P处理的III水平下，植被地上生物量比CK增加8.2%，差异未达到显著(P>0.05)；在肥料N处理的III水平下，以及O处理的I和III下，草地地上生物量与CK相比均显著增加，分别为38.8%及53.1%、56.1%(P<0.05)。

图2尿素(N)、过磷酸钙(P)、有机磷酸二铵(O)对荒漠草原退化草地地上生物量的影响(不同的拉丁字母表示在同一种处理不同水平间的差异显著，P<0.05)Fig. 2 The influences of Urea (N), Superphosphate (P)and Diammonium Phosphate (O) with different levels onthe aboveground biomass of degraded desert steppe (Data with different letters indicate significant difference betweenthe different level in the same treatment, P<0.05)

2.3 密度

从图3可以看出，肥料N和P处理下，植物密度均有下降趋势，但各施肥水平与CK间均没有显著的差异(P>0.05)；而肥料O处理下，植物密度有增加的趋势，I水平下对植株密度的影响达到显著水平(P<0.05)，比对照增加31.8%。

图3尿素(N)、过磷酸钙(P)、有机磷酸二铵(O)对荒漠草原退化草地密度的影响(不同字母表示在同一种处理不同水平间的差异显著，P<0.05)Fig. 3 The influences of Urea (N), Superphosphate (P)and Diammonium Phosphate (O) with different levels onthe plant density of degraded desert steppe (Data withdifferent letters indicate significant difference betweenthe different level in the same treatment, P<0.05)

2.4 两种含氮肥料间的比较

因为肥料N和O在每一个施肥水平上的纯氮量是对应相同的，依据N和O处理在不同水平上的测定值，进行了这两种肥料在各个植被特征指标中的比较(表2)。CK在植被盖度方面有显著的差异(P<0.05)，在密度和地上生物量方面没有显著差异(P>0.05)，说明试验区在植物密度和地上生物量方面具有均一性。而不同肥料间，在对盖度的影响上没有显著差异(P>0.05)，对密度和地上生物量的影响方面，均是处理O的效果显著，其均值分别比N处理高107%和23.6%(P<0.05)。

表2尿素(N)、有机磷酸二铵(O)对荒漠草原退化草地植被特征的影响比较Tab.e 2 The influences of Urea (N) and DiammoniumPhosphate (O) with different levels on the characteristicsof vegetation on degraded desert steppe

不同字模表示同一指标种不同肥料处理间的差异显著，P<0.05；Data with different letters indicate significant difference between the different treatment within the same characteristics of vegetation, P<0.05

3 讨论

植被盖度和生物量是草地退化指标各种指标中较为重要的两项〔18〕。随着N、P、O施肥水平的增加，植被盖度和地上生物量均有增加趋势(图1、2)。这一结果与前人的研究一致〔12，14，19〕，说明三种肥料的使用均对退化草地有恢复作用。另有研究表明，在禁牧条件下，氮素的添加增加草地生物量的同时，会降低荒漠草原主要植物的盖度〔20〕。说明虽然整体上草地植被盖度和生物量会因为营养元素的添加而上升，但各种植物对于营养元素的添加响应不同。这种不同会反映到植被构成和物种多样性上〔21〕。另外，典型草原上的研究显示，氮、磷添加后，羊草群落的生物量变化趋势并不显著，而且受到气象条件的影响，在水分条件好的情况下，生物量的增加才不受明显限制〔22〕。草原化荒漠上的干旱期，磷素的添加对植被盖度和生物量也没有显著的影响〔23〕。

在氮磷肥的共同处理下，松嫩草原退化草地的植物密度增加〔14〕。本研究中，在肥料N或P的单独添加下，植物的密度没有显著变化，而在含有氮、磷及有机成分的肥料O处理下，植物的密度显著增加(图3)。在典型草原的研究中，潘庆民等〔19〕报道，氮素添加增加羊草群落的密度，而在白雪等〔22〕的研究中，在氮、磷处理下羊草的密度并没有显著变化。在荒漠草原上氮素添加后，建群种短花针茅和另一退化指示植物银灰旋花的重要值下降，表明养分添加后促进了其他植物的生长〔20〕。这些研究说明氮或磷肥单独添加的情况下，与生物量等指标相比，植物密度的变化会相对复杂。荒漠草原在放牧压力下，会有小针茅或短花针茅草原向冷蒿+无芒隐子草退化演替，更为严重时，会演替到银灰旋花群落〔24〕。所以，不同退化状况的荒漠草原，在氮、磷等养分添加后，植被特征的变化可能会因为主要植物种的不同及其对不同养分添加的不同响应而有差异。

氮和磷共同限制着草原的群落水平上的地上净初级生产力〔22〕，氮、磷肥的配合施用能提高牧草的产量和质量〔13，25〕。本研究中，肥料N和O均显著的促进地上生物量的增加，而肥料P对生物量的促进作用不显著。而以纯氮素添加量相同的基础，对植被地上生物量和密度的影响方面，肥料O的效果要好于肥料N(表2)。所以，在荒漠草原恢复退化草地生产力为目标的施肥措施，应该多使用含有氮、磷的复合肥料、复混肥料，或者氮、磷肥同时配合使用。

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Effect of fertilizations on vegetation of the degraded desert steppe

Chunliang, HAN Wenjun, WANG Hai, Narsu*

(Institute of Grassland Research, Chinese Academy of Agricultural Sciences,Huhhot 010010, China;Key Laboratory of Grassland Resources and Ecology, MOA, Huhhot 010010, China)

Degradation of grassland is always what people are concerned about, and fertilization is a effective way to vegetation restoration. To test the effect of fertilizers of N and P on the degraded desert steppe, the Urea, Calcium Superphosphate and Diammonium Phosphate were fertilized on the degraded desert steppe in Saihantala in Inner Mongolia. The results showed, no significant influences of urea on plant cover and density were observed. At 3.8 kg 100m-2of urea, the aboveground biomass was significantly higher by 38% than CK (P<0.05). The Calcium Superphosphate used in this study had no effectives on the plant cover, density and aboveground biomass. The plant cover and density were significantly higher than CK by 24% and 31.8% receptively when the fertilization of Diammonium Phosphate was at 1.25 kg 100m-2(P<0.05). At 1.25 and 5.15 kg 100m-2of Diammonium Phosphate, the aboveground biomasses were significant higher than CK by 53.1%, 56.1% receptively(P<0.05). The comparison based on N showed that the Diammonium Phosphate was effective more than the urea in the aspect of the aboveground biomass and plant density on the degraded desert steppe.

Desert steppe, grassland fertilizing, degradation, vegetation restoration

S812.4

2095—5952(2015)03—0022—05

2015-05-08

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)

春 亮(1972-)，蒙古族，内蒙古锡林郭勒人，博士，主要从事植物营养、退化草地恢复等研究。Email:chunliang@caas.cn

cysnrs@163.com