李小龍，曹文俠，李文，張曉燕，徐長(zhǎng)林，韋應(yīng)莉，師尚禮

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院，草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中-美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心，甘肅 蘭州 730070)

?

劃破草皮對(duì)不同地形高寒草甸草原土壤特征及地下生物量的影響

李小龍，曹文俠*，李文，張曉燕，徐長(zhǎng)林，韋應(yīng)莉，師尚禮

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院，草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中-美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心，甘肅 蘭州 730070)

在青藏高原東緣東祁連山高寒草甸草原開(kāi)展平地劃破草皮和緩坡地劃破草皮試驗(yàn)，研究了劃破改良措施對(duì)土壤特征及地下生物量的影響。結(jié)果表明,劃破干擾對(duì)土壤含水量和土壤緊實(shí)度的影響主要體現(xiàn)在7-8月，在此期間劃破干擾對(duì)平地的改良效果均顯著優(yōu)于緩坡地；劃破初期，劃破干擾減小了平地與緩坡地劃破溝內(nèi)表層地下生物量，但經(jīng)過(guò)4個(gè)月的生長(zhǎng)季，劃破改良顯著增加了平地表層土壤地下生物量，而緩坡地表層土壤地下生物量反而較其對(duì)照區(qū)有所減小；劃破處理可以有效增加平地各個(gè)土層有機(jī)碳含量，而對(duì)于緩坡地，反而降低了表層土壤有機(jī)碳含量。研究證實(shí)，平地劃破草皮措施有利于生產(chǎn)力較低的高寒草甸草原禾草-嵩草草甸的綜合改良，但劃破草皮措施對(duì)以嵩草為優(yōu)勢(shì)種的緩坡地草甸草原需謹(jǐn)慎使用。

高寒草甸草原；劃破草皮；不同地形；土壤特征；地下生物量

近年來(lái)，隨著氣候變化以及人類(lèi)不合理利用，我國(guó)草地資源逐年退化、草地生境惡化，草地生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性遭受?chē)?yán)重破壞[1]。青藏高原東部的高寒草甸草原，由于獨(dú)特的地理位置，氣候寒冷潮濕，枯死根系分解緩慢，加之連續(xù)放牧利用和踐踏草地時(shí)間過(guò)長(zhǎng)[2]，導(dǎo)致土壤與根系絮結(jié)在地表形成堅(jiān)實(shí)的草皮，致使土壤通透性降低、草產(chǎn)量下降[3]。針對(duì)以上問(wèn)題，前人通過(guò)大量實(shí)踐和研究探尋草地改良措施[4-5]，其中劃破草皮作為草地改良的一種有效措施被廣泛使用[6]。劃破草皮是指在盡可能減少破壞天然植被的前提下，通過(guò)對(duì)草皮劃縫處理來(lái)破除絮結(jié)層以改善土壤通透性，間接地提高土壤養(yǎng)分以達(dá)到改良草地的目的[3]。沈景林等[7]認(rèn)為劃破草皮可以增加土壤通氣、透水性，促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)分解[8]，為植物提供更多營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，促進(jìn)牧草生長(zhǎng)、發(fā)育。馮忠心等[9]研究也表明，劃破草皮在提高植被高度、總蓋度和地上生物量等方面效果顯著。

以往的研究主要探討了劃破草皮對(duì)生產(chǎn)力、生物多樣性等地上植被恢復(fù)的效果[9]，但就劃破干擾對(duì)地形的適應(yīng)性以及影響其效果的制約因子卻鮮有報(bào)道。高寒草甸草原生態(tài)脆弱，地形復(fù)雜多樣，盲目地應(yīng)用劃破草皮改良措施可能收效甚微，甚至加劇草地退化。如何進(jìn)行草皮劃破和草地改良、指導(dǎo)當(dāng)?shù)啬撩袷褂脛澠撇萜ぜ夹g(shù)，應(yīng)充分考慮劃破草皮改良措施對(duì)地形的適應(yīng)性和基本要求，在提高草地生產(chǎn)力的同時(shí)，維持土壤系統(tǒng)的穩(wěn)定性。本試驗(yàn)從土壤理化及地下生物量特性入手，通過(guò)探討平地和緩坡地2種地形在劃破干擾下土壤含水量、土壤緊實(shí)度、土壤有機(jī)碳含量、土壤容重等土壤特征指標(biāo)的變化，以期為保護(hù)高寒草甸草原生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性和利用草地資源提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1研究區(qū)概況

本試驗(yàn)于2014年在青藏高原東部的天?？h金強(qiáng)河地區(qū)進(jìn)行，地理坐標(biāo)N 36°31′-37°55′，E 102°07′-103°46′，平均海拔約2960 m。當(dāng)?shù)貧夂驎円箿夭畲蟆⒑涑睗?、白天日照?qiáng)、雨熱同步。其年平均溫度0.8℃，其中1和7月平均氣溫為-10.8和12.4℃；≥0℃和≥10℃的年積溫分別為158和1026℃；年降水量424.5 mm(其中66%集中在7-9月)；年蒸發(fā)量1592 mm。無(wú)絕對(duì)無(wú)霜期，植物生長(zhǎng)期達(dá)120～140 d。主體土壤類(lèi)型為高寒草甸土，草地類(lèi)型為高寒草甸草原，主要植物種有：垂穗披堿草(Elymusnutans)、矮嵩草(Kobresiahumilis)、冷地早熟禾(Poacrymophila)、線葉嵩草(Kobresiacapillifolia)、異針茅(Stipaaliena)、球花蒿(Artemisiasmithii)、麻花艽(Gentianastraminea)等。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)與取樣方法

試驗(yàn)地為當(dāng)?shù)啬撩竦亩翰輬?chǎng)，生長(zhǎng)季(5-10月)休牧，非生長(zhǎng)季(10月-次年5月)放牧，放牧率為6.67～7.22 羊/hm2。2014年5月初，地面表層解凍10～15 cm。選擇基況一致的禾草-嵩草型灘地和緩坡地(坡度介于10～15°，坡向正北)進(jìn)行劃破試驗(yàn)，2種地形各設(shè)置3個(gè)300 m2的重復(fù)樣地。以改造后的小型懸耕機(jī)作為劃破草皮機(jī)械，將原旋耕機(jī)5排刀頭間隔取掉第2、4排，并將刀頭加工成直立型刀頭，平行線作業(yè)，劃破縫寬1.5 cm，劃破深度(10±2) cm，劃破行距25 cm，緩坡地劃破區(qū)沿等高線進(jìn)行劃破作業(yè)，對(duì)照區(qū)不做劃破處理。分別于同年6、7、8、9月，無(wú)較大降雨時(shí)在每個(gè)樣地用100 cm3的環(huán)刀分層取0～10 cm、10～20 cm和20～30 cm土樣，立即稱(chēng)重，每個(gè)樣地重復(fù)12次。土樣于105℃條件下連續(xù)烘干6～8 h，在干燥器中冷卻后稱(chēng)重，測(cè)算土壤含水率，并于9月用同樣的方法測(cè)算土壤容重。選擇土壤緊實(shí)度儀(USA SC-900數(shù)顯式土壤緊實(shí)度儀)測(cè)定土壤緊實(shí)度，重復(fù)20次。同年6、9月采用土柱法[10]在樣地內(nèi)隨機(jī)挖取20 cm×20 cm×30 cm土柱，每個(gè)樣地重復(fù)12次，每個(gè)土柱分3層，每層10 cm，剔除石塊等雜物后用清水沖洗網(wǎng)袋，以得到地下生物量，地下生物量在65℃烘箱中烘至恒重，并稱(chēng)重、計(jì)算。同年9月在各樣地內(nèi)隨機(jī)布設(shè)3條200 m樣線，等距離選取12個(gè)點(diǎn)，用直徑3.5 cm的土鉆采集0～10 cm、10～20 cm和20～30 cm的土樣，剔除根系、石塊等雜物后風(fēng)干，過(guò)0.15 mm篩，用重鉻酸鉀-外加熱法測(cè)定有機(jī)碳含量[11]。

1.3統(tǒng)計(jì)分析

本試驗(yàn)采用Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析，采用SPSS 18.0進(jìn)行Duncan’s新復(fù)極差分析。

2　結(jié)果與分析

2.1不同地形劃破干擾對(duì)高寒草甸草原地下生物量的影響

由表 1 可知，高寒草甸草原地下生物量在劃破草皮處理影響下發(fā)生了明顯變化，并且劃破初期和劃破后期地下生物量對(duì)劃破干擾的響應(yīng)也不相同。

表1　劃破草皮條件下不同處理的地下生物量Table 1　The belowground biomass in different terrain under sward cleavage treatment　g/m2

注: 表中不同字母代表同種地形不同處理間在P<0.05水平下差異顯著，下同。

Note: Different letters indicate significant difference atP<0.05 level between the same terrain. The same below.

初期，劃破干擾顯著降低了平地0～10 cm土層地下生物量(P<0.05)，而10～30 cm土層劃破溝內(nèi)地下生物量顯著高于劃破溝間與其對(duì)照區(qū)(P<0.05)。而對(duì)于劃破初期緩坡地而言，0～10 cm土層劃破溝間地下生物量顯著高于劃破溝內(nèi)(P<0.05)，而劃破溝內(nèi)又顯著高于其對(duì)照區(qū)(P<0.05)。10～30 cm土層劃破區(qū)地下生物量顯著高于其對(duì)照區(qū)(P<0.05)。9月，劃破干擾顯著增加了平地劃破區(qū)0～10 cm土層地下生物量(P<0.05)，而10～30 cm土層中地下生物量變化不顯著(P>0.05)。緩坡地劃破溝內(nèi)0～10 cm土層地下生物量低于劃破溝間，差異不顯著(P>0.05)，但顯著低于其對(duì)照區(qū)(P<0.05)，而劃破溝間與對(duì)照區(qū)差異不顯著(P>0.05)。10～30 cm土層中，劃破區(qū)地下生物量顯著高于其對(duì)照區(qū)(P<0.05)，但其中20～30 cm土層劃破溝間地下生物量與對(duì)照區(qū)差異不顯著。

2.2不同地形劃破干擾對(duì)土壤水分的影響

如表 2 所示，試驗(yàn)地土壤含水量7月>9月>8月>6月，經(jīng)過(guò)不同地形的劃破干擾后，不同時(shí)期不同處理間土壤含水量出現(xiàn)了不同變化。

劃破初期(6月)，與其對(duì)照相比劃破干擾顯著降低了平地劃破溝間0～10 cm土層土壤含水量(P<0.05)，緩坡地10～30 cm土層土壤含水量與其對(duì)照相比差異不顯著(P>0.05)。7月，劃破干擾僅使平地10～20 cm土層劃破溝內(nèi)土壤含水量顯著低于其對(duì)照區(qū)(P<0.05)，其他土層處理間均無(wú)顯著差異(P>0.05)。對(duì)于緩坡地而言，0～20 cm土層中，劃破溝內(nèi)土壤含水量顯著低于其對(duì)照區(qū)(P<0.05)，劃破溝間與對(duì)照差異不顯著(P>0.05)。20～30 cm土層中，劃破溝內(nèi)和劃破溝間與其對(duì)照相比差異不顯著(P>0.05)。8月，與其對(duì)照相比劃破干擾顯著增加了平地0～30 cm土層劃破溝內(nèi)及劃破溝間土壤含水量(P<0.05)，而對(duì)于緩坡地，劃破干擾僅顯著增加了10～20 cm土層劃破溝間土壤含水量(P<0.05)，其他土層差異均不顯著(P>0.05)。9月，劃破干擾對(duì)平地與緩坡地不同土層各處理間均無(wú)顯著影響(P>0.05)。

表2　劃破草皮條件下不同處理的土壤含水量Table 2　The soil water contents in different terrain under sward cleavage treatment　%

2.3不同地形劃破干擾對(duì)土壤緊實(shí)度及土壤容重的影響

由表 3 可見(jiàn)，土壤緊實(shí)度在劃破干擾后不同時(shí)期出現(xiàn)了相應(yīng)變化。在劃破初期，也就是同年6月，平地0～30 cm土層劃破溝間土壤緊實(shí)度均大于其對(duì)照區(qū)，但劃破干擾顯著減小了平地劃破溝內(nèi)0～30 cm土層土壤緊實(shí)度(P<0.05)。對(duì)于緩坡地而言，劃破干擾顯著減小了劃破溝內(nèi)0～30 cm土層土壤緊實(shí)度(P<0.05)，而劃破溝間0～30 cm土層土壤緊實(shí)度與其對(duì)照區(qū)相比，差異不顯著(P>0.05)。7月，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的恢復(fù)，平地劃破溝間的土壤緊實(shí)度有所改良，其中0～10 cm土層、20～30 cm土層土壤緊實(shí)度顯著降低(P<0.05)，而劃破溝內(nèi)0～30 cm土層土壤緊實(shí)度仍顯著小于其對(duì)照區(qū)(P<0.05)，但劃破干擾對(duì)緩坡地的影響仍?xún)H限于劃破溝內(nèi)，對(duì)劃破溝間影響不顯著(P>0.05)。8月，劃破干擾顯著降低了平地0～20 cm土層劃破溝內(nèi)及劃破溝間土壤緊實(shí)度(P<0.05)，顯著降低了平地20～30 cm土層劃破溝內(nèi)土壤緊實(shí)度(P<0.05)，而對(duì)于緩坡地，反而顯著增大了0～10 cm土層劃破溝間土壤緊實(shí)度(P<0.05)，劃破干擾對(duì)緩坡地其他土層各處理間的影響均與平地相似。而到了劃破后期(9月)，劃破干擾對(duì)平地及緩坡地的影響就僅限于劃破溝內(nèi)，而溝間與其對(duì)照相比差異均不顯著(P>0.05)。

如圖1所示，高寒草甸草原經(jīng)過(guò)不同地形的劃破干擾后土壤容重發(fā)生了不同程度的變化。劃破草皮處理對(duì)于土壤容重有明顯改良作用，對(duì)于平地而言，0～10 cm土層中劃破溝內(nèi)土壤容重顯著低于劃破溝間與其對(duì)照區(qū)(P<0.05)，10～20 cm與20～30 cm土層中土壤容重差異不顯著(P>0.05)；而對(duì)于緩坡地而言，0～10 cm土層劃破溝內(nèi)與劃破溝間土壤容重均顯著低于其對(duì)照區(qū)(P<0.05)，10～20 cm土層劃破溝間土壤容重顯著低于劃破溝內(nèi)與其對(duì)照區(qū)(P<0.05)，20～30 cm土層劃破溝內(nèi)土壤容重顯著低于劃破溝間與其對(duì)照區(qū)(P<0.05)。

2.4不同地形劃破干擾對(duì)高寒草甸草原土壤有機(jī)碳的影響

如圖2所示，高寒草甸草原土壤有機(jī)碳含量經(jīng)過(guò)劃破干擾發(fā)生了明顯變化，并且不同地形的高寒草甸草原土壤有機(jī)碳含量對(duì)劃破干擾的響應(yīng)也截然不同。對(duì)于平地而言，在0～10 cm土層中劃破溝內(nèi)與劃破溝間土壤有機(jī)碳含量均高于其對(duì)照區(qū)，但差異不顯著(P>0.05)，10～20 cm土層中，劃破溝內(nèi)土壤有機(jī)碳含量顯著高于其對(duì)照區(qū)(P<0.05)，但劃破溝間土壤有機(jī)碳含量與對(duì)照區(qū)相比，差異不顯著(P>0.05)，而20～30 cm土層中，劃破區(qū)土壤有機(jī)碳含量顯著高于其對(duì)照區(qū)(P<0.05)；緩坡地0～10 cm土層中劃破溝內(nèi)土壤有機(jī)碳含量顯著低于劃破溝間及其對(duì)照區(qū)(P<0.05)，而在10～30 cm土層中，劃破干擾與對(duì)照差異不顯著(P>0.05)。

表 3　劃破草皮條件下不同處理的土壤緊實(shí)度Table 3　The soil compaction content in different terrain under sward cleavage treatment 　kPa

圖1　劃破草皮條件下不同地形的土壤容重Fig.1　The soil bulk density content in different terrain under sward cleavage treatment　不同字母表示在P<0.05水平下差異顯著，下同。Different letters indicate significant difference at P<0.05 level. The same below.

圖2　劃破草皮條件下不同處理的土壤有機(jī)碳含量Fig.2　The soil organic carbon contents in different terrain under sward cleavage treatment

3　討論

近年來(lái)，高寒草甸草原因?yàn)殚L(zhǎng)期過(guò)度放牧[12]以及鼠害[13]、人為干擾[14-15]等各種因素影響導(dǎo)致部分草地退化嚴(yán)重，進(jìn)而改變了草地-土壤環(huán)境[16]。草地退化包括植被退化和土壤退化，是由于植被、土壤系統(tǒng)耦合關(guān)系喪失和系統(tǒng)相悖所致[17]。植被退化可以導(dǎo)致土壤退化，而土壤退化也能引起植被退化，二者互為因果關(guān)系[18]。土壤是維持植物生長(zhǎng)的基礎(chǔ)[19]，所以草地改良措施應(yīng)充分考慮對(duì)土壤的改良效果，改良過(guò)程中，土壤的形成發(fā)育和質(zhì)量狀況，以及土壤與植物之間的相互促進(jìn)作用和協(xié)調(diào)關(guān)系決定了退化生態(tài)系統(tǒng)植被恢復(fù)與改良的效果[20-21]。劃破草皮作為草地改良的一種有效措施，其機(jī)理是通過(guò)對(duì)草皮劃縫處理，改善草地土壤通透性，促進(jìn)土壤內(nèi)外熱交換，提高水、氣含量，增強(qiáng)微生物活性，加快有機(jī)質(zhì)分解和礦化，提高土壤養(yǎng)分，進(jìn)而達(dá)到改良草地的最終目的。胡建國(guó)[3]研究表明，劃破草皮是改良退化草地的一項(xiàng)十分有效地措施，其增產(chǎn)效果通常為30%～50%，高者可達(dá)2至4倍。萬(wàn)秀蓮和張衛(wèi)國(guó)[6]認(rèn)為，劃破草皮能夠顯著優(yōu)化草地經(jīng)濟(jì)性狀。所以，劃破草皮作為一種人為物理干擾已被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)有的草地改良措施中。但是，劃破干擾對(duì)平地和緩坡地的影響有較大差異。

土壤含水量與植物生長(zhǎng)有密切關(guān)系[22]。本試驗(yàn)中，在劃破初期處于低水分時(shí)期，由于植被還未恢復(fù)且蒸發(fā)量大，劃破干擾僅降低了平地0～10 cm土層劃破溝間土壤含水量且對(duì)緩坡地?zé)o顯著影響。植被經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的生長(zhǎng)恢復(fù)，平地土壤保水能力大幅增加，7-8月劃破干擾對(duì)平地的改良效果顯著大于緩坡地。但隨著植被和根系的生長(zhǎng)逐漸達(dá)到植物生長(zhǎng)最旺盛時(shí)期，劃破草皮的作用逐漸被抵消，劃破處理的改良作用達(dá)到最低限度，所以劃破干擾對(duì)平地與緩坡地不同土層各處理間均無(wú)顯著影響。綜合劃破處理4個(gè)月來(lái)對(duì)土壤含水量的影響，劃破干擾對(duì)平地的改良效果明顯大于緩坡地。土壤緊實(shí)度對(duì)土壤養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化、利用及植物根系的生長(zhǎng)和發(fā)育都有重要作用[23]，在劃破處理后的3個(gè)月里，劃破干擾對(duì)土壤緊實(shí)度的改良均或多或少呈現(xiàn)出平地優(yōu)于坡地的效果，但到劃破末期，植物生長(zhǎng)發(fā)育逐漸達(dá)到鼎盛時(shí)期，隨著植物根系的生長(zhǎng)速度加快，對(duì)劃破處理的作用逐漸抵消，致使劃破干擾對(duì)平地及緩坡地的影響均僅限于劃破溝內(nèi)。有效的改良措施可以使土壤容重顯著減小[24]。劃破處理對(duì)平地及緩坡地土壤容重均有明顯改良作用。制約草地生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的因素多種多樣，其中牧草地下生物量大小至關(guān)重要[10,25]，在探討草地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的過(guò)程中，植被地下部分根系研究是不可缺少的一部分[26]，并且土壤理化性質(zhì)對(duì)高寒草甸生物量的積累具有重要的作用[27]。劃破初期可能由于前期的機(jī)械損傷等人為因素干擾，劃破干擾均降低了平地與緩坡地劃破溝內(nèi)表層地下生物量，但經(jīng)過(guò)4個(gè)月的生長(zhǎng)與恢復(fù)，劃破處理對(duì)平地地下生物量改良效果變得更為顯著。草地改良能夠?qū)ν寥烙袡C(jī)碳含量產(chǎn)生重要影響。草地改良通過(guò)提高植被蓋度，減少土壤侵蝕模數(shù)，增加歸還土壤生物量，同時(shí)降低土壤溫度和增加土壤含水量來(lái)改善土壤生態(tài)條件，促進(jìn)土壤有機(jī)碳合成，減緩?fù)寥烙袡C(jī)質(zhì)礦化過(guò)程，進(jìn)而顯著增加土壤有機(jī)碳含量[28]。而人為干擾對(duì)不同層次土壤有機(jī)碳含量影響又存在不同差異[29]。劃破草皮處理后，平地各個(gè)土層中有機(jī)碳含量都有所增加。而劃破處理反而降低了緩坡地表層土壤有機(jī)碳含量，而緩坡地深層土壤對(duì)劃破處理的響應(yīng)不明顯。所以，劃破處理可以有效增加平地各個(gè)土層有機(jī)碳含量，對(duì)于緩坡地而言，反而降低了表層土壤有機(jī)碳含量，沒(méi)有達(dá)到改良目的。

土壤性質(zhì)變化會(huì)反作用于植被，導(dǎo)致植物生長(zhǎng)受抑制，又可能誘發(fā)土壤侵蝕，進(jìn)而使高寒草地生態(tài)系統(tǒng)持續(xù)退化。所以它是判斷改良措施效果的一項(xiàng)重要指標(biāo)[25]。綜合本試驗(yàn)中不同地形劃破干擾對(duì)土壤各種性質(zhì)的影響比較得出結(jié)論：高寒草甸草原上劃破草皮處理有利于平地生產(chǎn)力較低的禾草-嵩草草甸改良，但對(duì)以嵩草為優(yōu)勢(shì)種的緩坡地草甸草原需謹(jǐn)慎使用劃破草皮這種改良措施。所以在使用劃破草皮技術(shù)改良草地時(shí)應(yīng)因地制宜，充分考慮制約條件才能真正達(dá)到改良草地的目的。

References：

[1]Ren J Z, Shen Y Y. The ecological crisis and countermeasures for grassland resources in China. Research of Agricultural Modernization, 1990, 11(3): 9-12.

[2]Zhang S Q, Yan W G. Problems of grassland ecosystems and their countermeasures in western China. Acta Prataculturae Sinica, 2006, 15(5): 11-18.

[3]Hu J G. The effective method of sward cleavage on improving degraded grassland. Qing Hai Prataculture, 1996, 5(3): 31-32.

[4]Jiang X L, Zhang W G, Yang Z Y,etal. The influence of disturbance on community structure and plant diversity of Alpine Meadow. Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica, 2003, 23(9): 1479-1485.

[5]Hugejiletu, Yang J, Baoyintaogetao,etal. Effects of different disturbances on species diversity and biomass of community in the typical steppe. Acta Prataculturae Sinica, 2009, 18(3): 6-11.

[6]Wan X L, Zhang W G. Effects of sward cleavage on plant diversity and productivity in Alpine Meadows. Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica, 2006, 26(2): 377-383.

[7]Shen J L, Tan G, Qiao H L,etal. Study on effect of grassland improvement on Alpine Degraded Grassland Vegetation. Grassland of China, 2000, (5): 49-54.

[8]Rui Y C, Wang Y F, Chen C R,etal. Warming and grazing increase mineralization of organic P in an alpine meadow ecosystem of QingHai-Tibet Plateau China. Plant and Soil, 2012, 357: 73-87.

[9]Feng Z X, Zhou J J, Wang X R,etal. Effects of reseeding and sward ripping on vegetation restoration in degraded subalpine meadow. Pratacultural Science, 2013, 30(9): 1313-1319.

[10]Tilman D, Reich P B, Knops J M H. Biodiversity and ecosystem stability in a decade-long grassland experiment. Nature, 2006, 441(7093): 629-632.

[11]Nanjing Agricultural University. The Analysis of Soil Agrochemical[M]. Beijing: Agricultural Publishing House, 1988: 29-82.

[12]Kotzé E, Sandhage-HoTGann A, Meinel J A,etal. Rangeland management impacts on the properties of clayey soils along grazing gradients in the semi-arid grassland biome of South Africa. Journal of Arid Environments, 2013, 97: 220-229.

[13]Hong J, Yun X J, Lin J,etal. Pest rodents damages analysis and control in natural grassland of China. Chinese Journal of Grassland, 2014, 36(3): 1-4.

[14]Li W, Cao W X, Xu C L,etal. Ecological responses of belowground biomass and soil characteristics to different grazing rest mode in Alpine Meadow-Steppe. Acta Agrestia Sinica, 2015, 23(2): 271-276.

[15]Cao W X, Li W, Li X L,etal. Effects of Nitrogen fertilization on plant community structure and soil Nitrogen in Alpine Meadow-Steppe. Journal of Desert Research, 2015, 35(3): 658-666.

[16]Sheng L, Ma Y S, Dong Q M,etal. Characteristics of soil in different degraded grassland degrees. Chinese Qinghai Journal of Animal and Veterinary Sciences, 2008, 38(2): 41-44.

[17]Hou F J, Nan Z B, Xiao J Y,etal. Characteristics of vegetation soil and their coupling of degraded grasslands. Chinese Journal of Applied Ecology, 2002, 13(8): 915-922.

[18]Zhou H K, Zhao X Q, Zhou L,etal. A study on correlations between vegetation degradation and soil degradation in the Alpine Meadow of the Qinghai-Tibetan Plateau. Acta Prataculturae Sinica, 2005, 14(3): 31-40.

[19]Wang C T, Long R J, Wang G X,etal. Relationship between plant communities, characters, soil physical and chemical properties, and soil microbiology in Alpine Meadows. Acta Prataculturae Sinica, 2010, 19(9): 25-34.

[20]Yang Y, Hasi E, Sun B P,etal. Effects of vegetation restoration in different types on soil nutrients in southern edge of Mu Us sandy land. Agricultural Science and Technology, 2012, 13(8): 1708-1712, 1783.

[21]Jiao F, Wen Z M, An S S. Changes in soil properties across a chronosequence of vegetation restoration on the Loess Plateau of China. Catena, 2011, 86: 110-116.

[22]Venkatesh B, Nandagiti Laksh man, Purandara B K,etal. Analysis of observed soil moisture patterns under different land covers in Western Ghats, India. Journal of Hydrology, 2011, 397: 281-294.

[23]Nawaz M F, Bourrie G, Trolard F. Soil compaction impact and modeling, a review. Agronomy for Sustainable Development, 2013, 33(2): 291-309.

[24]Shan G L, Xu Z, Ning F,etal. Influence of seasonal exclosure on plant and soil characteristics in typical steppe. Acta Prataculturae Sinica, 2009, 18(2): 3-10.

[25]Li S L, Chen Y J, Guan S Y,etal. Relationships between soil degradation and rangeland degradation. Journal of Arid Land Resources and Environment, 2002, 16(1): 92-95.

[26]Li F X, Li X D, Zhou B R,etal. Effects of grazing intensity on biomass and soil physical and chemical characteristics in Alpine Meadow in the Source of Three Rivers. Pratacultural Science, 2015, 32(1): 11-18.

[27]Shi H X, Hou X Y, Shi S L,etal. Relationships between plant diversity, soil property and productivity in an Alpine Meadow. Acta Prataculturae Sinica, 2015, 24(10): 40-47.

[28]Zhu L Q, Xu L M. Effects of grassland amelioration on soil organic carbon: case study in Jianou Niu Kenglong Grassland Ecosystem Experimental Station, Fujian Province. Journal of Henan University, 2004, 34(2): 64-68.

[29]Xu Z Q, Min Q W, Wang Y S,etal. Impact of human disturbances on soil nutrient contents of typical grasslands. Journal of Soil and Water Conservation, 2006, 20(5): 38-42.

[1]任繼周, 沈禹穎. 我國(guó)草地資源面臨的生態(tài)危機(jī)及對(duì)策. 農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究, 1990, 11(3): 9-12.

[2]張?zhí)K瓊, 閻萬(wàn)貴. 中國(guó)西部草原生態(tài)環(huán)境問(wèn)題及其控制措施. 草業(yè)學(xué)報(bào), 2006, 15(5): 11-18.

[3]胡建國(guó). 劃破草皮是改良退化草地的有效方法. 青海草業(yè), 1996, 5(3): 31-32.

[4]江小蕾, 張衛(wèi)國(guó), 楊振宇, 等. 不同干擾類(lèi)型對(duì)高寒草甸群落結(jié)構(gòu)和植物多樣性的影響. 西北植物學(xué)報(bào), 2003, 23(9): 1479-1485.

[5]呼格吉勒?qǐng)D, 楊劼, 寶音陶格濤, 等. 不同干擾對(duì)典型草原群落物種多樣性和生物量的影響. 草業(yè)學(xué)報(bào), 2009, 18(3): 6-11.

[6]萬(wàn)秀蓮, 張衛(wèi)國(guó). 劃破草皮對(duì)高寒草甸植物多樣性和生產(chǎn)力的影響. 西北植物學(xué)報(bào), 2006, 26(2): 377-383.

[7]沈景林, 譚剛, 喬海龍, 等. 草地改良對(duì)高寒退化草地植被影響的研究. 中國(guó)草地, 2000, (5): 49-54.

[9]馮忠心, 周娟娟, 王欣榮, 等. 補(bǔ)播和劃破草皮對(duì)退化亞高山草甸植被恢復(fù)的影響. 草業(yè)科學(xué), 2013, 30(9): 1313-1319.

[11]南京農(nóng)業(yè)大學(xué). 土壤農(nóng)化分析[M]. 北京: 農(nóng)業(yè)出版社, 1988: 29-82.

[13]洪軍, 贠旭疆, 林峻, 等. 我國(guó)天然草原鼠害分析及其防控. 中國(guó)草地學(xué)報(bào), 2014, 36(3): 1-4.

[14]李文, 曹文俠, 徐長(zhǎng)林, 等. 不同休牧模式對(duì)高寒草甸草原土壤特征及地下生物量的影響. 草地學(xué)報(bào), 2015, 23(2): 271-276.

[15]曹文俠, 李文, 李小龍, 等. 施氮對(duì)高寒草甸草原植物群落和土壤養(yǎng)分的影響. 中國(guó)沙漠, 2015, 35(3): 658-666.

[16]盛麗, 馬玉壽, 董全民, 等. 不同退化程度草地土壤特征的研究. 青海畜牧獸醫(yī)雜志, 2008, 38(2): 41-44.

[17]侯扶江, 南志標(biāo), 肖金玉, 等. 重牧退化草地的植被、土壤及其耦合特征. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2002, 13(8): 915-922.

[18]周華坤, 趙新全, 周立, 等. 青藏高原高寒草甸的植被退化與土壤退化特征研究. 草業(yè)學(xué)報(bào), 2005, 14(3): 31-40.

[19]王長(zhǎng)庭, 龍瑞軍, 王根緒, 等.高寒草甸群落地表植被特征與土壤理化性狀、土壤微生物之間的相關(guān)性研究. 草業(yè)學(xué)報(bào), 2010, 19(9): 25-34.

[24]單貴蓮, 徐柱, 寧發(fā), 等. 圍封年限對(duì)典型草原植被與土壤特征的影響. 草業(yè)學(xué)報(bào), 2009, 18(2): 3-10.

[25]李紹良, 陳有君, 關(guān)世英, 等. 土壤退化與草地退化關(guān)系的研究. 干旱區(qū)資源與環(huán)境, 2002, 16(1): 92-95.

[26]李鳳霞, 李曉東, 周秉榮, 等. 放牧強(qiáng)度對(duì)三江源典型高寒草甸生物量和土壤理化特征的影響. 草業(yè)科學(xué), 2015, 32(1): 11-18.

[27]石紅霄, 侯向陽(yáng), 師尚禮, 等. 高山嵩草草甸初級(jí)生產(chǎn)力、 多樣性與土壤因子的關(guān)系. 草業(yè)學(xué)報(bào), 2015, 24(10): 40-47.

[28]朱連奇, 許立民. 草地改良對(duì)土壤有機(jī)碳的影響. 河南大學(xué)學(xué)報(bào), 2004, 34(2): 64-68.

[29]許中旗, 閔慶文, 王英舜, 等. 人為干擾對(duì)典型草原生態(tài)系統(tǒng)土壤養(yǎng)分狀況的影響. 水土保持學(xué)報(bào), 2006, 20(5): 38-42.

*Effects of sward cleavage on soil characteristics and underground biomass in different terrains of alpine meadows-steppe

LI Xiao-Long, CAO Wen-Xia*, LI Wen, ZHANG Xiao-Yan, XU Chang-Lin, WEI Ying-Li, SHI Shang-Li

GrasslandScienceCollegeofGansuAgriculturalUniversity,GrasslandEcosystemKeyLaboratoryofMinistryofEducation,Sino-U.S.ResearchCentersforSustainableGrasslandandLivestockManagement,Lanzhou730070,China

The effects of sward cleavage on soil characteristics and underground biomass were investigated in areas of flat terrain and gentle slope terrain located in the eastern alpine meadow-steppe of the Qinghai-Tibetan Plateau. The results showed that the effects of sward cleavage on soil water contents and soil compaction were most significant in July and August, with the treatment’s improving effects during that period being significantly better for flat terrain than gentle slope terrain. The underground biomass of cut grooved surfaces decreased in both flat terrain and gentle slope terrains at the beginning of treatment. However, the underground soil biomass in flat terrain soil layers had significantly increased after growing for four months while it had decreased in gentle slope terrain compared with the control. In addition, soil organic carbon contents in flat terrain increased after treatment but decreased on gentle slopes. Our research shows that sward cleavage in flat terrain significantly improves the low productivity of alpine meadow-steppe grasses, but that caution is advised when using this technique on gentle slope terrain.

alpine meadow-steppe; cleavage treatment; different terrain; soil characteristics; belowground biomass

10.11686/cyxb2015486

http://cyxb.lzu.edu.cn

2015-10-21；改回日期：2015-12-10基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金(31360569)，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系(CARS-35)，甘肅省農(nóng)牧廳“退牧還草科技支撐項(xiàng)目”和“青藏高原打草場(chǎng)建設(shè)項(xiàng)目”資助。

李小龍(1989-)，男，甘肅通渭人，在讀碩士。E-mail: 405952804@qq.com

Corresponding author. E-mail:caowx@gsau.edu.cn

李小龍，曹文俠，李文，張曉燕，徐長(zhǎng)林，韋應(yīng)莉，師尚禮. 劃破草皮對(duì)不同地形高寒草甸草原土壤特征及地下生物量的影響. 草業(yè)學(xué)報(bào), 2016, 25(6): 26-33.

LI Xiao-Long, CAO Wen-Xia, LI Wen, ZHANG Xiao-Yan, XU Chang-Lin, WEI Ying-Li, SHI Shang-Li. Effects of sward cleavage on soil characteristics and underground biomass in different terrains of alpine meadows-steppe. Acta Prataculturae Sinica, 2016, 25(6): 26-33.