摘要：本研究以三江源區(qū)陰陽坡天然（NG）、退化“黑土山”（BG）、人工（AG）高寒草地為研究對象，通過土壤性質(zhì)的測定，探討三江源區(qū)退化草地與人工草地土壤碳氮磷及生態(tài)化學(xué)計量特征。結(jié)果表明，陽坡BG樣地全氮（Total Nitrogen，TN）含量、NG樣地全鉀（Total potassium，TK）含量顯著高于陰坡；AG樣地全磷（Total phosphorus，TP）含量陰坡顯著高于陽坡；陰坡和陽坡土壤碳氮比（C∶N）、氮磷比（N∶P）和碳磷比（C∶P）均呈現(xiàn)NGgt;BGgt;AG的趨勢。全氮含量整體呈NGlt;AGlt;BG；AG的速效氮（Available nitrogen，AN）、土壤有機碳（Soil organic carbon，SOC）含量顯著高于BG和NG。三因素方差分析顯示，除速效氮外，坡向顯著影響了土壤其余各指標；草地群落顯著影響了除速效鉀（Available potassium，AK）和pH值以外的土壤性質(zhì)；土層顯著影響了土壤速效養(yǎng)分和土壤有機碳含量。因此，人工草地建植前期和管護后期需要適當補充速效肥料且需增加氮鉀肥比例，才能有效改善退化草地土壤狀況。

關(guān)鍵詞：“黑土山”退化草地；土層；坡向；草地群落；生態(tài)化學(xué)計量比

中圖分類號：Q178.1+4 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0435（2023）08-2527-10

The Effect of Planting “Black-Soil Mountain” Artificial Grassland on Soil

Properties in the Three Rivers Source Region

LIU He， WANG Xiao-li*， WANG Yan-long*， MA Yuan， SONG Zhi-ping

（Sciences of Animal Husbandry and Veterinary in Qinghai Province， Key Laboratory of Alpine Grassland Ecosystem in the

Three-River-Source （Qinghai University）， Ministry of Education， Qinghai Provincial Key Laboratory of Adaptive Management

on Alpine Grassland，Xining，Qinghai Province 810016，China）

Abstract：The soil properties of natural alpine grassland （NG），degraded \"black-soil mountain\" alpine grassland （BG） and artificial alpine grassland （AG） were measured to investigate the soil carbon，nitrogen，phosphorus contents and other ecological stoichiometry characteristics of degraded and artificial grasslands in the Three Rivers Source Region. The results showed that the soil total nitrogen （TN） and potassium （TK） contents of the BG and NG communities were significantly higher in the sunny slope than on those counterparts in the shady slope;the total phosphorus （TP） content of the AG community was significantly higher in the shady slope than that in the sunny slope;the ratios of carbon to nitrogen，nitrogen to phosphorus and carbon to phosphorus of the soils in both shady slope and sunny slopes were in a trend of NGgt;BGgt;AG. A three-way ANOVA showed that slope orientation significantly influenced all soil indicators except for available nitrogen （AN） and soil organic carbon （SOC），and grassland community significantly influenced all soil indicators except for available potassium （AK） content and pH value. Furthermore，the soil layer significantly influenced soil fast-acting nutrients and soil organic carbon.

Key words：Black-soil Mountain degraded grassland;Soil layer;Slope aspect;Grassland community;Ecological stoichiometry

全球氣候變化以及長期超載放牧的雙重壓力下，高寒草地這一極為脆弱的生態(tài)系統(tǒng)出現(xiàn)退化、生產(chǎn)性能下降、毒雜草比例上升等現(xiàn)象［1］，天然草地的嚴重退化導(dǎo)致水土流失以及生態(tài)系統(tǒng)功能失調(diào)，從而形成大面積的次生裸地“黑土灘”［2］。所謂“黑土山”就是指青藏高原坡度大于等于7°的“黑土灘”高寒草甸退化后形成的大面積次生裸地或毒雜草草地，原生草氈層破碎、斑塊化，甚至完全脫落消失，以莎草科和禾本科植物為建群種的草甸植被為毒雜草所替代，鼠害發(fā)生嚴重，草地生產(chǎn)能力下降，特別是在冷季，地面完全處于裸露狀態(tài)，生態(tài)和牧用功能基本喪失，嚴重影響著當?shù)啬撩竦纳a(chǎn)生活和區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的安全。因其裸露的土壤呈黑色，故名“黑土山”，是一種概括性的稱謂，并沒有發(fā)生學(xué)的意義［3］。近年來，退化草地“黑土山”面臨更多的生態(tài)問題，導(dǎo)致草地生態(tài)環(huán)境惡化。研究表明，建植人工草地可解決退化草地植被的快速恢復(fù)和生態(tài)重建問題［4-5］。

字洪標等［6］研究發(fā)現(xiàn)三江源區(qū)建植年限不同的人工草地可以使土壤養(yǎng)分狀況、微生物群落穩(wěn)定性及生態(tài)環(huán)境得到改善。李文等［7］研究發(fā)現(xiàn)多年生人工草地群落和土壤特征易受氣候因素、管理措施和自身演替等影響。施建軍等［8］提出人為干擾維持人工草地穩(wěn)定性的理論，例如施肥、鼠害防治和毒草等防除方法。可見，建植人工草地已在生態(tài)環(huán)境保護、畜牧業(yè)經(jīng)濟發(fā)展、改善民生起到了顯著作用［9］，是治理退化草地十分有效的方式［10］，同時人工草地為畜牧業(yè)提供優(yōu)質(zhì)牧草，還具有涵養(yǎng)水源、保持水土、改良土壤的功能。

坡向通過影響太陽輻射、溫度變化和蓄水能力改變土壤中水分和養(yǎng)分截留數(shù)量和分布規(guī)律［11］，同時高寒草地獨特的微地形會導(dǎo)致土壤水分、類型產(chǎn)生差異，進而引起土壤養(yǎng)分、土壤微生物的變化。生態(tài)化學(xué)計量學(xué)方法可有效揭示高寒草地生態(tài)系統(tǒng)碳、氮、磷養(yǎng)分含量變化及其化學(xué)計量特征對不同類型草地的適應(yīng)性變化規(guī)律，將有助于深入了解退化高寒草地土壤養(yǎng)分變化。研究表明土壤生態(tài)化學(xué)計量學(xué)對于養(yǎng)分限制性具有重要的指示作用，可反映出草地退化中關(guān)鍵養(yǎng)分的限制［12-13］。因此，本研究以退化高寒草地黑土山為研究對象，研究建植人工草地后，與退化黑土山和天然草地相比，陰坡和陽坡的土壤不同層次的養(yǎng)分和碳氮磷化學(xué)計量比特征有何變化，進而分析建植人工草地對退化草地恢復(fù)效果，以期為三江源區(qū)生態(tài)修復(fù)工程提供技術(shù)支撐，并為人工草地的前期建植和后期管護提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

在青海省達日縣窩賽鄉(xiāng)直卻溝（33°40′40″ N，99°42′59″ E），位于海拔4 000 m以上，屬大陸性高原氣候，自然環(huán)境惡劣，氣候寒冷，無絕對無霜期，年平均氣溫在-3.5℃到-0.1℃之間，冷季8個月，最冷月1月均溫—12.9℃，暖季烈日暴曬干旱，最熱月7月均溫9.1℃，雨熱同季，年日照時數(shù)2 466.5 h。土壤類型主要以高山草氈土和黑氈土為主，植被以草甸植被為主，土壤pH值為6.07［13］，主要以莎草科（Cyperaceae）植物為主。嚴重退化的天然草地形成“黑土山”，則以闊葉型類雜草為主，如羽葉點地梅（Pomatosace filicula Maxim.）、鵝絨委陵菜（Potentilla anserina L.）、珠芽蓼（Bistorta vivipara L.）、葵花大薊（Cirsium souliei （Franch.） Mattf.）、全緣葉綠絨蒿（Meconopsis integrifolia （Maxim.） Franch.）、臭蒿（Artemisia hedinii Ostenf.et Pauls.）、草地早熟禾（Poa pratensis L.）、黃帚槖吾（Ligularia virgaurea Maxim.）、微孔草（Microula sikkimensis Hemsl.）、云生毛茛（Ranunculus nephelogenes Edgew.）、矮火絨草（Leontopodium nanum Hand.-Mazz.）、短管兔耳草（Calystegia hederacea Maxim.）、馬先蒿（Pedicularis kansuensis Maxim.）等。

2018年選擇典型的陰坡和陽坡黑土山建植人工草地，所選草種為垂穗披堿草（Elymus nutans）、‘青海’冷地早熟禾（Poa crymophila ‘Qinghai’）、‘青海’中華羊茅（Festuca sinensis ‘Qinghai’），混播比例為1.8∶2.2∶0.5。播種量為67.5 kg·hm-2，施肥量為牧草專用肥（總養(yǎng)分N（18%）+P2O5（12%）+K2O（5%）≥35.0%）300 kg·hm-2，種植期覆蓋無紡布（15 g·m-2），在第二年已自然風化分解。

1.2 試驗設(shè)計

根據(jù)當?shù)氐臈l件選擇建植的人工草地（Artificial grassland，AG）、天然草地（Natural grassland，NG）和“黑土山”退化草地（Black-soil Mountain degraded grassland，BG）的北向陰坡和南向陽坡并劃定適合的試驗樣區(qū)，用網(wǎng)圍欄進行圍封保護，每塊樣地有3個重復(fù)。在每塊樣地隨機選擇5個試驗小區(qū)，小區(qū)面積為1 m×1 m隨機排列。

1.3 樣品采集與處理

在2020年8月初到試驗地進行樣品采集，采集不同土層的天然草地、黑土山草地和建植人工草地的土壤樣品。在每個試驗小區(qū)，隨機選取5個點進行土壤取樣。在每個取樣點，用直徑為3.5 cm的土鉆按0～10 cm，10～20 cm和20～30 cm分層取土。取出的同層土樣，迅速混合均勻，放入布袋中。土樣過2 mm篩，去除枯落物及植物根系等雜質(zhì)分成2份，其中一份存放在4℃用于分析速效養(yǎng)分，另外一份自然風干，用于分析pH值，土壤有機碳、土壤氮、土壤磷、土壤鉀含量等指標，并計算了土壤碳氮磷化學(xué)計量比特征。

1.4 土壤理化指標測定

土壤理化性質(zhì)測定參考《土壤農(nóng)化分析》［15］中的相關(guān)方法，土壤有機碳含量測定采用濃硫酸-重鉻酸鉀外加熱法；土壤全氮含量采用H2SO4-NaSO4∶CuSO4∶Se催化法消煮，用半微量凱氏定氮法測定；土壤全磷含量采用鉬銻抗法顯色法測定［15］；全鉀（Total kalium，TK）含量用NaOH熔融火焰光度計法測定；速效氮含量采用有堿解蒸餾法測定；速效鉀含量采用NH4AC-火焰光度計法測定；速效磷（Available phosphorus，AP）含量采鹽酸氟化銨法測定。

1.5 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)用Microsoft Excel 2019進行整理及初步分析，運用SPSS 26.0軟件對所有數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。首先是對所有數(shù)據(jù)進行同質(zhì)性檢驗，看是否符合正態(tài)分布性；在不考慮不同草地群落和土層的情況下，對陰坡和陽坡的各個土壤指標進行獨立樣本T檢驗；對同一個坡向上的3個草地群落和3個土層的土壤各理化性質(zhì)指標進行單因素方差分析（One-way ANOVA）；最后，草地群落、坡向和土層的土壤理化性質(zhì)和碳氮磷化學(xué)計量比進行三因素方差分析（Three-ways ANOVAs），顯著性差異水平為0.05。文中所有圖均利用Origin 2021進行繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 人工草地建植對“黑土山”退化草地土壤全量養(yǎng)分的影響

方差分析結(jié)果表明：除坡向和土層因素外，其余因素對土壤全氮含量影響均為顯著作用；坡向、草地群落及其交互作用對土壤全磷含量具有顯著影響；除土層、草地群落×土層×坡向外，其余因素對土壤全鉀含量均為顯著影響（表1）。

從陰坡和陽坡來看，全氮含量在陽坡高于陰坡，尤其是在BG樣地；而AG樣地的全磷含量在陰坡高于陽坡；NG樣地的全鉀含量在陽坡高于陰坡。不考慮草地群落和土層的影響，獨立樣本T檢驗的結(jié)果表明：土壤全氮和全鉀含量在陰坡顯著小于陽坡（Plt;0.001，Plt;0.05），土壤全磷含量在陰坡顯著高于陽坡（Plt;0.05）。

從不同的草地群落來看，不考慮土層的影響時，陰坡的全氮、全磷和全鉀含量在三個樣地均呈現(xiàn)顯著性差異（Plt;0.001）；具體來說，全氮含量呈現(xiàn)NGlt;AGlt;BG，全磷含量呈現(xiàn)NGlt;BGlt;AG，全鉀含量呈現(xiàn)AGlt;NGlt;BG的趨勢。陽坡的全氮、全磷和全鉀含量在三個樣地間均有顯著差異（Plt;0.001），全氮含量呈現(xiàn)NGlt;AGlt;BG，全磷含量呈現(xiàn)NGlt;BGlt;AG，全鉀含量呈現(xiàn)AGlt;BGlt;NG的趨勢。

陰坡三種草地土壤全氮含量呈隨土層加深而減小的趨勢，且人工草地中的全氮含量在不同深度土層中均為最低，陽坡表現(xiàn)出黑土山草地全氮含量大于人工草地和天然草地的趨勢，在淺層土壤0～10 cm中，黑土山草地全氮含量顯著高于其余兩種草地群落，為26.73 g·kg-1，比人工草地高169.46%，在20～30 cm土層中，三種草地群落間差異不顯著（圖1a和1b）。陰坡和陽坡的土壤全磷含量在天然草地全土層（0～30 cm）中均為最高，在0～20 cm土層中，人工草地和黑土山草地在兩個坡向中差異均不顯著，在陽坡20～30 cm土層，三種草地群落間差異不顯著（圖1c和1 d）。陰坡土壤全鉀含量在淺層土壤0～10 cm黑土山草地和人工草地均顯著高于天然草地（Plt;0.05），在10～20 cm土層中三種草地群落差異不顯著；陽坡天然草地全鉀含量在各個土層中顯著低于人工和黑土山草地（Plt;0.05），但人工草地和黑土山草地差異不顯著（圖1e和1f）。

2.2 建植人工草地對“黑土山”土壤速效養(yǎng)分的影響

由表2可知，除坡向、坡向×土層的交互作用外，其余因素對土壤速效氮含量均為顯著影響。除坡向×土層的交互作用對土壤速效磷含量影響不顯著外，其余均為顯著影響。只有坡向、土層和土層×坡向交互作用對土壤速效鉀含量影響顯著。

從坡向來看，NG樣地的陰坡土壤速效氮含量低于陽坡，BG樣地的速效氮含量在陰坡高于陽坡；NG樣地0～10 cm中陰坡土壤速效磷含量在高于陽坡，AG樣地表層土則相反，BG樣地速效磷含量在陰坡高于陽坡；土壤速效鉀含量在三個草地群落間陰坡均低于陽坡，尤其是在0～10 cm中。不考慮草地群落和土層的影響，獨立樣本T檢驗的結(jié)果表明：土壤速效磷含量陰坡高于陽坡，但兩者差異不顯著；陰坡土壤速效鉀含量顯著低于陽坡（Plt;0.05）。

從不同的草地群落來看，不考慮土層的影響時，陰坡的速效氮、速效磷含量在三個樣地間差異顯著（Plt;0.001；Plt;0.05），但速效鉀含量差異不顯著；其中速效氮含量呈現(xiàn)NGlt;BGlt;AG的趨勢，速效磷含量呈現(xiàn)BGlt;NGlt;AG的趨勢，速效鉀含量呈現(xiàn)NGlt;AGlt;BG的趨勢。陽坡的土壤速效氮、速效磷含量在三個樣地間差異顯著（Plt;0.001），速效鉀含量差異不顯著，速效氮和速效磷含量呈BGlt;NGlt;AG的規(guī)律，速效鉀含量呈AGlt;NGlt;BG的規(guī)律。

在兩個坡向的各土層中，天然草地的土壤速效氮含量在三種草地群落均為最高，陰坡天然草地含量分別為503.99 mg·kg-1，416.29 mg·kg-1，330.33 mg·kg-1，且三種草地群落均呈隨土層加深而減小的趨勢；陰坡各土層三種草地群落差異均為顯著（Plt;0.001）；陽坡0～20 cm土層天然草地含量分別為510.45 mg·kg-1，432.15 mg·kg-1，比人工草地高128.59%和93.90%（圖2a和2b）。陰坡人工草地速效磷含量在淺層土壤0～10 cm最高，高于天然草地194.46%，含量為42.24 mg·kg-1，在10～30 cm土層中，天然草地顯著高于人工草地（Plt;0.001），且呈現(xiàn)出隨土層加深而減小的趨勢。陽坡淺層土壤0～10 cm三種草地速效磷含量均高于其余兩個土層；在10～20 cm土層中，三種草地群落間速效磷含量差異顯著（Plt;0.001）（圖2c和2 d）。陰坡土壤速效鉀含量在各土層呈現(xiàn)出三種草地群落之間差異不顯著，陽坡淺層土壤0～10 cm速效鉀含量顯著高于其余兩個土層，三種草地含量分別為154.95 mg·kg-1，158.67 mg·kg-1，195.18 mg·kg-1（圖2e和2f）。

由表3可知，所有因素均顯著影響土壤有機碳含量。坡向、坡向×草地群落的交互作用顯著影響土壤pH值。

從坡向來看，三種草地群落的土壤有機碳含量陰坡高于陽坡，尤其是在BG樣地；而pH值也有類似規(guī)律，即陰坡高于陽坡，尤其是在NG樣地。不考慮草地群落和土層的影響，獨立樣本T檢驗的結(jié)果表明：土壤有機碳和pH在陰坡顯著高于陽坡（Plt;0.05，Plt;0.001）。

不同草地群落來看，不考慮土層的影響時，陰坡土壤有機碳在三個樣地間差異顯著（Plt;0.001），呈現(xiàn)BGlt;NGlt;AG的趨勢；土壤pH值則在三個樣地間差異不顯著。陽坡土壤有機碳含量和pH值在三個樣地間差異顯著（Plt;0.001），土壤有機碳含量呈現(xiàn)BGlt;NGlt;AG的趨勢，土壤pH值呈NGlt;AGlt;BG的趨勢。

陰坡天然草地土壤有機碳含量在各個土層最高，分別為74.49 g·kg-1，59.14 g·kg-1，50.67 g·kg-1，且呈現(xiàn)出隨土層加深而較小的趨勢，黑土山草地次之，人工草地最低；陽坡在0～20 cm土層天然草地含量最高，但深層土壤20～30 cm人工草地最高，為56.62 g·kg-1，高于天然草地209.55%。整體呈現(xiàn)出陰坡高于陽坡的趨勢（圖3a和3b）。

陰坡土壤pH值在0～10 cm和10～20 cm土層中，人工草地最高，為6.41和6.17，而在20～30 cm土層中三種草地群落的土壤pH值差異不顯著；陽坡pH值在0～10 cm土層中，黑土山退化草地最高，為6.13，且在0～20 cm和20～30 cm土層中三種草地群落間差異不顯著（圖3c和3d）。

2.3 建植人工草地對“黑土山”化學(xué)計量比的影響

如表4所示，人工草地的土壤C∶N比值在表層土中顯示出陰坡高于陽坡，而天然草地和黑土山草地則相反；三種草地的10～20 cm和20～30 cm土壤中C∶N比值則顯示陰坡高于陽坡，但20～30 cm的人工草地C∶N則是陰坡低于陽坡。土壤N∶P比值則在三種草地群落的三個土層均顯示出陰坡低于陽坡的趨勢。土壤C∶P比值在10～20 cm土層陰坡高于陽坡。

從草地群落來看，土壤C∶N和C∶P比值呈現(xiàn)出NGgt;BGgt;AG的趨勢，同時呈現(xiàn)陰坡gt;陽坡的趨勢；N∶P比值則呈現(xiàn)出BGgt;NGgt;AG和陽坡gt;陰坡的趨勢；C∶N，N∶P和C∶P比值都呈現(xiàn)淺層土壤0～10 cmgt;次表層土壤10～30 cm的趨勢。

3 討論

3.1 建植人工草地對土壤性質(zhì)的影響

土壤pH值用以衡量土壤酸堿反應(yīng)的強弱，主要由氫離子和氫氧根離子在土壤溶液中的濃度決定，也是反映土壤鹽堿化程度的主要指標，它可以通過影響微生物代謝的酶活性及細胞膜的穩(wěn)定性，進而影響微生物對環(huán)境中營養(yǎng)物質(zhì)的吸收［16］。本試驗表明，在高寒退化草地黑土山陰坡建植人工草地后，土壤pH值顯著高于天然草地和退化的黑土山草地。植被蓋度的增加、裸露地表面積減少、蒸發(fā)量降低，有利于提高土壤含水量，同時利于植被的生長，相應(yīng)的根系量增多，土壤容重下降，孔隙度增加，使得土壤的pH值升高［17］。適宜的pH促進對植物養(yǎng)分的吸收，提高土壤微生物活動，加速養(yǎng)分循環(huán)，從而促進植物生長。陰陽坡土壤pH值的差異可能與山地變化各異的微氣候有關(guān)［18］，區(qū)域內(nèi)土壤pH值也跟坡度成正相關(guān)［17］，即坡度越大，pH值越大。同時植被類型、積溫、植物種類和密度的不同會導(dǎo)致凋落物質(zhì)量及其本身的酸堿度不同，以及根系分泌物和根系對土壤陰陽離子吸收不平衡而產(chǎn)生的土壤酸堿差異［17］。因此，相對于陰坡，陽坡蒸發(fā)量較大、積溫大也可能引起含水量的降低從而導(dǎo)致土壤pH值的降低。

土壤養(yǎng)分含量是影響植被生長發(fā)育的關(guān)鍵因子［19］。本研究表明土壤化學(xué)指標（AN，AP，AK，SOC）隨土層深度的增加呈降低趨勢，表層營養(yǎng)物質(zhì)含量顯著高于下層土壤，“表聚性”明顯，與大多數(shù)研究結(jié)果一致［20-21］。土壤有機碳主要來源于植物腐殖質(zhì)和凋落物、土壤微生物、根系及其分泌物，表層根系和凋落物較多，隨著土層深度加深，營養(yǎng)物質(zhì)逐漸減少［22］。在本研究中，建植的人工草地因為長期的圍欄封育導(dǎo)致土壤有機碳含量顯著低于天然草地和黑土山草地，這可能是因為天然草地向栽培草地的轉(zhuǎn)變通常伴隨著土壤有機碳的損失［23］，試驗中人工草地建植年限較短，建植人工草地會加快退化草地土壤有機碳的吸收，被用于草地植物的生長發(fā)育。同時土地變化對現(xiàn)有天然草地的使用和覆蓋會改變植物群落組成和土壤特征，例如土壤CH4吸收減少，N2O排放增加。較低的凋落物輸入和較低的地下生物量導(dǎo)致土壤有機質(zhì)減少，耕作導(dǎo)致土壤呼吸速率加快，土壤有機質(zhì)礦化加速。然而，一些研究發(fā)現(xiàn)，將天然但退化的草地轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗄晟莸貢?dǎo)致更高的草料產(chǎn)量和土壤肥力［24］。Feng等人［25］發(fā)現(xiàn)，在嚴重退化的青藏高原高寒草地上種植垂穗披堿草可顯著改善三到七個生長季節(jié)后的土壤質(zhì)量和肥力。

磷在調(diào)節(jié)植物體內(nèi)養(yǎng)分代謝、改善土壤理化性質(zhì)方面也發(fā)揮著重要作用。建植人工草地時的圍欄和施肥對改良高寒草地全磷含量有明顯的作用，這與王偉等研究結(jié)果一致［26］。在建植人工草地時，對樣地進行了圍欄封育，最主要的作用是減少了家畜對草地的采食、踐踏和糞便等外界干擾，進而對土壤理化性質(zhì)有明顯的改善，土壤通氣性以及有機碳、氮和磷養(yǎng)分增加。但也有研究表明，相對于圍欄封育，施肥對退化草地土壤磷庫的改善效果更加快速、明顯［27］。坡向也會影響土壤磷素的含量，在本試驗中坡向?qū)θ缀退傩Я缀坑酗@著作用，天然草地地表凋落物的分解，可以有效提高土壤磷含量。但土壤速效磷含量與全磷含量有時并不相關(guān)，所以只有速效磷含量可以作為一般土壤磷素供應(yīng)水平的必要指標。

坡向是重要地形因子，坡向影響非生物資源的分配，例如土壤濕度、近地表氣溫、土壤溫度、土壤養(yǎng)分的再分配［28］。土壤養(yǎng)分在不同坡向的高寒草地呈現(xiàn)一定空間分布格局，黑土山草地的表層土壤中全氮含量最高，其他樣地的各土層中土壤全氮含量表現(xiàn)出陰坡低于陽坡，N∶P比均低于10，導(dǎo)致植被受氮素限制［28］。Wang等［29］研究表明，氮素在土壤中的貯存和轉(zhuǎn)化受土壤有機質(zhì)積累與分解的影響，并起主導(dǎo)作用；當可利用性碳源充足時，氮固定潛能高，凈氮礦化降低，增加全氮含量；相反，可利用性碳相對較低時，氮的固定潛能變低，凈氮礦化升高，加速全氮分解。

作物的生理代謝、抗逆性，尤其是品質(zhì)的改善與鉀的關(guān)系非常密切［30］。建植人工草地后，土壤全鉀含量在兩個坡向都增加了，但在建植人工草地后全鉀含量降低，說明建植人工草地加速了植物對土壤速效鉀的利用。同時土壤鉀素營養(yǎng)是影響植物抗旱性、根系生長和作物產(chǎn)量的重要因素。

3.2 土壤生態(tài)化學(xué)計量比

土壤元素C，N，P含量及其化學(xué)計量比是衡量土壤有機質(zhì)數(shù)量、質(zhì)量和養(yǎng)分循環(huán)及平衡的重要指標，土壤C和N含量主要源于植物凋落物、根系分泌物、微生物殘體等有機質(zhì)的輸入，具有重要的生態(tài)指示作用［31］。C∶N比可以反映出有機質(zhì)在分解過程中是發(fā)生礦化還是微生物固持，較低的C∶N比有利于氮的礦化養(yǎng)分釋放，本研究發(fā)現(xiàn)，人工、天然和黑土山草地土壤的C∶N比值范圍分別是2.19～5.28，1.29～6.78和0.93～2.86，說明三種草地群落間土壤有機碳含量處于較高水平，較高的土壤有機碳含量降低了全氮含量使草地發(fā)生了凈礦化。土壤C∶P比是指示土壤P素礦化能力的重要指標，可以衡量土壤有機質(zhì)礦化釋放P或吸收固持P的潛力，較高的C∶P比不利于微生物在有機質(zhì)分解過程中的養(yǎng)分釋放，使土壤中有效磷的含量減少［32］，本研究發(fā)現(xiàn)，人工、天然和黑土山草地土壤的C∶P比值范圍分別是10.80～26.26，8.18～27.15和8.75～20.13，這是因為有機質(zhì)分解過程中養(yǎng)分釋放受到影響，使得P含量降低［33］。N∶P作為判斷限制生產(chǎn)力的養(yǎng)分因子指標，將N∶Plt;10和N∶Pgt;20作為評價植被生產(chǎn)力受N或者P限制的指標［34］，人工、天然和黑土山草地土壤的N∶P范圍分別是3.33～4.99，2.83～6.57和4.62～13.30，由此可知，在三種草地群落間植物的生產(chǎn)力主要受N素的影響，說明土壤中氮磷含量直接影響到植物體內(nèi)的氮磷比［33］。

4 結(jié)論

基于陰坡和陽坡對天然草地、“黑土山”退化草地和人工草地土壤性質(zhì)第三年數(shù)據(jù)的研究，發(fā)現(xiàn)除速效氮外，坡向顯著影響了土壤全氮、全磷、全鉀、速效磷和速效鉀含量；草地群落顯著影響了除速效鉀和pH值以外的土壤性質(zhì)；土層顯著影響了土壤速效養(yǎng)分和土壤有機碳含量。建植人工草地后土壤性質(zhì)雖有一定程度的改善，但土壤速效養(yǎng)分尤其是速效鉀的含量仍然低于天然草地。因此，在三江源“黑土山”退化草地生態(tài)治理的人工草地建植前期和管護后期均需要適當補充速效肥料且需增加氮鉀肥比例，才能有效改善退化草地土壤狀況。

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（責任編輯 閔芝智）

收稿日期：2022-12-20；修回日期；2023-02-20

基金項目：國家自然科學(xué)基金區(qū)域聯(lián)合基金（32260327；U21A20183；U21A20186）；中國科學(xué)院-青海省人民政府-三江源國家公園聯(lián)合研究專項（LHZX-2020-08）資助

作者簡介：劉和（1996-），男，漢族，甘肅定西人，碩士研究生，主要從事高寒草地土壤生態(tài)學(xué)研究，E-mail：1379033042@qq.com；*通信作者Author for correspondence，E-mail：wxl.yu@163.com;wangyl506@163.com