克氏針茅草原群落多根蔥種群拓殖過程中土壤銨態(tài)氮的變化

王龍婷 梁心如 余清揚(yáng) 烏云娜

摘要：選取呼倫貝爾草原區(qū)新巴爾虎右旗作為放牧樣地，于7月下旬在該樣區(qū)進(jìn)行了植物群落調(diào)查：以克氏針茅群落為調(diào)查對象，在不同放牧梯度上隨機(jī)選取長勢均一、生境相近的克氏針茅和多根蔥各10株，以植株為中心，在距其中心15cm處采集土壤樣品，分別采集土壤0～10cm、10～20cm、20～30cm不同土層的土壤樣品，帶回實(shí)驗(yàn)室后，測量和分析了土壤樣品中銨態(tài)氮的含量，以探討不同的放牧梯度上多根蔥種群和克氏針茅種群的生長結(jié)構(gòu)以及土壤理化指標(biāo)的變化規(guī)律，為該地區(qū)的草地生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)與重建奠定一定的理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：克氏針茅草原;土壤;銨態(tài)氮

中圖分類號：S714.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-9944（2019）22-0030-03

1 引言

草地是寶貴的自然資源，是草原畜牧業(yè)賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，在社會、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境保護(hù)中具有十分重要的地位[1]。同時(shí)，它又具有十分重要的生態(tài)屏障功能，對維持地球上生命支持系統(tǒng)的穩(wěn)定具有重要作用[2]。草地生態(tài)系統(tǒng)是陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分[3]，草地的占地面積約為全球陸地面積的1/5，而中國草地面積為4.0×10⁸hm²，占國土總面積的41.7%，占世界草地總面積的6%～8%，居世界第二[4]。草地具有不可替代的生態(tài)功能，但由于自然環(huán)境因素和人類對草地生態(tài)系統(tǒng)不合理的利用，使得草地荒漠化嚴(yán)重，草地生態(tài)系統(tǒng)變得十分脆弱。草地退化已成為限制草地生態(tài)功能發(fā)揮、生產(chǎn)力提高的主要限制因素[5]。

土壤是陸地生態(tài)系統(tǒng)的核心，是連接大氣圈、水圈、生物圈以及巖石圈的紐帶[6]，儲藏有大量的營養(yǎng)物質(zhì)，是植物生長發(fā)育的基質(zhì)，是生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)和能量的循環(huán)與交換的重要場所。土壤養(yǎng)分直接決定著植物生長狀況，對生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和生產(chǎn)力水平有決定作用[7]。草地生態(tài)系統(tǒng)中，植被退化和土壤退化間互為因果，植被退化直接導(dǎo)致土壤退化，土壤退化也一定會引起植被的進(jìn)一步退化。

本課題所研究的區(qū)域是處于內(nèi)蒙古自治區(qū)東部的呼倫貝爾市所轄的呼倫貝爾大草原，總面積25.3萬km²，是我國內(nèi)陸面積最大的地級市，擁有野生高等植物1410余種，低等植物380多種，野生動物達(dá)13種，占全國種類的12.3%[8]。同時(shí)，內(nèi)蒙古草原也是我國北部邊疆十分重要的生態(tài)屏障，對保衛(wèi)我國的生態(tài)安全起著重要作用。

2 研究區(qū)域概況

呼倫貝爾草原地勢東高西低，海拔在650～700m之間，這里是我國目前保存最完好的草原，是世界四大草原之一，被稱為世界上最好的草原[9]。呼倫貝爾市位于E115°31′～126°04′、N47°05′～53°20′之間，東鄰黑龍江省，西、北與蒙古國、俄羅斯相接壤，地處中溫帶和寒溫帶，屬大陸性季風(fēng)氣候，冬季寒冷漫長，夏季溫涼短促，春季干燥風(fēng)大，秋季氣溫驟降霜凍早[10]。該草原年平均溫度在0℃左右，無霜期85～155d[11]，屬于半干旱區(qū)，年降水量在250～350mm左右，典型草原栗鈣土地帶幾乎占據(jù)整個(gè)呼倫貝爾草原[12]，為典型草原地區(qū)。

本課題研究區(qū)域的土壤為栗鈣土[13]。

3 研究方法

3.1 采樣方法

本研究選取呼倫貝爾草原區(qū)新巴爾虎右旗作為放牧樣地，于7月下旬在該樣區(qū)進(jìn)行植物群落調(diào)查，以克氏針茅群落為調(diào)查對象，在不同放牧梯度上隨機(jī)選取長勢均一、生境相近的克氏針茅和多根蔥各10株，以植株為中心，在距其中心15cm處用環(huán)刀和土鉆采集土壤樣品，分別采集土壤0～10cm、10～20cm、20～30cm不同土層的土壤樣品，放入自封袋里，保存并帶回實(shí)驗(yàn)室。

3.2 樣品的前處理與測定方法

將樣品放在陰涼干燥、通風(fēng)、無污染的室內(nèi)，弄碎后平鋪在干凈的牛皮紙上，攤成薄薄一層，并經(jīng)常翻動;稍干后，將大土塊捏碎;風(fēng)干后，揀出枯枝落葉、植物根、殘茬、蟲體、石子等。之后放在有蓋、底的孔徑為1mm的篩中，篩出細(xì)土，留在篩上的土塊再倒在木板或塑料板上重新碾磨。如此反復(fù)多次，直到全部通過為止。樣品前處理結(jié)束后，采用分光光度法對土壤中銨態(tài)氮進(jìn)行測量。

3.3 數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)用Microsoft Office Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)的初步記錄統(tǒng)計(jì)，分析作圖;數(shù)據(jù)的單因素方差分析部分利用數(shù)據(jù)處理軟件SPSS 19.0進(jìn)行。

4 數(shù)據(jù)分析與討論

4.1 不同放牧強(qiáng)度下，土壤鐵態(tài)氮含量在不同土壤層中的變化

如圖1（a）、（b）、（c）所示，在相同土壤層條件下，隨著放牧強(qiáng)度的增強(qiáng)，土壤中銨態(tài)氮含量并未出現(xiàn)較大變化，土壤中銨態(tài)氮含量隨著放牧強(qiáng)度從輕度一中度一重度的改變呈現(xiàn)出先減少再增加的趨勢，但增減幅度都很小，且重度放牧強(qiáng)度土壤銨態(tài)氮含量最多，輕度放牧強(qiáng)度次之，中度放牧輕度土壤銨態(tài)氮含量最少。

4.2 不同土壤層，土壤銨態(tài)氮含量在不同放牧強(qiáng)度中的變化

如圖2（a）、（b）、（c）所示，在相同放牧強(qiáng)度下，隨著土壤層深度由0～10cm—10～20cm—20～30cm的不斷加深，土壤中銨態(tài)氮含量均呈現(xiàn)下降的趨勢。其中，0～10cm土壤層中銨態(tài)氮含量最高，10～20cm土壤層次之，20～30cm土壤層中含銨態(tài)氮量最少，且10～20cm與20～30cm土壤層中銨態(tài)氮含量差異較小，0～10cm土壤層與10～20cm和20～30cm土壤層中銨態(tài)氮含量差異明顯。

4.3 單因素方差分析

由表1可知，中度放牧強(qiáng)度下，0～10cm土壤層中銨態(tài)氮含量分別與10～20cm、20～30cm土壤層中銨態(tài)氮含量有顯著性，而10～20cm與20～30cm土壤層銨態(tài)氮含量無差異性，其他放牧強(qiáng)度下均無差異性。

由上述分析可知，在相同土壤層條件下，土壤中銨態(tài)氮含量隨著放牧強(qiáng)度從輕度—中度—重度的改變呈現(xiàn)出先減少再增加的趨勢，增減幅度均較小，總體呈現(xiàn)為增大趨勢，重度放牧強(qiáng)度下土壤銨態(tài)氮含量高于輕度和中度放牧;在相同放牧強(qiáng)度下，隨著土壤層深度的加深，土壤中銨態(tài)氮含量均呈現(xiàn)下降的趨勢，越往深層變化幅度越小，土壤表層（0～10cm）銨態(tài)氮含量明顯高于中層（10～20cm）和深層（20～30cm）;中度放牧輕度下，0～10cm土壤層分別與10～20cm、20～30cm土壤層中銨態(tài)氮含量有顯著性。

5 討論與結(jié)論

在相同土壤層條件下，放牧強(qiáng)度的增大，會導(dǎo)致土壤表層含水量減少，土壤孔隙降低，其滲透性也會隨之降低，同時(shí)在放牧過程中，牧群的選擇性采食和踩踏影等也影響土壤中氮素的分布，且家畜的尿液、糞便等排泄物可以對土壤中氮含量進(jìn)行補(bǔ)充。有研究表明，輕度放牧?xí)档偷V化速率;中度放牧對氮礦化速率起促進(jìn)作用;重牧放牧?xí)种仆寥赖V化過程。綜合各項(xiàng)因素，出現(xiàn)銨態(tài)氮含量隨放牧強(qiáng)度增大而先減小后增大的趨勢。

氮素在土壤中存在淋失、流失、氮揮發(fā)3種主要流失方式和土壤氮礦化等其他作用。氮素的吸收也與植物根系的分布特征密切相關(guān)。相同放牧強(qiáng)度下，在氮素的淋失、流失以及氮揮發(fā)等自然流失以及人為放牧造成的損失下，使得土壤中銨態(tài)氮含量隨土壤層的加深呈現(xiàn)出下降的趨勢，并且由于中度放牧對氮礦化速率起促進(jìn)作用，在單因素方差分析時(shí)，中度放牧強(qiáng)度下，0～10cm土壤層與10～20cm、20～30cm土壤層中銨態(tài)氮含量有顯著性。而其他放牧強(qiáng)度下不存在顯著性。

由此得出結(jié)論：土壤中銨態(tài)氮含量隨土壤層加深逐漸減小，隨放牧強(qiáng)度增大先減小再增大。說明適度放牧有助于土壤中的氮循環(huán)以及其他物質(zhì)的循環(huán)利用等，有助于合理利用草地資源，維護(hù)草地生態(tài)系統(tǒng)的平衡。

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收稿日期：2019-10-28

基金項(xiàng)目：大連民族大學(xué)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（編號：201812026328）

作者簡介：王龍婷（1997-），女，大連民族大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院學(xué)生。

通訊作者：烏云娜（1968-），女，教授，博士，研究方向?yàn)榄h(huán)境生態(tài)與資源利用。