舒健虹，蔡一鳴，丁磊磊，王普昶，李小冬

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不同放牧強(qiáng)度對(duì)貴州人工草地土壤養(yǎng)分及活性有機(jī)碳的影響

舒健虹，蔡一鳴，丁磊磊，王普昶，李小冬*

貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院草業(yè)研究所, 貴陽(yáng) 550006

研究不同放牧強(qiáng)度下人工草地土壤養(yǎng)分以及有機(jī)碳含量的變化, 為在西南喀斯特地區(qū)建植與檢測(cè)人工草地提供參考。在貴州省獨(dú)山縣貴州省草業(yè)研究所試驗(yàn)示范基地, 以2012年10月11日建植的多年生黑麥草: 高羊茅: 鴨茅: 白三葉: 紫花苜蓿=3.5: 2: 2: 1: 1.5的人工草地0.33 ha, 設(shè)置禁牧(圍欄封育)、中度、重度3個(gè)處理, 于2015年10月13日開(kāi)始放牧, 61 d后測(cè)定不同放牧強(qiáng)度下人工草地土壤營(yíng)養(yǎng)元素與活性有機(jī)碳含量。研究結(jié)果表明, 放牧顯著影響pH值、有機(jī)質(zhì)以及氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素的含量。土壤有機(jī)質(zhì)含量與pH值在中度放牧的0—10 cm土層中最高, 土壤總氮和堿解氮含量隨著放牧強(qiáng)度增強(qiáng)而上升, 磷元素與鉀元素的含量隨著放牧強(qiáng)度增強(qiáng)而下降。土壤有機(jī)碳、微生物碳及易氧化碳的含量都隨著放牧強(qiáng)度增加而降低, 并且它們兩兩顯著相關(guān)。在貴州喀斯特地區(qū)建植人工草地與維護(hù)人工草地可適當(dāng)補(bǔ)充磷肥與鉀肥, 在草場(chǎng)質(zhì)量檢測(cè)中微生物碳和易氧化碳的含量可以作為土壤質(zhì)量監(jiān)測(cè)的早期指標(biāo)。

喀斯特地區(qū); 人工草地; 營(yíng)養(yǎng)元素; 有機(jī)碳; 微生物碳; 易氧化碳

1 前言

大氣中二氧化碳濃度升高與人類(lèi)的活動(dòng)存在密切聯(lián)系, 其中土地利用方式的變化是主要因素之一[1]。在陸地生態(tài)系統(tǒng)中, 對(duì)碳循環(huán)影響較大的生態(tài)系統(tǒng)包括森林、草地、濕地等; 其中森林是最大的碳庫(kù), 對(duì)其研究也已經(jīng)比較深入, 而對(duì)于草地碳循環(huán)的研究還比較少。草地生態(tài)系統(tǒng)占陸地生態(tài)系統(tǒng)碳素總儲(chǔ)量的15.2%, 是陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分[2]。中國(guó)草地主要分為北方溫帶草原、青藏高原高寒草地以及南方熱帶亞熱帶草山草坡3個(gè)主要區(qū)域, 由于南方雨熱同期, 光照降水豐富等特點(diǎn), 草地資源與森林、農(nóng)田交錯(cuò)分布, 針對(duì)森林和農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng), 許多學(xué)者已經(jīng)開(kāi)展了土壤有機(jī)碳采樣方法、小生境碳含量估算、人工修復(fù)林土壤碳循環(huán)以及土壤表層碳含量分布等相關(guān)研究[3–7]。目前針對(duì)草地碳循環(huán)的研究主要集中在青藏高原的高寒草地[8–9]和蒙古高原的溫帶草原[10-12]。對(duì)于南方草山草坡, 特別是南方喀斯特地區(qū)的人工混播草地的碳循環(huán)研究還比較少。本試驗(yàn)以貴州省獨(dú)山縣貴州草業(yè)所放牧實(shí)驗(yàn)基地建植的混播草地為典型研究區(qū)域, 測(cè)定不同放牧強(qiáng)度下土壤基本養(yǎng)分、易氧化碳、微生物碳以及有機(jī)碳含量, 定量地分析了不同放牧強(qiáng)度對(duì)人工混播草地土壤碳含量的影響, 旨在為貴州喀斯特地區(qū)人工草地建植、草地資源可持續(xù)利用和適度放牧的決策研究提供參考依據(jù)。

2 材料與方法

2.1 研究區(qū)域概況

本研究在貴州省草業(yè)研究所獨(dú)山放牧實(shí)驗(yàn)基地的圍欄放牧試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行, 該區(qū)位于貴州省黔南州獨(dú)山縣麻萬(wàn)鎮(zhèn), 地處北緯25°34′?東經(jīng)107°37′, 海拔950—1017 m, 該區(qū)氣候?yàn)楦睙釒|亞大陸季風(fēng)氣候區(qū)(亞熱帶高原季風(fēng)濕潤(rùn)氣候), 四季分明, 溫差較小, 年均降水量在1100—1300 mm, 空氣濕度為80%?年0 ℃以上積溫為5302 ℃, 10 ℃以上積溫為4538 ℃。極端低溫為–8 ℃, 極端高溫為34 ℃, 年均溫度為15.0 ℃。無(wú)霜期為272 d, 年均日照約為1336.7 h, 平均溫度4.3 ℃, 雨熱同期, 干濕季節(jié)明顯, 土壤類(lèi)型為紅壤。人工草地建植以多年生黑麥草: 高羊茅: 鴨茅: 白三葉: 紫花苜蓿=3.5: 2: 2: 1: 1.5比例混播, 水城高羊茅(cv Shuicheng)和DG05鴨茅(L. cv.QiancaoNO.4)為貴州省草業(yè)研究所育成, 尼普頓多年生黑麥草(L.cv.Nipton)、白三葉(L.)和紫花苜蓿(為百綠公司提供, 2013年3月建成后劃分圍欄進(jìn)行分區(qū), 禁牧小區(qū)720 m2, 中度放牧小區(qū)1720 m2, 重度放牧小區(qū)720 m2。

2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)采用系牧法、輪牧制, 設(shè)計(jì)禁牧(圍欄封育)?中度放牧和重度放牧3個(gè)放牧強(qiáng)度處理。試驗(yàn)前選擇牧草生長(zhǎng)較一致的人工草地, 休牧50 d, 選取6只重量相同的半細(xì)毛羊做定點(diǎn)放牧試驗(yàn)。中度放牧: 系牧繩長(zhǎng)6 m, 放牧?xí)r間3 d, 輪牧點(diǎn)5個(gè), 輪牧周期15 d, 試驗(yàn)60 d期間, 輪牧頻率4次; 重度放牧: 系牧繩長(zhǎng)2 m, 輪牧點(diǎn)5個(gè), 輪牧周期15 d, 試驗(yàn)60 d期間, 輪牧頻率4次。在2015年10月13日開(kāi)始進(jìn)行放牧實(shí)驗(yàn), 放牧60 d后進(jìn)行取樣調(diào)查, 每個(gè)定點(diǎn)放牧試驗(yàn)小區(qū)設(shè)置5個(gè)1 m×1 m草本樣方, 挖開(kāi)土壤坡面, 分別取0—10 cm, 10—20 cm土層土壤, 測(cè)定土壤易氧化碳、微生物碳以及有機(jī)碳等。土壤理化性質(zhì)的測(cè)定采用直徑為7 cm的土壤環(huán)刀采樣?詳細(xì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 不同放牧強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

2.3 測(cè)定方法

根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)分層取樣, 每層采樣點(diǎn)為9個(gè), 將每點(diǎn)的每層樣品混勻, 清除樣品中的石塊及雜物, 輕輕碾碎過(guò)2 mm篩, 混勻。將土壤樣分成兩部分: 一部分自然風(fēng)干碾壓成粉末, 用孔徑為0.25 mm分樣篩篩去粗大顆粒(主要為小石子), 研磨過(guò)篩后將樣品充分混合后進(jìn)行養(yǎng)分與碳含量測(cè)定, 全氮: GB7173－87土壤全氮測(cè)定法, 土壤有機(jī)質(zhì): 油浴加熱生鉻酸鉀氧化－容量法, pH值: 稱(chēng)10 g過(guò)篩的風(fēng)干土樣于25 mL的三角瓶中, 加入10 mL蒸餾水混勻, 靜止30 min, 用pH計(jì)(雷磁pHs-3c)測(cè)定懸液的PH值, 全磷: 氫氧化鈉熔融－抗比色法, 速效磷: 0.5 M NaHCO3浸提－鉬銻抗比色法, 堿解氮: 堿解擴(kuò)散法, 用重鉻酸鉀氧化－外加熱法[13]測(cè)定土壤有機(jī)碳含量, 土壤易氧化碳采用高錳酸鉀氧化－比色法測(cè)定。另一部分放于4℃下冷藏保存, 用于水溶性有機(jī)碳和微生物量碳測(cè)定, 水溶性有機(jī)碳采用TOC有機(jī)碳分析儀(島津, 日本)測(cè)定, 土壤微生物量碳采用氯仿熏蒸法[14]。

2.4 數(shù)據(jù)分析

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 13.0和Excel 2010進(jìn)行分析, 樣品差異顯著性分析采用測(cè)驗(yàn),<0.05被認(rèn)為是差異顯著, 作圖采用Excel 2010與PowerPoint 2010。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同放牧強(qiáng)度對(duì)土壤養(yǎng)分的影響

在貴州喀斯特地區(qū), 石漠化程度較深, 許多山區(qū)土層厚度在20 cm以?xún)?nèi), 我們重點(diǎn)分析了0—10 cm, 10—20 cm土壤養(yǎng)分以及碳氮含量的變化。在禁牧(對(duì)照)、中度放牧與重度放牧3種條件下, 0—10 cm土壤有機(jī)質(zhì)含量在放牧條件下比禁牧?xí)岣? 在中牧水平下最高, 重牧次之(<0.05)。放牧條件下, 10—20 cm土壤有機(jī)質(zhì)含量也顯著高于對(duì)照, 依次為重牧>中牧>禁牧(<0.05, 圖1A)。0—10 cm土壤pH值在中牧條件下比對(duì)照升高, 而重牧與禁牧之間差異不顯著, 10—20 cm土壤pH值在中牧與重牧條件下都顯著高于禁牧(<0.05), 但在中牧與重牧之間差異不顯著(圖1B)。土壤全氮含量在中度放牧下顯著高于禁牧對(duì)照(<0.05), 而在重度放牧下全氮含量與禁牧差異不顯著(>0.05)。在10—20 cm土壤中, 重度放牧、中度放牧與禁牧之間全氮含量差異不顯著, 但均顯著低于0—10 cm土壤全氮的含量(圖1C)。土壤全磷含量隨著放牧強(qiáng)度增加, 土壤有機(jī)磷含量呈下降的趨勢(shì), 其中中度放牧與重度放牧顯著低于禁牧(<0.05), 而在重度放牧下全磷含量與中度放牧含量差異不顯著(>0.05)。在10—20 cm土壤中, 重度放牧、中度放牧土壤全磷含量都顯著比禁牧低(<0.05, 圖1D), 依次為禁牧>中牧>重牧, 中牧與重牧間差異不顯著。0—10 cm土壤堿解氮的含量在中牧與重牧條件顯著比禁牧高, 依次為重牧>中牧>禁牧(<0.05, 圖1E)。在10—20 cm土壤中, 重牧比禁牧堿解氮含量顯著升高, 而中牧與禁牧之間差異不顯著(圖1E)。在0—10 cm土壤中, 放牧條件下土壤速效磷含量顯著下降(<0.05, 圖1E), 依次為禁牧>中牧>重牧, 中牧與重牧間差異不顯著。在10—20 cm土壤中, 土壤速效磷含量的變化趨勢(shì)與0—10 cm相同, 但3者之間差異不顯著(>0.05, 圖1E)。在0—10 cm土壤中, 中牧條件以及重牧條件下, 土壤速效鉀含量顯著低于禁牧條件(<0.05, 圖1G), 依次為禁牧>中牧>重牧, 但中牧與禁牧之間差異不顯著(圖1G)。在10—20 cm土壤中, 土壤速效鉀含量的變化趨勢(shì)與0—10 cm變化趨勢(shì)相同(圖1G)。

3.2 不同放牧強(qiáng)度對(duì)土壤有機(jī)碳的影響

土壤有機(jī)碳是土壤質(zhì)量和草地健康的重要指標(biāo), 對(duì)草地土壤肥力和草地生產(chǎn)力有直接影響, 草地生態(tài)系統(tǒng)土壤有機(jī)碳含量主要受土壤利用方式和管理策略的影響。從平均土壤有機(jī)碳含量水平來(lái)看, 放牧強(qiáng)度增加會(huì)顯著降低土壤有機(jī)碳含量, 但是在不同土層深度表現(xiàn)不一致(表1)。在0—10 cm土壤中, 重度放牧土壤有機(jī)碳顯著低于中度放牧以及禁牧(<0.05), 中度放牧與禁牧的土壤有機(jī)碳含量沒(méi)有顯著差異(>0.05, 表2)。在10—20 cm土壤中, 重度放牧與中度放牧土壤有機(jī)碳含量均顯著低于禁牧水平(<0.05), 但他們兩者之間沒(méi)有顯著差異(>0.05, 表2)。

3.3 不同放牧強(qiáng)度對(duì)土壤微生物碳的影響

土壤微生物碳的含量見(jiàn)表3, 與土壤有機(jī)碳的變化趨勢(shì)類(lèi)似, 從平均值來(lái)看, 放牧降低了土壤微生物碳含量, 但中度放牧與禁牧之間差異不顯著, 重度放牧顯著低于禁牧和中度放牧的土壤微生物碳含量。與有機(jī)碳的變化不同, 土壤微生物碳含量的下降主要發(fā)生在0—10 cm的重度放牧土壤中, 而在10—20 cm的土壤中, 三種放牧條件沒(méi)有顯著差異(表3)。

圖1 不同放牧強(qiáng)度下人工草地土壤養(yǎng)分的變化, 同一土層不同字母表示p值在0.05水平上差異顯著.

表2 不同放牧梯度下土壤有機(jī)碳含量的變化

同一土層深度不同字母表示在值在0.05水平上差異顯著.

表3 不同放牧梯度下土壤微生物碳含量的變化

同一土層深度不同字母表示在值在0.05水平上差異顯著.

3.4 不同放牧強(qiáng)度對(duì)土壤易氧化碳的影響

土壤易氧化碳的含量反應(yīng)土壤能釋放有效肥力的多少, 在不同放牧條件下土壤易氧化碳的含量見(jiàn)表4, 土壤易氧化碳的變化趨勢(shì)與有機(jī)碳以及微生物碳的趨勢(shì)基本相同, 其平均含量隨著放牧強(qiáng)度的增加而顯著下降, 依次為禁牧>中牧>重牧。這種差異主要集中表現(xiàn)在0—10 cm的土層中, 中度放牧比禁牧條件下土壤易氧化碳的含量下降20.60%, 而重度放牧比禁牧條件下土壤易氧化碳含量下降48.77%。在10—20 cm土壤中, 易氧化碳含量雖然有下降趨勢(shì), 但在不同放牧條件下差異不顯著。重度放牧10—20 cm土壤易氧化碳含量比中度放牧條件下要高, 但差異不顯著(表4)。

3.5 土壤有機(jī)碳與土壤有機(jī)物含量相關(guān)性分析

從圖2可以看出, 土壤總有機(jī)碳與易氧化碳及微生物碳含量?jī)蓛芍g均呈現(xiàn)極顯著相關(guān)。這一方面說(shuō)明土壤活性碳很大程度上依賴(lài)于總有機(jī)碳含量, 另一方面也說(shuō)明各活性碳之間相互作用密切, 它們雖然表述和測(cè)定方法不同, 但各自從不同角度表征了土壤中活性較高部分的碳的含量。

4 討論

放牧顯著影響草地植物營(yíng)養(yǎng)成分, 進(jìn)而影響草地生態(tài)系統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)循環(huán)[15]。而放牧的草食動(dòng)物通過(guò)采食以及排泄對(duì)草地土壤養(yǎng)分有重要影響。它們吸收攝入營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和礦物質(zhì), 經(jīng)代謝后將約60—99%的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和礦物質(zhì)又以糞便和尿的形式返回到土壤中[16]。我們研究發(fā)現(xiàn)草地有機(jī)質(zhì)與總氮元素等含量在放牧條件下要高于禁牧, 在中度放牧下最高(圖1), 說(shuō)明中度放牧條件下動(dòng)物排泄對(duì)草地補(bǔ)充效應(yīng)要強(qiáng)于草地生長(zhǎng)對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消耗, 并且在10—20 cm土層有著類(lèi)似的變化趨勢(shì)(圖1), 說(shuō)明表層土壤營(yíng)養(yǎng)富集后能緩慢往深層土壤沉積。草地速效氮含量的變化受草地類(lèi)型的影響較大, 在貴州人工草地條件下, 0—10 cm土層的速效氮含量與放牧強(qiáng)度呈正相關(guān)(圖1), 這可能與動(dòng)物排泄物中多為有機(jī)肥能長(zhǎng)久穩(wěn)定釋放氮元素, 類(lèi)似的研究在北美與國(guó)內(nèi)都有報(bào)道[16-19]。但也有不一樣的研究結(jié)論, 姚愛(ài)興等[20]研究發(fā)現(xiàn)不同放牧強(qiáng)度下的多年生黑麥草和白三葉草地土壤全氮含量隨著放牧強(qiáng)度的增加而增加, 速效氮?jiǎng)t隨著放牧強(qiáng)度的增加而減少。而速效氮在10—20 cm土層變化不顯著, 可能與建植草地以須根系植物為主, 植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收主要從表層土壤中獲得, 速效氮從表層往深層擴(kuò)散與植物吸收之間達(dá)到一種平衡。因此, 速效氮含量的變化主要由草地植被類(lèi)型與土層因素決定。

表4 不同放牧梯度下土壤易氧化碳含量的變化

同一土層深度不同字母表示在值在0.05水平上差異顯著.

圖2 土壤有機(jī)碳、微生物碳以及易氧化碳含量的相關(guān)性分析

放牧對(duì)土壤磷含量的變化更加復(fù)雜, 目前普遍認(rèn)為放牧降低全磷以及速效磷的含量。Bauer等[18]、董全民等[21]、關(guān)世英等[22]以及戎郁萍[19]等在不同的草地中都發(fā)現(xiàn)土壤全磷以及速效磷含量隨著放牧強(qiáng)度的增加呈下降趨勢(shì)。但也有不同的研究結(jié)果, 裴海昆[23]等發(fā)現(xiàn)放牧和未放牧的土壤磷含量沒(méi)有顯著性差異。我們發(fā)現(xiàn)總磷和速效磷含量隨著放牧強(qiáng)度增大而顯著下降(圖1), 這除了受放牧影響外, 還可能與貴州獨(dú)特的石灰質(zhì)土壤環(huán)境有關(guān), 土壤中可利用的磷元素十分匱乏, 而且喀斯特地區(qū)土壤富含鈣離子與鐵離子, 游離的磷酸根離子極易與鈣、鐵離子形成難溶沉淀。

放牧對(duì)土壤鉀離子含量的影響趨勢(shì)比較一致, 鉀離子含量隨著放牧強(qiáng)度增加而降低, 我們的研究結(jié)果也證明這一結(jié)論(圖1)。鉀元素在植物中主要分布在代謝旺盛的新生組織, 如芽點(diǎn)、嫩葉以及生長(zhǎng)點(diǎn)等, 而這些組織往往優(yōu)先被動(dòng)物采食; 同時(shí)植物對(duì)鉀元素吸收具有奢侈性吸收的特點(diǎn), 因此過(guò)度放牧?xí)M(jìn)一步降低草地鉀元素含量。因此, 放牧降低草地土壤鉀元素的含量可能與植物與鉀元素的特點(diǎn)有關(guān), 而與草地類(lèi)型沒(méi)有關(guān)系, 因?yàn)樵诨哪菰璠24]、高寒草甸[23]以及東北平原[25]的草地研究中都有類(lèi)似報(bào)道。總之, 在本研究中, 我們發(fā)現(xiàn)在適度放牧條件下, 土壤有機(jī)質(zhì)、全氮與全磷含量會(huì)升高, 在適度放牧的條件下的0—10 cm土壤中的效果最明顯, 在重度放牧條件下以及10—20 cm的土壤中土壤養(yǎng)分的富集效果較差(圖1)。而能夠被植物直接利用的堿解氮、速效磷以及速效鉀含量在不同放牧條件下呈現(xiàn)顯著差異。其中, 堿解氮含量隨著放牧強(qiáng)度增大而升高, 速效磷與速效鉀的含量隨著放牧強(qiáng)度增高而降低。這種變化與多數(shù)前人結(jié)果的變化趨勢(shì)基本一致, 其中微小差異可能與西南喀斯特獨(dú)特土壤類(lèi)型與人工混播草種類(lèi)型有關(guān)。

土壤pH值也隨著放牧強(qiáng)度增加而升高。0—10 cm土壤pH值變化在適度放牧條件下顯著升高, 并且在放牧條件下的10—20 cm的土壤pH值也顯著高于對(duì)照(圖1)。類(lèi)似的結(jié)果在前人的研究中也有報(bào)道, 王玉輝等[26]研究發(fā)現(xiàn)羊草草原土壤pH隨放牧強(qiáng)度的增加而逐漸增加, 可能是放牧家畜的采食和踐踏導(dǎo)致地表蓋度降低,土壤水分蒸發(fā)加大, 可溶性鹽類(lèi)隨毛管水上升積累于地表, 導(dǎo)致土壤pH值增加。

土壤有機(jī)碳含量與地上凋落物、植物地上地下物質(zhì)分配、根系深度和根生物量緊密相關(guān)。在我們的結(jié)果中, 土壤有機(jī)碳含量隨著放牧強(qiáng)度增強(qiáng)以及土層深度增加而減小(表1), 前人研究也發(fā)現(xiàn)了相同的變化趨勢(shì), 并且這種差異主要表現(xiàn)在0—30 cm土壤表層[27]。因?yàn)樵诓莸厣鷳B(tài)系統(tǒng)中, 枯落物和植被根系主要集中在0—40 cm土層[28]。在貴州喀斯特地區(qū)土層瘠薄, 適度放牧強(qiáng)度下0—10 cm土層有機(jī)碳與禁牧沒(méi)有顯著變化, 而在強(qiáng)度放牧條件下其顯著下降, 10—20 cm土層中, 適度和強(qiáng)度放牧條件下土壤有機(jī)質(zhì)含量都顯著下降, 這種現(xiàn)象可能是由于0—10 cm土層由于由植物凋謝物補(bǔ)充在適度放牧條件下能夠基本維持平衡, 而植物根系能夠生長(zhǎng)并吸收到10—20 cm土層中養(yǎng)分及有機(jī)物等, 相對(duì)淺層次土層能夠快速得到補(bǔ)充, 深層次土壤有機(jī)物的平衡可能需要更長(zhǎng)的時(shí)間, 短期受放牧的影響更大。對(duì)一個(gè)多年監(jiān)測(cè)的放牧與禁牧草地對(duì)比發(fā)現(xiàn)圍封草地深層次土壤有機(jī)碳的含量增高[29]。

在荒漠草原上, 土壤微生物碳受放牧影響較大, 禁牧能顯著增高土壤微生物碳[29], 這可能與北方土壤與氣候條件有關(guān)。在貴州喀斯特人工草地, 適度放牧對(duì)土壤微生物碳的影響不大, 而重度放牧顯著降低草地微生物碳含量, 在西南溫暖潮濕的氣候環(huán)境中, 微生物碳受放牧的影響程度可能較北方小。易氧化碳是土壤中不穩(wěn)定、易被微生物酶氧化的有機(jī)碳, 其含量也受土層深度以及放牧強(qiáng)度的影響, 并且年度間變化差異也極其顯著[30], 通常能夠更加靈敏的反應(yīng)土壤肥力和理化性質(zhì)的變化[31]。在我們研究中發(fā)現(xiàn), 易氧化碳受放牧強(qiáng)度的影響比微生物碳更加敏感。并且土壤有機(jī)碳、微生物碳以及易氧化碳的含量?jī)蓛娠@著相關(guān)(圖2), 在西南喀斯特地區(qū)以易氧化碳結(jié)合微生物碳作為土壤質(zhì)量變化的重要早期評(píng)判指標(biāo)可能比只用微生物碳的效果更好。

5 結(jié)論

西南喀斯特山區(qū)人工草地土壤有機(jī)質(zhì)與氮元素在適度放牧條件下增高, 重度放牧也約高于禁牧。土壤磷元素與鉀元素的含量以及土壤有機(jī)碳、微生物碳與易氧化碳的含量隨著放牧強(qiáng)度增加而減少, 因此, 建議在貴州喀斯特地區(qū)建植人工草地與維護(hù)人工草地可適當(dāng)補(bǔ)充磷肥與鉀肥。土壤易氧化碳含量變化對(duì)放牧強(qiáng)度相應(yīng)更迅速, 可以和微生物碳含量一起作為土壤肥力與土壤質(zhì)量變化的早期評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。

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Effect of different grazing intensities on soil nutrient and active organic carbon in Guizhou artificial grassland

SHU Jianhong, CAI Yiming, DING Leilei, WANG Puchang, LI Xiaodong*

Institute of Prataculture, Guizhou Academy of Agriculture Science, Guiyang 550006, China

It aimed to study the changes of soil nutrients and organic carbon content under different grazing intensity in the artificial grassland of Guizhou, which could be useful for building and evaluating the artificial grassland in the southwest karst area. The experiment was carried out in the Guizhou Institute of Prataculture Experimental and Exemplary Bases, Dushan County, Guizhou province, China. 5 acres of artificial grassland was built on October 11, 2012, planted with lolium perenne, tall fescue, orchardgrass, white clover and alfalfa with a proportion of 3.5: 2: 2: 1: 1.5. We set three different levels of no grazing, moderate grazing and severe grazing. The herding experiment was started on October 13, 2015, and last for 61 days. After grazing, soil nutrients and active organic carbon content were determined. Grazing significantly affected organic matter, pH value and the content of nitrogen, phosphorus, potassium concentration. The highest soil organic matter content and pH value were detected in 0 to 10 cm soil layer after moderate grazing. Soil total nitrogen and alkaline hydrolysis nitrogen concentration increased by the enhancement of the grazing intensity; while phosphorus and potassium concentration decreased with the enhancement of grazing intensity. Soil organic carbon, microbial carbon and easy oxidative carbon concentration were reduced by the increase of grazing intensity; moreover, they each were significantly correlated. Phosphate fertilizer and potash fertilizer should be appropriately added in the artificial grassland in the karst region of Guizhou province. Microbial carbon and easy oxidative carbon concentration can be used as an early indicator of soil quality monitoring parameters in the grassland in Guizhou province.

karst area; artificial grassland; nutrient elements; organic carbon; microbial carbon; easy oxidative carbon

S8-05

A

1008-8873(2018)01-042-07

2016-06-27;

2018-02-06

貴州省基金項(xiàng)目（黔科合[2013]2153號(hào)）；貴州省農(nóng)科院專(zhuān)項(xiàng)（黔農(nóng)科院專(zhuān)項(xiàng) [2013]003號(hào)）；貴州省農(nóng)科院專(zhuān)項(xiàng)（黔農(nóng)科院專(zhuān)項(xiàng)[2014]004 號(hào)）;貴州省農(nóng)科院專(zhuān)項(xiàng)（黔農(nóng)科院專(zhuān)項(xiàng)[2016]032號(hào)）.

舒健虹（1972—），女，壯族，貴州獨(dú)山人，高級(jí)農(nóng)藝師，主要從事牧草資源研究與草地管理。E-mail:gzsjhong@126.com

李小冬（1984—），男，漢族，湖南邵陽(yáng)人，副研究員，博士，主要從事牧草育種與草地生態(tài)研究。E-mail:lixiaodongzl@163.com

10.14108/j.cnki.1008-8873.2018.01.006

舒健虹, 蔡一鳴, 丁磊磊, 等. 不同放牧強(qiáng)度對(duì)貴州人工草地土壤養(yǎng)分及活性有機(jī)碳的影響[J]. 生態(tài)科學(xué), 2018, 37(1): 42-48.

SHU Jianhong, CAI Yiming, DING Leilei, et al. Different grazing intensities affect soil nutrient and active organic carbon in Guizhou artificial grassland[J]. Ecological Science, 2018, 37(1): 42-48.