全 文 ：第 3 卷 第 3 期
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,
3
草 地 学 报
A C T A A G R E ST IA S IN IC A
1 9 9 5 年
1 9 9 5
焚烧对岌岌草滩地草场土壤生态条件的影响
周 禾
(北京农业大学草地研究所 , 北京 1 0 0 0 9 4 )
章祖同
(内蒙古农牧学院草原系 , 呼和浩特 0 1 0 0 1 8)
摘要 : 本文研究了焚烧对岌岌草滩地草场土壤生态条件的影响 。结果表明 , 焚烧可使土壤温
度升高 , 地表可升温 3 . 2 ~ 1 0 . 8 ℃ , 地表以下土层也有所升温 , 但其数值随深度增加而递减 。 焚烧
后土壤含水量在 。~ 4 0c m 土层内可增加 2 . 42 ~ 4 . 58 % , 土壤含盐量和土壤含磷量均有增加 , 但
土壤含氮量则有所下降 。
关键词 : 焚烧 ; 艾岌草 ; 土壤生态条件
1 前言
火作为一个环境因子对植物群落的形成演替有着很重要的影响 。人类在草地烧荒 , 主要
是为了有利于某些植物的生长 , 改善植物的生境条件 , 使其产量和质量有所提高 (任继周 、贾
宋周 、 1 9 6 2 ; D a u b e n m ire , 1 9 6 8 ; T o w n e & O w e n s by , 1 9 8 4 ; E w in g & E n g le , 1 9 8 8 ; T e r r e n e e
& D av id
,
1 9 9 2 ; D al e 等 , 1 9 4 ) 。 但是不同的群落类型 、不同的植物种类在不同的生境条件
下对烧荒的反应各异 。在不同的草原群落上烧荒 , 既可收到有益的效果也能出现一些不利的
反应 。本研究对岌岌草滩地草场焚烧后土壤生境条件的变化进行测定 , 目的在于研究这些生
态因素的变化 , 进而分析焚烧对岌岌草丛生产力的影响 , 为改 良艾艾草滩地草场提供依据 。
2 试验设计
2
.
1 试验地概况
试验区位于 内蒙古四子王旗 自音花公社 , 海拔 1 3 6 6一 1 4 0 Om 。试验区设置在季节性河流
的河岸一级阶地上 。 地下水深度为 1 . 2 ~ 1 . sm 。 年均温度为 3 . 0 ℃ , 无霜期 1 17 天 , 年降水量
31 0
.
sm m
, 春旱现象较为严重 。 雨量主要集中在 7 、 8 、 9 三个月 , 此间气温较高 。 土壤为盐化
草甸土 , 地表无盐霜 。 pH 8 . 6 9 , 含全氮量 0 . 06 7 % , 速效磷 1 6 p p m , 含盐量 0 . 0 49 ~ 0 . 1 5 3 7 % 。
土壤腐殖质层厚度为 5 0c m , 石灰反应 明显 。 土壤剖面 1 2 0c m 以下即有地下水出现 , 地下水
pH 为 8 . 0 , 含盐量 0 . 2 0 4 6 % 。
试验区设置在友友草盐化草甸植被上 。 群落的建群种为岌艾草(A ch nat herzt m sPl end ens
(T ri n) N au sk i)
。 艾友草丛的盖度为 6 3 % 。 群落明显地分为两个亚层 , 第一亚层为主要层 , 高
度为 80 一 120 c m , 由友友草构成 。 第二亚层高 20 ~ 40 c m , 其中羊草 (肠y m u : 。hzne ns is) 、冰草
(A g ro Pyron cr 说at u m )和碱篙 (A rt e m is故 an et hi了次故)占优势 , 其次有冷篙 (A材 em is故 介g 讨a) 、
克 氏针茅 (S tiP a kr 刃ov li ) 、花首蓓 ( T叮on el la ru then ic a) 、 阿尔泰狗娃花 (月以ero Pa Pp us 游
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第 3 期 周 禾等 : 焚烧对岌岌草滩地草场土壤生态条件的影响 2 3 7
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u la )等 , 此外还有一些一年生植物 , 由于冬季利用过度 , 群落 已出现轻度退化现象 。
2
.
1 材料与方法
焚烧处理在春季 (4 月 16 日 )进行 。 此时艾岌草生长刚刚开始 。 草丛由人工点燃 , 点火时
气温为 15 ℃ , 风力三级 。 焚烧面积约一百亩 , 并在其中留对照区 40 亩 。 研究内容包括 :
2
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2
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1 焚烧对 土壤温度的影响 在焚烧区和未烧区分别安装曲管地温表 , 深度为地面 ,
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、
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、
1 5c m
、
20
c m 及地面最高温度计和最低温度计 , 观测时间从早 8 时至晚 8 时 , 每
隔 2 小时观测一次 。
2
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2
.
2 焚烧对土壤含水量的影响 在焚烧区与未烧区分别取 。~ 4 0c m 土层的土壤样品 ,
采用烘干法测定其含水量 。
2
.
2
.
3 焚烧对土壤含盐量的影响 于不同时期分别在焚烧区与未烧区取 o一 8 0c m 土层的
土壤样品 , 用电导法测定全盐量 。
2
.
2
.
4 焚烧对土壤氮素和磷素的影响 对在焚烧区及未烧区土壤上层 (0 一 2 0c m )所采集
的样品做全氮量测定 (采用开氏法 )和速效磷测定 (采用马气金法 ) 。
2
.
2
.
5 对所测定的数据做统计学处理
3 结果与分析
焚烧艾岌草丛地上部的枯枝落叶后 , 降低了地表空气流动的阻力 ,使地表蒸发增大 。 此
外 , 焚烧时由于烟熏 , 地表呈黑色 , 吸热增加 , 从而导致一系列生境条件的变化 。 这种变化着
重表现在土壤表层的物理状态和化学状态以及接近地表的小气候变化 。
3
.
1 土壤温 度
土壤热量主要来 自太阳的辐射热 。土壤表面所接受的辐射量 、土表的反射率以及土壤水
份和空气的含量都是影响土温变化的主要因素 。 焚烧后 由于烧去枯枝落叶使土壤地被物消
失 , 以及烟的熏染和残留的灰分使地面颜色变深 , 结果导致焚烧后试验区的土壤温度有所增
加 (表 1 ) 。
从表 1 中土壤温度的变化可以看出 , 焚烧后第五天 (4 月 20 日 ) , 焚烧区地面 日平均土
温高于未烧 4 . 5 ℃ (P < 0 . 0 5 ) , 而地面以下 5 和 10c m 处的 日平均土温虽然分别高于未烧区
1
.
2
‘
C和 0 . 2 ℃ ,但差异均不显著 , 15 与 20 c m , 处的土壤温度略高于未烧区 。
如图 1 所示 , 造成这一现象的原因是 由于焚烧区地表裸露土壤温度变化幅度大所致 。当
日出后 (8 时) , 焚烧区地面土温开始高于未烧区 ,到 14 时达到峰值(两者相差 8 . 5 ℃ ) 。 日落
后 (18 时 )两者温差逐渐减少 , 趋于一致 , 直至夜间焚烧区地面土温低于未烧区 0 . 5 ℃ (由地
面最低温度计测得 ) 。
地表温度的变化对下层温度的影响与土层间土温的传导有关 。 日出后地表温度高于地
面以下土层的温度 , 热量传导从上向下 , 日落后地面温度逐渐下降 ,热传导方向逆转 , 因而地
面 下 5 一 1 0c m 的土温 , 焚烧区与未烧区的差异不显著 , 但随着土壤深度加大 , 深层 (15 ~
20
c m )温度向上传导的热量较少 , 保留下来的温度较多 , 致使这一土层的土温显著高于未烧
区 (P< 0 . 0 1 ) 。
焚烧后土壤温度的变化 , 随植物生长和时间的推移而发生变化 。 从 5 月 27 日测定结果
看出 , 由于菠艾草的生长 ,地被物增加 , 烧区与未烧区的差异仅在于焚烧区具有着色较深的
地表 , 而这时两者土温差值的变化 , 也以地面差值为最大 , 随深度增加而逐渐降低 ,试验后期
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第 3 期 周 禾等 : 焚烧对岌岌草滩地草场土壤生态条件的影响 2 3 9
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图 1 4 月 19 日 ~ 4 月 21 日地面土温的变化
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焚烧区与未烧区土壤日均温逐渐趋于一致 。
3
.
2 土壤含水量
表 2 为岌岌草不同发育时期焚烧与未烧区土壤含水量的比较 。 结果表明 , 在试验初期
(4 月中旬到 5 月底 )焚烧区在 o ~ 40 c m 土层的含水量高于未烧区相同的土层 。
焚烧后土壤含水量升高 ,其原因与试验区地下水位较高 (1 . Zm 左右 )有关 。 焚烧时产生
的高温使土壤表层迅速失水而形成一个干燥层 (D au be n m ir e , 1 9 68 ) 。在表层变干时 , 即会产
生对下层土壤水份的抽提作用 , 焚烧后表层土温升高蒸发量增大 , 使得土壤表层的干燥层在
一定时期内稳定存在 。在地下水位较高时 , 由于这种抽提作用 , 地下水对地表的补给增大 , 使
得土壤含水量有所增高 。
随着焚烧作用的逐渐减弱以及艾友草生长的逐渐加强 , 对水份的需求成为土壤水份支
出的一个重要因素 , 在雨季 (七 、八月 )大量降水对土壤的补给增大 , 可满足植被生长的需要 ,
这时试验区与对照的土壤含水量基本相同 。 当雨季结束后 , 焚烧区 。一40 c m 土层的含水量
同未烧区相比有所下降(P < 0 . 01 ) , 其原因在于未烧区岌艾草近于干枯 ,对土壤水份利用很
少 , 而焚烧区艾岌草生长仍较旺盛 (生育期晚 15 天左右 ) , 对水分的消耗大于前者 , 使得此时
焚烧区的土壤含水量低于未烧区 。
3
.
3 土攘含盐贡
菠岌草滩地草场焚烧后生境条件发生显著变化 , 土壤盐分含量也受到影响 , 其测定结果
列于表 3 。 结果表明 , 在生长初期 , 焚烧区各土层的盐分含量与未烧区相比都有不同程度的
提高 。焚烧使艾岌草所含元素释放 , 其中有些成为气体挥发到大气中(氮 、硫 ) , 另有一些 (磷 、
钾 、钙 、镁等 )则以灰分的形式残留于地面 。这些残留的盐基在大气降水的淋溶作用下进入土
壤 , 使含盐量随之增加 。另外焚烧后地下水向表层的补给增大 , 地下水中的盐分(0 . 2 46 % )随
之向上运动 , 因而增加了土壤表层的盐分含量 。 在生长后期 , 焚烧区 。一 20 c m 土层的含盐量
略低于未烧区同层的含量 , 这是由于焚烧区岌岌草生长繁茂 , 对地表的遮蔽作用较大 , 水份
蒸发少因而含盐量较低 。
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第 3 期 周 禾等 : 焚烧对友友草滩地草场土壤生态条件的影响 2 4 1
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4 土攘氮 、磷含量
焚烧友友草后土壤中氮素和磷素的变化列于表 4 。 结果表明 : 在试验前期焚烧区土壤表
层 (0 一 2 0c m )的含氮量低于未烧区 , 这一结果与焚烧对氮素循环的影响相符合 。友友草在焚
烧时其所含氮素以气体的形式向大气挥发 , 并随大气流动而散失 , 这样就使植物枯枝落叶向
土壤层补给氮素的途径中断 , 而成为焚烧后土壤表层全氮含量有所下降的原因之一 。 另外 ,
焚烧后土壤温度有所提高 , 较高的土壤温度可促进消化作用 , 使有机态氮素分解加快 , 为植
物所利用 , 导致土壤全氮含量下降 。
试验后期 , 随着焚烧作用逐渐减弱 , 艾岌草的生长逐渐加强 , 对氮素的吸收成为土壤氮
素支出的主要方式 。土壤含氮量在这一时期中出现的波动与岌岌草的结实和秋季分桑有关 。
焚烧后土壤磷素含量的变化与氮素相反 。测定结果表明 , 在试验前期焚烧区土壤表层的
速效磷含量显著高于未烧区 。 焚烧使艾友草枯枝中的磷素得以释放 , 以灰分形成残留于地
面 , 在大气降水的淋溶作用下进入土壤 , 从而增加了表层磷素含量 。另外 , 焚烧后土壤温度升
高 , 有利于植物对磷素的吸收 , 使得焚烧后增加的磷素迅速被植物吸收利用 , 从 7 月 10 日
后 , 焚烧区土壤表层的速效磷含量 已与未烧区趋于一致 。
4 结论
4
.
1 友友草滩地草场焚烧后地面染色 , 接受的热量增加 , 土温增高 。 焚烧区与未烧区相 比 ,
地表土温在生长前期相差 3 . 2一 10 . S C , 在 sc m 土层内焚烧区土温也高于未烧区 , 但该层的
差值只相当于地面的 1 /2 (1 . 6 ~ 5 . 5 ℃ ) 。 以下各层的土壤温度随时间延续而逐渐消失 。
4
.
2 焚烧后地表形成一个干燥层从而造成对地下水的抽提作用 , 使得地下水 向土壤表层的
补给增加 , 导致土壤表层含水量增加 , 在春季干旱时期 , 焚烧区 O一 40 c m 土层内的土壤含水
量 比未烧区的相同土层高 2 . 42 ~ 4 . 58 % , 当进入雨季后 , 两者的土壤含水量差异不明显 。
4
.
3 焚烧使友友草枯枝在地表残留了一些元素 , 当这些盐基随大气降水进 入土壤表层后 ,
土壤含盐量相应有所增加 , 但增 加的幅度不大 。
4
.
4 焚烧使友岌草枯枝中的氮素挥发到大气中流失 , 使氮素循环发生暂时中断 , 而导致土
壤表层 (0 一 20 c m )的含氮量有所下降 。 另外 , 焚烧后土温增高 , 有利于土壤有机氮的分解 , 使
植物对氮素的吸收增大 , 这也是焚烧区土壤氮素降低的原因之一 。 与之相反 , 焚烧后残 留的
灰分向土壤表层补给了大量营养元素 , 测定结果表明 , 焚烧后土壤表层速效磷含量在试验前
期有所增高 。
参 考 文 献
任继周 、贾宗周 , 1 9 6 2 , 焚烧对醉马草丛的效果 。 甘肃农业大学学报 , 7 : 1 一 5
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