王 麗，張鐿鋰，王兆鋒，土艷麗，尚二萍

（1．西安建筑科技大學(xué) 環(huán)境與市政工程學(xué)院，西安710055；2．中國(guó)科學(xué)院 地理科學(xué)與資源研究所，北京100101；3．西藏高原生物所，拉薩850001）

濕草甸是濕地生態(tài)系統(tǒng)向陸地生態(tài)系統(tǒng)過(guò)渡的一種濕地類型［1］。濕草甸作為良好的放牧場(chǎng)所，在人類墾殖過(guò)程中又首當(dāng)其沖，使其更易受人類活動(dòng)的干擾而表現(xiàn)出嚴(yán)重退化態(tài)勢(shì)［2－4］。放牧是青藏高原濕草甸濕地最重要的經(jīng)營(yíng)方式之一，也是影響最為廣泛的一種干擾方式。隨草場(chǎng)退化趨勢(shì)的日益嚴(yán)峻，已有研究從放牧強(qiáng)度、頻度以及放牧方式等不同角度對(duì)草場(chǎng)合理利用方式開(kāi)展了大量試驗(yàn)研究［5－6］，并針對(duì)已經(jīng)出現(xiàn)的草場(chǎng)植被退化、毒雜草入侵、土壤沙化以及鼠害等生態(tài)環(huán)境問(wèn)題進(jìn)行了退化機(jī)理及修復(fù)技術(shù)的探討［7］。但對(duì)于生態(tài)交錯(cuò)區(qū)域，濕草甸作為濕地生態(tài)系統(tǒng)的特性、對(duì)環(huán)境因子的敏感性及濕草甸植被對(duì)水分的依賴沒(méi)有得到重視，僅在少數(shù)研究中簡(jiǎn)單涉及［4］。

此外，水文條件是濕地生態(tài)系統(tǒng)健康運(yùn)行和發(fā)展的主導(dǎo)因子。水文擾動(dòng)直接影響植被生長(zhǎng)以及土壤環(huán)境的維持［8－9］。在濕地恢復(fù)過(guò)程中，水文條件的恢復(fù)是濕地生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的先決條件［9］。本研究著眼于濕草甸濕地作為草地與濕地交錯(cuò)帶的特殊生態(tài)位置，綜合考慮其作為草地及濕地系統(tǒng)對(duì)人為干擾的響應(yīng)特征，分析放牧與水文擾動(dòng)對(duì)濕草甸土壤特征的交叉影響，為濕草甸濕地的保護(hù)與恢復(fù)提供理論依據(jù)，探索濕草甸濕地的合理利用方式。

1 試驗(yàn)材料與方法

2010年5月在墨竹工卡甲瑪濕地功能區(qū)內(nèi)，選擇較為均一典型濕草甸濕地分布帶設(shè)置2個(gè)5m×5 m的觀測(cè)樣地架設(shè)圍欄，作為禁牧樣地（A），同時(shí)以圍欄外的濕草甸作為放牧樣地（B），以A和B樣地對(duì)比研究不同放牧強(qiáng)度下濕草甸濕地的生態(tài)響應(yīng)；在放牧試驗(yàn)樣地內(nèi)同步設(shè)置兩個(gè)5m×5m的觀測(cè)樣地，分別作為水文干擾樣地（C）和水文與放牧同步干擾樣地（D），其中樣地C架設(shè)圍欄禁止放牧，樣地D僅用角鐵標(biāo)記樣地范圍，試驗(yàn)期間每月兩次對(duì)兩個(gè)樣地進(jìn)行噴灌加水至土壤水分飽和。通過(guò)兩個(gè)樣地與樣地A的對(duì)比研究，分別分析水分調(diào)節(jié)、水分調(diào)節(jié)與放牧活動(dòng)相結(jié)合的干擾活動(dòng)對(duì)濕草甸濕地土壤特征的影響。

生長(zhǎng)季末期，在各樣地分別均勻設(shè)置4個(gè)采樣點(diǎn)，采集濕草甸表層0—15cm的土壤樣品，混合后帶回實(shí)驗(yàn)室風(fēng)干，剔除雜物，根據(jù)測(cè)試要求進(jìn)行研磨以測(cè)定土壤養(yǎng)分特征。其中土壤pH值采用電位測(cè)定法；有機(jī)質(zhì)采用K2Cr2O7容量—外加熱法；全氮采用凱氏定氮法；速效氮采用堿解擴(kuò)散法；全磷采用碳酸氫鈉熔融法—鉬蘭比色法；速效磷采用0．5mol／L NaHCO3（pH＝8．5）浸提—比色法；全鉀采用 NaOH熔融—火焰光度計(jì)法；速效鉀采用醋酸銨—火焰光度計(jì)法。

數(shù)據(jù)分析與作圖分別通過(guò)軟件SPSS 11．5和Origin 7．5進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2．1 土壤pH值

不同處理下，土壤pH值范圍為7．785～8．085。禁牧處理下的土壤pH值總體高于放牧處理，加水處理下的土壤pH值高于無(wú)水處理，以禁牧加水處理下最高，有牧無(wú)水處理下最低（圖1）。

圖1 不同放牧及水文條件下土壤pH值

2．2 土壤全量養(yǎng)分及有機(jī)質(zhì)含量

不同處理下的土壤全氮含量范圍為1．365～1．817g／kg，禁牧處理下的土壤全氮含量高于放牧處理；禁牧加水處理下的土壤全氮含量最高，而有牧加水條件下的含量則最低。土壤全磷含量介于1．202～1．256g／kg，不同處理下土壤全磷含量水平表現(xiàn)為：有牧無(wú)水＞禁牧加水＞禁牧無(wú)水＞有牧加水。土壤全鉀含量范圍為29．282～30．746g／kg，無(wú)水處理下全鉀含量高于加水處理下的，總體表現(xiàn)為：有牧無(wú)水＞禁牧無(wú)水＞禁牧加水＞有牧加水。土壤有機(jī)質(zhì)含量介于29．133～40．751g／kg，無(wú)水處理下的土壤有機(jī)質(zhì)含量高于加水處理，且總體表現(xiàn)為：禁牧無(wú)水＞有牧無(wú)水＞禁牧加水＞有牧加水（圖2）。

圖2 不同放牧及水文條件下土壤全量氮、磷、鉀及有機(jī)質(zhì)含量

2．3 土壤速效養(yǎng)分含量

不同處理下，土壤速效氮含量為59．238～107．843mg／kg，速 效 氮 占 土 壤 全 氮 的 比 例 為3．261%～7．903%。有牧處理下的土壤速效氮含量及其占全氮比例均高于禁牧處理；速效氮含量及其所占比例均表現(xiàn)為：有牧加水＞有牧無(wú)水＞禁牧無(wú)水＞禁牧加水（圖3）。土壤速效磷含量介于1．850～2．725mg／kg，而土壤速效磷在全磷中所占的比例為0．147%～0．221%。禁牧處理下的土壤速效磷含量及其所占比例高于有牧處理，加水處理高于無(wú)水處理；兩指標(biāo)均表現(xiàn)為：禁牧加水＞禁牧無(wú)水＞有牧加水＞有牧無(wú)水（圖4）。

圖3 不同放牧及水文條件下群落土壤速效氮含量及其占全氮比例

圖4 不同放牧及水文條件下群落土壤速效磷含量及其占全磷比例

不同處理下的土壤速效鉀含量為32．985～58．070 mg／kg之間，而速效鉀占土壤全鉀比例為0．113%～0．188%，土壤速效鉀含量及其所占比例均表現(xiàn)為：有牧無(wú)水＞禁牧加水＞禁牧無(wú)水＞有牧加水（圖5）。

圖5 不同放牧及水文條件下群落土壤速效鉀含量及其占全鉀比例

3 結(jié) 論

禁牧條件下的土壤表層pH值高于放牧條件，禁牧加水條件下，表層土壤pH值最高，放牧無(wú)水條件下最低。土壤全氮含量表現(xiàn)為禁牧條件高于放牧條件，禁牧加水條件下最高，有牧加水條件下最低。禁牧條件下，水文條件改善提高了土壤全氮含量，而放牧條件下則降低了全氮含量。土壤全磷含量為放牧無(wú)水條件下最高，放牧加水條件下最低。水文條件的改善降低了土壤全鉀含量，放牧無(wú)水條件下最高，加水條件下最低。水文條件改善同樣降低了土壤有機(jī)質(zhì)含量，禁牧無(wú)水條件下最高，放牧加水條件下最低，同一水文擾動(dòng)下，放牧降低了有機(jī)質(zhì)含量。

禁牧降低土壤速效氮含量及其占全氮比例，放牧加水條件下最高，禁牧加水下最低，水文擾動(dòng)在不同放牧擾動(dòng)下作用不同。禁牧提高土壤速效磷含量及其占全磷比例，不同放牧條件下，水文條件改善均提高土壤速效磷含量及其占全磷比例。土壤速效鉀含量及其占全鉀比例在放牧無(wú)水條件下最高，放牧加水條件下最低。

4 討 論

研究表明，過(guò)牧草場(chǎng)實(shí)行圍封恢復(fù)后，土壤理化環(huán)境均有明顯改善［10］。隨圍封時(shí)間的延長(zhǎng)，土壤有機(jī)質(zhì)、全量養(yǎng)分含量多呈增加趨勢(shì)，但速效養(yǎng)分含量因樣地特征不同而表現(xiàn)出不同的變化規(guī)律［11］。放牧對(duì)于土壤特征的影響主要是由于：（1）長(zhǎng)期踩踏，土壤板結(jié)，硬度增加，通氣透水性下降，土壤結(jié)構(gòu)破壞［12－13］；（2）采食導(dǎo)致養(yǎng)分輸入減少［14］，而在青藏高原，這一原因由于當(dāng)?shù)厝剂先狈Γ蠹S便被撿回用作燃料而導(dǎo)致養(yǎng)分無(wú)歸還，土壤養(yǎng)分含量下降更為明顯。本研究中禁牧后，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、速效磷均增加，而其他元素則表現(xiàn)出不同的變化規(guī)律，一方面與禁牧?xí)r間有關(guān)［15］，另一方面與水文擾動(dòng)在不同放牧條件下所起的作用有關(guān)。

水文波動(dòng)特征決定其產(chǎn)生影響的方式及程度。濕地灌水恢復(fù)首先會(huì)造成濕地土壤養(yǎng)分的淋溶損失［9］。但本研究中僅土壤有機(jī)質(zhì)及全鉀含量因水文干擾而下降，全氮及全磷的變化原因還有待進(jìn)一步試驗(yàn)研究。另一方面，灌水形成的干濕交替對(duì)土壤中的物質(zhì)遷移轉(zhuǎn)化具有重要影響，可促進(jìn)有機(jī)質(zhì)分解，影響?zhàn)B分可利用性［9］。Klimkowska等［16］研究認(rèn)為，灌水使土壤氮可利用性降低，磷的可利用性提高。本研究通過(guò)灌水進(jìn)行水分調(diào)節(jié)，使?jié)癫莸闃拥靥幱诟蓾窠惶姝h(huán)境中，雖然土壤速效氮、磷的含量表現(xiàn)不一致，但其分別占全量氮、磷的比例則表明了研究中水文擾動(dòng)對(duì)土壤氮、磷可利用性的相似影響。

在青藏高原脆弱的生態(tài)環(huán)境中，土壤養(yǎng)分積累與保持對(duì)高原生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展極為重要。濕草甸濕地土壤養(yǎng)分對(duì)于放牧調(diào)節(jié)與水文擾動(dòng)交叉影響的響應(yīng)規(guī)律更為復(fù)雜。本研究結(jié)果僅是短期試驗(yàn)的初步結(jié)果，為了實(shí)現(xiàn)過(guò)牧濕草甸草場(chǎng)的最佳恢復(fù)效果，應(yīng)該開(kāi)展長(zhǎng)期的試驗(yàn)研究為過(guò)牧草場(chǎng)的恢復(fù)提供科學(xué)的理論依據(jù)。

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