不同退化程度草甸草原土壤理化性质与地上生物量的关系

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摘要 针对草原生态系统日益恶化的趋势，对呼伦贝尔不同退化程度草甸草原土壤的理化性质与地上生物量的关系进行了初步探讨。结果表明：土壤含水量、土壤磷、土壤速效氮、土壤有机质、地上生物量随着退化程度的增加显著下降，土壤钾、土壤容重（10～20 cm）随着退化程度的增加而显著提高。土壤铵态氮和土壤容重（0～10 cm）没有规律性变化，且土壤含水量、土壤容重、土壤有机物、铵态氮、速效氮、钾在不同退化程度之间都具有不同显著性差异。

关键词 草甸草原；土壤理化性质；退化指标；地上生物量

中图分类号 S153 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2013）17-0234-02

草原生态系统是陆地上极重要的一个生态系统类型，其结构比较脆弱，功能不够完善，生产力也比较低。近50年以来，由于不合理的开垦、过度放牧和气候变化等原因，导致内蒙古草原急剧退化。在草地生态系统的退化中，土壤是生物量生产最重要的基质，是许多营养的储存库，是动、植物分解和循环的场所。草地土壤的退化要滞后于草地植物的退化，其退化后恢复时间要远远长于草地植物的恢复时间[1]。土壤退化是比植被退化更严重的退化，土壤严重退化后整个草原生态系统的功能会遗失殆尽[2]。该试验以研究不同退化程度草原中土壤理化性质与地上生物量的变化及比较分析，为半干旱草原退化草地土壤改良提供理论支持。

1 资料与方法

1.1 研究区概况

研究区位于呼伦贝尔草原谢尔塔拉镇的中国农业科学院呼伦贝尔草原生态系统国家野外科学观测站附近，根据草地利用情况和程度以及草地植被的现状，在植被、土壤和地形条件相对一致的地段设置了不同退化程度的研究样地，在该区域分别采取了围封地（封育6年）、中度退化（打草场）、重度退化（放牧场）的土壤进行研究。不同退化程度草地地理位置分别为：围封地地处东经120°2′，北纬49°22′38″，高度621 m；中度退化地处东经119°59′52″，北纬49°20′26″，高度626 m；重度退化地处东经120°2′，北纬49°22′39″，高度621 m。土壤为暗栗钙土。地带性植被为草甸草原羊草群落。

1.2 研究方法

1.2.1 试验设计与取样。在2013年8月取样，每个样地设置5个1 m×1 m的样方，首先剪取样方内的植物装入袋中，称湿重和干重。选取不同的土壤深度（0～10、10～20 cm），每个深度3个重复。用土壤环刀（V=100 cm3）采取0～10、10～20 cm深度的土壤样品，装入铝盒。带回实验室后先将鲜重称出后，在105 ℃烘箱中连续烘干24 h，再称干重，之后计算土壤含水量和土壤容重。再采集同样层次和深度的土壤分析样品装入布袋，风干后样品做理化性质测定。分析测定方法：采用TFY-97B型土壤养分测定仪测定土壤有机质、pH值及磷、钾含量。采用碱解扩散法测定速效氮。

1.2.2 数据处理。计算公式如下：

2 结果与分析

不同退化程度土壤理化性质与地上生物量比较分析结果如表1所示，从表1可以看出，土壤铵态氮含量在3个样地中差异不显著，围封最高。土壤磷含量，围封地与中度、重度退化差异显著，围封地最高，中度与重度退化差异不显著。土壤钾含量，围封地与中度、重度退化差异显著，中度退化最高，围封地和重度退化差异不显著。土壤有机质，围封地与中度、重度退化差异显著，围封地最高，其次是重度退化、中度退化。土壤速效氮，围封地、重度退化与中度退化差异显著，中度退化最低，围封地与重度退化差异不显著。土壤水分含量（0～10 cm），围封地、重度退化与中度退化差异显著，中度退化最低，围封地与重度退化差异不显著。土壤水分含量（10～20 cm），围封地与中度、重度退化差异显著，重度退化最高，其次是围封地、中度退化。土壤容重（0～10 cm）在3个样地中差异不显著，中度退化最高。土壤容重（10～20 cm）围封地、重度退化与中度退化差异显著，中度退化最高，围封地和重度退化差异不显著。地上生物量湿重，围封地与中度、重度退化差异显著，围封地最高，其次是中度退化、重度退化。地上生物量干重，围封地与中度、重度退化差异显著，围封地最高，其次是中度退化、重度退化。

3 结论与讨论

土壤和植被是陆地生态系统中2个重要组成部分，同时也是生态研究的重要内容，并且许多表述它们本质特性的某些指标已被用于评价草地基况、草地健康及生态系统功能。在诸多研究中已经发现，土壤与植被之间存在相互依赖和制约的关系[3]。在植物生长发育的过程中，土壤要不断地将氮、磷、钾等基本元素和钙、镁、铜、锌、锰、硼等必须营养元素以某种形式转入植物体中，以便于植物能够健康地完成其每个生长发育阶段。植被对土壤具有保护、支持和保障作用，它为植物提供生存空间和营养物质，使植物有了生活之源、生存之基。天然放牧草地由于牲畜的啃食与践踏作用使土壤表层紧实度加大，直接影响土壤团聚体的形成与数理，其分散系数亦相应增多，导致总孔隙度减小，因此土壤表层含水量随退化程度的增加而减少[4]。

根据此次试验数据，0～10 cm水分的比较中，中度退化草原与围封草原和重度退化草原差异显著，围封与重度退化草原都为13.1%。10～20 cm水分在围封草原、中度退化草原、重度退化草原三者中差异显著，其中度、重度退化草原最高，为13.1%。这与乌仁其其格等[5]对呼伦贝尔草甸草原的研究认为土壤含水量各土层均表现出轻度退化草地显著高于中度和重度退化草地的趋势的结果相似，0～10 cm水分围封与重度退化草原数据相似的主要原因可能是围封草原是在重度退化草原中划分出来的区域所以才会有两者数据相同的情况出现。10～20 cm含水量在重度退化草原数值最高的原因是在土壤过度放牧和家畜啃食量的增加，使植物蒸腾减少，水分在根层杻对蓄积，以致土壤含水量随土壤深度的增加呈现出增加的趋势。有机质、铵态氮、磷、速效氮的试验结果中，有机质的围封地的数值高于中度和重度度退化草原，速效氮的重度退化高于中度退化，这与靳法兰等[6]的有机质随着放牧强度的升高逐渐降低，而速效氮随放牧强度的增加逐渐升高相似。由于当地气候寒冷，凋落物分解较慢，表层积累较多，且植物根系主要分布于下层土壤，因此在所有退化阶段土壤各养分均表现出下层较之上层含量偏低的规律。地上生物量随着退化程度的增加而逐渐减少。

土壤的退化要比植被的退化严重。草原过度放牧，使草原自我恢复功能逐渐降低，直至完全丧失[7]。禁牧封育对中、轻度退化草地的恢复有显著地作用，但对于重度退化草地除了禁牧封育外，还需进行切根、补播、施肥等措施[8]。

草甸草原土壤含水量、土壤容重、土壤有机物、铵态氮和速效氮和钾在不同退化程度之间差异显著性均不相同[9-13]。

4 参考文献

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