天然羊草草原切根施肥改良技術(shù)研究

遲曉雪李欣鄒新海李春紅

(1.呼倫貝爾市林業(yè)和草原科學(xué)研究所，內(nèi)蒙古 呼倫貝爾 021008；2.呼倫貝爾市柴河林業(yè)局，內(nèi)蒙古 呼倫貝爾 162682；3.呼倫貝爾農(nóng)墾哈達(dá)圖農(nóng)牧場(chǎng)有限公司，內(nèi)蒙古 呼倫貝爾 021500；4.陳巴爾虎旗林業(yè)和原保護(hù)與發(fā)展中心，內(nèi)蒙古 呼倫貝爾 021500)

羊草草原是優(yōu)良的放牧場(chǎng)和打草場(chǎng)，羊草是專指禾本科賴草屬的一個(gè)物種，別名“堿草”，屬于一等優(yōu)質(zhì)飼草，有“禾草之王”的美譽(yù)。羊草具有適口性好，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高等優(yōu)點(diǎn)，是牧區(qū)畜牧業(yè)發(fā)展十分重要和寶貴的草場(chǎng)資源。2021年，國(guó)家林業(yè)和草原局首次公布中華人民共和國(guó)主要草種目錄，羊草列入其中。作為我國(guó)唯一出口的優(yōu)質(zhì)鄉(xiāng)土草，羊草不只是羊的“心頭之好”，還廣受牛、馬、驢、鵝、兔、魚的喜愛。

由于長(zhǎng)期超載過牧、不合理的利用方式，加之氣候因素導(dǎo)致羊草草原土壤板結(jié)，有機(jī)質(zhì)含量下降，草場(chǎng)退化嚴(yán)重。目前國(guó)內(nèi)外普遍應(yīng)用的草場(chǎng)改良方法有淺耕翻、深松、松土、切根、施肥、施鹽堿地改良劑、施化工原料、秸稈還田等措施，改良效果與降雨、土壤特征等條件多種因素有關(guān)，效果不一[1-5],

多年生羊草在自然環(huán)境中以根莖繁殖為主，有性繁殖為輔，切根是退化羊草草地生態(tài)修復(fù)與治理比較不錯(cuò)的方法，該方法主要是利用羊草依賴根莖繁殖實(shí)現(xiàn)自我繁育的生物學(xué)特性，對(duì)干旱半干旱退化羊草草原具有很強(qiáng)的適用性。切根即使用齒輪型切刀切斷亞表層羊草橫走根莖，深度約7～8cm，在草地土壤表層破開1條窄縫，形狀可以是條形或者是網(wǎng)格形，寬度約2～3cm，對(duì)土壤擾動(dòng)不大，短時(shí)間即可回填，在草地亞表層形成虛實(shí)結(jié)合的疏松土壤環(huán)境，具有疏松土壤，增強(qiáng)透氣性，同時(shí)對(duì)土壤破壞度小，減少風(fēng)蝕、沙化的危險(xiǎn)，有利于促進(jìn)羊草復(fù)壯與自我繁殖[6]。不少學(xué)者的研究采用松土的方式，實(shí)際與切根做法基本一致，切根與松土都是這種改良方式的目的，切根以切斷羊草根系為主，深度通常不超過15cm，松土則可以是4～40cm，以達(dá)到深松的目的，在這里筆者把這種改良方式叫作切根松土改良技術(shù)。陳積山等[7]對(duì)松嫩退化羊草草地進(jìn)行切根研究表明，切根處理可以顯著降低土壤容重，增加土壤透氣性。秦燕等[8]對(duì)退化羊草草原進(jìn)行的切根試驗(yàn)表明，切根處理對(duì)土壤pH、電導(dǎo)率等物理特征影響較少，但切根顯著減少了土壤中全氮含量，提高了草地土壤酶活性，有利于草地土壤中氧氣的轉(zhuǎn)化和利用，從而促進(jìn)植物生長(zhǎng)。尤泳等[9]對(duì)退化羊草草原進(jìn)行切根處理，通過對(duì)土壤理化性質(zhì)進(jìn)行測(cè)定，表明切根可以改善土壤的理化性質(zhì)，其中對(duì)化學(xué)特征的影響高于對(duì)物理性狀的影響，有效提高了土壤有機(jī)質(zhì)含量，但土壤表層的含水量略有降低，說明切根可以增加土壤通透性，但同時(shí)也在一定程度上增加了水分的蒸發(fā)。才源等[10]研究表明，采用深松切根加施肥技術(shù),可以顯著地提高羊草的產(chǎn)量與品質(zhì)，土壤理化性質(zhì)也得到了有效的改善。烏仁其其格等[11]對(duì)呼倫貝爾草甸草原羊草群落重度退化草原進(jìn)行不同深度(分別為4cm和7cm)切根處理，切根深度為4cm時(shí)，可以提高群落總蓋度和群落密度，但也減少了物種數(shù)，切根深度7cm時(shí)，顯著提高了群落高度和羊草地上生物量，同時(shí)也減少了物種數(shù)，說明采用切根改良退化羊草草原，在給羊草創(chuàng)造出較有利的生長(zhǎng)條件有利于其生長(zhǎng)時(shí)，對(duì)其他物種增加了競(jìng)爭(zhēng)力，從一定程度上來說抑制了其他物種的生長(zhǎng)。劉瓊等[12]對(duì)呼倫貝爾退化羊草草甸草原的研究表明，切根加施化肥和切根加施有機(jī)肥均可以顯著提高地上生物量以及羊草重要值。符佩斌等[13]通過高濃度硫酸鉀復(fù)合肥對(duì)高寒草甸草原進(jìn)行改良，設(shè)置了不同濃度施肥量和不同的施肥時(shí)間進(jìn)行處理，結(jié)果表明，春秋分季施肥在提高草地生產(chǎn)力和禾本科牧草飼草產(chǎn)量以及維持高寒改良草地較高的飼草品質(zhì)上效果優(yōu)于春季施肥和秋季施肥。溫超等[14]研究表明，追施復(fù)合微生物肥料可以提高羊草地上生物量、高度和密度。孫佳慧[15]對(duì)內(nèi)蒙古錫林郭勒盟典型草原研究表明，通過自然恢復(fù)、淺耕翻和切根3種不同恢復(fù)改良措施，可顯著提高群落地上生物量及其累積值，同時(shí)顯著增加了根莖型禾草地上生物量、羊草密度與羊草地上生物量，增加土壤通透性和土壤表層含水量。為探索退化羊草草原植被恢復(fù)方法，通過切根、施不同肥料等方式開展本試驗(yàn)。

1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)選擇在陳巴爾虎旗巴彥庫仁鎮(zhèn)草甸草原，E49°18.636′，N119°21.298′，屬溫帶大陸性氣候，暗粟鈣土，年均降水量約為300mm，年平均溫度約為-2.6℃。羊草(Leymus chinensis)為主要建群種，主要伴生種有星毛委陵菜(Potentilla verticillaris)、二裂委陵菜(Potentilla supina)、蒙古蒿(Artemisia mongolica)、豬毛蒿(Artemisia scoparia)、蒲公英(Taraxaxum mongolicum)、冷蒿(Artemisia frigida)、腳苔草(Carex pediformis)、鴉蔥(Scorzonera austriaca)、地榆(Sanguisorba officinalis)、酸模(Rumex acetosa)等。

2 試驗(yàn)材料與方法

2.1 試驗(yàn)材料

微生物菌肥，北京鑫鑫盛達(dá)生物工程技術(shù)有限公司生產(chǎn)，N+P2O5+K2O=25%，有效活菌數(shù)≥0.2億·g-1，有機(jī)質(zhì)(以干基計(jì))≥20億·g-1；尿素，云南云化天股份有限公司生產(chǎn)，含氮量≥46.4%；復(fù)合肥，歐洲化學(xué)礦物肥料股份公司生產(chǎn)，總養(yǎng)分≥44%；磷酸二胺，貴州開磷集團(tuán)股份有限公司生產(chǎn)，總養(yǎng)分≥64.0%。切根機(jī)為QGJ-450草場(chǎng)改良切根機(jī)。

2.2 試驗(yàn)方法

2017年6月，采用切根、切根加微生物菌肥(450kg·hm-2)、切根加尿素(150kg·hm-2)、切根加磷酸二胺(150kg·hm-2)、切根加復(fù)合肥(150kg·hm-2)、微生物菌肥、尿素、磷酸二胺、對(duì)照，共9種處理，切根機(jī)采用波紋圓盤切刀，切縫寬1.5cm，切根深度8～10cm，行距為30cm，橫切后縱切，成方框狀。每個(gè)樣地面積為100m×100m。8月末進(jìn)行樣方調(diào)查，每個(gè)樣地隨機(jī)設(shè)置3個(gè)樣方，每個(gè)樣方1m2，調(diào)查內(nèi)容包括地上生物量、羊草地上生物量。

2018年6月，采用切根、切根加微生物菌肥(450kg·hm-2)、切根加尿素(150kg·hm-2)、切根加磷酸二胺(150kg·hm-2)、切根加復(fù)合肥(150kg·hm-2)、對(duì)照，共6種處理，切根機(jī)和切根方式同上。每個(gè)樣地面積為100m×100m。8月末進(jìn)行樣方調(diào)查，每個(gè)樣地隨機(jī)設(shè)置3個(gè)樣方，每個(gè)樣方1m2，調(diào)查內(nèi)容包括地上生物量(干重)、羊草地上生物量(干重)、羊草株叢數(shù)。采用SPSS軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

3 結(jié)果與分析

通過測(cè)量，地上生物量和羊草地上生物量如表1所示。

9種改良方法對(duì)地上生物量影響均不顯著，主要是由于2017年陳巴爾虎旗全年降雨量不足200mm，切根施肥均沒有起到改良效果，切根的原理本是劃破草皮，切斷羊草橫走根莖，增加新的生長(zhǎng)點(diǎn)，但由于氣候干旱，切斷根莖后，不但沒有萌發(fā)，還增加了土壤中水分的蒸發(fā)，導(dǎo)致地上生物量略有降低，施肥在沒有雨水的條件下，同樣得不到有效利用，效果不明顯。

表1 不同改良方法對(duì)地上生物量和羊草生物量的影響

2018年，降雨量較常年偏大，植被地上生物量和羊草地上生物量均以切根加施菌肥改良處理方式最高，為648.4g·m-2和363.3g·m-2，較對(duì)照增加360.1g·m-2和221.8g·m-2，切根加施復(fù)合肥和切根加尿素2種方式地上生物量次之，產(chǎn)量分別為335.2g·m-2和334.5g·m-2，但羊草地上生物量切根加尿素顯著高于切根加復(fù)合肥(p<0.05)。切根加磷酸二胺地上生物量與對(duì)照差異不顯著(p>0.05)，但羊草地上生物量顯著高于對(duì)照(p<0.05)。

表2 不同改良方法對(duì)地上生物量、羊草生物量和

尤泳等[9]對(duì)退化羊草草原進(jìn)行切根處理，通過對(duì)土壤理化性質(zhì)進(jìn)行測(cè)定，表明切根可以改善土壤的理化性質(zhì)，其中對(duì)化學(xué)特征的影響高于對(duì)物理性狀的影響，有效提高了土壤有機(jī)質(zhì)含量，但土壤表層的含水量略有降低，這與2017年切根試驗(yàn)研究的結(jié)果一致，在干旱的年份，切根不僅起不到增加牧草產(chǎn)量，還略有降低趨勢(shì)，這與孫佳慧[15]研究結(jié)果略有不同，可能是由于切根等處理在降雨較好的年份，打破土壤板結(jié)，起到蓄水保墑的作用，而在干旱年份，沒有雨水蓄積，切根破土還增加了土壤水分的蒸發(fā)，從而使兩者得出不同的結(jié)論。桂花等[16]對(duì)呼倫貝爾草甸草原羊草群落中度退化草原的研究結(jié)果表明，切根加施菌肥顯著增加了羊草群落物種豐富度指數(shù)、多樣性指數(shù)和優(yōu)勢(shì)度指數(shù)，降低了均勻度指數(shù)。改良區(qū)地上現(xiàn)存量顯著高于對(duì)照區(qū)現(xiàn)存量，切根施肥改良后草甸草原羊草種群相對(duì)生物量無顯著變化，切根加菌肥措施對(duì)羊草群落中度退化草地植被改良沒有顯著作用。

本試驗(yàn)于2017年開展，因氣候干旱，降雨量少，切根和施肥均沒有起到明顯的增加地上生物量和羊草生物量的效果，主要是由于在干旱條件下，對(duì)羊草進(jìn)行切根，沒有相應(yīng)的雨水條件，牧草生長(zhǎng)受限，不能形成新的萌發(fā)點(diǎn)，同時(shí)破土后還加大了水分的蒸發(fā)，一定程度上還可能影響羊草產(chǎn)量。2018年，降雨量較常年偏大，切根和施肥均取得一定改良退化草原的效果，切根加施微生物菌肥效果最佳，顯著提高地上生物量(p<0.05)，切根加尿素和切根加復(fù)合肥次之，與單獨(dú)切根處理地上生物量差異不顯著(p>0.05)，切根加磷酸二胺處理方式地上生物量與對(duì)照差異不顯著(p>0.05),這與田野[17]研究結(jié)果略有不同，這可能與放牧地和割草地對(duì)不同肥料的響應(yīng)不同，但無論是放牧場(chǎng)還是割草場(chǎng)，切根加微生物菌肥和切根加有機(jī)肥對(duì)地上生物量、羊草地上生物量等均表現(xiàn)出較好效果。切根加施微生物菌肥和切根加尿素在提高羊草地上生物量和羊草株叢數(shù)上表現(xiàn)最佳，切根加磷酸二胺次之，切根、切根加復(fù)合肥與對(duì)照在提高羊草地上生物量上差異不顯著(p>0.05)。切根與施肥均需在降雨較豐富的年份和季節(jié)進(jìn)行方能起到改良退化草原的效果。