吉林省西部土壤pH对羊草碳含量的影响

徐梦瑶， 张 忻， 苏堪剑， 杜 萌， 丰 硕

(吉林大学地球科学学院，吉林长春 130061)



吉林省西部土壤pH对羊草碳含量的影响

徐梦瑶， 张 忻， 苏堪剑， 杜 萌， 丰 硕

(吉林大学地球科学学院，吉林长春 130061)

摘要[目的]研究土壤pH对羊草碳含量的影响，为吉林省西部草地生态管理提供科学依据。[方法]基于生态化学计量学理论，以吉林省西部盐碱化草地羊草为研究对象，研究不同盐碱化程度草地对羊草不同部位碳元素含量的影响。[结果]随着土壤pH的增大，羊草碳含量整体变化不明显。土壤pH大于9.73时，羊草根部碳元素含量有明显的下降趋势；羊草茎部碳元素含量整体近似恒定；羊草叶部碳元素含量波动较大，但整体变化不大。羊草主要器官维持自身稳定的能力由大到小依次为茎、根、叶。[结论]羊草耐盐碱性很强，是吉林省西部盐碱化草地重建的优势牧草。

关键词生态化学计量学；盐碱化草地；碳；pH

草地是世界上分布最广的植被类型之一，具有防风固沙、涵养水分、调节气候、改善土壤等功能，是陆地生态系统重要的组成部分[1]。草地生态系统有着不同于其他生态系统独特的生物地球化学过程，对气候变化和人类活动影响的反映十分敏感[2]。然而，近50年来，受全球变化和人为因素的影响，造成土壤盐碱化，致使羊草数量减少，植被覆盖度下降，生产力降低，土壤板结，草地生态系统结构改变。究其原因，主要是盐碱化土壤多以NaHCO3、Na2CO3碱性盐为主，这些盐分破坏了土壤的理化性质，降低了土壤有机质和碳养分含量。

盐碱化土壤是以碱性危害为主的一种低产土壤，由可溶性盐类浸渍而成。盐碱会对植物产生很大危害，如影响植物正常吸收营养，引起植物的生理干早，伤害植物组织，影响植物气孔关闭等[3]。吉林省西部草地盐碱化土壤在未受到人为干扰的条件下，其有机质和养分在生物学小循环中维持在与其所处的自然环境相适应的平衡点水平上。但受人为因素的干扰，植被遭到破坏,打破了这种循环链，使土壤有机质和养分含量迅速下降[3-4]，同时引起土壤养分的比例失调。鉴于此，笔者以吉林西部草地为研究区，以羊草为研究对象，通过取土壤样品18件，羊草样品53件，研究吉林省西部土壤pH对羊草碳含量的影响，旨在为草地生态系统管理提供科学依据。

1材料与方法

1.1研究区概况吉林西部位于松嫩平原西南，地理坐标为123°09′～124°22′E，44°57′～45°46′N，总面积约47 000km2，包括松原市与白城市2 个地级市，10 个县(市、区)。该区为典型的半湿润半干旱季风气候，四季分明，春季多风干燥，夏季高温多雨，秋季晴朗多日照，冬季寒冷漫长。研究区多年平均气温约4.5 ℃，7 月气温最高，为23 ℃，1 月气温最低，为-17.5 ℃。多年平均降水量约400mm，集中于7、8 月份，平均蒸发量远大于降水量。

该区主要河流有第二松花江、嫩江、霍林河和洮儿河等，松花江和嫩江位于该区边界，且海拔较低，不易利用，洮儿河和霍林河近年来水量显著减少，全区地表水缺乏。该区主要地貌类型为平坦的河流低阶地、倾斜的河流高阶地、河漫滩、湖积冲积平原、沙丘等。土壤类型有淡黑钙土、草甸土、风沙土、黑钙土、碱土和栗钙土等。在地势较低的地区往往分布着盐碱湖泊，湖泊周围为盐碱土或盐碱化的草甸土[5-6]。

1.2样品采集根据土壤的退化程度及羊草群落的不同密度[7]，于2015年7月在吉林省西部大安市、长岭县和前郭县选取具有代表性的采样点，共采集土壤样品18件，羊草样品53件。采集植物样品时，将羊草植株全部取出，尽量减少根系损失量，捡出植物的枯死体，采用四分法取样，装入牛皮纸信封保存并标记。采回的新鲜羊草样品带回实验室后，须立即将根、茎、叶3部分剪开，以免养分运转，用蒸馏水冲洗后用吸水纸吸干，在105 ℃鼓风干燥箱中杀青15min，降温至65 ℃烘12h，使水分去除干净。在采集羊草样品的样方内同时采集土壤样品，采样深度为0～30cm，去除土壤中植物根系及杂物，每个样点采土样1kg左右，放入样品袋内，做好野外采样记录。

1.3测定项目与方法植物样品经60 ℃烘干后，用粉碎机粉碎后保存于干燥器内，用于测定羊草碳元素的含量。采用高温催化氧化消解法测定植物碳含量。采用电位法测定土壤样品pH。

2结果与分析

2.1不同pH对羊草根中碳含量的影响从图1可见，吉林省西部盐碱化草地中，羊草地下部分总碳量在39.95%～46.45%，均值为44.90%。随着土壤pH的增大，羊草根部全碳含量总体呈下降趋势。当pH大于9.73时，羊草根部全碳含量有明显下降的趋势。

图1　羊草根中碳元素含量随土壤pH的变化情况Fig.1　The change of carbon content in roots of L. chinensis with pH

2.2不同pH对羊草茎中碳含量的影响从图2可见，羊草茎的全碳含量为44.27%～45.39%，均值44.88%。随着土壤pH的升高，羊草茎部全碳含量总体变化不大。

图2　羊草茎中碳元素含量随土壤pH的变化情况Fig.2　The change of carbon content in stems of L. chinensis with pH

2.3不同pH对羊草叶中碳含量的影响从图3可见，羊草叶部全碳量为42.47%～47.91%，均值45.67%。随着土壤pH的不断增大，羊草叶部碳元素含量总体变化不大，当pH为9.35时，碳含量达到峰值，之后有明显下降，随后又上升。

图3　羊草叶中碳元素含量随土壤pH的变化情况Fig.3　The change of carbon content in leaves of L. chinensis with pH

3结论

(1)土壤pH对羊草碳含量的影响总体并不明显，主要原因是碳元素的固定方式几乎不受土壤中营养元素的影响。随着盐碱化程度的加大，羊草根部碳含量整体呈下降趋势，并在pH大于9.73时，有明显的下降趋势，原因是高盐碱化土壤影响了羊草对碳元素的固定；羊草茎部碳元素含量整体变化不明显，可见羊草茎部碳元素维持自身稳定能力强；羊草叶部碳元素含量波动较大，但整体含量稳定，当pH为9.58～9.68时，有明显上升趋势，可能是刺激了羊草叶的补偿生长机制。

(2)羊草主要器官根、茎、叶的碳元素含量整体变化不大。其中，维持自身稳定的能力由大到小依次为茎、根、叶。这说明羊草耐盐碱性强，是吉林省西部盐碱化草地重建的优势牧草。

参考文献

[1] 孙超.基于生态化学计量学的草地退化研究：以大安市姜家店草场为例[D].长春：吉林大学，2012.

[2] 燕新红.不同改良方法对碱化草甸土理化性状的影响[D].哈尔滨：东北农业大学，2012.

[3] 齐玉春,董云社,耿元波,等.我国草地生态系统碳循环研究进展[J].地理科学进展,2003,22(4):342-352.

[4]GONGHY，LIYF，WANGDY,etal.RelationshipbetweenleafC,NandsoilC,N:AcasestudyofdegradedgrasslandinwesternJilinProvince,NEChina[J].Mineralogicalmagazine,2013,77(5):1191.

[5] 毛玉东，梁杜往，何忠俊，等.土壤pH对滇重楼生长、养分含量和总皂贰含量的影响[J].西南农业学报,2011(3):985-989.

[6] 柴锡周，冯新伟.土壤酸碱度对林木的影响[J].浙江林业科技,1984(2):9-12.

[7] 李博.中国北方草地退化及其防治对策[J].中国农业科学,1997,30(6):1-9.

基金项目2015年吉林大学大学生创新创业计划(20150107891)。

作者简介徐梦瑶(1995- )，女，辽宁铁岭人，本科生，专业：土地资源管理。

收稿日期2016-05-05

中图分类号S 812.2;Q 146

文献标识码A

文章编号0517-6611(2016)16-129-02

TheInfluenceofSoilpHonCarbonContentsofLeymus chinensisinWesternJilinProvince

XUMeng-yao,ZHANGXin,SUKan-jianetal

(CollegeofEarthSciences,JilinUniversity,Changchun,Jilin130061)

Abstract[Objective] The aim was to study effects of soil pH on carbon contents of Leymus chinensis, to provide scientific basis for grassland ecological management in western Jilin Province. [Method] Based on the ecological stoichiometry theory, with L. chinensis collected from saline-alkaline grassland in western Jilin Province as the study object, effects of different degrees of saline-alkaline grassland on carbon contents in each part of L. chinensis were studied. [Result] The results indicated that with the gradual rise of soil pH, the carbon contents tend to keep stable. To be more specific, the carbon contents in root decrease rapidly when soil pH>9.73; the carbon contents in leaf change more obviously but keep in around same value; the carbon contents in stems is nearly constant. The order of ability of maintaining its stability is stem>root>leaf. [Conclusion] The ability of L. chinensis resistance to saline-alkaline grassland is quite great, proving L. chinensis to be dominant grass for the reconstruction of saline-alkaline grassland in western Jilin Province.

Key wordsEcological stoichiometry; Saline-alkaline grassland; Carbon; pH