李 娜 李春利 韓國棟

摘要對內(nèi)蒙古荒漠草原區(qū)短花針茅草原冬季放牧場與夏季放牧場土壤理化性質(zhì)的研究表明:在夏季放牧場上,隨著牧壓的增強(qiáng),土壤容重(0~5cm)和表面硬度增大,孔隙度減小;土壤含水量、全氮、全磷、速效磷和有機(jī)質(zhì)含量降低,而速效鉀含量增加;在冬季放牧場上,除了硬度和容重反常外,其他各項指標(biāo)都處于夏季放牧場的420m樣地和0m樣地之間。

關(guān)鍵詞牧壓;土壤理化性質(zhì);內(nèi)蒙古荒漠草原區(qū)

中圖分類號S812.97;S151.9文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號 1007-5739(2009)08-0178-02

植被是干旱半干旱地區(qū)土壤的“綠色保護(hù)膜”,土壤的發(fā)生發(fā)育和肥力的提高很大程度上取決于生物因子,尤其是植被的狀況。在草原生態(tài)系統(tǒng)中,“土-草-畜”是相互聯(lián)系不可分離的矛盾統(tǒng)一體。隨著畜牧業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展,牲畜頭數(shù)逐年增多,草地家畜放牧壓力逐漸加大,致使草地出現(xiàn)不同程度的退化。國內(nèi)外學(xué)者對草地退化的研究多以植被的變化及其狀況為依據(jù),并作為評價草地退化的標(biāo)準(zhǔn),但缺少草地退化與土壤性質(zhì)相關(guān)關(guān)系的研究。本研究通過對家庭牧場冬季放牧場與夏季放牧場草地土壤理化性質(zhì)的測定,旨在了解和掌握不同季節(jié)放牧對土壤理化性質(zhì)的影響,為草地退化評價提供土壤方面的數(shù)量指標(biāo)。

1試驗區(qū)的自然條件

1.1試驗地的自然概況

試驗地位于內(nèi)蒙古自治區(qū)烏蘭察布盟四子王旗王府五隊,地處北緯41°46′35″,東經(jīng)112°01′50″,海拔1 450m。屬于典型的大陸性氣候,春季干旱多風(fēng),夏季炎熱,≥10℃的年積溫為2 200~2500℃,年均降雨量280mm,濕潤度0.15~0.30,降雨量主要集中在5~8月,月平均溫度最高為6~8月,無霜期175d。土壤為淡栗鈣土。

1.2試驗草地類型

草地類型為短花針茅+冷蒿+無芒隱子草荒漠草原,建群種為短花針茅(Stipabreviflora Griseb.),優(yōu)勢種為冷蒿(Ar-temisia frigid Willd.)、無芒隱子草(Cleistogenes songorica Ohwi.)。主要伴生種有銀灰旋花(Convolvulus ammannii Desr.)、阿爾泰狗娃花(Hetropappus altaicus(Willd.)Novepokr.)、櫛葉蒿(Ar-temisia pectinata Pall.)、木地膚(Kochia prostrata(L.)Schrad.),草地出現(xiàn)了一定程度的退化。

2研究方法

2.1樣地的選擇

試驗區(qū)位于居民點附近,為了研究短花針茅草原土壤和植被動態(tài),對放牧場進(jìn)行定期觀測取樣,采取限定隨機(jī)取樣法(胡自治,1998)。放牧場地形開闊平坦,通過實地調(diào)查,同時詢問當(dāng)?shù)啬撩?確認(rèn)家畜放牧路線,選定牧壓梯度,以牧戶端為牧壓最強(qiáng)地段,向牧場遠(yuǎn)處牧壓逐漸減弱(楊利民等,1999;李永宏等,1993),沿家畜放牧路線由近及遠(yuǎn)設(shè)置樣地。在樣地內(nèi)隨機(jī)設(shè)置3條樣線,作為試驗重復(fù)。每條樣線在不同的放牧壓梯度上分別設(shè)置3個圍籠,梯度是利用7月末3條樣線上植被來劃分的,即在3條樣線上間隔相等距離(20m)測量植被的密度、蓋度、重量,算出重要值。重要值=(相對密度+相對蓋度+相對重量)/3。利用SAS中的逐步聚類分析(FASTCLUS)將樣地明顯的分為2個梯度,即0~420m為放牧較嚴(yán)重地段(稱其為0m樣地),植被主要以短花針茅為建群種,以冷蒿為優(yōu)勢種,以阿爾泰狗娃花、櫛葉蒿、木地膚為主要伴生種。>420m為放牧較輕地段(稱其為420m樣地),植被主要以短花針茅為建群種、無芒隱子草為優(yōu)勢種,阿氏旋花為主要伴生種。冬季放牧地(WG)位于居民點的南面。樣地選擇及規(guī)劃見圖1。

2.2測定方法

試驗開始后,6~9月每月在處理草地上利用土鉆取樣,在每個梯度中的每條樣線的每個籠子附近分別取樣,取樣深度為0~10cm、10~20cm、20~30cm、30~40cm,烘干法(110℃烘8h)測定土壤含水量;用環(huán)刀法(V=100cm)測定土壤表層(0~5cm)容重;用TR-III硬度計測表面硬度。

7月末8月初分別在冬季放牧場(WG)和夏季放牧場(0m樣地、420m樣地)上用土鉆按0~10cm、10~20cm 2層取樣,在冬季放牧場上隨機(jī)取樣,在0m樣地、420m樣地上在每條樣線每個籠子附近分別取樣,然后混合帶回試驗室風(fēng)干后(過0.15mm篩子)用作土壤養(yǎng)分分析。

土壤全氮用凱氏定氮法;土壤全磷用NaOH熔融鉬銻抗比色法;土壤速效磷用0.5mol/L NaHCO3浸提鉬銻抗比色法;土壤速效鉀用1mol/L NH4AC浸提火焰光度法;土壤有機(jī)質(zhì)用重鎘酸鉀容量法-外加熱法。

3結(jié)果與分析

3.1不同放牧強(qiáng)度對土壤含水量的影響

試驗結(jié)果表明(表1),放牧影響草地土壤表層含水量(0~10cm)。7月和8月,土壤表層(0~10cm)的含水量,夏季放牧場上的420m樣地分別與0m樣地和冬季放牧場(WG)有顯著性差異(P<0.05),到9月,420m樣地與0m樣地?zé)o顯著性差異,而與冬季放牧場(WG)具有顯著性差異(P<0.05),且0~10cm含水量總的影響趨勢是420m樣地>0m樣地>WG樣地。即冬季含水量最低,一方面,因為草地枯草可以降低土壤水分的蒸發(fā),但冬季放牧使放牧場上枯枝落葉減少,從而影響了土壤的含水量;另一方面,與土壤的質(zhì)地有關(guān),冬季放牧場草地土壤所含砂粒較高,所以其蓄水力較弱,水分很容易滲透。從表2可以看出,冬季放牧場0~20cm土層(除8月外)含水量比0~10cm土層含水量高,而且砂質(zhì)土壤中的水分易蒸發(fā),所以表層含水量較低。而夏季放牧場是隨著放牧強(qiáng)度的增加而降低,這是由于放牧強(qiáng)度增加,牲畜啃食與踐踏強(qiáng)度加大,表層土壤容重與硬度都相應(yīng)增大。直接影響了土壤團(tuán)聚體的形成與數(shù)量,其分散系數(shù)相應(yīng)增大,導(dǎo)致總空隙度減小,因而水分含量也相應(yīng)減少。但是在冬季放牧場上硬度較小,并且6~9月與420m樣地、0m樣地都具有顯著性差異(P<0.05),這可能是由于冬季牧民牲畜頭數(shù)減少及枯草植被對土壤具有緩沖作用而引起的;還可能由于冬季土壤凍結(jié),春季土壤融化復(fù)蘇,所以冬季放牧對土壤的硬度影響不大。冬季放牧場容重應(yīng)較小,但實際容重很大,并且6~8月與420m樣地具有顯著性差異,而與0m樣地?zé)o顯著性差異(P<0.05)。這說明與放牧場土壤質(zhì)地密切相關(guān),因為冬季放牧場土壤含砂量大,所以其孔隙粗大,但數(shù)目較小,總的孔隙容積較小,所以容重較大。放牧對10~20cm土層含水量的影響與0~10cm是一致的,而對20~30cm和30~40cm土壤含水量不如0~10cm、10~20cm顯著,多數(shù)情況下各處理間差異不顯著(P<0.05),但總的影響趨勢420m樣地>0m樣地>WG樣地。

3.2對土壤養(yǎng)分的影響

3.2.1土壤全量養(yǎng)分的影響。土壤全量養(yǎng)分的多少是評價土壤肥力高低的主要指標(biāo)。土壤有機(jī)質(zhì)的多寡不但影響土壤的供肥性能,即土壤中全氮的95%和全磷的40%~60%來源于土壤有機(jī)質(zhì),同時也間接影響和改變土壤的物理性狀(土壤容量、結(jié)構(gòu)及孔隙度)。從表3可以看出,各處理間無顯著性差異(P<0.05),但可以看出在夏季放牧場上,隨著放牧強(qiáng)度的增加,0~20cm土壤有機(jī)質(zhì)明顯減少,表明牧壓強(qiáng)度增加,牲畜啃食對土壤的踐踏增加,促使植物莖上不定根分蘗增強(qiáng),土壤根跡微生物活動亦加強(qiáng)。土壤礦化與養(yǎng)分釋放過程加劇,與之相應(yīng)的全氮含量亦明顯減少,但均未達(dá)到顯著程度(P<0.05)。表明0m樣地牧草利用強(qiáng)度大,牧草需要消耗大量的營養(yǎng)成分。而0~20cm全磷含量在夏季放牧場上隨著放牧強(qiáng)度的增加而降低,10~20cm土壤全磷含量低于0-10cm土層,且WG樣地、420m樣地分別與0m樣地具有顯著性差異,而WG樣地與420m樣地?zé)o顯著性差異(P<0.05),這說明冬季放牧對土壤全磷幾乎無影響,而在夏季,隨著放牧強(qiáng)度的增加,家畜頻繁采食使磷從系統(tǒng)中輸出增加,引起土壤中全磷的組分向速效成分的轉(zhuǎn)移量增大,通過植物吸收后轉(zhuǎn)向系統(tǒng)外輸出,從而導(dǎo)致土壤全磷和速效磷含量減少。

3.2.2對土壤速效養(yǎng)分的影響。土壤速效養(yǎng)分的變化,反映了土壤現(xiàn)實供肥能力。從表4可以看出,在夏季放牧場上,隨著放牧強(qiáng)度的增加,0~20cm速效磷明顯降低,并且隨著深度的增加土壤速效磷含量明顯下降,而0~10cm冬季放牧場(WG樣地)速效磷含量大于夏季放牧場2個梯度,即WG樣地>420m樣地>0m樣地,但各處理間無顯著性差異(P<0.05),這說明無論冬季放牧還是夏季放牧對土壤速效磷的影響不大,其主要受當(dāng)?shù)氐耐寥李愋秃蜌夂顥l件影響。

土壤速效性鉀是水溶性鉀和交換性鉀的總和,其中交換性鉀占95%,水溶性鉀占極少部分。通常用1mol/L NH4AC法測定速效鉀結(jié)果的評價標(biāo)準(zhǔn)是:供鉀水平極低(K<30mg/kg)、供鉀水平中等(30~60mg/kg)、供鉀水平高(100~160mg/kg)和供鉀水平極高(K>160mg/kg)。按照上述標(biāo)準(zhǔn),夏季放牧場和冬季放牧場0~10cm土壤的供鉀能力極高(表4),草地土壤不缺鉀。冬季放牧場(WG樣地)0~10cm土層土壤速效鉀含量介于夏季放牧場中420m樣地與0m樣地之間,但與420m樣地和0m樣地都無顯著性差異,而420m樣地和0m樣地之間具有顯著性差異(P<0.05),說明在夏季放牧場上隨著放牧強(qiáng)度的增加,土壤速效鉀含量升高,而10~20cm土層土壤速效鉀含量變化不如0~10cm土層顯著,含量也比0~10cm低的多,說明不論冬季放牧還是夏季放牧對土壤表層速效鉀的影響較大。造成速效鉀含量隨放牧強(qiáng)度增加的原因是放牧家畜排泄的糞便中含有大量的鉀,高強(qiáng)度放牧地單位面積家畜頭數(shù)多,所以通過糞便排泄到草地上的鉀量也相應(yīng)較大。而冬季放牧場土壤速效鉀含量介于夏季放牧場的2個梯度之間,即0m樣地>WG樣地>420m樣地,可能有2個原因:一是冬季放牧的牲畜頭數(shù)少;二是冬季在草地上放牧?xí)r間相對較短。

4結(jié)論

(1)冬夏季放牧都影響土壤表層(0~10cm)含水量,土壤質(zhì)地對含水量的影響也很大;在夏季放牧場上隨著放牧強(qiáng)度的增加,土壤含水量降低。

(2)冬季放牧對草地土壤的表面硬度和土壤表層(0~5cm)容重影響較小,主要是與放牧?xí)r間及土壤質(zhì)地有關(guān);夏季放牧是隨著放牧強(qiáng)度的增加,土壤表面硬度和表層(0~5cm)容重增大。

(3)冬夏季放牧土壤全氮含量(0~20cm)和有機(jī)質(zhì)含量(0~10cm)總體變化趨勢是420m樣地>WG樣地>0m樣地,但各處理間均未達(dá)到顯著性差異(P<0.05);全磷含量(0~20cm)是冬季放牧場(WG樣地)和夏季放牧場的420m樣地均與夏季放牧場的0m樣地具有顯著性差異(P<0.05),且總體變化趨勢是420m樣地>WG樣地>0m樣地。

(4)冬夏季放牧土壤速效磷含量(0~20cm)都較高,且各處理間無顯著性差異(P<0.05),說明放牧對速效磷的影響不大,主要受當(dāng)?shù)赝寥李愋秃蜌夂顥l件的影響;冬夏季放牧土壤供鉀能力極高草地土壤不缺鉀,且夏季放牧場隨著放牧強(qiáng)度的增加表層(0~10cm)含鉀量升高,420m樣地與0m樣地具有顯著性差異,而冬夏季放牧場間無顯著性差異(P<0.05)。

(5)通過冬夏季放牧對土壤理化性質(zhì)的影響,冬季放牧對草地的影響要比夏季放牧中0m樣地放牧效果好,比輕度放牧差。

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