呼吉亞，紅 梅，德海山，王忠武，韓國(guó)棟

（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)生態(tài)環(huán)境學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特010019）

土壤有機(jī)質(zhì)是指土壤中含碳的有機(jī)物質(zhì)［1-3］，它不僅能提高土壤的保肥能力，而且是土壤動(dòng)植物的重要碳及能源［4-5］。腐殖酸是土壤微生物分解有機(jī)質(zhì)的產(chǎn)物，是一個(gè)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的高分子化合物［6-7］，腐殖酸是在多種行業(yè)內(nèi)使用價(jià)值都很高的一種天然資源，按腐殖酸對(duì)酸堿溶液的溶解程度可分為胡敏酸（Humic Acid，HA）、富里酸（fulvic Acid，F(xiàn)A）和胡敏素，三者的含量及比例是診斷土壤類型的重要指標(biāo)之一［8-9］。目前，國(guó)內(nèi)外腐殖酸的研究多是在農(nóng)田、草原、森林和濕地環(huán)境中［10-13］，主要集中于土壤腐殖酸組分受氣候因子、土壤理化性質(zhì)、植被類型的影響等方面，而對(duì)荒漠草原土壤腐殖酸組分的空間分布及放牧影響方面的研究較少。人為干擾和多種環(huán)境因素制約著荒漠草原土壤腐殖酸的累積，該研究區(qū)土壤腐殖酸組成空間分布對(duì)土壤碳庫(kù)研究及評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量有重要的意義。本研究以內(nèi)蒙古四子王旗農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院長(zhǎng)期定位試驗(yàn)站為平臺(tái)，分析地形和放牧強(qiáng)度對(duì)短花針茅荒漠草原土壤腐殖酸組分分布的影響，以期為短花針茅（Stipabreviflora）草原的合理利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)地位于四子王旗內(nèi)蒙古農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院研究基地，41°47′N，111°53′E，海拔為1 100～1 800m。地形東南高而西北低。干旱、少雨、多風(fēng)和蒸發(fā)量大是該區(qū)顯著的氣候特點(diǎn)，年平均氣溫2.5～5.1℃，年總降水量在389～469mm。土壤類型為淡栗鈣土，野生植物以禾本科、菊科最多，豆科、藜科、百合科次之，短花針茅為建群種，冷蒿（Artemisiafrigida）、無芒隱子草（Cleistogenessongorica）為優(yōu)勢(shì)種。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與采樣

試驗(yàn)設(shè)為隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)，將試驗(yàn)小區(qū)分成4個(gè)區(qū)組，分別為無放牧的對(duì)照樣地（CK）、輕度放牧（LG）、中度放牧（MG）和重度放牧（HG），隨機(jī)排列，每個(gè)放牧強(qiáng)度設(shè) 3 次重復(fù)（LG1、LG2、LG3，MG1、MG2、MG3，HG1、HG2、HG3，CK1、CK2、CK3）。并在每個(gè)樣地中按地形劃分坡底、坡中、坡頂，在不同地形鉆取0-10、10-20、20-30cm的土樣，共3次重復(fù)，帶回實(shí)驗(yàn)室風(fēng)干，測(cè)定腐殖酸組分和有機(jī)碳。放牧區(qū)載畜率分別為：輕度放牧區(qū)（LG）1.674只羊·hm-2·a-1，中度放牧區(qū) （MG）3.412只羊·hm-2·a-1，重度放牧區(qū)（HG）5.15只羊·hm-2·a-1。

1.3 土壤腐殖酸及其組分的測(cè)定

土壤腐殖酸組分采用焦磷酸鈉-氫氧化鈉提取法［14］測(cè)定，土壤有機(jī)碳采用重鉻酸鉀外加熱法［15］測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SAS 9.0軟件對(duì)得出數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，用平均值表示測(cè)定結(jié)果，分別對(duì)同一地形和放牧強(qiáng)度的不同土層和同一土層不同地形和放牧強(qiáng)度間進(jìn)行因子方差分析，并對(duì)不同處理中有機(jī)碳與腐殖酸各組分進(jìn)行相關(guān)分析；制圖采用Excel 2003。

2 結(jié)果

2.1 地形對(duì)土壤腐殖酸組分及胡富比的影響

2.1.1 地形對(duì)土壤有機(jī)碳的影響 不同地形影響著土壤有機(jī)碳的水平和垂直分布。同一土層中，隨著地形的上升，其有機(jī)碳含量有減少的趨勢(shì)（圖1）。方差分析結(jié)果表明，在同一土層中，坡底和坡中的有機(jī)碳含量與坡頂間顯著差異（P＜0.05），有機(jī)碳在同一地形中，隨著土層的加深，其含量有減少的趨勢(shì)。在坡底，各土層間均存在極顯著差異（P＜0.05）；在坡中，0-10、10-20cm 土層顯著高于20-30cm土層；在坡頂，0-10cm土層顯著高于20-30cm土層。

圖1 不同地形條件下土壤有機(jī)碳含量隨土層的變化Fig.1 Change of SOC with soil depth on the different terrains

2.1.2 地形對(duì)土壤腐殖酸組分的影響 不同地形中，0-30cm各土層中胡敏酸和富里酸隨著地形的上升有減少的趨勢(shì)，但變化幅度不大，表明地形對(duì)腐殖酸組分影響不大。各地形中胡敏酸隨著土層的加深，其含量有減少趨勢(shì)，在坡底和坡中，0-10、20-30cm土層與10-20cm土層均無顯著差異（P＞0.05），而0-10與20-30cm土層間差異顯著（P＜0.05），坡頂各土層間無顯著差異（表1），富里酸在不同地形中隨著土層加深有降低趨勢(shì)，但各土層間無顯著差異。

2.1.3 地形對(duì)土壤胡富比的影響 在不同放牧區(qū)，隨著地形的上升，HA／FA在0-30cm土層中都有下降趨勢(shì)，但在各地形之間差異不顯著（P＞0.05）。各地形中，HA／FA隨著土層的加深均呈減少趨勢(shì)，0-10、10-20cm土層均顯著高于20-30cm土層（P＜0.05），0-10和10-20cm間無顯著差異（圖2）。

2.2 放牧強(qiáng)度對(duì)土壤腐殖酸組分及胡富比的影響

2.2.1 放牧強(qiáng)度對(duì)土壤有機(jī)碳的影響 隨著放牧強(qiáng)度的加強(qiáng)，其有機(jī)碳有減少的趨勢(shì)（圖3），在0-10和10-20cm土層中，無放牧和重度放牧區(qū)間有顯著差異（P＜0.05），無放牧、輕度放牧區(qū)與中度放牧區(qū)之間無顯著差異，輕度放牧和中度放牧與重度放牧之間有顯著差異。20-30cm土層中，各放牧強(qiáng)度間無顯著差異。隨著土壤深度的加深，其有機(jī)碳有減少的趨勢(shì)，在無放牧中，0-10和10-20cm土層的有機(jī)碳顯著高于20-30cm土層的（P＜0.05），輕度放牧區(qū)中，各個(gè)土層間差異顯著（P＜0.05），中度和重度放牧區(qū)中，其有機(jī)碳含量均無顯著差異。

表1 地形對(duì)土壤腐殖酸組分的影響Tabel 1 Effects of terrain on component of soil humus

圖2 不同地形下土壤HA／FA值隨土層的變化Fig.2 Change of HA／FA ratios with soil depth on the different terrains

圖3 不同放牧強(qiáng)度下土壤有機(jī)碳含量隨土層的變化Fig.3 Change of SOC with soil depth under different grazing intensities

2.2.2 放牧強(qiáng)度對(duì)土壤腐殖酸組分的影響 隨著放牧強(qiáng)度的加強(qiáng)，胡敏酸有減少的趨勢(shì)（表2），在0-10cm土層中，無放牧顯著高于中度、重度放牧，無放牧和輕度放牧之間無顯著差異（P＞0.05），輕度放牧、中度與重度放牧之間也無顯著差異。10-20 cm土層中，對(duì)照顯著高于輕度、中度、重度放牧，20-30cm土層中，各放牧強(qiáng)度間無顯著差異。在無放牧與重度放牧中，胡敏酸0-10cm土層顯著高于20-30cm土層，輕度與中度放牧間，各土層無顯著差異。富里酸含量隨著放牧加強(qiáng)有減少趨勢(shì)，0-10，20-30cm土層中，各放牧強(qiáng)度間無顯著差異，10-20cm土層中，無放牧顯著高于重度放牧區(qū)，其他放牧強(qiáng)度間無顯著差異。富里酸在不同放牧強(qiáng)度條件下，隨著土層加深有減少趨勢(shì)，但各層間無顯著差異。

2.2.3 放牧強(qiáng)度對(duì)土壤胡富比的影響 在坡底，HA／FA在0-10、20-30cm土層中4個(gè)放牧強(qiáng)度間無顯著差異（P＞0.05）。10-20cm土層中，無放牧與輕度放牧之間、中度與重度放牧之間無顯著差異，無放牧區(qū)和輕度放牧顯著高于重度放牧（P＜0.05）（圖4）。不同放牧強(qiáng)度下，土壤HA／FA隨著土壤深度的加深而減少，中度、重度放牧條件下，20-30cm的HA／FA較其他土層顯著下降（P＜0.05）。輕度放牧下，HA／FA值在各土層間均無顯著差異。

表2 不同處理對(duì)土壤腐殖酸組分的影響Table 2 Effects of grazing on component of soil humus

在坡中，隨著放牧強(qiáng)度增加，其HA／FA有減少的趨勢(shì)，0-10、20-30cm土層中不同放牧強(qiáng)度間無顯著差異（P＞0.05）。10-20cm土層中，重度放牧顯著低于對(duì)照和輕度放牧（P＜0.05）。隨著土層加深，HA／FA減少，中度與重度放牧條件下，從表層向下各層的HA／FA顯著下降，0-10與10-20cm土層顯著高于20-30cm土層的HA／FA，無放牧與輕度放牧各個(gè)土層間無顯著差異（圖4）。

在坡頂，隨著放牧強(qiáng)度的增加，HA／FA降低，但各放牧強(qiáng)度間無明顯差異（圖4）。HA／FA隨土層加深而減少。在無放牧、重度放牧條件下，0-10和10-20cm的HA／FA顯著高于20-30cm（P＜0.05），中度放牧條件下各土層間有顯著差異。輕度放時(shí)，各土層的 HA／FA無顯著差異（P＞0.05）。

2.3 不同地形土壤胡敏酸、富里酸與有機(jī)碳的關(guān)系

胡敏酸是土壤腐殖質(zhì)的主要組成成分，對(duì)土壤結(jié)構(gòu)的形成起著重要作用。通過土壤有機(jī)質(zhì)與胡敏酸回歸分析可以看出（表3），各地形中土壤有機(jī)碳與胡敏酸之間呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），隨著地形升高，相關(guān)系數(shù)增加。富里酸也是土壤腐殖質(zhì)的組成成分之一，溶解能力強(qiáng)，移動(dòng)性大，對(duì)某些土壤的淋溶和淀積起很大的作用。在各個(gè)地形中土壤有機(jī)碳與富里酸之間呈顯著線性相關(guān)（P＜0.05），并且隨著地形部位升高，相關(guān)系數(shù)有增加趨勢(shì)。

2.4 不同放牧強(qiáng)度土壤胡敏酸、富里酸與有機(jī)碳的關(guān)系

無放牧、輕度放牧條件下，土壤胡敏酸、富里酸與有機(jī)碳呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），而在重度放牧?xí)r呈顯著正相關(guān)（P＜0.05）；在中度放牧區(qū)中胡敏酸與有機(jī)碳呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），而富里酸與有機(jī)碳呈顯著正相關(guān)（P＜0.05）。土壤胡敏酸、富里酸與有機(jī)碳之間的相關(guān)性隨著放牧強(qiáng)度的加強(qiáng)有降低趨勢(shì)（表4）。

圖4 不同放牧強(qiáng)度下土壤HA／FA值隨土層的變化Fig.4 The change of HA／FA ratios with soil depth on the different grazing intensity

表3 不同地形下土壤胡敏酸、富里酸與有機(jī)碳的相關(guān)關(guān)系Tabel 3 The correlation coefficient among soil HA，F(xiàn)A and SOC

表4 不同放牧強(qiáng)度下土壤胡敏酸和富里酸與有機(jī)碳的相關(guān)關(guān)系Table 4 The correlation coefficient among soil HA，F(xiàn)A and SOC

3 討論

3.1 地形和放牧強(qiáng)度對(duì)腐殖酸的影響

地形對(duì)土壤水、熱等因素有再分配的作用，從而影響了植被類型。隨著地形的上升和放牧強(qiáng)度的增加，土壤有機(jī)碳含量有減少的趨勢(shì)，這與土壤胡敏酸、富里酸含量變化趨勢(shì)一致，是因?yàn)榈匦巫兓绊懥送寥浪疅釛l件、植物種類、家畜的行走和采食行為。在坡頂主要以狹葉錦雞兒（Caraganapygmaeavar.angustissima）、兔唇花（Lagochilusilicifolius）等耐旱的植物為主，這些植物木質(zhì)素含量高，不易分解［12］，再加上植被蓋度低，生物量少，進(jìn)入土壤的有機(jī)物減少，土壤胡敏酸、富里酸含量也降低。而坡底，水分條件好，植被生長(zhǎng)相對(duì)茂密，進(jìn)入土壤的有機(jī)物多，胡敏酸、富里酸含量高。坡中介于前兩者間，主要以短花針茅為建群種，冷蒿、糙隱子草為主，這些草本植物能加強(qiáng)有機(jī)物的礦化過程和腐殖質(zhì)化作用。因此，土壤腐殖酸含量隨地形的上升而減少，這與許多學(xué)者的研究結(jié)論相反［12-13］，有待進(jìn)一步研究。各地形部位間差異不明顯，說明在本研究區(qū)，地形對(duì)土壤胡敏酸和富里酸的影響不大。

隨著放牧強(qiáng)度的增加，家畜的啃食和踐踏加重，在降低進(jìn)入土壤的有機(jī)物含量的同時(shí)，影響土壤水分、結(jié)構(gòu)等特性，土壤的礦化速率減弱，腐殖化作用減弱，腐殖質(zhì)減少，有機(jī)碳穩(wěn)定性下降，碳的損失增加［16］。因此，放牧強(qiáng)度的增加，使土壤胡敏酸和富里酸含量降低。

3.2 地形和放牧強(qiáng)度對(duì)胡富比的影響

隨著地形的上升，胡富比有下降趨勢(shì)，這與李培清［17］的研究結(jié)論一致。從胡敏酸、富里酸與有機(jī)質(zhì)的相關(guān)分析可看出，胡敏酸與有機(jī)質(zhì)極顯著正相關(guān)（P＜0.01），而與富里酸呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），說明有機(jī)質(zhì)降低時(shí)胡敏酸下降的幅度比富里酸大，隨著地形上升有機(jī)質(zhì)減少，胡敏酸降低比富里酸多，胡富比下降。土壤pH值影響胡敏酸的分解，隨著pH值上升胡敏酸分解速度加快［18］，坡底、坡中、坡頂?shù)膒H分別為7.88、7.89和7.92，所以隨地形上升胡敏酸分解加快，胡富比值下降。

隨著放牧強(qiáng)度增強(qiáng)，土壤CO2釋放量增加［19-22］，同時(shí)土壤通透性下降［23］，富里酸較胡敏酸占優(yōu)勢(shì)，富里酸較穩(wěn)定［24］，胡敏酸對(duì)放牧強(qiáng)度響應(yīng)敏感。所以，隨放牧強(qiáng)度的增強(qiáng)土壤胡富比有下降趨勢(shì)。在各試驗(yàn)區(qū)隨著土層的加深，其胡敏酸、富里酸含量和胡富比值都有減少的趨勢(shì)，這與許多研究結(jié)果［25-26］一致。這是因?yàn)橥寥篮粑饔秒S著土層的加深而遞減，植物根系生物量減少，氧氣減少，這些條件下胡敏酸比富里酸敏感，降低幅度大，導(dǎo)致胡富比降低。

4 結(jié)論

土壤腐殖酸各組分受地形和放牧強(qiáng)度的影響，隨著地形部位的上升，土壤腐殖酸各組分均有降低趨勢(shì)。隨放牧強(qiáng)度的加強(qiáng)，其土壤胡敏酸和富里酸均顯著降低，并且腐殖酸的各組分與有機(jī)質(zhì)間的相關(guān)性也降低。從腐殖酸各組分變化可得出，該研究區(qū)適合輕度放牧，而且圍欄放牧?xí)r，根據(jù)地形的不同，載畜率應(yīng)不同。

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