全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 33 卷 第 7 期摇 摇 2013 年 4 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
前沿理论与学科综述
线虫转型发育和寄主识别的化学通讯研究进展 张摇 宾,胡春祥,石摇 进,等 (2003)……………………………
生物物种资源监测原则与指标及抽样设计方法 徐海根,丁摇 晖,吴摇 军,等 (2013)……………………………
个体与基础生态
呼伦贝尔草原人为火空间分布格局 张正祥,张洪岩,李冬雪,等 (2023)…………………………………………
青藏高原草地地下生物量与环境因子的关系 杨秀静,黄摇 玫,王军邦,等 (2032)………………………………
1961—2010 年桂林气温和地温的变化特征 陈摇 超,周广胜 (2043)……………………………………………
黄泥河自然保护区狍冬季卧息地选择 朱洪强,葛志勇,刘摇 庚,等 (2054)………………………………………
青藏高原草地植物叶解剖特征 李全发,王宝娟,安丽华,等 (2062)………………………………………………
青藏高原高寒草甸夏季植被特征及对模拟增温的短期响应 徐满厚,薛摇 娴 (2071)……………………………
高温影响番茄小孢子发育的细胞学研究 彭摇 真,程摇 琳,何艳军,等 (2084)……………………………………
黄土丘陵半干旱区柠条林株高生长过程新模型 赵摇 龙,王振凤,郭忠升,等 (2093)……………………………
栎属 7 种植物种子的发芽抑制物质研究 李庆梅,刘摇 艳,刘广全,等 (2104)……………………………………
水分胁迫和杀真菌剂对黄顶菊生长和抗旱性的影响 陈冬青,皇甫超河,刘红梅,等 (2113)……………………
铜尾矿废弃地与相邻生境土壤种子库特征的比较 沈章军,欧祖兰,田胜尼,等 (2121)…………………………
云雾山典型草原火烧不同恢复年限土壤化学性质变化 李摇 媛,程积民,魏摇 琳,等 (2131)……………………
根系分区交替灌溉条件下水肥供应对番茄果实硝酸盐含量的影响 周振江,牛晓丽,李摇 瑞,等 (2139)………
喀斯特山区土地利用对土壤团聚体有机碳和活性有机碳特征的影响 李摇 娟,廖洪凯,龙摇 健,等 (2147)……
自生固氮菌活化土壤无机磷研究 张摇 亮,杨宇虹,李摇 倩,等 (2157)……………………………………………
德国鸢尾对 Cd胁迫的生理生态响应及积累特性 张呈祥,陈为峰 (2165)………………………………………
施污土壤重金属有效态分布及生物有效性 铁摇 梅,宋琳琳,惠秀娟,等 (2173)…………………………………
基于叶面积指数改进的直角双曲线模型在玉米农田生态系统中的应用 孙敬松,周广胜 (2182)………………
中稻田三种飞虱的捕食性天敌优势种及农药对天敌的影响 林摇 源,周夏芝,毕守东,等 (2189)………………
种群、群落和生态系统
珠江口超微型浮游植物时空分布及其与环境因子的关系 张摇 霞,黄小平,施摇 震,等 (2200)…………………
输水前后塔里木河下游物种多样性与水因子的关系 陈永金,刘加珍,陈亚宁,等 (2212)………………………
南海西北部陆架区鱼类的种类组成与群落格局 王雪辉,林昭进,杜飞雁,等 (2225)……………………………
滇西北高原碧塔湖滨沼泽植物群落分布与演替 韩大勇,杨永兴,杨摇 杨 (2236)………………………………
石羊河下游白刺灌丛演替过程中群落结构及数量特征 靳虎甲,马全林,何明珠,等 (2248)……………………
资源与产业生态
土壤深松和补灌对小麦干物质生产及水分利用率的影响 郑成岩,于振文,张永丽,等 (2260)…………………
豆科绿肥及施氮量对旱地麦田土壤主要肥力性状的影响 张达斌,姚鹏伟,李摇 婧,等 (2272)…………………
沟垄全覆盖种植方式对旱地玉米生长及水分利用效率的影响 李摇 荣,侯贤清,贾志宽,等 (2282)……………
城乡与社会生态
北京北护城河河岸带的温湿度调节效应 吴芳芳,张摇 娜,陈晓燕 (2292)………………………………………
西安太阳总辐射时空变化特征及对城市发展的响应 张宏利,张纳伟锐,刘敏茹,等 (2304)……………………
研究简报
安徽琅琊山大型真菌区系多样性 柴新义,许雪峰,汪美英,等 (2314)……………………………………………
中国生态学学会 2013 年学术年会征稿通知 (2320)………………………………………………………………
第七届现代生态学讲座、第四届国际青年生态学者论坛通知 (玉)………………………………………………
中、美生态学会联合招聘国际期刊主编 (印)………………………………………………………………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*318*zh*P* ￥ 90郾 00*1510*32*
室室室室室室室室室室室室室室
2013鄄04
封面图说: 金灿灿的小麦熟了———小麦是世界上最早栽培的农作物之一,是一种在世界各地广泛种植的禾本科植物,起源于中
东地区。 全世界大概有 43 个国家,近 35%—40%的人口以小麦为主要粮食。 小麦是禾谷类作物中抗寒能力较强的
越冬作物,具有一定的耐旱和耐盐碱能力。 中国的小麦分布于全国各地,主要集中于东北平原、华北平原和长江中
下游一带。 小麦秋季播种、冬季生长、春季开花、夏季结实。 子粒含有丰富的淀粉、较多的蛋白质、少量的脂肪,还有
多种矿物质元素和维生素 B,是一种营养丰富、经济价值较高的粮食。
彩图及图说提供: 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 33 卷第 7 期
2013 年 4 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 33,No. 7
Apr. ,2013
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:中国科学院战略性先导科技专项(XDA05050202);林业公益性行业科研专项(200904056)项目资助
收稿日期:2011鄄12鄄29; 摇 摇 修订日期:2012鄄08鄄20
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: gyzcjm@ ms. iswc. ac. cn
DOI: 10. 5846 / stxb201112292009
李媛,程积民,魏琳,陈芙蓉.云雾山典型草原火烧不同恢复年限土壤化学性质变化.生态学报,2013,33(7):2131鄄2138.
Li Y, Cheng J M, Wei L, Chen F R. Changes of soil chemical properties after different burning years in typical steppe of Yunwun Mountains. Acta
Ecologica Sinica,2013,33(7):2131鄄2138.
云雾山典型草原火烧不同恢复年限土壤化学性质变化
李摇 媛1,程积民1,2,*,魏摇 琳3,陈芙蓉2
(1. 西北农林科技大学 动物科技学院,杨凌摇 712100; 2.中国科学院 水利部水土保持研究所,杨凌摇 712100;
3. 西北农林科技大学 资源环境学院,杨凌摇 712100)
摘要:云雾山典型草原处于黄土高原半干旱地区,也是草原火灾多发区,试验比较了未烧地与新烧地、火烧后 3 a和火烧后 11 a
土壤有机碳(SOC)、全 N、全 P 和速效 K含量的变化过程。 测量的土壤深度为 50 cm,每 10 cm一层,比较了 4 个样地 0—10 cm、
10—20 cm、20—30 cm、30—40 cm、40—50 cm土壤养分的变化。 结果表明:(1)新烧地土壤剖面各层 SOC、全 N、全 P 和速效 K
含量都显著高于未烧地。 (2)火烧后 3 a样地土壤剖面各层 SOC、全 N、全 P 和速效 K 含量与未烧地差异不显著。 (3)火烧后
11 a样地土壤剖面各层全 N含量都显著高于未烧地,SOC、全 P 和速效 K含量除了 0—10 cm层与未烧地差异不显著外,其它土
层均显著增加。 (4)4 个样地的土壤剖面各层从上到下 SOC、土壤全 N、全 P 和速效 K含量呈递减趋势。 (5)3 个火烧样地土壤
表层(0—10 cm)的 pH值和未烧地差异不显著。
关键词:典型草原;火烧;火烧后年限;土壤特性;本氏针茅群落
Changes of soil chemical properties after different burning years in typical steppe
of Yunwun Mountains
LI Yuan1, CHENG Jimin1,2 *, WEI Lin3, CHEN Furong2
1 College of Animal Science and Technology, Northwest A&F University, Yangling, Shaanxi 712100, China
2 Chinese Academy of Science and Ministry of Water Resources, Yangling, Shaanxi 712100, China
3 College of Resources and Environment, Northwest A&F University, Yangling, Shaanxi 712100, China
Abstract: The Yunwu Mountains are located in the typical steppe of the Loess Plateau, which is also the prairie fire pilosity
area in the semiarid region of the plateau. Because of low rainfall, soil and water loss, and drought, the restoration of
vegetation is difficult. Artificial grassland construction and pasture enclosure were used as restoration measures in this region
by previous researchers, and achieved many positive effects. However, in recent years, because of long鄄term enclosure and
lack of appropriate management, the grassland has apparently degenerated. This degeneration of vegetation cover is
accompanied by accumulation of much plant litter. Because of the limited water, litter decomposition is limited, which
seriously impacts on nutrient recycling in the ecosystems. After fire, organic matter is transformed into inorganic components
that the vegetation can readily absorb. These inorganic components undergo a series of chemical changes in the soil. Fire
may also affect the transport of water to be absorbed by plants.
In the present study, we mainly focused on the effect of fire on soil nutrient characteristics. Three Stipa bungeana
communities were selected as experimental stands that had been burned in 2011 (new burning), 2009 ( three years after
burning) and 2000 (eleven years after burning) . A nearby unburnt stand was selected as a control stand. In September
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2011, soil nutrients were determined. The aim of this study was to investigate the characteristics of selected soil chemical
properties in the different burning periods.
Changes in soil organic C (SOC), total N, total P and available K concentrations in the unburnt stand were contrasted
with those in the stands which had been previously burnt in different years, including new burning, three years after
burning, and eleven years after burning. The soils were sampled in 10cm layers to a depth of 50cm, and changes in soil
nutrient concentrations were compared in the four stands in each of the 0—10cm, 10—20cm, 20—30cm, 30—40cm, and
40—50cm layers. The results were as follows: (1) SOC, total N, total P and available K concentrations at all depths in
the newly burnt stand were significantly higher than in the unburnt stand (P<0. 05). (2) SOC, total N, total P and
available K concentrations at all depths three years after burning stand showed no significant differences from concentrations
in the unburnt stand (P>0. 05). (3) Total N concentrations at all depths eleven years after burning were significantly
higher than in the unburnt stand (P<0. 05), and SOC, total P and available K concentrations at all depths, except for 0—
10cm, were significantly higher than concentrations in the unburnt stand (P<0. 05). (4) In these four stands, SOC, total
N, total P and available K concentrations decreased in the soil profile from the top to the bottom sampled layer. (5) The
soil surface layer (0—10cm) had pH values of 7. 9, 8. 5,and 8. 0 in the newly burnt stand, three years after burning and
eleven years after burning respectively, which were not significantly different from the pH in the unburnt stand (pH=8. 2)
(P>0. 05). Overall, new burning and previous burning ( up to eleven years previously) compared to no burning led to
significant improvement in the measured soil nutrient concentrations compared with the unburnt stand, but had not changed
significantly three years after burning, which may be related to rainfall after fire.
Key Words: Typical steppe; fire; years after burning; characteristics of soil; community of Stipa bungeana
半干旱地区草原频繁发生火灾是一种普遍现象。 火烧对养分的循环和利用具有显著影响。 火烧消耗了
地上生物量、枯落物、以及土壤有机物,并将这些有机养分转换为无机形式[1],或者以气体的形式挥发,或者
以灰分的形式回归到生态系统中。 然而,由于火烧的优点不明显,通常会夸大火烧的缺点,如增加土壤侵蚀、
优良牧草的损失、毒草和适口性差的禾草的密度增加[2]。
火烧的利弊,主要依赖于草地的植被类型和当地的气候条件,植被类型的不同,气候条件的变化,火烧后
土壤的性质出现了变化。 土壤是生态系统可持续性的重要组成成分,它为植物生长提供各种养分和支持。 火
烧以后,土壤的各种性质会发生较大变化,原因是火向土壤中施加了热量、灰烬,并且改变了土壤环境和微气
候,土壤性质也可因植被和生物活性的改变而发生相应的变化[3]。 土壤化学性质的变化与耕作、土地利用方
式以及经营措施等人为因素也密切相关[4]。 土壤的水分、酸度、温度和枯落物的输入是土壤物理性质和化学
循环的重要推动者[5]。 而火烧干扰对这些因素的改变,最终影响了土壤的化学性质和养分循环。 以往, 在草
地生态系统中,放牧、开垦、火烧、刈割、旅游开发等是最常见的干扰方式[6],而关于黄土高原地区的典型草
原,经历火烧干扰后土壤理化性质方面的研究相对较少,尤其是火烧后不同恢复年限土壤化学性质的变化就
更少。
火烧能影响土壤的物理性质、化学性质、矿物学与生物学特性,这种影响可以是短期的、长期的或者永久
性的,影响的程度主要取决于火的性质、火烧强度和火烧频率[7]。 本文以黄土高原云雾山典型草原为研究对
象,比较了火烧后不同恢复年限土壤化学性质的变化,主要从火烧强度、土壤类型、立地条件和气候条件等方
面揭示其影响机制,对黄土高原地区今后的火生态研究提供基础依据。
1摇 材料和方法
1. 1摇 研究区概况
本试验区位于宁夏固原东北部的云雾山草原自然保护区,东经 106毅24忆—106毅28忆,北纬 36毅13忆—36毅19忆,
面积为 4000 hm2,海拔 1800—2100 m,年平均气温 5 益。 年降雨量 400—450 mm,一般丰水年占 28. 0% ,平水
2312 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 33 卷摇
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年占 35. 5% ,枯水年占 36. 5% ,7—9月份降雨量占全年降雨量的 65%—75% 。 蒸发量 1330—1640 mm, 逸10
益积温 2100—3200 益,干燥度 1. 5—2. 0。 地势为南低北高,阳坡平缓,阴坡较陡,属温凉半干旱黄土覆盖的
低山丘陵区,无霜期 112—140 d,土壤分为山地灰褐土和黑垆土两类。 保护区主要植物类型以本氏针茅(Stipa
bungeana)、大针茅(Stipa grandis)、白颖苔草(Carex rigesaens)、铁杆蒿(Artemisia sacrorum)、百里香(Thymus
mongolicus)为主,伴生类型以星毛委陵菜 (Potentilla acaulis)、赖草 ( Leymus secalinus)、花苜蓿 (Melissitus
ruthenicus)、扁穗冰草为主(Agropyron cristatum) [8]。
1. 2摇 试验样地情况
本研究在宁夏固原市云雾山草原自然保护区的核心区进行。 由于人为原因曾多处着火,于 2011 年 9 月,
选择 3 块火烧强度(烧死草比例约 30% )、坡度、坡向、海拔基本一致、原始自然植被均为本氏针茅群落的火烧
迹为研究对象,3 个火烧迹地相距 1. 5—2 km,分别于 2011 年(新烧)、2009 年(火烧后 3a)、2000 年(火烧后
11a)各火烧 1 次。 一块邻近的没有受到火烧影响的本氏针茅草地作为对照样地。 试验样地的基本情况见
表 1。
表 1摇 试验样地的基本情况
Table 1摇 The status of experimental field
样地类型
Stand pattern
未火烧
Unburning
新烧
New burning
火烧后 3a
Three years
after burning
火烧后 11a
Eleven years
after burning
面积 Area / hm2 15 10 15 30
海拔 Altitude / m 2065 2099 2074 2039
坡度 Slope / (毅) 15 15 14 20
地上生物量 Above ground biomass / (g / m2) 212. 11 242. 01 189. 75 293. 26
土壤类型 Type of soil 灰褐土 灰褐土 灰褐土 灰褐土
过火时间 Years of burning 未过火 2011 年 2009 年 2000 年
火烧强度 Fire intensity 轻度火 轻度火 轻度火 轻度火
植物组成 Comparison of plant 本氏针茅,大针茅,白颖苔草,花苜蓿,等
本氏针茅,大针茅,
白颖苔草,赖草,等
本氏针茅,大针茅,
白颖苔草,铁杆蒿,等
本氏针茅,大针茅,
白颖苔草,赖草,等
1. 3摇 样本采集与处理
在每个样地内随机选择 3 个 30 m伊30 m的小区。 分别在每个小区内呈“X冶形,取 5 个 50 cm伊50 cm的小
样方,每个小样方的地上植被齐地面剪掉,然后分 0—10 cm、10—20 cm、20—30 cm、30—40 cm、40—50 cm土
层进行多点(3 个)混合取样,土壤采集后将其中的根系等植物残体去除,混合均匀后自然风干,备用。
1. 4摇 测定方法与原理
土壤有机 C 的测定采用重铬酸钾氧化法鄄外加热法;土壤全 N 的测定采用半微量凯氏法;土壤全 P 的测
定采用酸溶鄄钼锑抗比色法;土壤速效 K的测定采用乙酸铵浸提鄄火焰光度法;土壤 pH值的测定:电位法。
采用单因素方差分析(SPSS16. 0 软件)研究火烧干扰对土壤化学性质的影响,多重比较采用 Post鄄hoc
LSD检验,显著水平设定为 P<0. 05。
2摇 结果与分析
2. 1摇 土壤有机 C的变化
4 个样地 SOC含量主要集中在土壤表层(0—10 cm),且 0—50 cm 范围内,各土层 SOC 含量从上到下递
减梯度很明显(表 2)。 土壤 0—10 cm,新烧地 SOC含量显著高于火烧后 3 a、11 a 和对照样地(P<0. 05),说
明火烧显著增加 0—10 cm范围内 SOC含量,但这种增加只是暂时的,火烧后 3 a、11 a 表层土壤有机 C 含量
和对照差异并不显著(P>0. 05)。 土壤 10—20 cm、20—30 cm、30—40 cm、40—50 cm, SOC 含量的变化趋势
相同,表现为新烧和火烧后 11 a样地 SOC含量显著高于对照(P<0. 05),而火烧后 3 a与对照差异不显著(P>
0. 05)。
0—50 cm范围内,新烧地各土层 SOC含量都显著高于对照(P<0. 05),火烧后 3 a和对照差异不显著(P>
3312摇 7 期 摇 摇 摇 李媛摇 等:云雾山典型草原火烧不同恢复年限土壤化学性质变化 摇
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0. 05),火烧后 11 a,除 0—10 cm外,其它土层 SOC含量也显著高于对照(P<0. 05)。
表 2摇 火烧不同恢复年限不同深度土壤有机 C含量的变化 / (g / kg)
Table 2摇 Soil organic carbon concentrations at different depths after different burning years
土壤深度 / cm
Soil depth
未火烧
Unburning
新烧
New burning
火烧后 3 a
Three years
after burning
火烧后 11 a
Eleven years
after burning
摇 0—10 26. 49(1. 58)b 34. 19(1. 85)a 25. 82(0. 87)b 29. 62(2. 51)b
10—20 22. 52(0. 22)c 26. 68(0. 77)a 21. 47(0. 04)c 25. 25(0. 63)b
20—30 19. 10(0. 57)b 23. 43(0. 93)a 18. 47(0. 59)b 22. 07(0. 26)a
30—40 16. 68(0. 37)b 20. 89(1. 30)a 16. 31(0. 48)b 19. 64(0. 71)a
40—50 14. 09(0. 35)b 18. 78(0. 96)a 13. 77(0. 49)b 18. 10(0. 86)a
摇 摇 摇 摇 同一行不同字母表示差异达 5%显著水平;括号内为标准差
2. 2摇 土壤全 N的变化
和 SOC一样,4 个样地土壤全 N也主要集中在表层(0—10 cm)。 土壤 0—10 cm、10—20 cm、20—30 cm、
30—40 cm,新烧地土壤全 N含量显著高于火烧后 3 a、11 a和对照样地(P<0. 05)(表 3),火烧后 3 a和对照差
异不显著(P>0. 05),但火烧后 11 a显著高于火烧后 3 a和对照样地(P<0. 05)。 土壤 40—50 cm,全 N含量表
现为新烧地和火烧后 11 a样地显著高于对照(P<0. 05),火烧后 3 a 与对照差异不显著(P>0. 05),新烧地和
火烧后 11 a差异不显著(P>0. 05)。
0—50 cm范围内,新烧地和火烧后 11 a各土层全 N 含量都显著高于对照(P<0. 05),而火烧后 3 a 和对
照无显著差异(P>0. 05)。
表 3摇 火烧不同恢复年限不同深度土壤全 N含量的变化 / (g / kg)
Table 3摇 Soil total N concentrations at different depths after different burning years
土壤深度 / cm
Soil depth
未火烧
Unburning
新烧
New burning
火烧后 3 a
Three years
after burning
火烧后 11 a
Eleven years
after burning
摇 0—10 2. 49(0. 11)c 3. 18(0. 08)a 2. 55(0. 05)c 2. 84(0. 15)b
10—20 2. 23(0. 03)c 2. 75(0. 04)a 2. 19(0. 05)c 2. 55(0. 05)b
20—30 1. 98(0. 05)c 2. 50(0. 08)a 1. 99(0. 05)c 2. 30(0. 04)b
30—40 1. 77(0. 05)c 2. 27(0. 06)a 1. 78(0. 05)c 2. 11(0. 09)b
40—50 1. 52(0. 04)b 2. 02(0. 07)a 1. 52(0. 07)b 1. 93(0. 12)a
2. 3摇 土壤全 P 的变化
4 个样地 0—50 cm范围内,各土层全 P 含量呈递减趋势,但变化幅度不大(表 4)。 土壤 0—10 cm,新烧
地土壤全 P 含量显著高于火烧后 3 a 和对照样地(P<0. 05),火烧后 3 a 和 11 a 与对照都无显著差异(P>
0郾 05)。 土壤 10—20 cm 、20—30 cm、30—40 cm、40—50 cm,新烧地和火烧后 11 a样地土壤全 P 含量显著高
于对照(P<0. 05),火烧后 3 a和对照无显著差异(P>0. 05),新烧地和火烧后 11 a无显著差异(P>0. 05)。
表 4摇 火烧不同恢复年限不同深度土壤全 P含量的变化 / (g / kg)
Table 4摇 Soil total P concentrations at different depths after different burning years
土壤深度 / cm
Soil depth
未火烧
Unburning
新烧
New burning
火烧后 3 a
Three years
after burning
火烧后 11 a
Eleven years
after burning
摇 0—10 0. 68(0. 01)b 0. 73(0. 01)a 0. 66(0. 01)b 0. 70(0. 01)ab
10—20 0. 66(0. 01)b 0. 70(0. 01)a 0. 65(0. 01)b 0. 69(0. 01)a
20—30 0. 64(0. 02)b 0. 69(0. 01)a 0. 62(0. 01)b 0. 69(0. 01)a
30—40 0. 61(0. 01)b 0. 68(0. 00)a 0. 60(0. 01)b 0. 68(0. 01)a
40—50 0. 59(0. 01)b 0. 66(0. 01)a 0. 59(0. 04)b 0. 68(0. 01)a
4312 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 33 卷摇
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摇 摇 0—50 cm范围内,新烧地土壤各层全 P 含量都显著高于对照(P<0. 05)。 火烧后 11 a,除了 0—10 cm,其
它土层全 P 含量都显著高于对照(P<0. 05),火烧后 3 a土壤各层全 P 含量和对照差异不显著(P>0. 05)。
2. 4摇 土壤速效 K的变化
4 个样地中土壤速效 K含量在表层最高,且 0—50 cm范围内,各土层速效 K含量呈递减趋势,变化幅度
明显(表 5)。 土壤 0—10 cm,新烧地土壤速效 K含量显著高于对照(P<0. 05),火烧后 3 a和 11 a样地与对照
差异不显著(P>0. 05)。 土壤 10—20 cm,新烧地和火烧后 11 a 样地速效 K含量显著高于对照(P<0. 05),而
火烧后 3 a和对照差异不显著(P>0. 05),新烧地和火烧后 11 a 差异不显著(P>0. 05)。 20—30 cm、 30—40
cm、40—50 cm,新烧地和火烧后 11 a样地速效 K含量显著高于对照(P<0. 05),而火烧后 11 a 显著高于新烧
地(P<0. 05),火烧后 3 a和对照无显著差异(P>0. 05)。
表 5摇 火烧不同恢复年限不同深度土壤速效 K含量的变化 / (mg / kg)
Table 5摇 Available K concentrations at different depths after different burning years
土壤深度 / cm
Soil depth
未火烧
Unburning
新烧
New burning
火烧后 3 a
Three years
after burning
火烧后 11 a
Eleven years
after burning
摇 0—10 238. 80(28. 64)b 325. 34(36. 11)a 300. 70(30. 11)ab 290. 95(24. 63)ab
10—20 169. 55(6. 36)b 197. 23(8. 22)a 165. 73(18. 19)b 199. 98(8. 95)a
20—30 117. 80(3. 23)c 139. 90(8. 34)b 117. 25(10. 07)c 160. 22(9. 75)a
30—40 96. 93(2. 10)c 114. 92(7. 02)b 98. 29(6. 01)c 136. 72(4. 37)a
40—50 80. 63(1. 47)c 103. 80(2. 73)b 84. 92(3. 31)c 121. 22(2. 59)a
2. 5摇 土壤 pH值的变化
4 个样地火烧后,土壤表层 0—10 cm的平均 pH值为:火烧后 3 a(8. 5)>未烧地(8. 2)>火烧后 11 a(8. 0)
>新烧地(7. 9),但各火烧样地和未烧地土壤 pH值差异均不显著(P>0. 05),而且 4 个样地土壤都偏碱性。
3摇 讨论
测定火烧后 SOC的含量是研究土壤、判断土壤肥力状况以及恢复情况的一项重要工作。 火后 SOC 含量
的变化没有统一的结论,既有升高的报道,也有降低的报道,还有维持不变的报道[9],这主要和火烧强度和火
烧地土壤类型有关。 Giacomo Certini指出火烧对有机质的影响包括轻度挥发、碳化作用和完全氧化,这主要
依赖于火烧强度[7]。 而本研究新烧地土壤各层有机碳含量显著高于未烧地,主要由于轻度火烧并未使有机
质以气体形式大量挥发,相反,火烧后土壤温度升高,增加土壤生物活性和枯落物的分解,有利于改善土壤养
分。 Schmidt认为火烧在黑钙土黑土层的形成中可能起到了十分重要的作用[10],而这些黑土层的厚度在一定
程度上代表了 SOC的变化。 本研究火烧迹地土壤都属于灰褐土,可以看到新烧地土壤各层 SOC、土壤全 N、
全 P 和速效 K含量都显著高于未烧地,这可能与灰褐土本身的物理特性有很大关系。 本研究表明,火烧后 3
a土壤各层 SOC含量和未烧地差异不显著,可能由于火烧后气候干燥,风速等原因使土壤缺乏水分、灰分沉积
减少及微生物量减小等,最终影响了土壤化学性质。 但是随着时间的推移,生物体燃烧后的残体形成土壤黑
碳, 有助于形成稳定的土壤有机碳库[11]。 火烧后 11 a 土壤经历了长期的演替,土壤黑炭很有可能影响到
40—50 cm土层。 同时地上植被逐渐恢复, 而凋落物也会逐渐增加, 从而加速了 SOC 的恢复速度,因此火烧
后 11 a SOC含量除了表层差异不显著,其它土层均显著增加。 表层 SOC的这种特殊变化,可能与样地的坡度
有一定关系。 由表 1 可知火烧后 11 a样地坡度比未烧地稍陡,由于黄土高原地区雨水多以暴雨出现,所以坡
度越陡,表层养分的流失现象可能越严重,而且本试验在 9 月份中旬采样,基本经历了大部分雨季。
由于植物种类不同, 火烧后土壤氮矿化度不同,土壤 N 含量变化不同。 关于火烧后土壤全 N 含量的变
化也没有统一的研究结果。 宋启亮等[12]指出大兴安岭土壤全 N的含量在火烧后初期增加, 随着时间的推移
有所降低, 后期又再次上升, 并且含量超过火烧前的水平。 本研究与其结果比较一致,发现新烧地土壤全 N
5312摇 7 期 摇 摇 摇 李媛摇 等:云雾山典型草原火烧不同恢复年限土壤化学性质变化 摇
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含量显著增加,但火烧后 3 a全 N含量和对照差异不显著,火烧后 11 a 全 N 含量显著高于对照,说明随着时
间推移火烧对土壤全 N含量产生影响。 然而,由于火烧后 N最容易挥发,也有报道指出火烧后土壤 N含量减
小。 王丽[13]对山地林火烧迹地土壤养分的动态变化研究指出火烧后土壤各层全 N 含量下降。 商丽娜[14]对
湿地生态研究表明无论火烧当年还是次年,土壤草根层与腐殖质层全 N 含量都较未烧湿地低。 导致这种截
然不同结论的原因可能与火烧强度、火烧类型、立地条件、可燃物数量和质量以及火烧时的气候条件等因素
有关。
火烧后 P 通过挥发和淋溶损失的部分很少,很多研究指出火烧对土壤全 P 含量没有显著影响。 宋启亮
等[12]指出大兴安林火烧对土壤全 P 含量没有明显的影响。 火烧对森林地表覆盖物和表层矿质土壤中全 P
浓度一般没有明显影响,只有火烧强度很大时会有一定的影响[15]。 但本研究表明,新烧地和火烧后 11 a土壤
全 P 含量显著高于未烧地,这可能与火烧迹地植被类型有关,有待进一步研究。
K在土壤中流动性比较强, 土壤速效钾含量水平是决定钾肥肥效的重要指标之一。 国内的一些研究也
证实了火烧后土壤中速效 K 含量会显著上升[16鄄19]。 孙明学[20]指出中度火烧的土壤速效 K含量高于未烧、轻
度、重度火烧地。 因此土壤速效 K的含量也与火烧强度有关。 本研究属于轻度火烧,结果表明当年火烧和火
烧后 11 a的土壤速效 K含量比未烧地显著增加,可能由于火烧时有机物释放的基础阳离子较多,或者火烧后
灰分的沉积和有机物的矿化作用,土壤表层温度升高都有利于速效 K含量的逐渐增加[21]。 但也有报道指出,
火烧后速效 K含量减小。 周道玮[18]指出火烧地土壤速效 K在剖面的各层上都低于未烧地。 谷会岩等[22]指
出火烧 20 a后,0—10 cm,10—20 cm土壤 K的含量逐渐降低。 孙毓鑫等[23]指出火烧 3 a 后,桉林速效钾含
量明显降低,可能由于火烧强度和气候条件的不同造成的。 宋启亮等[12]指出大兴安林火烧对土壤速效 K 含
量没有明显的影响,且在不同火烧年限迹地之间无显著差异。 本研究发现,只有火烧后 3 a 土壤剖面各层速
效 K含量和未烧地差异不显著,其它火烧年限土壤速效 K含量和未烧地相比均有显著变化。
大量研究表明火烧后土壤 pH 值有所增加[24鄄25],这种增加现象是由于土壤加热后导致有机酸变性造成
的[7]。 本试验对 0—10 cm表层土壤 pH值研究表明,新烧地、火烧后 3 a和火烧后 11 a与未烧地差异不显著,
和前人研究结果不一致。 可能由于雨季后调查,使得这种增加不持久[26]。
总之,火烧对土壤养分的影响取决于火烧强度、土壤类型、立地条件和气候条件等多种综合因素,同时当
地气候、 植被、 地形等又决定火烧迹地土壤养分的恢复速度。 本研究发现火烧当年和火烧后 11 a 土壤性质
有所改善,只有火烧后 3 a和对照无显著差异。 主要原因,本试验属于轻度火烧,当年火烧后有机质不会以气
体的形式大量挥发损失,相反火烧向土壤中施加了热量、残留了灰烬,并且改变了土壤基质的状况,有利于枯
落物分解,向土壤输入养分。 需要指出的是火烧当年土壤 40—50 cm 养分的增加,可能是由于土壤空间异质
性造成的,也可能是由于火烧后,土壤物理性质,如孔隙度、容重的改变、雨水作用等综合因素影响到土壤深层
养分的变化,最终结论需要经过动态监测,有待进一步研究。 火烧后 3 a,由于火烧时气候干燥、风速等原因使
土壤水分、灰分及微生物量减小等,导致土壤养分有所损失,所以土壤养分含量和对照差异不显著。 火烧后
11 a,土壤养分和对照相比有所改善,主要由于火烧能影响生态系统中养分的浓度、有效性以及迁移性,并最
终影响植物生长,植物逐渐恢复,枯落物随之增加,最终改善了土壤养分状况。
4摇 结论
典型草原火烧后不同恢复年限土壤各层养分含量差异较大。 表现为:新烧地和火烧后 11 a 土壤剖面各
层 SOC、全 N、全 P 和速效 K含量都有增加趋势,而火烧后 3 a土壤剖面各层 SOC、全 N、全 P 和速效 K含量变
化不显著。 不同火烧年限,土壤表层 pH值无显著变化。 总之,当年火烧和火烧后 11 a,在一定程度上都会改
善土壤养分,而火烧后 3 a土壤养分无显著变化,所以从草原的长远发展来看,火烧对土壤的发展是有利的。
致谢:感谢云雾山国家自然保护区管理处在样品采集过程中给予的支持和帮助。
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ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 33,No. 7 April,2013(Semimonthly)
CONTENTS
Frontiers and Comprehensive Review
Research progress on chemical communication of development and host鄄finding of nematodes
ZHANG Bin, HU Chunxiang, SHI Jin,et al (2003)
…………………………………………
………………………………………………………………………………
Principles, indicators and sampling methods for species monitoring XU Haigen, DING Hui, WU Jun, et al (2013)…………………
Autecology & Fundamentals
Spatial distribution pattern of human鄄caused fires in Hulunbeir grassland
ZHANG Zhengxiang, ZHANG Hongyan, LI Dongxue,et al (2023)
………………………………………………………………
…………………………………………………………………
Belowground biomass in Tibetan grasslands and its environmental control factors
YANG Xiujing, HUANG Mei, WANG Junbang, et al (2032)
………………………………………………………
………………………………………………………………………
Analysis on variation characteristics of air temperature and ground temperature in Guilin from 1961 to 2010
CHEN Chao, ZHOU Guangsheng (2043)
…………………………
……………………………………………………………………………………………
Winter bed鄄site selection by roe deer (Capreolus capreolus) in Huangnihe Nature Reserve
ZHU Hongqiang, GE Zhiyong, LIU Geng, et al (2054)
……………………………………………
……………………………………………………………………………
Leaf anatomical characteristics of the plants of grasslands in the Tibetan Plateau
LI Quanfa, WANG Baojuan, AN Lihua, et al (2062)
………………………………………………………
………………………………………………………………………………
A research on summer vegetation characteristics & short鄄time responses to experimental warming of alpine meadow in the Qinghai鄄
Tibetan Plateau XU Manhou, XUE Xian (2071)……………………………………………………………………………………
Cytological study on microsporogenesis of Solanum lycopersicum var. Micro鄄Tom under high temperature stress
PENG Zhen, CHENG Lin, HE Yanjun, et al (2084)
………………………
………………………………………………………………………………
A new plant height growth process model of Caragana forest in semi鄄arid loess hilly region
ZHAO Long, WANG Zhenfeng,GUO Zhongsheng,et al (2093)
……………………………………………
……………………………………………………………………
Germination inhibitory substances extracted from the seed of seven species of Quercus
LI Qingmei, LIU Yan, LIU Guangquan, et al (2104)
…………………………………………………
………………………………………………………………………………
Effects of water stress and fungicide on the growth and drought resistance of Flaveria bidentis
CHEN Dongqing, HUANGFU Chaohe, LIU Hongmei, et al (2113)
…………………………………………
………………………………………………………………
Characters of soil seed bank in copper tailings and its adjacent habitat SHEN Zhangjun, OU Zulan, TIAN Shengni, et al (2121)…
Changes of soil chemical properties after different burning years in typical steppe of Yunwun Mountains
LI Yuan, CHENG Jimin, WEI Lin, et al (2131)
………………………………
…………………………………………………………………………………
Effects of water and fertilizers on nitrate content in tomato fruits under alternate partial root鄄zone irrigation
ZHOU Zhenjiang, NIU Xiaoli, LI Rui, et al (2139)
……………………………
………………………………………………………………………………
Effect of land use on the characteristics of organic carbon and labile organic carbon in soil aggregates in Karst mountain areas
LI Juan,LIAO Hongkai,LONG Jian,et al (2147)
………
……………………………………………………………………………………
Mobilization of inorganic phosphorus from soils by five azotobacters ZHANG Liang, YANG Yuhong, LI Qian, et al (2157)…………
Physiological鄄ecological responses of Iris germanica L. to Cd stress and its accumulation of Cd
ZHANG Chengxiang, CHEN Weifeng (2165)
………………………………………
………………………………………………………………………………………
The available forms and bioavailability of heavy metals in soil amended with sewage sludge
TIE Mei, SONG Linlin, HUI Xiujuan, et al (2173)
……………………………………………
………………………………………………………………………………
LAI鄄based photosynthetic light response model and its application in a rainfed maize ecosystem
SUN Jingsong, ZHOU Guangsheng (2182)
………………………………………
…………………………………………………………………………………………
The dominant species of predatory natural enemies of three kinds of planthoppers and impact of pesticides on natural enemies
in paddy field LIN Yuan, ZHOU Xiazhi, BI Shoudong, et al (2189)……………………………………………………………
Population, Community and Ecosystem
Spatial and temporal variation of picophytoplankton in the Pearl River Estuary
ZHANG Xia, HUANG Xiaoping, SHI Zhen, et al (2200)
…………………………………………………………
…………………………………………………………………………
Analysis of the relationship between species diversity and hydrologic factors during an interval of intermittent water delivery at
the Lower Reaches of Tarim River, China CHEN Yongjin, LIU Jiazhen, CHEN Yaning, et al (2212)…………………………
Fish species composition and community pattern in the continental shelf of northwestern South China Sea
WANG Xuehui, LIN Zhaojin, DU Feiyan, et al (2225)
……………………………
……………………………………………………………………………
Distribution and succession of plant communities in Lake Bita coastal swamp on the plateau region, northwestern Yunnan
HAN Dayong, YANG Yongxing, YANG Yang (2236)
…………
………………………………………………………………………………
Analysis on community structure and quantitative characteristics of Nitraria tangutorum nebkhas at different succession stage in
lower reaches of Shiyang River JIN Hujia,MA Quanlin,HE Mingzhu,et al (2248)………………………………………………
Resource and Industrial Ecology
Effects of subsoiling and supplemental irrigation on dry matter production and water use efficiency in wheat
ZHENG Chengyan, YU Zhenwen, ZHANG Yongli, et al (2260)
…………………………
…………………………………………………………………
Effects of two years忆 incorporation of leguminous green manure on soil properties of a wheat field in dryland conditions
ZHANG Dabin, YAO Pengwei, LI Jing, et al (2272)
………………
………………………………………………………………………………
Effects of planting with ridge and furrow mulching on maize growth, yield and water use efficiency in dryland farming
LI Rong, HOU Xianqing, JIA Zhikuan, et al (2282)
………………
………………………………………………………………………………
Urban, Rural and Social Ecology
Effects of riparian buffers of North Mort of Beijing on air temperature and relative humidity
WU Fangfang, ZHANG Na,CHEN Xiaoyan (2292)
……………………………………………
…………………………………………………………………………………
Characteristics of spatial and temporal variations of global solar radiation in Xi忆an and relevant response in urban development
ZHANG Hongli,ZHANG Naweirui, LIU Minru,et al (2304)
………
………………………………………………………………………
Research Notes
A analysis of macrofungal flora diversity in Langyashan Nature Reserve, Anhui Province, China
CHAI Xinyi, XU Xuefeng, WANG Meiying, et al (2314)
………………………………………
…………………………………………………………………………
玉
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