荒漠草原优势植物根部土壤含水量研究

侯 英 ，殷国梅 ，张园园 ，薛艳林 ，刘思博 ，斯 琴 ，田彦军

（1.内蒙古武川县草原工作站，内蒙古 武川 011700；2.内蒙古自治区农牧业科学院，内蒙古 呼和浩特 010031；3.内蒙古鄂托克旗草原工作站，内蒙古 鄂托克旗 016200）

荒漠草原优势植物根部土壤含水量研究

侯 英1，殷国梅2，张园园2，薛艳林2，刘思博2，斯 琴3，田彦军3

（1.内蒙古武川县草原工作站，内蒙古 武川 011700；2.内蒙古自治区农牧业科学院，内蒙古 呼和浩特 010031；3.内蒙古鄂托克旗草原工作站，内蒙古 鄂托克旗 016200）

对荒漠草原地区不同放牧强度下优势植物根部土壤含水量进行了研究。结果表明，放牧强度的不同导致植物根部土层中土壤含水量的变化规律有所差异。短花针茅、冷蒿和无芒隐子草根部土层的土壤含水量均随着放牧强度的增加而增加，与之相对应的空斑土壤含水量却随着放牧强度的增加呈下降趋势。

荒漠草原；放牧强度；植物根部；土壤含水量

天然草地的生产力主要受降水分配情况的制约，土壤中的水分几乎决定了植物的生长、产量及种群的组成。荒漠草原区土壤水分对植物生长尤为重要，植物根部土壤含水量与植物地上部分的生长状况密切相关，过去已有很多学者对放牧草地的土壤水分进行了研究［1-3］，研究结果表明，放牧强度影响放牧草地土壤含水量，随着放牧强度的增加，土壤被畜群踩踏的程度和频率增加，表层土壤含水量减少，土壤保水能力下降，但放牧对于草地植物根系周围水分含量的影响研究还鲜有报道。该研究对天然放牧草地生态系统中不同放牧强度下主要植物根部的土壤含水量进行了测定，其目的在于通过对不同种类植物根部土壤含水量的对比分析，探讨放牧强度导致的植物根系周围水分差异，从而为荒漠草原区合理利用及科学经营草地提供基础理论依据。

1 试验区自然条件概况

试验区域为内蒙古自治区农牧业科学院乌兰察布市四子王旗科研试验基地。位于北纬41°47′17″，东经 111°53′46″，海拔为 1 450 m。 该区域属于典型的大陆性气候，春季干旱、多风，夏季炎热，月平均温度最高值在 7、8 月（分别为 24.0、23.5℃），≥10℃的年积温为 2 200～2 500℃，湿润度 0.15～0.30，年均降雨量250 mm左右，降水主要集中在6—8月，无霜期175 d左右。试验地植被草层低矮、稀疏，种类组成较贫乏，建群种为短花针茅（Stipa breviflora），优势种为冷蒿 （Artemisia frigida）、无芒隐子草（Cleistogenes songorica）。土壤为淡栗钙土。

2 测定内容与方法

土壤含水量测定设在不同放牧强度区，5—9月随机选取短花针茅、冷蒿、无芒隐子草植物根部和空斑土壤， 用土钻分为0～10cm、10～20cm、20～30cm土层取样。试验小区共计4个处理，每个小区面积约为4.4 hm2，分别为重度放牧区（HG）、中度放牧区（MG）、轻度放牧区（LG）和对照区（CK）。 其中，载畜率水平分别为：2.71（HG）、1.82（MG）、0.93（LG）、0（CK）羊单位/（hm2·半年），放牧羊只数分别为：12、8、4只，各小区3次重复。取样后立刻称鲜重，烘干法测定土壤含水量。每月中旬为取样时间，若遇到下雨天气取样适当延后。土壤含水量单位是以土壤干重为基数的水分百分数（%）。

图1 CK区植物根部土壤含水量

图2 LG区植物根部土壤含水量

3 结果与分析

3.1 对照区的土壤含水量 对照区主要建群植物根部的土壤含水量测定结果见图1。0～10 cm土层中，5月主要植物根系及空斑的土壤含水量均存在显著差异（P＜0.05），其中，冷蒿根部土壤含水量相对较高，无芒隐子草根部土壤含水量相对较低；6月冷蒿根部土壤含水量依旧相对较高，短花针茅相对较低；7月空斑含水量最高，冷蒿最低；8、9月均为短花针茅、无芒隐子草相对较高，冷蒿相对较低。10～20 cm土层中，5月和8月的变化趋势基本一致，无芒隐子草根部的土壤含水量最高，其次为冷蒿，短花针茅最低，且与空斑均存在显著性差异（P＜0.05）；6月各处理之间无显著差异；7月短花针茅和冷蒿之间无显著差异（P＞0.05），但与无芒隐子草和空斑存在显著差异（P＜0.05），其中冷蒿根部土壤含水量最高，空斑最低；9月短花针茅根部土壤含水量最高，冷蒿最低，且各处理之间差异显著（P＜0.05）。20～30 cm土层中，5月空斑土壤含水量最高，短花针茅相对最低；6、7、8月变化趋势基本一致，植物根部土壤含水量高低依次为短花针茅、冷蒿和无芒隐子草；9月空斑土壤含水量最高，短花针茅相对最低，且差异性显著（P＜0.05）。可以看出，植物根部含水量在表层土壤的变化较为明显，在20～30 cm土层中变化幅度不大。

3.2 轻度放牧区的土壤含水量 由图2可知，0～10 cm 土层中，5、7、8、9月主要植物根系及空斑的土壤含水量变化趋势基本一致，变化幅度有所差异，且各处理之间均存在显著差异（P＜0.05），其中，无芒隐子草根部土壤含水量相对较高，短花针茅根部土壤含水量相对较低；6月变化趋势与其他月份相似，但各处理之间差异不显著（P＞0.05）。 10～20 cm土层中，5月和9月植物根部土壤含水量的变化趋势基本一致，短花针茅根部的最高，其次为无芒隐子草，冷蒿最低；6月和8月的变化趋势基本一致，冷蒿根部土壤含水量最高，无芒隐子草最低，且各处理之间差异显著 （P＜0.05）；7月植物根部土壤含水量从低到高依次为短花针茅、冷蒿和无芒隐子草，且各处理间存在显著差异（P＜0.05）。 20～30 cm土层中，5月植物根部土壤含水量从高到低依次为短花针茅、冷蒿和无芒隐子草，各处理之间存在显著性差异（P＜0.05）；6月和8月变化趋势基本一致，植物根部土壤含水量最高为无芒隐子草，最低是冷蒿；9月植物根部土壤含水量变化趋势与5月相反，且空斑土壤含水量极低，差异性显著（P＜0.05）。

图3 MG区植物根部土壤含水量

图4 HG区植物根部土壤含水量

3.3 中度放牧区的土壤含水量 由图3可知，0～10 cm土层中，5月主要植物根系及空斑的土壤含水量为短花针茅根部土壤含水量最高，其次为空斑、冷蒿和无芒隐子草，各处理之间存在显著差异（P＜0.05）；6、7、8、9 月变化趋势基本一致，均为冷蒿最高，短花针茅最低。10～20 cm土层中，5月、6月和7月的变化趋势基本一致，短花针茅根部的土壤含水量最高，其次为冷蒿，最低是无芒隐子草；8月的变化趋势为冷蒿根部土壤含水量最高，无芒隐子草最低；9月空斑最高，植物根部土壤含水量为无芒隐子草相对较高，冷蒿相对较低，且各处理间存在显著差异（P＜0.05）。 20～30 cm 土层中，5、6、7 月变化趋势基本一致，植物根部土壤含水量从高到低依次为冷蒿、短花针茅和无芒隐子草，各处理之间存在显著性差异 （P＜0.05）；8月植物根部土壤含水量最高为无芒隐子草，最低为短花针茅，且存在显著性差异 （P＜0.05）；9月植物根部土壤含水量从高到低依次为冷蒿、无芒隐子草和短花针茅。

3.4 重度放牧区的土壤含水量 由图4可知，0～10 cm土层中，5月植物根部及空斑的土壤含水量均存在显著差异（P＜0.05），其中，短花针茅根部土壤含水量相对较高，无芒隐子草根部土壤含水量相对较低；6月和9月无芒隐子草根部土壤含水量相对较高，冷蒿相对较低；7月无芒隐子草根部土壤含水量最高，短花针茅最低；8月为冷蒿较高，短花针茅相对较低。10～20 cm土层中，5月和6月的变化趋势基本一致，冷蒿根部的土壤含水量最高，其次为短花针茅，无芒隐子草最低；7月为无芒隐子草根部的土壤含水量最高，与其他2种植物根部土壤含水量存在显著差异（P＜0.05），但短花针茅和冷蒿之间无显著差异 （P＞0.05）；8月短花针茅根部土壤含水量最高，无芒隐子草最低，且各处理之间差异显著 （P＜0.05）；9月短花针茅根部土壤含水量最高，空斑土壤含水量最低。20～30 cm土层中，5月短花针茅根部土壤含水量最高，空斑土壤含水量相对最低，各处理之间存在显著性差异（P＜0.05）；6月短花针茅根部土壤含水量最高，冷蒿相对最低，各处理之间无显著性差异 （P＞0.05）；7月空斑土壤含水量最高，植物根部土壤含水量高低依次为无芒隐子草、短花针茅和冷蒿；8月植物根部土壤含水量高低顺序为无芒隐子草、冷蒿和短花针茅，空斑较植物根部土壤含水量均低；9月冷蒿根部土壤含水量上升为最高，短花针茅相对最低，且两者之间差异性显著（P＜0.05）。

4 结论与讨论

放牧强度的不同导致不同植物根部土层中土壤含水量的变化规律不十分一致［4-5］。该研究表明，植物种类的差异导致其根部土壤含水量不同，这与植物的植物学特征，特别是根系的结构特征不同是分不开的。与此同时，同种植物根部土壤含水量在不同放牧强度影响下表现出差异性。因为天然植被的生长与土壤水分关系非常密切，土壤含水量是限制植物生长发育的重要生态因子，植物群落的生长发育及其适宜生产力是 由土壤资源中的土壤水分供给状况来决定［6］。该研究中3种主要植物土壤表层根部的土壤含水量均随着放牧强度的增加而增加，其原因可能是随着放牧强度的增加，放牧家畜对草地植被的采食增加，地面植被覆盖的减少使土壤水分蒸发增加，土壤保水能力下降，为提高植物根系对水分的吸收利用，草地植物根系向表层土壤聚集，从而导致土壤含水量增加，3种植物在不同月份根系吸收水分的能力表现不一。

［1］董全民，赵新全，李青云，等.小嵩草高寒草甸的土壤养分因子及水分含量对牦牛放牧率的响应Ⅱ.冬季草场土壤营养因子及水分含量的变化 ［J］.土壤通报，2005，36（4）：493-500.

［2］王明君，赵萌莉，崔国文，等.放牧对草甸草原植被和土壤的影响［J］.草地学报，2010，18（6）：758-762.

［3］周启友，岛田纯.土壤水空间分布结构的时间稳定性［J］.土壤学报，2003，40（5）：683-689.

［4］红梅，陈有君，李艳龙，等.不同放牧强度对土壤含水量及地上生物量的影响［J］.内蒙古农业科技，2001（土肥专辑）：25-26.

［5］王向涛，张世虎，陈懂懂，等.不同放牧强度下高寒草甸植被特征和土壤养分变化研究［J］.草地学报，2010，18（4）：510-516.

［6］董全民，赵新全，马玉寿，等.牦牛放牧率对江河源区混播草地土壤含水量及地上现存量的影响［J］.安徽农业科学，2006，34（21）：5611-5614.

Study on Soil Moisture around Roots of Dominant Plants in Desert Steppe

HOU Ying1，YIN Guo-mei2，ZHANG Yuan-yuan2，XUE Yan-lin2，LIU Si-bo2，Siqin3，TIAN Yan-jun3
（1.Wuchuan Grassland Workstation of Inner Mongolia,Wuchuan County 011700，China；2.Inner Mongolia Academy of Agricultural&Animal Husbandry Sciences,Hohhot 010031，China；3.Etuoke Banner Grassland Station of Inner Mongolia,Etuoke Banner 016200，China）

Soil moisture around roots of dominant plants under different conditions of grazing intensity in desert steppe were studied.The results show that due to the difference of grazing intensity,there were certain differences in soil moisture around the roots of dominant plants.With the increase of grazing intensity,soil moisture around the roots ofStipa breviflora,Artemisia frigidaandCleistogenes songoricaincreased,while soil moisture around the roots of the plaque declined.

desert steppe；grazing intensity；plant roots；soil moisture

S152.7；S812

A文章顺序编号1672-5190（2016）11-0024-03

2016－10－28

项目来源：内蒙古自治区农牧业科学院青年基金（2014QNJJM04）；国家牧草产业体系（CARS-35-27）；国家公益性行业科技专项资助（201303059）；国家重点研发计划课题（2016YFC0500604）。

侯英（1972—），女，高级畜牧师，主要从事草地生态研究工作。

殷国梅（1973—），女，研究员，博士，主要从事草地生态与管理研究工作。

（责任编辑：慕宗杰）