划破草皮对不同地形高寒草甸草原土壤特征及地下生物量的影响

李小龙，曹文侠，李文，张晓燕，徐长林，韦应莉，师尚礼

(甘肃农业大学草业学院，草业生态系统教育部重点实验室，中-美草地畜牧业可持续发展研究中心，甘肃 兰州 730070)



划破草皮对不同地形高寒草甸草原土壤特征及地下生物量的影响

李小龙，曹文侠*，李文，张晓燕，徐长林，韦应莉，师尚礼

(甘肃农业大学草业学院，草业生态系统教育部重点实验室，中-美草地畜牧业可持续发展研究中心，甘肃 兰州 730070)

在青藏高原东缘东祁连山高寒草甸草原开展平地划破草皮和缓坡地划破草皮试验，研究了划破改良措施对土壤特征及地下生物量的影响。结果表明,划破干扰对土壤含水量和土壤紧实度的影响主要体现在7-8月，在此期间划破干扰对平地的改良效果均显著优于缓坡地；划破初期，划破干扰减小了平地与缓坡地划破沟内表层地下生物量，但经过4个月的生长季，划破改良显著增加了平地表层土壤地下生物量，而缓坡地表层土壤地下生物量反而较其对照区有所减小；划破处理可以有效增加平地各个土层有机碳含量，而对于缓坡地，反而降低了表层土壤有机碳含量。研究证实，平地划破草皮措施有利于生产力较低的高寒草甸草原禾草-嵩草草甸的综合改良，但划破草皮措施对以嵩草为优势种的缓坡地草甸草原需谨慎使用。

高寒草甸草原；划破草皮；不同地形；土壤特征；地下生物量

近年来，随着气候变化以及人类不合理利用，我国草地资源逐年退化、草地生境恶化，草地生态系统稳定性遭受严重破坏[1]。青藏高原东部的高寒草甸草原，由于独特的地理位置，气候寒冷潮湿，枯死根系分解缓慢，加之连续放牧利用和践踏草地时间过长[2]，导致土壤与根系絮结在地表形成坚实的草皮，致使土壤通透性降低、草产量下降[3]。针对以上问题，前人通过大量实践和研究探寻草地改良措施[4-5]，其中划破草皮作为草地改良的一种有效措施被广泛使用[6]。划破草皮是指在尽可能减少破坏天然植被的前提下，通过对草皮划缝处理来破除絮结层以改善土壤通透性，间接地提高土壤养分以达到改良草地的目的[3]。沈景林等[7]认为划破草皮可以增加土壤通气、透水性，促进土壤有机质分解[8]，为植物提供更多营养物质，促进牧草生长、发育。冯忠心等[9]研究也表明，划破草皮在提高植被高度、总盖度和地上生物量等方面效果显著。

以往的研究主要探讨了划破草皮对生产力、生物多样性等地上植被恢复的效果[9]，但就划破干扰对地形的适应性以及影响其效果的制约因子却鲜有报道。高寒草甸草原生态脆弱，地形复杂多样，盲目地应用划破草皮改良措施可能收效甚微，甚至加剧草地退化。如何进行草皮划破和草地改良、指导当地牧民使用划破草皮技术，应充分考虑划破草皮改良措施对地形的适应性和基本要求，在提高草地生产力的同时，维持土壤系统的稳定性。本试验从土壤理化及地下生物量特性入手，通过探讨平地和缓坡地2种地形在划破干扰下土壤含水量、土壤紧实度、土壤有机碳含量、土壤容重等土壤特征指标的变化，以期为保护高寒草甸草原生态系统生物多样性和利用草地资源提供理论依据。

1　材料与方法

1.1研究区概况

本试验于2014年在青藏高原东部的天祝县金强河地区进行，地理坐标N 36°31′-37°55′，E 102°07′-103°46′，平均海拔约2960 m。当地气候昼夜温差大、寒冷潮湿、白天日照强、雨热同步。其年平均温度0.8℃，其中1和7月平均气温为-10.8和12.4℃；≥0℃和≥10℃的年积温分别为158和1026℃；年降水量424.5 mm(其中66%集中在7-9月)；年蒸发量1592 mm。无绝对无霜期，植物生长期达120～140 d。主体土壤类型为高寒草甸土，草地类型为高寒草甸草原，主要植物种有：垂穗披碱草(Elymusnutans)、矮嵩草(Kobresiahumilis)、冷地早熟禾(Poacrymophila)、线叶嵩草(Kobresiacapillifolia)、异针茅(Stipaaliena)、球花蒿(Artemisiasmithii)、麻花艽(Gentianastraminea)等。

1.2试验设计与取样方法

试验地为当地牧民的冬春草场，生长季(5-10月)休牧，非生长季(10月-次年5月)放牧，放牧率为6.67～7.22 羊/hm2。2014年5月初，地面表层解冻10～15 cm。选择基况一致的禾草-嵩草型滩地和缓坡地(坡度介于10～15°，坡向正北)进行划破试验，2种地形各设置3个300 m2的重复样地。以改造后的小型悬耕机作为划破草皮机械，将原旋耕机5排刀头间隔取掉第2、4排，并将刀头加工成直立型刀头，平行线作业，划破缝宽1.5 cm，划破深度(10±2) cm，划破行距25 cm，缓坡地划破区沿等高线进行划破作业，对照区不做划破处理。分别于同年6、7、8、9月，无较大降雨时在每个样地用100 cm3的环刀分层取0～10 cm、10～20 cm和20～30 cm土样，立即称重，每个样地重复12次。土样于105℃条件下连续烘干6～8 h，在干燥器中冷却后称重，测算土壤含水率，并于9月用同样的方法测算土壤容重。选择土壤紧实度仪(USA SC-900数显式土壤紧实度仪)测定土壤紧实度，重复20次。同年6、9月采用土柱法[10]在样地内随机挖取20 cm×20 cm×30 cm土柱，每个样地重复12次，每个土柱分3层，每层10 cm，剔除石块等杂物后用清水冲洗网袋，以得到地下生物量，地下生物量在65℃烘箱中烘至恒重，并称重、计算。同年9月在各样地内随机布设3条200 m样线，等距离选取12个点，用直径3.5 cm的土钻采集0～10 cm、10～20 cm和20～30 cm的土样，剔除根系、石块等杂物后风干，过0.15 mm筛，用重铬酸钾-外加热法测定有机碳含量[11]。

1.3统计分析

本试验采用Excel 2007进行数据处理与分析，采用SPSS 18.0进行Duncan’s新复极差分析。

2　结果与分析

2.1不同地形划破干扰对高寒草甸草原地下生物量的影响

由表 1 可知，高寒草甸草原地下生物量在划破草皮处理影响下发生了明显变化，并且划破初期和划破后期地下生物量对划破干扰的响应也不相同。

表1　划破草皮条件下不同处理的地下生物量Table 1　The belowground biomass in different terrain under sward cleavage treatment　g/m2

注: 表中不同字母代表同种地形不同处理间在P<0.05水平下差异显著，下同。

Note: Different letters indicate significant difference atP<0.05 level between the same terrain. The same below.

初期，划破干扰显著降低了平地0～10 cm土层地下生物量(P<0.05)，而10～30 cm土层划破沟内地下生物量显著高于划破沟间与其对照区(P<0.05)。而对于划破初期缓坡地而言，0～10 cm土层划破沟间地下生物量显著高于划破沟内(P<0.05)，而划破沟内又显著高于其对照区(P<0.05)。10～30 cm土层划破区地下生物量显著高于其对照区(P<0.05)。9月，划破干扰显著增加了平地划破区0～10 cm土层地下生物量(P<0.05)，而10～30 cm土层中地下生物量变化不显著(P>0.05)。缓坡地划破沟内0～10 cm土层地下生物量低于划破沟间，差异不显著(P>0.05)，但显著低于其对照区(P<0.05)，而划破沟间与对照区差异不显著(P>0.05)。10～30 cm土层中，划破区地下生物量显著高于其对照区(P<0.05)，但其中20～30 cm土层划破沟间地下生物量与对照区差异不显著。

2.2不同地形划破干扰对土壤水分的影响

如表 2 所示，试验地土壤含水量7月>9月>8月>6月，经过不同地形的划破干扰后，不同时期不同处理间土壤含水量出现了不同变化。

划破初期(6月)，与其对照相比划破干扰显著降低了平地划破沟间0～10 cm土层土壤含水量(P<0.05)，缓坡地10～30 cm土层土壤含水量与其对照相比差异不显著(P>0.05)。7月，划破干扰仅使平地10～20 cm土层划破沟内土壤含水量显著低于其对照区(P<0.05)，其他土层处理间均无显著差异(P>0.05)。对于缓坡地而言，0～20 cm土层中，划破沟内土壤含水量显著低于其对照区(P<0.05)，划破沟间与对照差异不显著(P>0.05)。20～30 cm土层中，划破沟内和划破沟间与其对照相比差异不显著(P>0.05)。8月，与其对照相比划破干扰显著增加了平地0～30 cm土层划破沟内及划破沟间土壤含水量(P<0.05)，而对于缓坡地，划破干扰仅显著增加了10～20 cm土层划破沟间土壤含水量(P<0.05)，其他土层差异均不显著(P>0.05)。9月，划破干扰对平地与缓坡地不同土层各处理间均无显著影响(P>0.05)。

表2　划破草皮条件下不同处理的土壤含水量Table 2　The soil water contents in different terrain under sward cleavage treatment　%

2.3不同地形划破干扰对土壤紧实度及土壤容重的影响

由表 3 可见，土壤紧实度在划破干扰后不同时期出现了相应变化。在划破初期，也就是同年6月，平地0～30 cm土层划破沟间土壤紧实度均大于其对照区，但划破干扰显著减小了平地划破沟内0～30 cm土层土壤紧实度(P<0.05)。对于缓坡地而言，划破干扰显著减小了划破沟内0～30 cm土层土壤紧实度(P<0.05)，而划破沟间0～30 cm土层土壤紧实度与其对照区相比，差异不显著(P>0.05)。7月，经过一段时间的恢复，平地划破沟间的土壤紧实度有所改良，其中0～10 cm土层、20～30 cm土层土壤紧实度显著降低(P<0.05)，而划破沟内0～30 cm土层土壤紧实度仍显著小于其对照区(P<0.05)，但划破干扰对缓坡地的影响仍仅限于划破沟内，对划破沟间影响不显著(P>0.05)。8月，划破干扰显著降低了平地0～20 cm土层划破沟内及划破沟间土壤紧实度(P<0.05)，显著降低了平地20～30 cm土层划破沟内土壤紧实度(P<0.05)，而对于缓坡地，反而显著增大了0～10 cm土层划破沟间土壤紧实度(P<0.05)，划破干扰对缓坡地其他土层各处理间的影响均与平地相似。而到了划破后期(9月)，划破干扰对平地及缓坡地的影响就仅限于划破沟内，而沟间与其对照相比差异均不显著(P>0.05)。

如图1所示，高寒草甸草原经过不同地形的划破干扰后土壤容重发生了不同程度的变化。划破草皮处理对于土壤容重有明显改良作用，对于平地而言，0～10 cm土层中划破沟内土壤容重显著低于划破沟间与其对照区(P<0.05)，10～20 cm与20～30 cm土层中土壤容重差异不显著(P>0.05)；而对于缓坡地而言，0～10 cm土层划破沟内与划破沟间土壤容重均显著低于其对照区(P<0.05)，10～20 cm土层划破沟间土壤容重显著低于划破沟内与其对照区(P<0.05)，20～30 cm土层划破沟内土壤容重显著低于划破沟间与其对照区(P<0.05)。

2.4不同地形划破干扰对高寒草甸草原土壤有机碳的影响

如图2所示，高寒草甸草原土壤有机碳含量经过划破干扰发生了明显变化，并且不同地形的高寒草甸草原土壤有机碳含量对划破干扰的响应也截然不同。对于平地而言，在0～10 cm土层中划破沟内与划破沟间土壤有机碳含量均高于其对照区，但差异不显著(P>0.05)，10～20 cm土层中，划破沟内土壤有机碳含量显著高于其对照区(P<0.05)，但划破沟间土壤有机碳含量与对照区相比，差异不显著(P>0.05)，而20～30 cm土层中，划破区土壤有机碳含量显著高于其对照区(P<0.05)；缓坡地0～10 cm土层中划破沟内土壤有机碳含量显著低于划破沟间及其对照区(P<0.05)，而在10～30 cm土层中，划破干扰与对照差异不显著(P>0.05)。

表 3　划破草皮条件下不同处理的土壤紧实度Table 3　The soil compaction content in different terrain under sward cleavage treatment 　kPa

图1　划破草皮条件下不同地形的土壤容重Fig.1　The soil bulk density content in different terrain under sward cleavage treatment　不同字母表示在P<0.05水平下差异显著，下同。Different letters indicate significant difference at P<0.05 level. The same below.

图2　划破草皮条件下不同处理的土壤有机碳含量Fig.2　The soil organic carbon contents in different terrain under sward cleavage treatment

3　讨论

近年来，高寒草甸草原因为长期过度放牧[12]以及鼠害[13]、人为干扰[14-15]等各种因素影响导致部分草地退化严重，进而改变了草地-土壤环境[16]。草地退化包括植被退化和土壤退化，是由于植被、土壤系统耦合关系丧失和系统相悖所致[17]。植被退化可以导致土壤退化，而土壤退化也能引起植被退化，二者互为因果关系[18]。土壤是维持植物生长的基础[19]，所以草地改良措施应充分考虑对土壤的改良效果，改良过程中，土壤的形成发育和质量状况，以及土壤与植物之间的相互促进作用和协调关系决定了退化生态系统植被恢复与改良的效果[20-21]。划破草皮作为草地改良的一种有效措施，其机理是通过对草皮划缝处理，改善草地土壤通透性，促进土壤内外热交换，提高水、气含量，增强微生物活性，加快有机质分解和矿化，提高土壤养分，进而达到改良草地的最终目的。胡建国[3]研究表明，划破草皮是改良退化草地的一项十分有效地措施，其增产效果通常为30%～50%，高者可达2至4倍。万秀莲和张卫国[6]认为，划破草皮能够显著优化草地经济性状。所以，划破草皮作为一种人为物理干扰已被广泛应用于现有的草地改良措施中。但是，划破干扰对平地和缓坡地的影响有较大差异。

土壤含水量与植物生长有密切关系[22]。本试验中，在划破初期处于低水分时期，由于植被还未恢复且蒸发量大，划破干扰仅降低了平地0～10 cm土层划破沟间土壤含水量且对缓坡地无显著影响。植被经过一段时间的生长恢复，平地土壤保水能力大幅增加，7-8月划破干扰对平地的改良效果显著大于缓坡地。但随着植被和根系的生长逐渐达到植物生长最旺盛时期，划破草皮的作用逐渐被抵消，划破处理的改良作用达到最低限度，所以划破干扰对平地与缓坡地不同土层各处理间均无显著影响。综合划破处理4个月来对土壤含水量的影响，划破干扰对平地的改良效果明显大于缓坡地。土壤紧实度对土壤养分的转化、利用及植物根系的生长和发育都有重要作用[23]，在划破处理后的3个月里，划破干扰对土壤紧实度的改良均或多或少呈现出平地优于坡地的效果，但到划破末期，植物生长发育逐渐达到鼎盛时期，随着植物根系的生长速度加快，对划破处理的作用逐渐抵消，致使划破干扰对平地及缓坡地的影响均仅限于划破沟内。有效的改良措施可以使土壤容重显著减小[24]。划破处理对平地及缓坡地土壤容重均有明显改良作用。制约草地生态系统稳定性的因素多种多样，其中牧草地下生物量大小至关重要[10,25]，在探讨草地生态系统结构与功能的过程中，植被地下部分根系研究是不可缺少的一部分[26]，并且土壤理化性质对高寒草甸生物量的积累具有重要的作用[27]。划破初期可能由于前期的机械损伤等人为因素干扰，划破干扰均降低了平地与缓坡地划破沟内表层地下生物量，但经过4个月的生长与恢复，划破处理对平地地下生物量改良效果变得更为显著。草地改良能够对土壤有机碳含量产生重要影响。草地改良通过提高植被盖度，减少土壤侵蚀模数，增加归还土壤生物量，同时降低土壤温度和增加土壤含水量来改善土壤生态条件，促进土壤有机碳合成，减缓土壤有机质矿化过程，进而显著增加土壤有机碳含量[28]。而人为干扰对不同层次土壤有机碳含量影响又存在不同差异[29]。划破草皮处理后，平地各个土层中有机碳含量都有所增加。而划破处理反而降低了缓坡地表层土壤有机碳含量，而缓坡地深层土壤对划破处理的响应不明显。所以，划破处理可以有效增加平地各个土层有机碳含量，对于缓坡地而言，反而降低了表层土壤有机碳含量，没有达到改良目的。

土壤性质变化会反作用于植被，导致植物生长受抑制，又可能诱发土壤侵蚀，进而使高寒草地生态系统持续退化。所以它是判断改良措施效果的一项重要指标[25]。综合本试验中不同地形划破干扰对土壤各种性质的影响比较得出结论：高寒草甸草原上划破草皮处理有利于平地生产力较低的禾草-嵩草草甸改良，但对以嵩草为优势种的缓坡地草甸草原需谨慎使用划破草皮这种改良措施。所以在使用划破草皮技术改良草地时应因地制宜，充分考虑制约条件才能真正达到改良草地的目的。

References：

[1]Ren J Z, Shen Y Y. The ecological crisis and countermeasures for grassland resources in China. Research of Agricultural Modernization, 1990, 11(3): 9-12.

[2]Zhang S Q, Yan W G. Problems of grassland ecosystems and their countermeasures in western China. Acta Prataculturae Sinica, 2006, 15(5): 11-18.

[3]Hu J G. The effective method of sward cleavage on improving degraded grassland. Qing Hai Prataculture, 1996, 5(3): 31-32.

[4]Jiang X L, Zhang W G, Yang Z Y,etal. The influence of disturbance on community structure and plant diversity of Alpine Meadow. Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica, 2003, 23(9): 1479-1485.

[5]Hugejiletu, Yang J, Baoyintaogetao,etal. Effects of different disturbances on species diversity and biomass of community in the typical steppe. Acta Prataculturae Sinica, 2009, 18(3): 6-11.

[6]Wan X L, Zhang W G. Effects of sward cleavage on plant diversity and productivity in Alpine Meadows. Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica, 2006, 26(2): 377-383.

[7]Shen J L, Tan G, Qiao H L,etal. Study on effect of grassland improvement on Alpine Degraded Grassland Vegetation. Grassland of China, 2000, (5): 49-54.

[8]Rui Y C, Wang Y F, Chen C R,etal. Warming and grazing increase mineralization of organic P in an alpine meadow ecosystem of QingHai-Tibet Plateau China. Plant and Soil, 2012, 357: 73-87.

[9]Feng Z X, Zhou J J, Wang X R,etal. Effects of reseeding and sward ripping on vegetation restoration in degraded subalpine meadow. Pratacultural Science, 2013, 30(9): 1313-1319.

[10]Tilman D, Reich P B, Knops J M H. Biodiversity and ecosystem stability in a decade-long grassland experiment. Nature, 2006, 441(7093): 629-632.

[11]Nanjing Agricultural University. The Analysis of Soil Agrochemical[M]. Beijing: Agricultural Publishing House, 1988: 29-82.

[12]Kotzé E, Sandhage-HoTGann A, Meinel J A,etal. Rangeland management impacts on the properties of clayey soils along grazing gradients in the semi-arid grassland biome of South Africa. Journal of Arid Environments, 2013, 97: 220-229.

[13]Hong J, Yun X J, Lin J,etal. Pest rodents damages analysis and control in natural grassland of China. Chinese Journal of Grassland, 2014, 36(3): 1-4.

[14]Li W, Cao W X, Xu C L,etal. Ecological responses of belowground biomass and soil characteristics to different grazing rest mode in Alpine Meadow-Steppe. Acta Agrestia Sinica, 2015, 23(2): 271-276.

[15]Cao W X, Li W, Li X L,etal. Effects of Nitrogen fertilization on plant community structure and soil Nitrogen in Alpine Meadow-Steppe. Journal of Desert Research, 2015, 35(3): 658-666.

[16]Sheng L, Ma Y S, Dong Q M,etal. Characteristics of soil in different degraded grassland degrees. Chinese Qinghai Journal of Animal and Veterinary Sciences, 2008, 38(2): 41-44.

[17]Hou F J, Nan Z B, Xiao J Y,etal. Characteristics of vegetation soil and their coupling of degraded grasslands. Chinese Journal of Applied Ecology, 2002, 13(8): 915-922.

[18]Zhou H K, Zhao X Q, Zhou L,etal. A study on correlations between vegetation degradation and soil degradation in the Alpine Meadow of the Qinghai-Tibetan Plateau. Acta Prataculturae Sinica, 2005, 14(3): 31-40.

[19]Wang C T, Long R J, Wang G X,etal. Relationship between plant communities, characters, soil physical and chemical properties, and soil microbiology in Alpine Meadows. Acta Prataculturae Sinica, 2010, 19(9): 25-34.

[20]Yang Y, Hasi E, Sun B P,etal. Effects of vegetation restoration in different types on soil nutrients in southern edge of Mu Us sandy land. Agricultural Science and Technology, 2012, 13(8): 1708-1712, 1783.

[21]Jiao F, Wen Z M, An S S. Changes in soil properties across a chronosequence of vegetation restoration on the Loess Plateau of China. Catena, 2011, 86: 110-116.

[22]Venkatesh B, Nandagiti Laksh man, Purandara B K,etal. Analysis of observed soil moisture patterns under different land covers in Western Ghats, India. Journal of Hydrology, 2011, 397: 281-294.

[23]Nawaz M F, Bourrie G, Trolard F. Soil compaction impact and modeling, a review. Agronomy for Sustainable Development, 2013, 33(2): 291-309.

[24]Shan G L, Xu Z, Ning F,etal. Influence of seasonal exclosure on plant and soil characteristics in typical steppe. Acta Prataculturae Sinica, 2009, 18(2): 3-10.

[25]Li S L, Chen Y J, Guan S Y,etal. Relationships between soil degradation and rangeland degradation. Journal of Arid Land Resources and Environment, 2002, 16(1): 92-95.

[26]Li F X, Li X D, Zhou B R,etal. Effects of grazing intensity on biomass and soil physical and chemical characteristics in Alpine Meadow in the Source of Three Rivers. Pratacultural Science, 2015, 32(1): 11-18.

[27]Shi H X, Hou X Y, Shi S L,etal. Relationships between plant diversity, soil property and productivity in an Alpine Meadow. Acta Prataculturae Sinica, 2015, 24(10): 40-47.

[28]Zhu L Q, Xu L M. Effects of grassland amelioration on soil organic carbon: case study in Jianou Niu Kenglong Grassland Ecosystem Experimental Station, Fujian Province. Journal of Henan University, 2004, 34(2): 64-68.

[29]Xu Z Q, Min Q W, Wang Y S,etal. Impact of human disturbances on soil nutrient contents of typical grasslands. Journal of Soil and Water Conservation, 2006, 20(5): 38-42.

[1]任继周, 沈禹颖. 我国草地资源面临的生态危机及对策. 农业现代化研究, 1990, 11(3): 9-12.

[2]张苏琼, 阎万贵. 中国西部草原生态环境问题及其控制措施. 草业学报, 2006, 15(5): 11-18.

[3]胡建国. 划破草皮是改良退化草地的有效方法. 青海草业, 1996, 5(3): 31-32.

[4]江小蕾, 张卫国, 杨振宇, 等. 不同干扰类型对高寒草甸群落结构和植物多样性的影响. 西北植物学报, 2003, 23(9): 1479-1485.

[5]呼格吉勒图, 杨劼, 宝音陶格涛, 等. 不同干扰对典型草原群落物种多样性和生物量的影响. 草业学报, 2009, 18(3): 6-11.

[6]万秀莲, 张卫国. 划破草皮对高寒草甸植物多样性和生产力的影响. 西北植物学报, 2006, 26(2): 377-383.

[7]沈景林, 谭刚, 乔海龙, 等. 草地改良对高寒退化草地植被影响的研究. 中国草地, 2000, (5): 49-54.

[9]冯忠心, 周娟娟, 王欣荣, 等. 补播和划破草皮对退化亚高山草甸植被恢复的影响. 草业科学, 2013, 30(9): 1313-1319.

[11]南京农业大学. 土壤农化分析[M]. 北京: 农业出版社, 1988: 29-82.

[13]洪军, 贠旭疆, 林峻, 等. 我国天然草原鼠害分析及其防控. 中国草地学报, 2014, 36(3): 1-4.

[14]李文, 曹文侠, 徐长林, 等. 不同休牧模式对高寒草甸草原土壤特征及地下生物量的影响. 草地学报, 2015, 23(2): 271-276.

[15]曹文侠, 李文, 李小龙, 等. 施氮对高寒草甸草原植物群落和土壤养分的影响. 中国沙漠, 2015, 35(3): 658-666.

[16]盛丽, 马玉寿, 董全民, 等. 不同退化程度草地土壤特征的研究. 青海畜牧兽医杂志, 2008, 38(2): 41-44.

[17]侯扶江, 南志标, 肖金玉, 等. 重牧退化草地的植被、土壤及其耦合特征. 应用生态学报, 2002, 13(8): 915-922.

[18]周华坤, 赵新全, 周立, 等. 青藏高原高寒草甸的植被退化与土壤退化特征研究. 草业学报, 2005, 14(3): 31-40.

[19]王长庭, 龙瑞军, 王根绪, 等.高寒草甸群落地表植被特征与土壤理化性状、土壤微生物之间的相关性研究. 草业学报, 2010, 19(9): 25-34.

[24]单贵莲, 徐柱, 宁发, 等. 围封年限对典型草原植被与土壤特征的影响. 草业学报, 2009, 18(2): 3-10.

[25]李绍良, 陈有君, 关世英, 等. 土壤退化与草地退化关系的研究. 干旱区资源与环境, 2002, 16(1): 92-95.

[26]李凤霞, 李晓东, 周秉荣, 等. 放牧强度对三江源典型高寒草甸生物量和土壤理化特征的影响. 草业科学, 2015, 32(1): 11-18.

[27]石红霄, 侯向阳, 师尚礼, 等. 高山嵩草草甸初级生产力、 多样性与土壤因子的关系. 草业学报, 2015, 24(10): 40-47.

[28]朱连奇, 许立民. 草地改良对土壤有机碳的影响. 河南大学学报, 2004, 34(2): 64-68.

[29]许中旗, 闵庆文, 王英舜, 等. 人为干扰对典型草原生态系统土壤养分状况的影响. 水土保持学报, 2006, 20(5): 38-42.

*Effects of sward cleavage on soil characteristics and underground biomass in different terrains of alpine meadows-steppe

LI Xiao-Long, CAO Wen-Xia*, LI Wen, ZHANG Xiao-Yan, XU Chang-Lin, WEI Ying-Li, SHI Shang-Li

GrasslandScienceCollegeofGansuAgriculturalUniversity,GrasslandEcosystemKeyLaboratoryofMinistryofEducation,Sino-U.S.ResearchCentersforSustainableGrasslandandLivestockManagement,Lanzhou730070,China

The effects of sward cleavage on soil characteristics and underground biomass were investigated in areas of flat terrain and gentle slope terrain located in the eastern alpine meadow-steppe of the Qinghai-Tibetan Plateau. The results showed that the effects of sward cleavage on soil water contents and soil compaction were most significant in July and August, with the treatment’s improving effects during that period being significantly better for flat terrain than gentle slope terrain. The underground biomass of cut grooved surfaces decreased in both flat terrain and gentle slope terrains at the beginning of treatment. However, the underground soil biomass in flat terrain soil layers had significantly increased after growing for four months while it had decreased in gentle slope terrain compared with the control. In addition, soil organic carbon contents in flat terrain increased after treatment but decreased on gentle slopes. Our research shows that sward cleavage in flat terrain significantly improves the low productivity of alpine meadow-steppe grasses, but that caution is advised when using this technique on gentle slope terrain.

alpine meadow-steppe; cleavage treatment; different terrain; soil characteristics; belowground biomass

10.11686/cyxb2015486

http://cyxb.lzu.edu.cn

2015-10-21；改回日期：2015-12-10基金项目：国家自然科学基金(31360569)，现代农业产业技术体系(CARS-35)，甘肃省农牧厅“退牧还草科技支撑项目”和“青藏高原打草场建设项目”资助。

李小龙(1989-)，男，甘肃通渭人，在读硕士。E-mail: 405952804@qq.com

Corresponding author. E-mail:caowx@gsau.edu.cn

李小龙，曹文侠，李文，张晓燕，徐长林，韦应莉，师尚礼. 划破草皮对不同地形高寒草甸草原土壤特征及地下生物量的影响. 草业学报, 2016, 25(6): 26-33.

LI Xiao-Long, CAO Wen-Xia, LI Wen, ZHANG Xiao-Yan, XU Chang-Lin, WEI Ying-Li, SHI Shang-Li. Effects of sward cleavage on soil characteristics and underground biomass in different terrains of alpine meadows-steppe. Acta Prataculturae Sinica, 2016, 25(6): 26-33.