葉麗娜　呂濤　張立欣　李相儒　袁勤　魏特　劉江　代香榮　郝偉昌　劉向陽(yáng)　郝亞峰

摘要 在2018年5、7和9月在內(nèi)蒙古鄂爾多斯市杭錦旗獨(dú)貴塔拉鎮(zhèn)阿木古龍甘草示范區(qū)選取1年生、2年生、3年生和4年生甘草，對(duì)其生長(zhǎng)特征及理化性質(zhì)進(jìn)行分析。結(jié)果表明，甘草株高、主根長(zhǎng)度、主根直徑、地上生物量和地下生物量隨甘草年齡增加而不同幅度增大。3年生和4年生甘草之間主根直徑和地下生物量無(wú)顯著差異。土壤含水量在3年生甘草為最大，田間持水量和土壤孔隙度在3年生和4年生甘草較大。土壤入滲速率和土壤容重在3年生和4年生甘草較低。pH、電導(dǎo)率、速效氮、速效磷、速效鉀和有機(jī)質(zhì)在3年生和4年生甘草下顯著提高，表明3年生和4年生甘草對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響比較相似。

關(guān)鍵詞 甘草;不同年齡;生長(zhǎng)特征;土壤理化性質(zhì)

中圖分類(lèi)號(hào) S567.7+1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 0517-6611（2020）11-0093-04

Abstract The demonstration area of Amugulong in Duguitala Town，Hangjin County，Ordos City，Inner Mongolia in May，July and September 2018，selected 1year，2year，3year and 4year licorice，analyzed their growth characteristics and physical and chemical properties. The results showed plant height，taproot length，taproot diameter，aboveground biomass and underground biomass of licorice increased with age. There was no significant difference in taproot diameter and underground biomass between 3year and 4year licorice. The soil water content was the largest in 3year licorice，and the field water capacity and soil porosity were the largest in 3year and 4year licorice. Soil infiltration rate and soil bulk density were lower in 3year licorice and 4year licorice. ?pH，electrical conductivity，rapidlyavailable nitrogen，rapidlyavailable phosphorus，rapidlyavailable potassium and organic matter were significantly increased under 3year and 4year licorice，indicating that 3year and 4year licorice had similar effects on soil physical and chemical properties.

Key words Licorice;Different ages;Growth characteristics;Soil physical and chemical properties

近幾十年來(lái)，隨著人口增加和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、工業(yè)的飛速發(fā)展，全球氣候變化加劇，世界各地土地發(fā)生了不同程度的退化和沙化[1]，從而引起了廣大學(xué)者們的關(guān)注，不少學(xué)者開(kāi)始研究了我國(guó)土地沙化退化的現(xiàn)狀、原因、變化趨勢(shì)，并通過(guò)不斷摸索研究，掌握了一些荒漠化、沙化治理技術(shù)，取得了一定的成果。灌木作為沙漠地區(qū)優(yōu)勢(shì)種，具有防風(fēng)固沙、保持水土和改良鹽堿地的作用[2-4]。錢(qián)洲[5]研究不同恢復(fù)年限下樣地植被恢復(fù)特征及土壤理化性質(zhì)的變化得出，植被恢復(fù)過(guò)程中植被蓋度、密度、地上生物量和地下生物量有了明顯的增長(zhǎng)，并改善了當(dāng)?shù)赝寥览砘再|(zhì)。苗恒錄[6]研究毛烏素沙地土壤養(yǎng)分空間變異性揭示了土壤中的全氮、速效磷、速效鉀和有機(jī)質(zhì)的空間分布特征。劉陟等[7]對(duì)毛烏素沙地油蒿生物量進(jìn)行了估測(cè)模型研究。綜上所述，植物對(duì)土壤理化性質(zhì)產(chǎn)生一定的影響。

甘草（Glycyrrhiza uralensis）屬豆科，多年生草本，具有抗寒、耐熱、耐旱、抗鹽堿等優(yōu)良特征，適應(yīng)能力強(qiáng)，生命力旺盛，一般生長(zhǎng)在干旱、半干旱的沙土、沙漠邊緣和黃土丘陵地帶。甘草的用途也十分廣泛，在醫(yī)藥、食品、飼用和日用化工等領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用[8]。近年來(lái)，在實(shí)踐過(guò)程中人們發(fā)現(xiàn)甘草能夠把空氣中的氮吸收并轉(zhuǎn)移，固定到土壤中，具有荒漠、半荒漠地區(qū)保持水土、改良土壤、防風(fēng)固沙的作用，因此逐漸引起學(xué)者們的關(guān)注。該研究以不同年齡甘草為研究對(duì)象，分析不同年齡甘草生長(zhǎng)特征及對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響，從而為甘草治沙改土研究提供理論依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市杭錦旗獨(dú)貴塔拉鎮(zhèn)境內(nèi)，地理坐標(biāo)為40°36′28.13″N、108°33′51.07″E。研究區(qū)屬于典型的溫帶大陸性氣候，全年平均降水量在186 mm左右，主要集中在7—8月份，降水量149 mm，占全年降水量的49%，全年平均蒸發(fā)量2 499 mm左右，月蒸發(fā)量為42 mm。日照充足，晝夜溫差大，年平均氣溫6.3 ℃，7月平均氣溫22 ℃，極端最高氣溫38 ℃，最低平均氣溫-12 ℃，極端最低氣溫-31 ℃，無(wú)霜期為135 d。風(fēng)向多為南、東南風(fēng)，年均風(fēng)速為3.2 m/s，最大風(fēng)速為7.6 m/s。研究區(qū)主要植被由楊柴、花棒、檸條錦雞兒、油蒿、白沙蒿、沙柳、沙米、沙鞭草等植物為主的沙生灌叢和半灌叢組成。該地區(qū)土壤類(lèi)型為風(fēng)沙土。

1.2 樣地設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)采集

2018年在杭錦旗獨(dú)貴塔拉鎮(zhèn)阿木木古龍甘草產(chǎn)業(yè)示范區(qū)內(nèi)選取1年生、2年生、3年生和4年生人工種植甘草地進(jìn)行樣地設(shè)置。5、7和9月在每種年齡甘草樣地隨機(jī)選取3個(gè)植被調(diào)查樣方（樣方面積為1 m×1 m），測(cè)量甘草株高，采集地上部分測(cè)量生物量（用恒溫烘箱65 ℃條件下烘干）。 2018年9月在每個(gè)年齡甘草樣地選取3個(gè)調(diào)查樣方（5 m×1 m）挖取甘草地下部分，測(cè)量主根長(zhǎng)度、主根直徑及地下部分生物量。在每個(gè)植被樣方周?chē)x取3個(gè)樣點(diǎn)，每個(gè)樣點(diǎn)采集0～10、10～20和20～30 cm土層的土樣，每個(gè)土層為3個(gè)重復(fù)。采集的土樣拿回實(shí)驗(yàn)室去除雜物，在平整的平臺(tái)上攤成薄薄一層，置于干凈整潔的室內(nèi)通風(fēng)處自然風(fēng)干，過(guò)篩1.000和0.125 mm篩后測(cè)量土壤有機(jī)質(zhì)、速效氮、速效磷、速效鉀、pH、電導(dǎo)率、土壤容重、田間持水量、入滲速率、蒸發(fā)速率和含水量等指標(biāo)。

1.3 土壤理化性質(zhì)測(cè)定

土壤物理性質(zhì)的測(cè)定采用環(huán)刀法;土壤有機(jī)質(zhì)測(cè)定采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法;速效氮的測(cè)定采用堿解擴(kuò)散法;速效磷的測(cè)定采用NaHCO3浸提，分光光度計(jì)法;速效鉀的測(cè)定采用NH4OAc浸提，火焰光度計(jì)法。分析方法均按照《土壤農(nóng)化分析》[9]方法進(jìn)行。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 2010軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析并繪圖。利用SPSS 18.0軟件對(duì)不同年齡甘草株高、地上生物量、主根長(zhǎng)度、主根直徑、地下部分生物量及不同年齡甘草土壤物理性質(zhì)（土壤含水量、土壤容重、土壤孔隙度、田間持水量及入滲速率）和化學(xué)性質(zhì)（pH、電導(dǎo)率、有機(jī)質(zhì)、速效氮、速效磷、速效鉀）進(jìn)行單因素方差分析（One-Way ANOVA），甘草主根長(zhǎng)度及主根直徑進(jìn)行相關(guān)分析，顯著水平為P<0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同年齡甘草生長(zhǎng)特征 對(duì)不同年齡甘草株高及主根長(zhǎng)度進(jìn)行單因素方差分析，結(jié)果表明（圖1），不同年齡間甘草株高及主根長(zhǎng)度具有逐年增高趨勢(shì)，從小到大依次均為1年生、2年生、3年生、4年生甘草。4種處理下甘草株高具有顯著差異，4年生甘草株高能達(dá)到47.22 cm。 4年生甘草主根長(zhǎng)度顯著高于其他3個(gè)年齡甘草主根長(zhǎng)度（P<0.05）。2年生甘草主根長(zhǎng)度和3年生甘草沒(méi)有出現(xiàn)顯著性差異（P>0.05）。

對(duì)不同年齡甘草主根直徑進(jìn)行單因素方差分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)（圖2），4年生甘草主根直徑顯著高于1年生和2年生甘草主根直徑（P<0.05）。3年生甘草主根直徑與2年生和4年生甘草沒(méi)有出現(xiàn)顯著性差異（P>0.05），4個(gè)年齡甘草主根直徑從小到大依次為1年生、2年生、3年生、4年生甘草。

對(duì)不同年齡甘草主根長(zhǎng)度及主根直徑進(jìn)行相關(guān)分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)（圖3），主根長(zhǎng)度與主根直徑之間呈顯著冪函數(shù)關(guān)系y=0.243 3x0.472 8（R2=0.382 8）。

對(duì)不同年齡甘草地上生物量及地下生物量進(jìn)行單因素方差分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)（圖4），4年生甘草地上生物量顯著高于其他3個(gè)年齡甘草地上生物量（P<0.05），地上生物量達(dá)168.36 g。3年生和4年生甘草地下生物量顯著高于1年生和2年生甘草地下生物量（P<0.05）;1年生與2年生、3年生與4年生甘草地下生物量均沒(méi)有出現(xiàn)顯著性差異（P>0.05）。4種年齡甘草地上生物量及地下生物量從小到大依次為1年生、2年生、3年生、4年生甘草，表明甘草地下部分生長(zhǎng)到3年后緩慢增長(zhǎng)。

2.2 不同年齡甘草土壤物理性質(zhì)

2.2.1 土壤含水量。從表1可看出，土壤含水量在0～10、10～20和20～30 cm土層下均表現(xiàn)為3年生甘草土壤含水量顯著高于1年生、2年生和4年生甘草及對(duì)照處理下土壤含水量。2年生、3年生和4年生甘草土壤含水量變化均在10～20 cm土壤含水量最高。1年生甘草土壤含水量隨土層的加深而增大。

2.2.2 土壤入滲速率。在0～10 cm土層時(shí)，對(duì)照處理下土壤入滲率最高，隨甘草年齡的增加而土壤平均入滲率降低，4年生甘草土壤入滲速率最低。10～20 cm土層時(shí)，土壤入滲速率從大到小依次為CK、1年生甘草、2年生甘草、4年生甘草、3年生甘草。20～30 cm土層時(shí)，3年生甘草土壤平均入滲率顯著低于CK處理，入滲速率從大到小依次為CK、1年生甘草、2年生甘草、4年生甘草、3年生甘草。

2.2.3 土壤容重。在0～10、10～20和20～30 cm土層下均表現(xiàn)對(duì)照處理下土壤容重最大，4年生甘草土壤容重最小，各處理下土壤容重從大到小依次為CK、1年生甘草、2年生甘草、3年生甘草、4年生甘草。

2.2.4 田間持水量。在0～10、10～20和20～30 cm土層時(shí)均表現(xiàn)為對(duì)照處理下田間持水量最低，隨著甘草年齡的增長(zhǎng)而增加，從大到小依次為4年生甘草、3年生甘草、2年生甘草、1年生甘草、CK。20～30 cm土層時(shí)，3年生和4年生甘草田間持水量顯著高于對(duì)照處理下田間持水量。

2.2.5 土壤孔隙度。在0～10 cm土層時(shí)，3年生甘草土壤孔隙度顯著高于對(duì)照處理。10～20 cm土層時(shí)，3年生和4年生甘草土壤孔隙度顯著高于對(duì)照處理。20～30 cm土層時(shí)，3年生和4年生甘草土壤孔隙度顯著高于1年生甘草和對(duì)照處理。在0～10、10～20和20～30 cm土層時(shí)，土壤孔隙度從大到小均依次為3年生甘草、4年生甘草、2年生甘草、1年生甘草、CK。

2.3 不同年齡甘草土壤化學(xué)性質(zhì)

2.3.1 速效氮。從表2可看出，在0～10、10～20和20～30 cm土層時(shí)均表現(xiàn)為3年生甘草土壤速效氮顯著高于對(duì)照流動(dòng)沙地，且對(duì)照流動(dòng)沙地土壤速效氮含量處于最低水平，表明種植甘草可以提高土壤速效氮含量。0～10 cm土層時(shí)，不同處理下土壤速效氮含量從大到小依次為3年生甘草、4年生甘草、2年生甘草、1年生甘草、CK;10～20和20～30 cm土層時(shí)，不同處理下土壤速效氮含量從大到小依次為3年生甘草、2年生甘草、4年生甘草、1年生甘草、CK。

2.3.2 速效鉀。在0～10、10～20和20～30 cm土層下土壤速效鉀含量均表現(xiàn)隨甘草種植年齡增長(zhǎng)而增加的趨勢(shì)，3年生和4年生甘草土壤速效鉀含量顯著高于對(duì)照流動(dòng)沙地， 不同處理下土壤速效鉀含量從大到小依次為4年生甘草、3年生甘草、2年生甘草、1年生甘草、CK。

2.3.3 速效磷。在0～10、10～20和20～30 cm土層下速效磷含量均表現(xiàn)隨甘草種植年齡增長(zhǎng)而增加的趨勢(shì);0～10 cm土層時(shí)，3年生和4年生甘草速效磷含量顯著高于其他處理;10～20 cm土層時(shí)，4年生甘草速效磷含量顯著高于其他處理（除3年生甘草）;20～30 cm土層時(shí)，3年生、4年生甘草速效磷含量顯著高于1年生甘草和對(duì)照流動(dòng)沙地。3種土層下速效磷含量從大到小均依次為4年生甘草、3年生甘草、2年生甘草、1年生甘草、CK。

2.3.4 有機(jī)質(zhì)。在0～10、10～20和20～30 cm土層下有機(jī)質(zhì)含量均表現(xiàn)隨甘草種植年齡增長(zhǎng)而增加的趨勢(shì)，0～10 cm土層時(shí)，4年生甘草有機(jī)質(zhì)含量顯著高于CK、1年生甘草和2年生甘草，與3年生甘草有機(jī)質(zhì)含量沒(méi)有顯著性差異;10～20 cm土層時(shí)，4年生甘草有機(jī)質(zhì)含量顯著高于對(duì)照流動(dòng)沙地，與其他處理沒(méi)有顯著性差異;20～30 cm土層時(shí)，3年生和4年生甘草有機(jī)質(zhì)含量顯著高于其他處理。3種土層下有機(jī)質(zhì)含量從大到小均依次為4年生甘草、3年生甘草、2年生甘草、1年生甘草、CK。

3 討論

甘草的用途十分廣泛，甘草根部可應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、日用化工等領(lǐng)域，莖葉可用于畜牧業(yè)中。同時(shí)發(fā)現(xiàn)甘草也是荒漠、半荒漠地區(qū)保持水土、改良土壤、防風(fēng)固沙的重要植物[8]。因此，甘草在沙漠地區(qū)也開(kāi)始大面積種植。人工固沙灌木林的建植和發(fā)育能夠增加沙面地表粗糙度，逐漸降低地表細(xì)沙粒、黏粒的吹蝕，增加土壤黏粉粒含量[10-11]，進(jìn)而改變土壤容重、通氣狀況和保水能力，增加了土壤養(yǎng)分的儲(chǔ)量[12-13]。土壤物理性質(zhì)是土壤其他性質(zhì)的結(jié)構(gòu)性基礎(chǔ)，直接影響土壤的其他性質(zhì)，對(duì)于土壤系統(tǒng)發(fā)育具有重要作用[14]。

根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，甘草生長(zhǎng)特征各指標(biāo)均隨甘草年齡增加而增大，但是逐年增大幅度具有差異。其中3年生和4年生甘草主根直徑及地下生物量均較大，表明甘草生長(zhǎng)到3年以后地下生物量及主根直徑生長(zhǎng)緩慢，3年生和4年生甘草差異不顯著。株高、主根長(zhǎng)度和地上生物量為4年生甘草最大。主根長(zhǎng)度和主根直徑間呈顯著冪函數(shù)關(guān)系。

該研究得出不同年齡甘草不同程度地影響土壤理化性質(zhì)。土壤含水量表現(xiàn)為3年生甘草土壤含水量顯著高于1年生、2年生和4年生甘草及對(duì)照處理。土壤入滲速率在3年生和4年生甘草為較低。土壤容重在對(duì)照處理下土壤容重最大，4年生甘草土壤容重最小，3年生和4年生甘草無(wú)顯著差異。 田間持水量隨甘草年齡增加而增大的趨勢(shì)，但是4年生和3年生甘草差異不顯著。土壤孔隙度在3年生和4年生甘草為較大。

植被與土壤之間存在相互作用，土壤條件對(duì)植被的生長(zhǎng)有影響，反過(guò)來(lái)植被對(duì)土壤性質(zhì)也會(huì)產(chǎn)生一定的影響。該研究對(duì)不同年齡甘草土壤化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行分析得出，pH、電導(dǎo)率、速效氮、速效磷、速效鉀和有機(jī)質(zhì)在3年生和4年生甘草下均較大，對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)的影響比較相似，除速效鉀外其他指標(biāo)在3年生和4年生甘草之間均無(wú)顯著性差異。因此，3年生和4年生甘草對(duì)土壤養(yǎng)分的提升有很大的促進(jìn)作用。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)不同年齡甘草生長(zhǎng)特征指標(biāo)及土壤理化性質(zhì)進(jìn)行研究，得到以下主要結(jié)論：

（1）甘草株高、主根長(zhǎng)度、主根直徑、地上生物量和地下生物量隨甘草年齡增加而增大，增大幅度不同。3年生和4年生甘草之間主根直徑和地下生物量無(wú)顯著差異。主根直徑和主根長(zhǎng)度之間呈顯著的冪函數(shù)關(guān)系。

（2）土壤含水量在3年生甘草為最大，田間持水量和土壤孔隙度在3年生和4年生甘草的較大。土壤入滲速率和土壤容重在3年生和4年生甘草較低。

（3）pH、電導(dǎo)率、速效氮、速效磷、速效鉀和有機(jī)質(zhì)在3年生和4年生甘草下均較大，3年生和4年生甘草對(duì)土壤的影響比較相似。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉佳，劉遠(yuǎn)妹，杜忠.中國(guó)退化沙化草地治理研究進(jìn)展[J].安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)，2018，24（21）：161-164.

[2] 馮偉.毛烏素沙地東北緣土壤水分動(dòng)態(tài)及深層滲漏特征[D].北京：中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院，2015.

[3] 楊文斌，楊紅艷，盧琦，等.低覆蓋度灌木群叢的水平配置格局與固沙效果的風(fēng)洞試驗(yàn)[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2008，28（7）：2998-3007.

[4] 胡良軍，邵明安.黃土高原植被恢復(fù)的水分生態(tài)環(huán)境研究[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2002，13（8）：1045-1048.

[5] 錢(qián)洲.毛烏素沙地飛播造林植被恢復(fù)特征及土壤性質(zhì)變化[D].南京：南京林業(yè)大學(xué)，2013.

[6] 苗恒錄.毛烏素沙地土壤養(yǎng)分空間變異性初步研究[D].呼和浩特：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，2010.

[7] 劉陟，黃奇，周延林，等.毛烏素沙地油蒿生物量估測(cè)模型研究[J].中國(guó)草地學(xué)報(bào)，2014，36（4）：24-30.

[8] 張繼，姚健，丁蘭，等.甘草的利用研究進(jìn)展[J].草原與草坪，2000（2）：12-17.

[9] 鮑士旦.土壤農(nóng)化分析[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2010.

[10] YU Y J，LIN Q G，SHI Q H，et al.Changes of habitat and vegetation in manmade vegetation area of Shapotou section along BaotouLanzhou railway[J].Acta ecologica sinica，2002，22（3）：433-439.

[11] TAN M L，DUAN Z H，CHEN X H.Study on soil property evolution in recovery process of moving sand land[J].Journal of desert research，2008，28（4）：685-689.

[12] JIA X H，LI X R，ZHOU Y Y，et al. Storages and distributed patterns of soil organic carbon and total nitrogen during the succession of artificial sandbinding vegetation in arid desert ecosystem[J].Chiese journal of environmental science，2012，33（3）：938-945.

[13] LI D F，SHAO M A.Soil organic carbon and influencing factors in different landscapes in an arid region of northwestern China[J].Catena，2014，116：95-104.

[14] 張仁陟，羅珠珠，蔡立群，等.長(zhǎng)期保護(hù)性耕作對(duì)黃土高原旱地土壤物理質(zhì)量的影響[J].草業(yè)學(xué)報(bào)，2011，20（4）：1-10.