全 文 ：书四种禾本科牧草对官厅水库库滨
荒地的培肥效应研究
肖波，武菊英，王庆海，尧水红
（北京市农林科学院 北京草业与环境研究发展中心，北京１０００９７）
摘要：在官厅水库库滨选择典型荒滩荒坡地，种植苇状羊茅、老芒麦、无芒雀麦和草地雀麦４种禾本科牧草，对比研
究其生长特征及种植后对表层土壤理化性质的影响。结果表明，所选４种牧草表现较为近似，其在荒滩荒地上均
可正常生长，且平均每年可提供１０．９９ｔ／ｈｍ２ 的干饲料，同时显著改善了土壤理化性质，具有较好的培肥改土效应。
４种牧草种植２年后，平均可使表层土壤粘粒含量显著增加１４％，粉粒含量显著减少２１％，大于０．２５ｍｍ水稳性团
聚体含量增加１１２％，土壤容重显著降低１５％，同时还可使土壤有机质含量显著增加２２７％，全氮含量显著增加
７６％，全磷、碱解氮、速效磷含量分别增加６６％，４１％和４％。综合认为，官厅水库库滨种植的４种禾本科牧草可在
产生一定经济效益的同时显著改善表层土壤理化性质，兼具一定的经济效益和生态效益，对荒地土壤的持续培育
和科学利用具有重要作用。
关键词：苇状羊茅；老芒麦；草地雀麦；无芒雀麦；荒滩荒地治理；废弃土地利用
中图分类号：Ｓ１５８．３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４５７５９（２０１０）０５０１１３０９
官厅水库是北京市主要饮用水源之一，其设计库容４１．６亿ｍ３，水库面积４．３４万ｋｍ２［１］，但由于长期持续干
旱和上游工农业用水量的急剧增加，水库存水量不断缩减，目前仅为１亿ｍ３ 左右。水库水位下降后使原有库岸
大面积露出水面成为荒滩、荒坡地。水库所处地区常年多风，加之荒地土壤多为沙土、结构松散，因此大面积荒地
的存在极易产生沙尘、危害当地生态环境。不仅如此，在人口和粮食矛盾日益加剧的背景下，大面积荒地的废弃
也是对土地资源的一种严重浪费。基于以上原因，官厅水库库滨荒地的有效治理和合理利用已经成为当地政府
和水库管理部门的重要任务之一。
我国研究者对荒地治理已经进行了较多研究，这些研究大多关注荒地自然恢复过程中的植被多样性变化以
及对土壤物理、化学和生物性质的影响。例如：张国祯等［２］针对北京郊区荒滩荒地的研究认为乔灌草复合结构更
能有效防风固沙并改善林下小气候；肖辉杰等［３］对北京市延庆县龙庆峡荒滩恢复初期的植被和土壤特征变化进
行了研究，发现荒滩恢复过程中群落物种的丰富度指数、均匀度指数、多样性指数均比恢复前显著提高，且植被恢
复使土壤理化性质显著改善。邱莉萍等［４］在云雾山研究发现，酶活性与土壤有机碳呈极显著正相关关系，并认为
土壤酶活性可敏感揭示植被恢复过程中的土壤肥力变化。戴全厚等［５，６］在黄土高原安塞地区的研究表明，植被
恢复过程中土壤大团聚体、水稳性大团聚体以及有机质、全氮、水解氮、速效钾、微生物量和土壤呼吸强度等均显
著增加。除此以外，还有学者研究了新技术和新方法在荒地植被建设中的作用与效果［２，７１０］。在荒地治理过程
中，草类植被能快速覆盖地表，具有防风固沙、涵养水源、保持水土、净化空气等多种生态功能［１１］，是荒地治理的
重要技术手段［１２］，而优质牧草不仅具有较好的生态功能，还可同时产生一定的经济效益。因此，将优质牧草用于
荒地治理可同时兼具较好的生态效益和一定的经济效益，可能是荒地治理的一种更好模式。
在前人草种筛选的基础上［１３１５］，本研究选择苇状羊茅（犉犲狊狋狌犮犪犪狉狌狀犱犻狀犪犮犲犪）、老芒麦（犈犾狔犿狌狊狊犻犫犻狉犻犮狌狊）、无
芒雀麦（犅狉狅犿狌狊犻狀犲狉犿犻狊）和草地雀麦（犅狉狅犿狌狊狉犻狆犪狉犻狌狊）４种抗旱、抗寒且保水保土效果较好的优质禾本科牧草，
于北京市延庆县境内的官厅水库库滨地区选择典型荒地进行种植，通过对牧草种植前后的土壤进行采样、分析和
测定，对比研究４种牧草种植后对荒地表层土壤基本理化性质的影响，明确其培肥改土效应，研究结果可为官厅
第１９卷 第５期
Ｖｏｌ．１９，Ｎｏ．５
草 业 学 报
ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ
１１３－１２１
２０１０年１０月
收稿日期：２００９１０２８；改回日期：２０１００１０６
基金项目：北京市农林科学院青年科研基金（２００９）和北京市科技新星计划（２００９Ｂ２５）资助。
作者简介：肖波（１９８１），男，陕西西乡人，博士，助理研究员。Ｅｍａｉｌ：ｘｉａｏｂｏｘｂ＠ｇｍａｉｌ．ｃｏｍ
水库库滨荒地的有效治理和适度利用提供科学依据和可选方案。
１ 材料与方法
１．１ 研究区概况
试验选择在北京市延庆县西北部的张山营镇进行。延庆县位于北京西北部，处于内蒙古高原和河北坝上地
区与北京平原区的过渡地带，其东、南、北三面环山，是首都西北部的重要生态屏障。研究区属大陆性季风气候
区，是暖温带与中温带、半干旱与半湿润的过渡带，春季干旱多风，夏季炎热多雨，秋季凉爽干燥，冬季寒冷少
雪［１６］。由于受河北坝上及内蒙古高原气流影响，研究区风力较大，年平均风速５．１ｍ／ｓ，年平均气温８．８℃，无霜
期１５０～１６０ｄ［１６］。同时，该区雨热同期，多年平均降水量为４６７ｍｍ，而且雨量分布不均，主要集中在７，８，９三个
月［１６］。土壤母质以石灰岩为主，土壤类型主要为石灰性褐土，也有部分潮土和水稻土分布。土地沙化明显，地面
仅有少量人工栽种的灌木，基本无乔木，大部分地方为稀疏荒草覆盖。由于研究区为库滨地区，地下水位较高且
土壤水分运动频繁，因此土壤具有轻度盐碱化（电导率１．３３ｍｓ／ｃｍ、含盐量０．０９％、ｐＨ７．５２）。
１．２ 试验设计与统计分析
在研究区选择典型荒地进行杂草清除和翻耕后，平整为４块试验小区（每块约０．３３ｈｍ２）并随机种植４种牧
草。由于试验地为东西条状走向，因此小区布设同样为东西条状走向以避免土壤空间异质性的影响。牧草种植
方式为人工条播后机械开沟并覆土镇压，种植行距为２５ｃｍ，播种深度为２～３ｃｍ，播种量为：苇状羊茅和老芒麦
７５ｋｇ／ｈｍ２，无芒雀麦和草地雀麦为５０ｋｇ／ｈｍ２。牧草出苗后定期清除杂草，同时全年进行２～３次刈割。
试验设苇状羊茅、老芒麦、无芒雀麦和草地雀麦４种处理，以牧草种植前土壤为对照，使用单因素方差分析
（ＡＮＯＶＡ，ＳＰＳＳ１５．０）研究牧草种植前后以及４种牧草间土壤物理、化学性质差异。牧草种植前土壤样品的采
集时间为２００７年５月，牧草种植后土壤样品的采集时间为２００８年９月，即试验过程中牧草经过了２年的生长。
土壤取样时对每种牧草按均匀间距采集３个样品，每个样品均使用３点混合采样法，并同时分０～１０，１０～２０和
２０～３０ｃｍ３层分层采集，所采集样品风干过筛后备用。
１．３ 测定项目与方法
土壤物理性质的测定方法为：机械组成，土壤粒径分析系统（ＳＥＤＩＭＡＴ４１２，德国）；团聚体含量，湿筛法；总
孔隙度和毛管孔隙度，重量法；容重，环刀法。土壤化学性质的测定方法为：有机质，重铬酸钾氧化法；全氮，凯氏
法；碱解氮，碱解扩散法；全磷，酸溶－钼锑抗比色法；速效磷，碳酸氢钠浸提法；速效钾，原子吸收法；ｐＨ值，电极
法。上述土壤理化性质的测定方法详见鲍士旦所编《土壤农化分析》一书［１７］。除此以外，试验还测定了牧草的部
分生长指标，包括牧草的地上生物量（刈割－烘干－称重）、地下生物量（挖掘－清洗－烘干－称重）、株高（直尺）
以及盖度（ＦｉｒｓｔＧｒｏｗｔｈ植被盖度分析仪，美国Ｄｅｃａｇｏｎ公司）等。
２ 结果与分析
２．１ 牧草生长状况
自２００７年５月播种后，４种牧草均很快出苗并快速生长，至２００８年９月时，牧草已达到生长旺盛期。结果
显示，４种牧草的株高均超过１００ｃｍ，盖度均超过８０％，且４种牧草之间株高和盖度均非常接近（表１）。但从生
物量看，无论地上生物量还是地下生物量，其顺序均为苇状羊茅＞老芒麦＞无芒雀麦＞草地雀麦，且除无芒雀麦
和草地雀麦的生物量接近之外，其他牧草的生物量差异较大。然而单因素方差分析结果显示，４种牧草的株高（犉
＝０．７２，犘＝０．５０４２）、盖度（犉＝０．１４，犘＝０．７１１８）以及地上生物量（犉＝４．５６，犘＝０．０８８３）、地下生物量（犉＝
５．２２，犘＝０．０７２２）均无显著差异。上述结果表明，４种牧草在所研究荒地上均可正常生长，且生长状况大致相
同。根据地上生物量估计，４种牧草平均每年可提供１０．９９ｔ／ｈｍ２ 的干饲料供牲畜饲用，因此具有一定的经济效
益，这表明以种植牧草的方式对所研究荒地进行适度利用是可行的。
２．２ 牧草对土壤物理性质的影响
２．２．１ 土壤机械组成 ４种牧草种植前后表层土壤的机械组成测定结果（表２）表明：与牧草种植前相比，４种牧
草种植后土壤砂粒含量变化不大，但粉粒含量明显降低而粘粒含量明显增加；同时，种植４种牧草的土壤之间，其
粘粒、粉粒、砂粒含量近似，无明显差异。就影响程度而言，４种牧草平均可减少２０．６５％的粉粒含量，同时增加
４１１ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１０） Ｖｏｌ．１９，Ｎｏ．５
１３．９８％的粘粒含量。单因素方差分析结果显示：与种植前相比，４种牧草种植后的土壤砂粒含量无显著变化，但
粉粒含量显著降低、粘粒含量显著增加；同时，土壤粘粒、粉粒和砂粒含量在４种牧草之间并无显著差异。分析４
种牧草土壤机械组成取平均值可以发现，表层土壤的粘粒、粉粒和砂粒含量在牧草种植前分别为６．５２％，
４１．４５％和５２．０３％，而在牧草种植后则分别为１７．９０％，２０．８１％和６１．２９％。根据国际土壤质地分类标准［１８］，牧
草种植前的土壤质地为壤土类壤土，而在牧草种植后变为粘壤土类砂质粘壤土，这表明４种牧草的种植使荒地土
壤机械组成有了较大程度的改变，使得其中粘粒含量大幅度增加，最终使土壤质地发生明显改变。对于４种牧草
改善土壤质地的机理，则认为其可能与牧草根系的穿插作用以及根际微生物等物理、化学、生物过程有关。
表１ ４种牧草种植２年后的生长状况比较
犜犪犫犾犲１ 犜犺犲犵狉狅狑狋犺狊狋犪狋狌狊狅犳犳狅狌狉狆犪狊狋狌狉犲犵狉犪狊狊犲狊狅犳狋狑狅狔犲犪狉狊
牧草品种
Ｇｒａｓｓｅｓｓｐｅｃｉｅｓ
株高
Ｈｅｉｇｈｔ（ｃｍ）
地上生物量
Ａｂｏｖｅｇｒｏｕｎｄｂｉｏｍａｓｓ（ｇ／ｍ２）
地下生物量
Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｂｉｏｍａｓｓ（ｇ／ｍ２）
盖度
Ｃｏｖｅｒａｇｅ（％）
苇状羊茅犉．犪狉狌狀犱犻狀犪犮犲犪 １０３．０ａ １５８２．３ａ １１１１．６ａ ８０．５ａ
老芒麦犈．狊犻犫犻狉犻犮狌狊 １１５．０ａ １１２２．５ａ ７５７．２ａ ８２．３ａ
无芒雀麦犅．犻狀犲狉犿犻狊 １０８．７ａ ８４９．８ａ ５９３．６ａ ８７．３ａ
草地雀麦犅．狉犻狆犪狉犻狌狊 １１２．０ａ ８４３．１ａ ４９６．４ａ ８６．２ａ
同列中不同字母表示差异显著（犘＜０．０５）。下同。Ｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｎｓａｍｅｃｏｌｕｍｎｍｅａｎｓｔｈｅｒｅｉｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ（犘＜０．０５）．Ｔｈｅ
ｓａｍｅｂｅｌｏｗ．
表２ ４种牧草种植后对表层（０～１０犮犿）土壤机械组成的影响
犜犪犫犾犲２ 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犳狅狌狉狆犪狊狋狌狉犲犵狉犪狊狊犲狊狅狀犿犲犮犺犪狀犻犮犮狅犿狆狅狊犻狋犻狅狀狅犳０－１０犮犿狊狌狉犳犪犮犲狊狅犻犾 ％
处理Ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ
砂粒Ｓａｎｄ（２～０．０２ｍｍ）
平均值 Ｍｅａｎ 标准误Ｓ．Ｅ．
粉粒Ｓｉｌｔ（０．０２～０．００２ｍｍ）
平均值 Ｍｅａｎ 标准误Ｓ．Ｅ．
粘粒Ｃｌａｙ（＜０．００２ｍｍ）
平均值 Ｍｅａｎ 标准误Ｓ．Ｅ．
种草前ＣＫ ５２．０３ａ １．６８ ４１．４５ａ １．６５ ６．５２ｂ ０．１４
苇状羊茅犉．犪狉狌狀犱犻狀犪犮犲犪 ６２．５６ａ １．２４ １８．６８ｂ ２．２７ １８．７７ａ １．０３
老芒麦犈．狊犻犫犻狉犻犮狌狊 ６１．１１ａ ５．１０ ２１．５９ｂ ３．４０ １７．３１ａ １．７０
草地雀麦犅．狉犻狆犪狉犻狌狊 ６２．５１ａ ３．８７ １９．３８ｂ ２．０９ １８．１２ａ １．７９
无芒雀麦犅．犻狀犲狉犿犻狊 ５９．００ａ ２．６５ ２３．５９ｂ ３．１７ １７．４２ａ ０．５３
２．２．２ 土壤团聚体组成 牧草种植前后土壤水稳性团聚体含量测定结果（表３）显示，５种处理的土壤团聚体分
布状况大致可以分为老芒麦和草地雀麦、苇状羊茅和无芒雀麦以及种草前３类草地。然而，由表３很难判断出种
草前后土壤团聚体状况的总体变化。为了能够准确反映团聚体的分布状况和稳定性特征，研究者提出了大于
０．２５ｍｍ团聚体含量犚０．２５［１９，２０］、平均重量直径（ＭＷＤ，ｍｅａｎｗｅｉｇｈｔｄｉａｍｅｔｅｒ）［２１］以及几何平均直径（ＧＭＤ，ｇｅ
ｏｍｅｔｒｉｃｍｅａｎｄｉａｍｅｔｅｒ）［２２］的概念用以进行定量比较，其计算方法如下。
犚０．２５＝
犕狉＞０．２５
犕犜
（１）
犕犠犇＝
∑
狀
犻＝１
（珚狓犻狑犻）
∑
狀
犻＝１
狑犻
（２）
犌犕犇＝ｅｘｐ
∑
狀
犻＝１
狑犻ｌｎ珚狓犻
∑
狀
犻＝１
狑
熿
燀
燄
燅犻
（３）
式中，犕犜 为团聚体总重量，犕狉＞０．２５为大于０．２５ｍｍ团聚体重量，珚狓犻为某级团聚体平均直径，犠犻为某级团聚体百
５１１第１９卷第５期 草业学报２０１０年
分含量。
犚０．２５水稳性团聚体含量在整体上与团聚体的稳定性具有良好的相关性，而 ＭＷＤ和ＧＭＤ则能表征土壤团
聚体的稳定性强弱，其数值越大表示团聚度越高、稳定性越强。本研究中，５种处理的犚０．２５由大到小依次为老芒
麦＞草地雀麦＞无芒雀麦≈苇状羊茅＞种草前（表３），４种牧草种植后犚０．２５平均增加了１１２％；而 ＭＷＤ由大到
小依次为老芒麦（０．３０）＞草地雀麦（０．２６）＞苇状羊茅（０．２１）＝无芒雀麦（０．２１）＞种草前（０．１６），４种牧草种植
后 ＭＷＤ平均增加了５３％；ＧＭＤ由大到小依次为老芒麦（０．１５）＞草地雀麦（０．０９）＞苇状羊茅（０．０８）＝无芒雀
麦（０．０８）＞种草前（０．０６），４种牧草种植后ＧＭＤ平均增加了６７％。由此可见，使用犚０．２５、ＭＷＤ、ＧＭＤ这３种指
标对本研究５种处理的土壤团聚体分布状况进行量化得到的结果均一致表明，与牧草种植前相比，４种牧草种植
后土壤的水稳定性均有一定程度的改善，其中老芒麦的效果最为明显，其次为草地雀麦，再次为苇状羊茅和无芒
雀麦。土壤团聚体的水稳性是评价土壤抗水蚀能力的一个重要方面，因此由上述结果可以推测，４种牧草种植后
可增加土壤抗水蚀能力，进而降低土壤侵蚀、减少土壤养分流失，其对荒地土壤的培肥和保育具有重要作用。
表３ ４种牧草种植后对土壤水稳性团聚体的影响
犜犪犫犾犲３ 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犳狅狌狉狆犪狊狋狌狉犲犵狉犪狊狊犲狊狅狀狊狅犻犾狑犪狋犲狉狊狋犪犫犾犲犪犵犵狉犲犵犪狋犲狊 ％
处理Ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ
土壤团聚体粒径Ｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅｏｆｓｏｉｌａｇｇｒｅｇａｔｅｓ
＞０．２５ｍｍ ０．２５～０．０５ｍｍ ０．０５～０．０１ｍｍ ０．０１～０．００５ｍｍ ０．００５～０．００１ｍｍ ＜０．００１ｍｍ
ＭＷＤ ＧＭＤ
种草前ＣＫ １４．２７ ３８．９７ ３１．６４ ７．５６ ６．４２ １．１４ ０．１６ ０．０６
苇状羊茅犉．犪狉狌狀犱犻狀犪犮犲犪 ２４．１８ ３１．４２ ３１．６０ ３．３３ ７．７６ １．７１ ０．２６ ０．０８
老芒麦犈．狊犻犫犻狉犻犮狌狊 ３８．５１ ３４．４５ １９．４８ ４．６０ ２．４４ ０．５２ ０．３０ ０．１５
草地雀麦犅．狉犻狆犪狉犻狌狊 ３３．９８ ２４．７８ ２６．８２ ６．９４ ６．２０ １．２８ ０．２６ ０．０９
无芒雀麦犅．犻狀犲狉犿犻狊 ２４．５０ ３１．９４ ３０．９０ ３．５０ ７．６４ １．５２ ０．２１ ０．０８
２．２．３ 土壤容重和孔隙度 本研究对牧草种植前后
图１ ４种牧草种植后对表层０～１０犮犿土壤容重的影响
犉犻犵．１ 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犳狅狌狉狆犪狊狋狌狉犲犵狉犪狊狊犲狊狅狀犫狌犾犽犱犲狀狊犻狋狔
狅犳０－１０犮犿狊狌狉犳犪犮犲狊狅犻犾
表层土壤容重的测定结果（图１）显示，牧草种植后
表层土壤容重由种植前的１．５ｇ／ｃｍ３ 降低到１．２
ｇ／ｃｍ３左右，这表明４种牧草均可明显降低土壤容
重，其平均降低程度约为１５％。就４种牧草对土壤
容重的降低程度而言，无芒雀麦和老芒麦对土壤容
重的降低程度为１６％～１７％，略高于草地雀麦的
１５％，而４种牧草中苇状羊茅对土壤容重的影响最
小，约为１２％。进一步的方差分析结果显示，牧草
种植前和４种牧草种植后这５种处理的土壤容重在
总体上存在显著差异（犉＝１０．５０，犘＝０．０１）；然而两
两比较结果表明，５种处理其土壤容重之间的显著
差异仅存在于牧草种植前和牧草种植后，而在４种
牧草之间并无显著差异。由此可得出结论，４种牧
草种植后均可显著降低土壤容重，但其降低程度近似，即４种牧草对土壤容重的影响一致。
孔隙度方面，牧草种植前后表层土壤（５ｃｍ）的总孔隙度和毛管孔隙度（图２）显示，牧草种植前表层土壤的总
孔隙度为４９．８１％，４种牧草种植后土壤总孔隙度变化不大。与牧草种植前相比，老芒麦对土壤总孔隙度的增加
程度最大，为３．２８％；其次为无芒雀麦和草地雀麦，分别为２．６２％和２．１６％；最小为苇状羊茅，仅为１．６５％。总
体而言，４种牧草种植后表层土壤总孔隙度的平均增加程度为２．４２％。单因素方差分析结果表明，牧草种植前后
５种处理的土壤总孔隙度之间总体上无显著差异（犉＝０．６２，犘＝０．６６）。与总孔隙度相比，４种牧草种植后对土壤
６１１ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１０） Ｖｏｌ．１９，Ｎｏ．５
毛管孔隙度的影响与总孔隙度一致（图２），同样４种牧草种植后表层土壤的毛管孔隙度略有增加。与牧草种植
前相比，４种牧草对土壤毛管孔隙度的平均增加程度为２．６３％，其影响从大到小依次为草地雀麦（４．５３％）＞苇状
羊茅（３．５１％）＞老芒麦（２．０３％）＞无芒雀麦（０．４５％），其次序与土壤总孔隙度略有不同。尽管如此，单因素方差
分析结果显示，４种牧草种植前后表层土壤毛管孔隙度总体上无显著差异（犉＝０．３９，犘＝０．７７）。综合以上土壤
总孔隙度和毛管孔隙度两方面可以认为，４种牧草种植后使土壤的孔隙状况有所改善，但程度有限，不具有统计
学意义。对于草地建植影响土壤容重和孔隙状况的机理，则一般认为主要是植物根系穿插土壤的结果。另外，草
地建植后有机质等土壤理化性质的改善、微生境改变后土壤动物和土壤微生物的增多也可间接改变土壤容重和
孔隙状况。另外，由于土壤总孔隙度对应于土壤饱和含水量，毛管孔隙度对应于土壤田间持水量，因此上述牧草
种植前后土壤孔隙度的变化可以反映出牧草种植后对土壤持水能力的影响，即４种牧草种植后土壤的持水能力
有一定程度的增加，使土壤水分条件所有改善，而这对于荒地治理和利用具有重要意义。
图２ ４种牧草种植后对表层（０～１０犮犿）土壤总孔隙度和毛管孔隙度的影响
犉犻犵．２ 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犳狅狌狉狆犪狊狋狌狉犲犵狉犪狊狊犲狊狅狀狊狅犻犾狋狅狋犪犾狆狅狉狅狊犻狋狔犪狀犱犮犪狆犻犾犪狉狔狆狅狉狅狊犻狋狔犪狋０－１０犮犿
２．３ 牧草对土壤化学性质的影响
牧草种植前后表层土壤的养分状况（表４）显示，牧草种植前表层土壤的有机质含量最高仅为１．２６％、全氮仅
０．０７％，碱解氮、速效磷和速效钾含量更低，仅分别为７４．２１ｍｇ／ｋｇ，２．５５ｍｇ／ｋｇ和７３．４０ｍｇ／ｋｇ，由此可见官厅
水库库滨荒地的土壤较为贫瘠，这也在一定程度说明了对该荒地土壤进行治理和改良的必要性。同时，不同深度
土壤养分测定结果显示，４种牧草种植前土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷和速效钾在剖面上均一致表现出明显
的表聚特征，即表层０～１０ｃｍ的土壤养分含量明显高于１０～２０ｃｍ土壤，并明显高于２０～３０ｃｍ土壤，这与通常
的土壤养分剖面分布规律一致。４种牧草种植并经过２年的生长后，荒地土壤的全量和速效养分含量总体上均
有所增加，但各种养分的增加幅度不同。尽管如此，对４种牧草而言，其对土壤养分的影响趋势和影响程度基本
一致。对４种牧草种植后的土壤养分取平均值，且同时将０～３０ｃｍ的土壤养分含量进行平均，其结果与牧草种
植前相比，牧草种植后土壤有机质含量增加了２２７％，全氮增加７６％、全磷增加６６％、碱解氮增加４１％，而速效磷
仅增加了４％、速效钾几乎没有增加甚至略有降低。不仅如此，４种牧草对不同深度土壤养分的影响程度也有所
不同。数据显示，４种牧草对０～１０，１０～２０，２０～３０ｃｍ土壤有机质的增加幅度依次为１２６％，２６８％，２８８％；对全
氮依次为１％，８８％，１４１％；全磷依次为４０％，５０％，１０７％；碱解氮依次为１８％，４２％，６３％；对速效磷和速效钾则
影响不明显。上述结果表明，４种牧草对土壤养分的影响在剖面上总体表现出表层小于浅层的规律。与牧草种
植前相比，牧草种植后土壤养分在剖面上不再具有“表聚特征”，即牧草种植改变了荒地土壤养分的剖面分布
规律。
单因素方差分析结果显示（表４），牧草种植前后的土壤养分含量仅在有机质和全氮方面存在显著差异，而在
全磷、碱解氮、速效磷、速效钾方面不存在显著差异。不仅如此，对有机质和全氮而言，１０～２０和２０～３０ｃｍ土层
７１１第１９卷第５期 草业学报２０１０年
存在显著差异，表层０～１０ｃｍ土壤不存在显著差异。另外，对４种牧草样地而言，除极少数土层处的极少数养分
指标外，总体上土壤养分在４种牧草之间并不存在显著差异。由统计分析结果可以得出结论，４种牧草种植后可
以显著增加１０～２０和２０～３０ｃｍ的土壤有机质及全氮含量，但对其他土层和其他养分指标的增加作用不显著。
综上，对４种牧草种植后荒地０～３０ｃｍ土壤养分状况的变化进行估算，则４种样地平均每年可增加有机质
含量绝对值０．９８％，全氮含量０．０１％，全磷含量０．１６％，碱解氮含量８．８８ｍｇ／ｋｇ和速效磷含量０．０８ｍｇ／ｋｇ，对
速效钾含量基本不影响。就机理而言，与其他豆科牧草相比，所研究４种禾本科牧草对土壤养分的影响程度比较
有限，这显然与二者的作用机理不同有关。豆科牧草对土壤养分的贡献主要来自于固氮菌的固氮作用；而禾本科
牧草没有固氮功能，其对土壤养分的贡献主要是通过影响土壤质地、改善土壤孔隙状况、改变土壤微生境、增强土
壤微生物活性等途径最终间接影响土壤养分，显然其作用过程更为漫长、影响程度更为有限。然而对土壤有机质
而言，豆科牧草和禾本科牧草的影响途径相同，均主要是牧草茎叶和根系腐烂所致，因此本研究中４种禾本科牧
草对土壤有机质的增加程度显著，每年可增加土壤有机质０．９８％。对于土壤速效钾，由于其具有易淋洗的特点，
因此本研究中牧草种植前后土壤速效钾含量几乎无变化是可以理解的。
表４ ４种牧草种植前后土壤养分含量统计分析结果
犜犪犫犾犲４ 犛狋犪狋犻狊狋犻犮犪犾狉犲狊狌犾狋狊狅犳狊狅犻犾狀狌狋狉犻犲狀狋狊犪犿狅狀犵犆犓犪狀犱犳狅狌狉狆犪狊狋狌狉犲犵狉犪狊狊犲狊
土壤养分
Ｓｏｉｌｎｕｔｒｉｅｎｔｓ
土壤深度
Ｓｏｉｌｄｅｐｔｈ（ｃｍ）
种草前
ＣＫ
苇状羊茅
犉．犪狉狌狀犱犻狀犪犮犲犪
老芒麦
犈．狊犻犫犻狉犻犮狌狊
草地雀麦
犅．狉犻狆犪狉犻狌狊
无芒雀麦
犅．犻狀犲狉犿犻狊
有机质Ｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒ（％） ０～１０ １．２６ａ ２．４６ｂ ２．５４ｂ ２．９６ｂ ３．４４ｂ
１０～２０ ０．８６ｃ ３．０９ａｂ ３．３０ａｂ ４．１３ａ ２．１５ｂｃ
２０～３０ ０．６８ｂ ２．２５ａｂ ２．２６ａｂ ３．３１ａ ２．７７ａ
全氮Ｔｏｔａｌｎｉｔｒｏｇｅｎ（％） ０～１０ ０．０７ａ ０．０８ａ ０．０８ａ ０．０７ａ ０．０５ａ
１０～２０ ０．０５ｂ ０．０９ａ ０．０８ａ ０．０９ａ ０．０９ａ
２０～３０ ０．０３ｃ ０．０５ｂｃ ０．０７ａｂ ０．０８ａ ０．０７ａｂ
全磷Ｔｏｔａｌｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ（％） ０～１０ ０．５７ａ ０．６０ａ ０．７５ａ １．０８ａ ０．７７ａ
１０～２０ ０．４１ａ ０．５０ａ ０．４２ａ ０．６４ａ ０．８９ａ
２０～３０ ０．４９ａ ０．５１ａ １．５１ａ １．３１ａ ０．７３ａ
碱解氮 ０～１０ ７４．２１ａ ８８．７６ａ ７９．９８ａ ８７．４８ａ ９４．６２ａ
Ａｖａｉｌａｂｌｅｎｉｔｒｏｇｅｎ（ｍｇ／ｋｇ） １０～２０ ４９．１２ａ ７７．６０ａ ６９．５５ａ ７７．０５ａ ５５．７３ａ
２０～３０ ３０．２３ｂ ５１．９８ａｂ ５５．６４ａ ３５．８４ａｂ ５３．２６ａ
速效磷 ０～１０ ２．５５ａ ３．０９ａ ２．３３ａ ３．０４ａ ３．８９ａ
Ａｖａｉｌａｂｌｅｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ（ｍｇ／ｋｇ） １０～２０ ２．０１ａ ２．６７ａ １．９３ａ ２．５２ａ ２．００ａ
２０～３０ １．４３ａ １．１３ａ １．１８ａ １．３４ａ ０．８１ａ
速效钾 ０～１０ ７３．４０ａｂ ８３．５５ａ ６７．１０ｂ ７８．４５ａｂ ６８．１５ｂ
Ａｖａｉｌａｂｌｅｐｏｔａｓｓｉｕｍ（ｍｇ／ｋｇ） １０～２０ ５７．７７ａ ５５．７５ａ ３９．８５ｂ ５４．５０ａ ４８．４０ａｂ
２０～３０ ５３．８０ａ ４０．７０ａ ３９．３０ａ ４７．３５ａ ３９．８５ａ
同行中不同字母表示差异显著（犘＜０．０５）。
Ｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｎｓａｍｅｒｏｗｍｅａｎｓｔｈｅｒｅｉｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ（犘＜０．０５）．
３ 讨论
植物改善土壤物理性质的主要途径是根系的机械穿插作用［２３］。植物根系在横向和纵向伸展过程中可形成
复杂、连续的根系网络，这些根系腐烂、分解后所遗留的孔隙就成为土壤孔隙的重要组成部分。本研究中４种禾
本科牧草均为须根系，其根系相对发达（苇状羊茅的地下生物量高达１１１１．６ｇ／ｍ２，表１）且主要集中在浅层土
壤，因此穿插作用更为明显，相应对土壤孔隙状况的改善作用就更大。除根系机械穿插作用外，植物枯落物和植
８１１ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１０） Ｖｏｌ．１９，Ｎｏ．５
物死根分解后可增加土壤有机质含量，从而间接改善土壤物理性质［２４］。上述２个途径可使有植物覆盖的土壤其
物理性质明显好于裸露地，也正是由于这一原因，本研究中４种牧草种植２年后使表层土壤总孔隙度平均增加了
２．４２％，毛管孔隙度平均增加了２．６３％，土壤容重平均降低了１５％。除物理作用外，植物还具有显著的化学作
用，这一化学作用对固氮植物而言主要是固氮作用，但对非固氮的禾本科植物而言则主要是植物枯落物分解形成
的有机物（有机碳、有机质等）和无机物（氮、磷、钾等）［２５］。另外，植物大多还可分泌一些化学物质，对禾本科植物
而言其分泌物大多为糖类和有机酸等含碳有机化合物，这些物质对根际土壤ｐＨ值及氧化还原电位有一定调节
作用，可以影响营养元素在根际的有效性［２６］。理论上讲，植物覆盖后可使土壤养分水平显著提升，但由于各种养
分的性质（水溶性等）不同，因此植被覆盖后各种养分含量的增加程度也有所不同。其中，由于植物枯落物的分
解，有机质含量可得到大幅度增加；但对氮、磷、钾而言，植物在通过各种途径增加其含量的同时，也会消耗大量的
养分用于植物自身的生长，而且这些被吸收利用的养分即使通过枯落物再次进入土壤后也并不能迅速转变为有
效态再次供植物吸收利用，再加上速效养分易淋洗的特征，因此植物对氮、磷、钾的影响大多并不显著，其中对速
效养分的影响更是如此。上述原因可对本研究中“４种禾本科牧草对氮、磷、钾的影响结果并不显著”这一结论提
供解释。除物理、化学作用外，植物还可为土壤动物和微生物提供栖息地和食物，从而增加土壤动物和微生物的
数量和种类，丰富土壤生物种群和多样性，这是植物的生物作用。需要注意的是，植物对土壤的物理、化学以及生
物作用并不孤立，而是相互作用、互相影响。例如：土壤物理性质的改善有利于土壤养分状况的提高，而土壤有机
质含量的增加可以进一步改善土壤孔隙状况；土壤理化性质的改善可增加土壤动物及微生物的数量和多样性，而
土壤动物的机械扰动和排泄物、土壤微生物的分泌物反过来又可以增加土壤孔隙度，提高土壤养分含量。
综合而言，相关研究均一致显示，地表植被的恢复与土壤理化性质的改善有显著相关关系［２３２５，２７］，只是本研
究所使用的４种禾本科牧草为须根系植物、根系复杂、生物量大，加上对环境胁迫具有较好的适应性，生长迅速，
因此其对土壤理化性质的改善作用较其他植物更为明显。
４ 结论
在官厅水库库滨荒地上，苇状羊茅、老芒麦、草地雀麦和无芒雀麦均可正常生长，种植第２年其株高均超过
１００ｃｍ，盖度超过８０％，且每年可提供１０．９９ｔ／ｈｍ２ 的干饲料供牲畜饲用。在提供饲料产生经济效益的同时，４
种牧草还可使荒地土壤物理性质总体发生明显好转，具体表现为：土壤粘粒含量显著增加１４％、土壤粉粒含量显
著降低２１％，大于０．２５ｍｍ水稳性团聚体含量增加１１２％，土壤容重显著降低１５％。除此以外，４种牧草均可使
荒地土壤养分状况总体好转，但各种养分的增加程度有所不同，具体为：土壤有机质含量显著增加２２７％，全氮含
量显著增加７６％；全磷、碱解氮和速效磷含量分别增加６６％，４１％和４％。综上所述，本研究在官厅水库库滨荒
地上种植的苇状羊茅、老芒麦、草地雀麦和无芒雀麦４种禾本科牧草不仅可产生一定的经济效益，且同时可以在
总体上显著改善表层土壤的物理、化学性质，具有显著的培肥改土效应，对荒地土壤的持续培育和进一步利用具
有重要意义。该模式为官厅水库库滨荒地的治理提供了可选方案，并可推广用于北京乃至整个华北地区的荒滩、
荒地治理。
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０２１ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１０） Ｖｏｌ．１９，Ｎｏ．５
犈犳犳犲犮狋狊狅犳犳狅狌狉犵狉犪犿犻狀犲狅狌狊狆犪狊狋狌狉犲犵狉犪狊狊犲狊狅狀狊狅犻犾狆犺狔狊犻犮狅犮犺犲犿犻犮犪犾狆狉狅狆犲狉狋犻犲狊
犻狀狑犪狊狋犲犾犪狀犱犪狋狋犺犲犫狌犳犳犲狉狕狅狀犲狅犳犌狌犪狀狋犻狀犵犚犲狊犲狉狏狅犻狉
ＸＩＡＯＢｏ，ＷＵＪｕｙｉｎｇ，ＷＡＮＧＱｉｎｇｈａｉ，ＹＡＯＳｈｕｉｈｏｎｇ
（ＢｅｉｊｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＣｅｎｔｅｒｆｏｒＧｒａｓｓｅｓａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，Ｂｅｉｊｉｎｇ
ＡｃａｄｅｍｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅａｎｄＦｏｒｅｓｔｒｙＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００９７，Ｃｈｉｎａ）
犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｆｏｕｒｇｒａｍｉｎｅｏｕｓｐａｓｔｕｒｅｇｒａｓｓｅｓ（犉犲狊狋狌犮犪犪狉狌狀犱犻狀犪犮犲犪，犈犾狔犿狌狊狊犻犫犻狉犻犮狌狊，犅狉狅犿狌狊犻狀犲狉犿犻狊ａｎｄ犅狉狅
犿狌狊狉犻狆犪狉犻狌狊）ｗｅｒｅｐｌａｎｔｅｄｉｎｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅｗａｓｔｅｌａｎｄｏｆｔｈｅｂｕｆｆｅｒｚｏｎｅｏｆＧｕａｎｔｉｎｇｒｅｓｅｒｖｏｉｒ．Ａｆｔｅｒ２ｙｅａｒｓ，
ｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｓｏｉｌｓ（０－３０ｃｍ）ｗｅｒｅｓａｍｐｌｅｄａｎｄａｎａｌｙｚｅｄｔｏｅｘｐｌｏｒｅｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｐａｓｔｕｒｅｇｒａｓｓｅｓｏｎｓｏｉｌｐｈｙｓｉ
ｃｏｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．Ｔｈｅｆｏｕｒｐａｓｔｕｒｅｇｒａｓｓｅｓｇｒｅｗｗｅｌｏｎｔｈｅｗａｓｔｅｌａｎｄａｎｄｐｒｏｄｕｃｅｄ１０．９９ｔ／ｈａｄｒｙｆｏｒａｇｅ
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ｂｌｙｉｍｐｒｏｖｅｄｂｙｔｈｅｐｈｙｓｉｃａｌ，ｃｈｅｍｉｃａｌａｎｄｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅｐａｓｔｕｒｅｇｒａｓｓｅｓ，ｂｕｔｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｗｅｒｅｎｏｔ
ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｍ．Ｉｎｔｅｒｍｓｏｆｐｈｙｓｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｔｈｅｃｌａｙｗａｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ１４％ｓｉｌｔｗａｓ
ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｒｅｄｕｃｅｄｂｙ２１％，ｔｈｅｓｏｉｌｗａｔｅｒｓｔａｂｌｅａｇｇｒｅｇａｔｅｓｗｉｔｈｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅ＞０．２５ｍｍｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ１１２％，
ｔｈｅｂｕｌｋｄｅｎｓｉｔｙｗａｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｒｅｄｕｃｅｄｂｙ１５％ａｎｄｓｏｉｌｐｏｒｏｓｉｔｙｗａｓａｌｓｏｃｏｎｓｉｄｅｒａｂｌｙｉｍｐｒｏｖｅｄ．Ｉｎｔｅｒｍｓｏｆ
ｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｓｏｉｌｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒｗａｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ２２７％，ｔｏｔａｌｎｉｔｒｏｇｅｎｂｙ７６％，ａｎｄｔｏｔａｌ
ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ，ａｖａｉｌａｂｌｅｎｉｔｒｏｇｅｎａｎｄａｖａｉｌａｂｌｅｐｈｏｓｐｈｏｒｏｕｓｗｅｒｅｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ６６％，４１％，ａｎｄ４％，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅ
ｌｙ．Ｗｅｃｏｎｃｌｕｄｅｔｈａｔｐｌａｎｔｉｎｇｔｈｅｆｏｕｒｇｒａｍｉｎｅｏｕｓｐａｓｔｕｒｅｇｒａｓｓｅｓｏｎｔｈｅｗａｓｔｅｌａｎｄｗｉｌｇｅｎｅｒａｔｅｂｏｔｈｓｉｇｎｉｆｉ
ｃａｎｔｅｃｏｌｏｇｉｃａｌａｎｄｓｏｍｅｅｃｏｎｏｍｉｃｂｅｎｅｆｉｔｓ．Ｔｈｉｓｐａｔｔｅｒｎｍａｙｂｅａｐｏｓｓｉｂｌｅｓｏｌｕｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎａｎｄｕｔｉ
ｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｗａｓｔｅｌａｎｄｉｎｎｏｒｔｈｅｒｎＣｈｉｎａ．
犓犲狔狑狅狉犱狊：犉犲狊狋狌犮犪犪狉狌狀犱犻狀犪犮犲犪；犈犾狔犿狌狊狊犻犫犻狉犻犮狌狊；犅狉狅犿狌狊犻狀犲狉犿犻狊；犅狉狅犿狌狊狉犻狆犪狉犻狌狊；ｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎｏｆｗａｓｔｅ
ｌａｎｄ；
檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵
ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｗａｓｔｅｌａｎｄ
全国优秀农业期刊、全国畜牧兽医优秀期刊 国内标准刊号：ＣＮ２３１４７６
《中国核心期刊（遴选）数据库》收录期刊 国际统一刊号：ＩＳＳＮ１６７３１９２１
《养殖技术顾问》
本刊全国发行，以“普及养殖知识，推广新技术，为养殖户和基层技术人员服务”为办刊宗旨，设有“畜禽饲养、
饲料与种植、繁育改良、兽医临床、病例报告、检验检疫、卫生防疫、兽药、机械设备、水产养殖、毛皮动物、畜产品加
工、职业技能培训”等多个栏目，内容实用具体、操作性强，是养殖户和养殖场技术人员的良师益友。邮局订阅代
号１４３０４，每期１０．００元，全年１２０．００元。
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１２１第１９卷第５期 草业学报２０１０年