全 文 ：2 3卷12 期
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草 业 科 学
C U L P R A A TU R A TI
J
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8 9
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不同围栏年限冷篙草原群落特征
与土壤特性变化的研究
赵彩霞 , , 郑大玮 2 , 何文清3 , 潘志华 2 , 胡跃高` , 樊秀荣`
(l
. 中国农业大学农学与生物技术学院 , 北京 1。。。 9 4 ; 2 . 中国农业大学资琢与环境科学院 ,北京 10 。。 9 4 .
3
. 中国农业科学院环境与可持续发展研究所 , 北京 10 。。 8 1 ; 4 . 内浪古临河区农业技术推广 中心 , 内策古 呼 和浩特 。 1 50 0 0)
摘要 : 于 2 0 0 2 年 8 月在内蒙古四子 王旗时不 同围栏年限冷茜一小 禾草放牧苹原 土壤理化性状进行 了研究 。
结果表明 : 围栏草地植物拜落特征与土壤性状都优 于全年放软草地 。 随 寿围栏 时间的粉 加 , 植物群落特征
发 生 了变化 , 土攘的理化性状也相应地发 生 了一 定的 变化 , 但 不 如植被 变化 明显 。 土壤性状对植物 群 落特
征变化 的响应租度表现为土峨水分含责与容重 最为歌感 , 土坡养分含贵较为教感 , 而 土壤机械 组 成 .J 最不
歌感 。
关锐询 : 围栏 时间 ;冷茜草原 ;群落特征 ; 土壤特性
中圈分类号 : Q 9 4 8 . 15 + 4 文献标识码 : A 文 t 幼号 : 1 0 0 1一 0 6 29 ( 2 0 0 6 ) 1 2一 0 0 8 9 一0 4
在草原生态系统中 , “ 土 一 草一 畜” 是相互联
系 、密不可分的矛盾统一体 。 近年来 , 人们逐渐意
识到由于对草地 的人为不合理利用 , 以及载畜强
度过大 , 导致草地大面积退化 。 因此 ,进行对退化
草地 的全面研究 , 建立一整套加速恢复退化草地
的措施是 当前研究的热点 。 国内外学者对草场退
化的研究多集 中于植物群落演替氏川 , 也有学者
对草地土壤性状的恢复措施进行了研究 1[ “ , ’ 3〕 , 但
缺乏对植物群落演替与土壤性质间的变化规律的
研究 。 为此结合对不 同围栏年限冷禽 一小禾草放
牧草原群落特征 的研究 ,试通过对其土壤理化性
状变化进行定量研究 , 分析植物群落特征与土壤
特性之间变化的关联性 , 以期为恢复同类退化草
地 ,提高草地生产力 , 实现草地可持续利用提供依
据 , 同时也为退化草场的科学评价提供土壤方 面
的数量指标 。
1 研究对象与试验方法
试验于 2 0 0 2 年 8 月在内蒙古四子王旗典型
草原区放牧草地上进行 , 放牧样地是冷篙一小禾
草退化草原 。 通过采用 “ 空间置换时间 ” 的方法 ,
对不 同围栏年限放牧草地进行研究 。 采用随机步
程法与样方法 ,分别在丘陵的不同部位 , 对草原植
物群落特征进行研究的同时 ,对土壤养分 、 土壤含
水量 、 土壤容重 、 土壤机械组成等土壤理化指标进
行测定 。 土壤有机质采用重铬酸钾容量一外加热
法测定 ; 全 N 采用凯氏定氮法测定 ; 速效 K 采用
火焰分光光度计法测定 ;全 P 采用原子吸收分光
光度计测定 ; 土壤含水量采用重量法测定 ; 土壤容
重采用环刀 法 ; 土壤机械组成采用鲍氏比重计法
定时测定 。 重要值 S D R 采用公式 S D R 一相对生
物量 ( % ) + 相对盖度 (% ) + 相对高度% , 多样性
指数采用 S h a n n o n 一 W e a v e r 的 H = 名 P i · I n P i ,
均匀度指数采用 E . p i e l o u 的 E = H / In s 。
需要指出的是 ,试验中调查 的不 同围栏年限
的天然冷篙草地是分别于 19 9 9 年 、 1 9 9 5 年 、 19 9 1
年和 1 9 8 8 年实行围栏措施的 , 即到试验研究时围
栏时间分别为 3 年 、 7 年 、 n 年 、 14 年 。 在围栏前
这些草地均为全年放牧草地 , 围栏后开始实行冬
春季节禁牧的季节性放牧措施 。 全年放牧冷禽草
地作为对照 。
收稿 日期 : 2 0 0 5一0 9一 0 2
墓金项 目 : 国家 “ 十五 ” 攻关课题 “ 北方早区农牧交错带防沙
型农业发展模式与技术研究 ” ( Z o 0 1B A 5o 8 B 1 2 ) ;
国家重点基础研究发展 规划项 目“ 草地与农牧
交错带生态系统重 建及 优化生 态 一 生产范式 ”
( G 2 0 0 0 0 18 6 0 6 )
作者简介 : 赵彩 , ( 19 75 一 ) , 女 , 内蒙古临河 人 , 博士 后 , 主
要从事荒澳化 、 生 态恢复及 农牧结合方 面的研
究 。 E _ m a i l : z e x s l 7 16 4 @ s i n a . e o m
PT R I U A A C
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T UR AL灰二 I EN CE( V ol . 23, N o . 12 ) 12 / 2 0 0 6
2 结果 与分析 的增加呈先降后增的趋势 ; 在全年性放牧草地中 ,
.2 1 植物群 落特征 通过对不 同围栏年限的 以上指标均低于围栏放牧草地 ;植物多样性指数 、
冷蓄放牧草地群落特征的调查研究与分析 , 结果 均匀性指数与围栏时间呈 正相 关变化 关 系 ( 表
表明冷荡重要性随着围栏时间的增加呈先增后降 1 o) 总体上 , 在围栏草地 中 , 即使经过 14 年的季
的变化趋势 ;地上部总干物质量 、 植被总彼盖度与 节性封育措施 , 植物群落并未 向着进展演替的阶
植物平均高度随围栏时间的增加呈先增后降的变 段发展 , 而是一直处于某一演替阶段 ,甚至己开始
化趋势 , 植物总种数的变化趋势则 随着围栏时间 表现出 “ 逆向演变” 迹象 ,但变化不明显 。
衰 1 冷禽一小禾草放牧草旅植物群落特征变化
围栏时间
(年 ) 冷禽重要值
地上部总干物质量 植被总盖度 植物平均高度
( g / m
Z
) ( % ) (
e m )
物种数 多样性指数 均匀性指数
八jtlq曰月啥j月了一b1OUR
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8
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7
11
.
1
1 4
.
2
1 4
。
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1 4
.
7
2
.
2 土壤理化性状
2
.
2
.
1 土峨含水 t 与容重 随着 围栏 时 间 的增
加 , 0 ~ 2 0 。m 土层含水量表现 出 “ S ” 型变化 , 2 0
~ 3 0 c m 土层含水量则表现为逐渐增加 的趋势 ,
而容重表现为 “ N ” 型变化 (表 2 ) 。 产生这种差异
的主要原 因是全年放牧草地放牧强度大 , 牲畜践
踏使得表层土壤紧实度变大 , 土壤通气性与透水
性降低 ; 而在围栏季节性 放牧草地 中 , 由于 围栏
封育减轻了放牧压力与牲畜对草地的践踏强度 ,
使得表层土壤紧实度降低 , 增强了对天然降水 的
渗透能力 。 随着土层 深度 的增加 , 各土层 间含
水量的变异在 时 间尺度 上表 现为减 小 的趋势 ,
主要是因为表层 土壤较易受到气候等因素影响
的缘故 。
衰 2 土谊含水 . 与容 ,
围栏时间
(年 )
各土层含水量 (% ) 容重
o一 1 0 em 1 0一 2 0 e m 2 0一 3 0 e m ( g / e m 3 )
0 5
.
14
3 5
.
7 1
7 8
.
7 5
1 1 5
.
5 5
1 4 5
.
9 7
3
.
4 3 1
.
4 7
3
.
89 1
.
4 0
4
.
4 4 1
.
3 4
5
.
0 3 1
.
4 1
5
.
1 9 1
.
3 7
3可看出 , 随着围栏时间的不同 , 土壤肥力状况也
发生了一定的变化 , 但不 明显 。 全年放牧草地与
围栏草地相比 ,全 N 、 全 P 、 速效 K 与有机质的含
量则均低于围栏草地 。 主要是 因为全年放牧草地
的放牧压力大 ,牲畜践踏强度大 , 破坏 了土壤的团
聚性 , 而且草原土壤养分不能从外界得到补充 ,使
得草地退化加剧 , 牧草的质量和数量降低 , 土壤中
有机质的来源减少 , 同时 , 由于草地土壤水分趋于
干早化使得土壤矿化优势增强 , 也加剧 了土壤有
机质的分解 ,这也是导致 土壤中与有机质密切相
关的全 N 、 全 P 含量减少的原因之一 〔 ’ 5〕 。 而通过
围栏封育 ,实施季节性放牧 ,使植物在关键生长期
得到了休养生息的机会 , 进而也就越有利于土壤
性状 的改善 。 随着围栏时间的增加 , 全 N 、 全 P 、
速效 K 与有机质含量 均呈现 出 “ S ” 型变化趋势
(图 1 、图 2) 。 这与牧草地 上部总 干物质量 、 植被
覆盖度的变化趋势相同 。
衰 3 土峨养分含-
围栏时间
(年 )
全 N
( % )
0
.
1 3 2
0
.
1 1 2
0
.
13 4
0
.
1 29
0
.
0 8 9
全 P
( % )
0
.
0 2 7
0
.
0 2 6
O
。
0 3 3
0
.
0 3 1
0
.
0 2 3
速效 K
( m g / k g )
有机质
( % )
眨口匕JC甘,JO甘遗`1几Rù
.…,1.二,`
八`月了只àné,自n`,一q曰一吕,白
. .…J任月,内匕.达ó亡」
注 :容重为 O一 10 c m 土层 .
2
.
2
.
2 土滚肥 力状况 土壤有机质和营养元素不
仅是土壤重要 的物质组成 , 而且也是土壤肥力的
物质基础 ,是衡量土壤质量 的重要因子 l[’ 〕 。 由表 10
l 4
l l
7
3
0
1 3 5
.
0
1 13
.
0
2 1 5
.
0
1 6 3
.
0
1 0 2
.
5
注 : 全 N 、 全 P 、 速效 K 为 o ~ 3 0 em 土层 , 有机质为 。 ~
e m 土层 。
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2
.
2
.
3 表层土滚机械组成 全年放牧草地表层土
壤砂粒含量高 ,高于围栏季节性放牧草地 , 而不同
年限围栏草地机械组成差异不明显 ( 表 4 ) 。 究其
原因是全年放牧草地植被低矮稀疏 , 裸露面积加
大 ,易受风蚀 , 表层的粘细土粒被风吹走所致 。
一全 N一全 P - 习卜- 有机质
ǎ的蕊日à喇和娜褥唱
0
.
14
0
.
12
0
.
10
0
.
0 8
0
.
0 6
。 . 04
0
.
0 2
ǎ岁à喇如橄训,饭叫
0 3 7 1 1 14
时间 (年 )
圈 l 不同圈栏年限草地土坟全氮 ,全礴与有机质含 t
,山00r04
.
.…,`乙-lr一速效钾
一 , - 有机质
ǎ攀à训如乐裂周
240186
ǎ的蕊日à-如艇璐栩
0 3 7 1 1 14
时间 (年 )
圈 2 不同口栏年限草地土坟速效钾与有机质含 ,
衰 4 衰层 《O~ 1 0 c m )土滚机械组成 %
围栏时间 土层厚度 ( m m )
(年 ) 2~ 1 1~ 0 . 0 5 0 . 0 5~ 0 . 0 0 5 ( 0 . 0 0 5
0 6
.
7 3 7 3 4 29
7 3
.
6 3 3 4 3 25
1 1 4
.
6 3 6 4 2 2 2
1 4 2
.
3 3 2 36 32
3 讨论
3
.
1 围栏封育草地虽然在总体上都表现出明显的
优于全年放牧草地的特征 ,但是对围栏草地来说 ,
随着围栏时间的增加 , 草地并未 表现 出进展演替
的迹象 ,相反 ,植物群落却表现出轻微的 “ 逆 向演
替 ” 。 究其原因 ,季节性的严重超载过牧与对草地
的粗放管理仍是主要因素 。 由此也说明 ,加强对
草地科学合理的利用 、保护与管理才能从真正意
义上实现对草地的恢复 。
3
.
2 王炜等 6[, 7〕对锡林郭勒盟典型草原退化群落
恢复演替的动力和时间进程进行 了研究 , 认为草
原退化演替阶段是与一定强度的放牧压力保持平
衡而相对稳定 的群落变形 , 退化 阶段取决 于放牧
强度与持续 年代 。 所以 , 减轻或解 除冬春季节的
放牧压力是实现我国北方退化草地生态系统恢复
的首要任务 。 但是严格控制放牧季节的载畜量也
是当前草地恢复的迫切需要 。 因此 , 如何在季节
性放牧的条件下保持草地有较高的产 出和在降低
载畜量的情况下能够增加牧民收人是牧 区当前觅
需解决的首要问题之一 。
3
.
3 在植物群落特征的各项指标中 ,植物 生物 多
样性指数与均匀性指数与生态恢复或正向演替进
程的时间之间不是线性关系 , 表明在草地生态系
统演替的初期 , 不 能简单地 以 生物 多样 性趋于丰
富作为生态恢复的主要标志 。
4 结论
l) 对草地实行 围栏季节性放牧措施可促进退
化草场的恢 复 ,但是这个过程十分缓慢 , 甚至会 由
于气候 、 环境 、 人为作用等外界因素的作用而导致
进一步退化 。
2) 随着草地 围栏时间的增 加 , 植物群落特征
与土壤理化性状也 随之 发生一 定的变化 , 但土壤
的变化不如植被 变化明显 , 主要是 因为 土壤的变
化具有一定的滞后性 , 尤其是严重风蚀 沙化土壤
的恢复有待土壤母质的风化成土和细微 沙尘的沉
降 ,与植被的营建恢复相比需要长得多的时间 。
3) 在土壤理化性质变化的几项指标中 , 随着围
栏时间的增加 , 土壤性状对植物群落变化的响应程
度表现为土壤水分含量与容重最为敏感 ,土壤养分
含量较为敏感 , 而土壤机械组成则最不敏感 。
4) 仅仅通过围栏封育这种单一的恢 复措施进
行退化草场的恢复 ,其效果不显著 , 甚至会适得其
反 。 该措施应与疏松土壤 、 补播改 良 、 控制载畜量
等其它有关的草地恢复 、 保护与管理措施 配合使
用 ,效果会更好 。
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m e e h a n i e a l e o m P o s i t i o n s
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