春 亮，韓文軍，那日蘇，王 海，烏 蘭

(1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院草原研究所，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院歐亞溫帶草原研究中心，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010；3.內(nèi)蒙古錫林郭勒盟蘇尼特右旗草原站，內(nèi)蒙古 賽汗塔拉 011200)

不同釋放期包膜尿素施用對退化荒漠草原植被的影響

春 亮1，2，韓文軍1，2，那日蘇1，王 海1，烏 蘭3

(1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院草原研究所，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院歐亞溫帶草原研究中心，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010；3.內(nèi)蒙古錫林郭勒盟蘇尼特右旗草原站，內(nèi)蒙古 賽汗塔拉 011200)

對內(nèi)蒙古蘇尼特右旗荒漠草原退化草地施用釋放期為30、60 d的包膜尿素，施肥(純氮)水平分別為0，0.4375，0.875，1.75 kg/100 m2。結(jié)果表明：2種控釋肥料對退化草地的蓋度、密度的影響在不同施肥水平間均沒有顯著差異(P>0.05)；對地上生物量的影響，2種控釋肥料的效果隨施肥水平的不同，變化趨勢一致；0.875 kg/100 m2的S60處理下，地上生物量達(dá)到54.3 g/m2，與不施肥處理間差異顯著(P<0.05)。綜合各施肥水平，S30處理下的植被蓋度平均值為8.2%，S60處理下的植被蓋度均值為6%，顯著差異(P<0.05)；密度分別為34.0，43.9 株/m2、地上生物量分別為46.4，57.3 g/m2，沒有顯著差異(P>0.05)。

荒漠草原；緩/控釋肥料；氮

荒漠草原的生態(tài)系統(tǒng)極其脆弱，但是中國北方半干旱半濕潤地區(qū)的重要的草地資源和畜牧業(yè)生產(chǎn)基地。荒漠草原退化已經(jīng)是當(dāng)前的明顯趨勢[1]，并且已經(jīng)受到專家學(xué)者的重視[2，3]。對內(nèi)蒙古的荒漠草原退化草地的研究，涉及土壤有機(jī)碳和微生物[4，5]，土壤和植物養(yǎng)分含量[6-8]，植物養(yǎng)分時(shí)空動態(tài)[9]，以及草畜平衡[10]等。有研究表明，施肥能顯著提高草原的生產(chǎn)力[11]，并對植被群落結(jié)構(gòu)有影響[12]，可以提高退化草地植被產(chǎn)量[13]，改善土壤性質(zhì)[14]。草地的合理施肥被國內(nèi)學(xué)者認(rèn)為是加速退化草地恢復(fù)的關(guān)鍵技術(shù)措施之一，國外有學(xué)者認(rèn)為草地施肥是“牧草革命”[15]。

緩/控釋肥料[16]作為重要的外源養(yǎng)分供給方式，具有提高養(yǎng)分利用率，降低養(yǎng)分流失和環(huán)境污染的作用。在草坪、高爾夫場地等非農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中利用比例較多，蔬菜、果樹和水稻生產(chǎn)中近年也有應(yīng)用[17]，而在草原生產(chǎn)中的應(yīng)用較少[18，19]。國內(nèi)的緩/控釋肥應(yīng)用研究，在玉米[20]、蔬菜[21]、水稻[22]生產(chǎn)方面已有研究。但是，緩/控釋肥料對退化草地，特別是荒漠草原退化草地的影響研究報(bào)道較少。

以荒漠草原的典型地區(qū)——內(nèi)蒙古錫林郭勒盟蘇尼特右旗賽罕塔拉地區(qū)的退化草地為研究對象，采用不同的釋放期的控釋肥料為外源氮素，觀察和比較其對荒漠草原的植被蓋度、生物量等的影響差異，以期對退化荒漠草原上施用控釋肥擇提供參考。

1 研究區(qū)概況和方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于N 42°59′9″，E 112°44′50″，是內(nèi)蒙古錫林郭勒盟蘇尼特右旗賽罕塔拉鎮(zhèn)桑寶力格蘇木新寶力格嘎查，屬于內(nèi)蒙古中部的荒漠草原腹地，溫帶大陸性氣候，冬季寒冷漫長，受蒙古高壓長期控制；而夏季海洋性季風(fēng)影響非常小，因而雨量偏少，夏季干燥而短促。土壤為棕鈣土，植被類型為石生針茅荒漠草原，年均降水200 mm。因人為利用和氣候變化的影響，各地均存在不同程度的草地退化，嚴(yán)重地片出現(xiàn)沙化、礫石化等，植被稀疏。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)地點(diǎn)選擇在退化嚴(yán)重的草地上選擇地勢相對平緩、而植被狀況一致的地段。設(shè)置2個試驗(yàn)區(qū)，分別進(jìn)行釋放期為30 d(S30)和60 d(S60)的包膜尿素[23](均由中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院提供，并且顆粒大小一致，含氮量均為45%)施肥試驗(yàn)。整個試驗(yàn)區(qū)30 cm土壤層的理化狀況為pH 8.27，有機(jī)質(zhì)12.49 g/kg，全氮0.64 g/kg，速效磷3.37 g/kg，速效鉀174.25 g/kg。

試驗(yàn)小區(qū)面積10 m×10 m。設(shè)4個水平，施肥量均以純氮(kg/100 m2)計(jì)算，CK=0，Ⅰ=0.437 5，Ⅱ=0.875，Ⅲ=1.75。2種肥料試驗(yàn)的各對應(yīng)水平的施肥量一致。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，4次重復(fù)。施肥時(shí)間為2012年6月，選擇有降雨的當(dāng)天，按各施肥水平計(jì)算的施用量，將肥料人工均勻撒在試驗(yàn)區(qū)草地上，試驗(yàn)期間不進(jìn)行放牧活動。蓋度和生物量是草地退化程度分級的2個重要指標(biāo)[24]。因此，試驗(yàn)中把蓋度和生物量作為主要植被特征，并觀測了植物密度[25]。采用樣方法(1 m x 1 m)在同年9月，對各試驗(yàn)小區(qū)進(jìn)行植被蓋度以及密度的測定；采集樣方內(nèi)植株地上部，95 ℃烘干15 min，65 ℃烘15 h，測定樣品干重，即為植物地上生物量。利用MICROSOFT -EXCEL進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；利用SAS v8軟件的方差分析程序進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，利用t檢驗(yàn)程序，分析不同控釋肥料在Ⅰ，Ⅱ和Ⅲ施肥水平上對退化草地蓋度、地上部生物量及密度的影響的差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 蓋度

不同的施肥水平，60 d(S60)對退化草地蓋度的影響沒有顯著差異(圖1)，并且也沒有明顯的變化趨勢。在30 d(S30)處理下，不同施肥水平下的植被蓋度，隨著施肥水平的升高，總體有上升趨勢，在Ⅱ處理下草叢蓋度最高，為9%；但是各施肥水平間的差異均未達(dá)到顯著水平。

2.2 地上生物量

2種不同釋放期的包膜尿素，對退化草地的植被地上生物量的影響，均隨著施肥水平的增加呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(圖2)，并均以處理Ⅱ最高，S30為36.9 g/m2和S60為54.3 g/m2。但S30處理下，植被地上生物量在各處理水平間沒有顯著差異，而S60處理下的退化草地地上生物量在不同的施肥水平間呈現(xiàn)顯著差異，以水平Ⅱ?yàn)樽罡?，并和CK、Ⅲ差異顯著。

圖1 2種包膜尿素下的荒漠草原退化草地的蓋度Fig.1 Effect of two coated fertilizers (S30 and S60) with different release time on the coverage of degraded desert steppe

注：相同字母表示在同一種處理不同水平間的差異不顯著，P>0.05，下圖同

圖2 2種包膜尿素下的荒漠草原退化草地的地上生物量Fig.2 Effect of two coated fertilizers (S30 and S60) with different release time on the biomass of degraded desert steppe

2.3 密度

S30對退化草地的植物密度的影響，在不同施肥水平間沒有明顯的變化趨勢(圖3)；而S60對退化草地的植物密度的影響，隨著施肥水平的增加，有下降的趨勢，對照的密度最高，為67 株/m2，水平Ⅲ的密度最低，為53.5 株/m2，但各水平間的差異均沒有達(dá)到顯著水平。

圖3 2種包膜尿素下荒漠草原退化草地的密度Fig.3 Effect of two coated fertilizers (S30 and S60) with different release time on the density of degraded desert steppe

2.4 2種肥料間的比較

對2個施肥試驗(yàn)的CK進(jìn)行了蓋度、密度和地上生物量的t檢驗(yàn)(表1)，以施肥水平Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的測定數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對S30和S60在退化草地的植被蓋度、密度及生物量的影響t檢驗(yàn)，表明2種包膜尿素只對植被蓋度的影響差異顯著(P<0.05)，但S60處理下的植被蓋度均值比S30 的低。對密度和地上生物量的影響，S60處理下的都比S30處理下的高，但兩者之間沒有顯著差異(P>0.05)。

3 討論與結(jié)論

國內(nèi)外研究者把緩/控釋肥料更詳細(xì)的分為緩釋肥和控釋肥兩類[16]，另外，把肥料穩(wěn)定劑作為緩釋肥的另一種類型[26]。肥料類型表現(xiàn)了不完全一樣的機(jī)制，實(shí)際中也把很多有機(jī)氮化合物、含礦質(zhì)養(yǎng)分的礦石作為緩釋肥料來使用，因而在各試驗(yàn)研究和實(shí)際應(yīng)用中會有不同的結(jié)果。國外的研究者利用土壤硝化抑制劑和脲酶抑制劑作為穩(wěn)定劑，使相應(yīng)的肥料達(dá)到緩釋的效果，在放牧地和草坪管理中均有良好的表現(xiàn)[16]。國內(nèi)的應(yīng)用研究也表明，在玉米(控釋肥)[20]、黃瓜(緩釋和控釋肥)[21]以及水稻(控釋肥)[22]生產(chǎn)方面有不錯的表現(xiàn)。從各個研究的結(jié)果分析，不同特性的緩釋肥料對植物的影響也不盡相同[21]，可以表現(xiàn)為無差異[27]，甚至有負(fù)面影響[28]。

表1 2種控釋肥料下荒漠草原退化草地的植被特征Table1 The effect of controlled-release fertilizers (S30 and S60) with different release time on the vegetation of degraded desert steppe

注：*表示差異顯著(P<0.05)

研究利用的是釋放期為30 d和60 d的包膜尿素，對荒漠草原退化草地植被的蓋度、密度的影響，與沒有施肥的小區(qū)比較，差異都沒有達(dá)到顯著水平(圖1、3)。對地上生物量的影響，釋放期為60 d的包膜尿素效果顯著，但是釋放期30 d的包膜尿素的效果不顯著(圖2)。表明60 d的釋放期可能更適合荒漠草原退化草地植物的氮素營養(yǎng)需求規(guī)律。那么是否其他類型的緩/控釋肥料或肥料穩(wěn)定劑的使用，可以在荒漠草原退化草地的植被恢復(fù)中產(chǎn)生良好的效果，還有待進(jìn)一步研究。因?yàn)榉柿系酿B(yǎng)分釋放時(shí)間不好控制，它們受儲存、運(yùn)輸?shù)炔僮鳁l件，或水分含量、pH、濕潤等土壤條件，以及土壤的干旱過程、解凍和封凍過程、生物活性等的影響[29]?；哪菰细珊档臍夂?、降水量的多變和不均勻，都會影響土壤的水分及其他理化性質(zhì)，從而影響緩/控釋肥料的效果。

荒漠草原退化草地的顯著特點(diǎn)是，降水少、植被地表生物量低，景觀植被很少，植物蓋度和密度都很低。試驗(yàn)中植被蓋度平均低于7.5%，植株密度低于70株/m2。施加包膜尿素后，與不施肥相比，在植被蓋度和植株密度上均不顯著(圖1、3)。試驗(yàn)地植被嚴(yán)重退化，營養(yǎng)匱乏和氣候變化較大，植被蓋度、密度等在統(tǒng)計(jì)上沒有顯著差異，但是分布不是絕對的均一(表1)。原本植物很少，植被蓋度和密度很低造成的誤差，掩蓋了肥效，同時(shí)還出現(xiàn)了隨著施肥水平增加而群落密度下降的趨勢。另外，氮素的添加對荒漠草原生物量的提高有顯著影響，對蓋度增加作用不顯著，有的植物種的蓋度則有所下降[29]。試驗(yàn)中出現(xiàn)了在2個控釋肥間植被蓋度的影響上有顯著的差異(表1)，但釋放期長的肥料處理蓋度低，密度和生物量高。因此，控釋肥料對退化荒漠草原植被特征的影響，需要進(jìn)一步的研究。

Arrobas等[27]的草坪施肥試驗(yàn)中，由于控釋氮肥的釋放期較長，單位時(shí)間內(nèi)釋放的氮素不能滿足植物的生長需要，對植物的生長速度造成了抑制。試驗(yàn)中，2種控釋肥料對植被生物量的影響均隨施肥量的增加而上升，結(jié)果符合大多數(shù)研究者對控釋肥料的評價(jià)[16，17，20-23，25，30]。在1.75 kg/(100 m2)的施肥水平下，2種肥料處理的植物地上部生物量均有下降，特別是釋放期60 d的包膜尿素處理，變化達(dá)到顯著水平。施肥水平在1.75 kg/(100 m2)，2種控釋肥所釋放的氮素已經(jīng)對植物的生長造成了抑制。

荒漠草原為相對弱的草原類型，目前，出現(xiàn)大面積退化的現(xiàn)象。植被嚴(yán)重退化后，引發(fā)草地生境的惡化[31]，出現(xiàn)土壤的退化、沙化、甚至一些地方出現(xiàn)礫石化的現(xiàn)象?；哪菰臍夂蜃兓渤霈F(xiàn)了降水年際間波動大、溫度不斷升高的現(xiàn)象[32]，導(dǎo)致荒漠草原經(jīng)常性的干旱少雨。解決退化的荒漠草原植物的退化問題，施用緩/控釋肥料是很好的選擇。

通過不同釋放期的包膜尿素在荒漠草原退化草地的施肥試驗(yàn)，得出控釋肥—包膜尿素對荒漠草原退化草地的地上生物量有顯著影響，可以提高荒漠草原退化草地的植被生物量，促進(jìn)退化草地恢復(fù)；并且釋放期長的控釋肥效果好。包膜尿素對荒漠草原退化草地的植被蓋度和植株密度的影響不顯著。

[1] 韓芳，牛建明，劉朋濤，等．氣候變化對內(nèi)蒙古荒漠草原牧草氣候生產(chǎn)力的影響[J]．中國草地學(xué)報(bào)，2010，32(5)：57-64.

[2] 劉鐘齡，王煒，郝敦元，等．內(nèi)蒙古草原退化與恢復(fù)演替機(jī)理的探討[J]．干旱區(qū)資源與環(huán)境，2002，16(1)：84-91.

[3] 高二友．內(nèi)蒙古荒漠草原退化的原因及治理對策[J]．畜牧與飼料科學(xué)，2010，31(9)：37-38.

[4] 呂桂芬，吳永勝，李浩，等．荒漠草原不同退化階段土壤微生物、土壤養(yǎng)分及酶活性的研究[J]．中國沙漠，2010，30(1)：104-109.

[5] 吳永勝，馬萬里，李浩，等．內(nèi)蒙古退化荒漠草原土壤有機(jī)碳和微生物生物量碳含量的季節(jié)變化[J] ．應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2010，21(2)：312-316.

[6] 塔娜，那日蘇，王海，等．內(nèi)蒙古蘇尼特右旗草原土壤營養(yǎng)元素有效態(tài)含量分析[J]．草業(yè)學(xué)報(bào)，2013，22(5)：37-43.

[7] 那日蘇，塔娜，王海，等．內(nèi)蒙古蘇尼特右旗草原草群礦質(zhì)營養(yǎng)元素含量分析[J]．中國草地學(xué)報(bào)，2013，34(4)：82-87.

[8] 焦婷，趙生國，祁娟，等．放牧強(qiáng)度對溫性荒漠草原土壤全氮和有機(jī)質(zhì)的影響[J]．草原與草坪，2012，32(5)：22-25.

[9] 銀曉瑞．草原和荒漠植物養(yǎng)分時(shí)空動態(tài)與化學(xué)計(jì)量學(xué)研究[M]．呼和浩特：內(nèi)蒙古大學(xué)，2008.

[10] 侯向陽，尹燕亭，運(yùn)向軍，等．中國北方草原退化治理和草畜平衡模式轉(zhuǎn)移研究[J] ．內(nèi)蒙古草業(yè)，2012，24(4)：6-14.

[11] 周國英，陳桂琛，趙以連，等．施肥和圍欄封育對青海湖地區(qū)高寒草原影響的比較研究：II地上生物量季節(jié)動態(tài)[J]．草業(yè)科學(xué)，2005，22(1)：59-63.

[12] 寶音陶格濤，劉美玲，包青海，等．氮素添加對典型草原區(qū)割草場植物群落結(jié)構(gòu)及草場質(zhì)量指數(shù)的影響[J]．草業(yè)學(xué)報(bào)，2011，20(1)：7-14.

[13] 德科加．青藏高原高寒草甸草地NPK施肥組合研究[J]．草原與草坪，2010，30(4)：22-25.

[14] 高中超，遲鳳琴，趙秋．施肥對退化草原植物群落產(chǎn)量及土壤理化性質(zhì)的影響[J]．草原與草坪，2007(2)：60-62.

[15] 李小坤，魯劍巍，陳防．牧草施肥研究進(jìn)展[J]．草業(yè)學(xué)報(bào)，2008，17(2)：136-142.

[16] Trenkel M E.Slow-and Controlled-Release and Stabilized Fertilizers:An Option for Enhancing Nutrient Use Efficiency in Agriculture (Second edition)[M].Paris： International Fertilizer Industry Association，2010.

[17] Shaviv A.Controlled release fertilizers[C]∥IFA International Workshop on Enhanced-Efficiency Fertilizers.Frankfurt,Germany,2005：28-30.

[18] Sinclair A G,Johnstone P D,Smith L C,etal.Agronomy,modelling and economics of reactive phosphate rocks as slow-release phosphate fertilizers for grasslands[J].Fertilizer research,1993,36:229-238.

[19] Ross D J,Speir T W,Kettles H A,etal.Soil microbial biomass,C and N mineralization and enzyme activities in a hill pasture:Influence of season and slow-release P and S fertilizer[J].Soil biological biochemistry,1995,27(11):1431-1443.

[20] 朱紅英，董樹亭，胡昌浩．不同控釋肥料對玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量性狀影響的研究[J]．玉米科學(xué)，2003，1(4)：86-89.

[21] 朱國梁，畢軍，夏光利，等．不同緩釋肥料對黃瓜產(chǎn)量、品質(zhì)及養(yǎng)分利用率的影響[J]．中國土壤與肥料，2013(1)：68-73.

[22] 胡春花，羅革彬，曾建華，等．不同類型緩釋氮肥對水稻產(chǎn)量和氮肥利用率的影響[J]．中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2011，27(15)：174-177.

[23] 胡樹文，劉軍，陶樹明，等．一種保水型緩控釋肥料及其制備方法：中國，200910081289.3[P]．2009-08-19.

[24] 李鳳霞，張德罡．草地退化指標(biāo)及恢復(fù)措施[J]．草原與草坪，2005(1)：24-28.

[25] 李博．生態(tài)學(xué)[M]．北京：高等教育出版社,2001.

[26] 樊小林，劉芳，廖照源，等．我國控釋肥料研究的現(xiàn)狀和展望[J]．植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2009，15(2):463 -473.

[27] Rodrigues M,Santos H,Ruivo S,etal.Slow-release N fertilizers are not an alternative to urea for fertilization of autumn-grown tall cabbage[J].European Journal of Agronomy,2010,32:137-143.

[28] Arrobas M,Parada M J,Magalhaes P,etal.Nitrogen-use efficiency and economic efficiency of slow-release N fertilizers applied to irrigated turfs in a Mediterranean environment[J].Nutr cycl agroecosyst,2010,89:329-339.

[29] 白春利，阿拉塔，陳海軍，等．氮素和水分添加對短花針茅荒漠草原植物群落特征的影響[J]．中國草地學(xué)報(bào)，2013,35(2)：69-75.

[30] Shaviv A.Advances in Controlled Release of Fertilizers[C]∥Sparks D L.Advances in Agronomy.California:Academic Press,2000:1-49..

[31] 靳瑰麗，朱進(jìn)忠．論草地退化[J]．草原與草坪，2007(5)：79-82.

[32] 春亮，那日蘇，王海，等．錫林郭勒盟賽罕塔拉1960年至2012年間氣溫和降水變化分析[J]．中國草地學(xué)報(bào)，2013，35(5)：163-168.

Effect of coated urea application on vegetation of degraded desert steppe

Chunliang1,2,HAN Wen-jun1,2,Narsu1,WANG Hai1,Wulan3

(1.InstituteofGrasslandResearch,CAAS,Huhhot010010,China；2.EurasianTemperateSteppeResearchCenter,CAAS，Huhhot010010,China；3.GrasslandStationofSunidBaranHoshuu,Saihantala011200,China)

The effect of slow-release fertilizer on the degraded desert steppe was studied with 30 days and 60 days slow-release urea in Sonid Baran Hoshuu in Inner Mongolia.The fertilization levels were 0,0.437 5,0.875,1.75 kg/100 m2,respectively.The results showed that no significant differences among different fertilization levels were observed for the coverage and density in the same treat.For the aboveground biomass,the effect of two fertilizers was similar at different fertilization level.S60 significantly affected the aboveground biomass (P<0.05) and the highest (54.3 g/m2) occurred at 0.875 kg N per 100 m2.Under S30 and S60 treatments,the average coverage was 8.2% and 6% respectively and the difference was significant (P<0.05).But no difference for the average density (34.0 and 43.9 plant/m2respectively) was found.However,the difference of aboveground biomass (46.4 and 57.3 g/m2respectively) was significant.

desert steppe；slow/controlled-release fertilizer；nitrogen

2014-02-18；

2014-03-16

內(nèi)蒙古自治區(qū)科技計(jì)劃項(xiàng)目“內(nèi)蒙古退化草地植被重建關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)”(2012)；國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41271322)資助

春亮( 1972-)，男，蒙古族，內(nèi)蒙古錫林郭勒人，博士，副研究員，主要從事植物營養(yǎng)、退化草地恢復(fù)等研究。 E-mail：chunliang@caas.cn 那日蘇為通訊作者。

S 812；S 143

A

1009-5500(2015)01-0027-05