全 文 ：第 24卷第 5期
2004年 5月
生　　态　　学　　报
ACTA ECOLOGICA SIN ICA
Vo l. 24, No. 5
May , 2004
黄土丘陵沟壑区三种豆科人工草地的植被与土壤特征
常生华 , 侯扶江* , 于应文 , 南志标
(兰州大学草地农业科技学院 农业部草地农业生态系统学重点开放实验室 甘肃草原生态研究所 , 兰州　 730020)
基金项目:国家重点基金研究发展规划资助项目 ( G2000018602) ;国家自然科学基金西部重大研究计划资助项目 ( 90102011) ;环县农牧交错带生
态农业建设与示范项目
收稿日期: 2003-09-23;修订日期: 2003-12-10
作者简介:常生华 ( 1978～ ) ,男 ,甘肃民勤人 ,助研 ,主要从事草业科学研究。
* 通讯作者 Author fo r co rrespond ence。 E-mai l: h ouf j@ hotmai l. com
Foundation i tem: National Key Basic Research Special Fou nd ation Project of China ( No. G2000018602)
Received date: 2003-09-23; Accepted date: 2003-12-10
Biography: CHANG Sh eng-Hua, Research associate, main ly engaged in grassland science.
摘要: 在黄土高原丘陵沟壑区以 4龄苜蓿 (Medicago sativa )、沙打旺 (Astragalus adsurgens)和甘草 (Giycyrrhiza uralensis)单播
人工草地为材料 ,人工牧草、杂草和土壤 3方面研究了其生产性能和生态特性。在相同的管理条件下 ,沙打旺种群高度平均高于
苜蓿 33. 8% ,是甘草的 6. 2倍 ;苜蓿的密度分别是甘草和沙打旺的 5. 9倍和 2. 6倍 ;沙打旺盖度最大 ,苜蓿次之 ,甘草最小。三种
牧草的地上生物量及其占群落生物量的比例依次是苜蓿> 沙打旺> 甘草 ;苜蓿种群生物量占群落的比例接近沙打旺 ,二者远高
于甘草。甘草人工草地的杂草种数、杂草生物量及其生物量占群落的比例均最大。0～ 100cm土层内三种人工草地的地下生物量
依次为甘草> 苜蓿> 沙打旺。 0～ 100cm土层内营养物质含量:全 P,苜蓿> 甘草> 沙打旺 ;全 N,苜蓿与甘草接近 ,高于沙打旺 ;
速效 P、速效 N都是甘草最高 ;有机质含量 , 苜蓿接近甘草、高于沙打旺。讨论了管理措施与人工草地的关系 ,加大投入是维持
人工草地群落稳定的前提之一。
关键词: 农牧交错带 ; 人工草地 ; 豆科牧草 ; 杂草 ; 生物量 ; 土壤 ; 稳定性
Vegetation and soil characteristic of three forage legume pastures on the Loess
Plateau
CHANG Sheng-Hua, HO U Fu-Jiang , YU Ying-Wen, N AN Zhi-Biao　 (Col lege of Pastoral A griculture Science and
Technolo gy, Lanzhou University; Key Labora tor y of Grassland Agro-ecosystem s; Gansu Grasslan d Ecological Research Insti tute, Lanzhou
730020,China ) . Acta Ecologica Sinica , 2004, 24( 5): 932～ 937.
Abstract: Luce rne (Medicago sativa ) , milkvetch (Astragalus adsurgens ) and licorice (Glycy rrhiz a uralensis) ar e among the
most impo rtant for age legumes on th e Loess Pla teau in China. Various studies have been under taken on herbage dry ma tter
yield, effec ts on wa ter and soil conserv ation, and management a spects of th ese th ree legume species. How ever, study on soil
fer tility , w eeds, and bo tanical composition of th e plant comm unities ha s been spa rse. Therefo re , the biomass, w eed invasion
and soil fer tility o f four-yea r-old monocultures o f lucer rne, milkvetch and licorice w ere investig ated on the r olling count ry of
the Loess Plateau in Huanx ian county , Gansu Province, China in 2002. The results show ed that the population heigh t of
milkve tch is 33. 8% and 623. 0% high er than lucerne and licorice, r espectiv ely. Similar ly , milkve tch had the highest cover age
( 65. 8% ) , follow ed by lucerne ( 48. 5% ) , and lico rice had the lowest co verage ( 1. 0% ) . The plant density measured as number
o f plants per m2 w as 22. 5 for lucerne, 8. 5 fo r milkve tch and 3. 8 fo r lico rice.
The above-g round biomass o f lucerne, milkvetch and lico rice wa s 255. 2, 152. 6 and 1. 1g /m2 , respectiv ely , while to ta l
community above-g round biomass o f luce rne, milkvetch and lico rice m eadows w as 271. 1, 169. 6 and 115. 5g /m2 , a nd the
above-g round biomass ratio s o f each legume species. To their to tal communi ties w ere 91. 9% , 90. 0% and 0. 9% , r espectiv ely.
The under-g round biomass o f lico rice, lucerne and milkvetch meadow communities a t 0～ 100 cm soil depth was 1 142. 4,
307. 8, and 195. 1g /m2 , respec tiv ely , and the percentag e o f lico rice, lucerne and milkvetch was 72% , 89% and 67% ,
r espectiv ely. The to ta l communi ty above-g round to underg round biomass ra tio of lico rice, luce rne and milkvetch m eadows was
9. 89, 1. 14 and 1. 15.
　　 The main w eed species found in the th ree fields differed. The most impor tant w eeds in the lucerne field w ere Lespedeza
davurica , Artemisia capillaries and Pennisetlum flaccidum , and the three w eeds above-g round biomass percentag es w ere
21. 1% , 11. 2% and 11. 1% , respectiv ely; wher eas th ese percentag es in lico rice m eadow w ere 16. 9% 、 26. 8% 、 33. 2% ,
r espectiv ely. Th ere w ere much few er w eeds in milknetch fieds in terms o f bo th species and density. The ma jo r w eed found in
milkve tch m eadow was A griophyllum arenarium , and its percentag e of above-g round biomass w as 6. 7% . The soil wa ter
content of licorice, lucerne and milkvetch m eadows a t 0～ 200 cm soil depth was 175. 8, 210. 1 and 142. 8mm , r espectiv ely. The
content o f total pho spho rus, nitro g en and o rganic mat ter in th e soil of tho se thr ee fields fo llow ed the same o rder , i. e. , lucerne
> lico rice> milkvetch , but the high est contents of av ailable P and N in the soil w ere found in the lico rice field. Based on this
study s pr oduction, w eed biomass per centag e and soil fer tility m ea sur ements, lucerne is the most suitable planting on the Loess
Plateau. Mo reove r, the community cha racteristics o f lico rice meadow are simila r to na tural rangeland, thus, fo r r esto ra tion
and improvement o f natur al rangeland in this area. Planting lico rice is economica l and ea sy. The effec ts of management practice
on field pr oduc tiv ity is discussed, and it is suggested tha t increasing input , especially fer tilizer input, will be necessa ry to
maintain produc tive and stable fo rag e legume communities.
Key words: cropping-pastor al eco tone; sow n field; legume fo rag e; w eeds; biomass; soil fer tility
文章编号: 1000-0933( 2004) 05-0932-06　中图分类号: Q948, Q958, S812. 2, S54　文献标识码: A
　　农牧交错带的草地是我国重要的生态屏障 ,巨大的人口压力和草地不合理利用 ,导致 90%以上的草地退化 ,已经引起了严
重的经济、社会与生态问题。 据 2000年调查 ,地处黄土高原丘陵沟壑区的环县 ,退化草地面积达 50. 3万 hm2 ,占可利用草地面
积的 88. 5% [1]。过牧是草地退化的主要人为因素 ,人工草地牧草产量高、质量好 ,可以有效解决冬春饲草匮乏的问题 ,缓解天然
草地的放牧压力 ,使难以为继的退化草地得以修养生息 [2]。 同时 ,发展人工草地可以促进放牧与舍饲有机结合 ,改善农业结构 ,
在西部生态环境建设中具有关键性作用。
黄土高原主要种植苜蓿 (Medicago sativa )、沙打旺 ( Astragalus adsurgens )和甘草 (Giycyrrhiza uralensis )等豆科牧草 ,占人
工牧草种植面积的 99%以上。关于苜蓿、沙打旺等人工草地的水保效益 ,生产特征 ,管理效应等已有报道 [3～ 8]。但对 3种人工草
地群落的种群特征、土壤肥力和杂草状况报道较少 ,本项研究主要比较大田种植的 3种豆科人工草地的植被与土壤特征 ,以期
为人工草地的可持续利用、豆科牧草高产栽培、退化天然草地的恢复以及选择生态与生产效益俱佳的豆科牧草提供决策依据。
1　材料与方法
1. 2　试验方法
1. 2. 1　人工草地建植与管理　苜蓿、沙打旺、甘草均于 1998年 5月中旬播种 ,沙打旺播种面积 40hm2 ,苜蓿和甘草各 15 hm2。
苜蓿条播 ,播种量 11. 25kg /h m2; 沙打旺和甘草撒播 ,播种量分别为 3. 75 kg /hm2和 37. 5 kg /hm2。 播前一次性施底肥
( NH) 2PO4 , 施肥量 600 kg /hm2。 播种前研究区草地已经退化 ,主要物种有茵陈蒿 ( Artemisia capillaries )、长芒草 ( Stipa
bungeana)、达乌里胡枝子 (Lespedeza davurica )。 翻耕播后从 1999年开始 , 人工草地每年刈割一次 , 粗放管理 ,靠自然降水补
给水分。 甘草经过 5～ 6年的自然生长后 , 其地下部分用做药材。
1. 2. 2　样地设置与取样方法　 2000年 ,在 3种人工草地上选择地形、土壤植被条件较为一致的地段设置观测取样小区 ,面积
均为 0. 16 hm2。分别在 2001～ 2003年的 8月中旬调查 , 2002年是豆科牧草产量的高峰期 [6 ] ,而且经过 4a的生长 , 3种豆科牧草
已经形成相对稳定的种群结构 ,主要报道 2002年的调查结果。
沿小区对角线布设 4个 1m× 1m的样方 ,调查样方内所有植物种类、密度、株高、盖度 ,齐地面刈割 ,分种统计地上生物
量 [10]。 鲜样 105℃杀青 , 65℃烘至恒重。 物种的重要值= (相对生物量+ 相对密度+ 相对株高+ 相对盖度 ) /4。
用直径 10cm的根钻在小区内沿对角线取根样 ,每 10cm一层 ,取至 100 cm,每小区 8钻 [9 ]。先人工捡出肉眼可见的根 ,然后
过 80目筛筛出细根 ,死活根用肉眼识别 , 剔除杂质 , 65℃恒温烘干后称重。
取根样的同时获得土样。 测定全氮 (半微量凯氏法 )、全磷、速效氮 (蒸馏法 )、速效磷、有机质 [11]。
土壤水分用 CNC503B( DR)智能中子水分仪 (北京核子仪器公司 )测定。 每 10cm读 1个数 ,测定深度 200cm。
1. 2. 3　数据统计分析　所有数据用 Microso ft Excel软件分析 ,并进行差异显著性检验。
2　结果
2. 1　人工草地植被特征
9335期 常生华　等: 黄土丘陵沟壑区三种豆科人工草地的植被与土壤特征 　
2. 1. 1　种群特征　 3种豆科牧草中 ,沙打旺植株最高 ,分别是苜蓿和甘草的 1. 5倍和 6. 2倍 (P < 0. 01) ,苜蓿的株高是甘草的
4. 1倍 (P < 0. 01) (表 1)。 苜蓿的种群密度分别高于沙打旺和甘草 1. 6倍 (P < 0. 05)和 4. 9倍 (P < 0. 01) ,沙打旺的种群密度是
甘草的 2. 2倍 (P < 0. 05)。沙打旺种群的分盖度分别比苜蓿和甘草大 17. 3%和 64. 8% ,苜蓿种群的分盖度大于甘草 47. 5%。 3
种豆科牧草种群的地上生物量 ,苜蓿高于沙打旺 67. 2% , 远远高于甘草 ;苜蓿种群的生物量占群落生物量的比例与沙打旺接
近 ,远高于甘草 (P < 0. 01)。
表 1　 3种豆科人工牧草的种群特征
Table 1　 Population characteristics of three herbage legume
种群
Popu lation
高度
Heigh t ( cm)
密度 Densi ty
( plant /m2 )
盖度
Coverage(% )
地上生物量 ( g /m2 )
Aboveg rou nd biomas s
生物量占群落的比例 Proport ion
of biomas s in communi ty(% )
甘草 Lico rice 13. 0± 5. 2A 3. 8± 1. 5Aa 1. 0 1. 1 0. 9
苜蓿 Lucerne 53. 3± 4. 5B 22. 5± 3. 4B 48. 5 255. 2 91. 9
沙打旺 Milkv etch 81. 3± 10. 5C 8. 5± 2. 7Ab 65. 8 152. 6 90. 0
　　表中同一列上标有不同大写字母代表 0. 01差异水平 ,不同小写表示差异水平在 0. 05 Small let ters and capi tals show signifi cant dif f erent at
P < 0. 05 and P < 0. 01 in the s ame line, respectively
2. 1. 2　杂草特征　苜蓿人工草地最主要杂草是达乌里胡枝子 (图 1) ,密度为 18株 /m2 ,占群落杂草地上生物量的 21. 1% ,重要
值为 0. 15;其次是茵陈蒿 ,密度为 17株 /m2 ,占群落杂草地上生物量的 11. 2% ,重要值为 0. 05。这两种杂草均为小半灌木。第 3
种主要杂草是白草 (Pennisetum f laccidum ) ,其密度较大 ,为 128株 /m2 ,占群落杂草地上生物量的 11. 1% ,重要值 0. 04。其它主
要杂草还有长芒草和赖草 (Leymus secalinus)等。
甘草人工草地最主要杂草是白草 ,根茎型禾草 ,占群落地上生物量的 33. 2% ,种群密度 84株 /m2 (图 1) ;其次为茵陈蒿 ,种
群密度 46株 /m2 ,占群落地上生物量的 26. 8% ;第 3种是达乌里胡枝子 ,密度 27株 /m2 ,占群落地上生物量的 16. 9%。白草、茵
陈蒿和胡枝子的重要值分别为 0. 12、 0. 10和 0. 08,与苜蓿人工草地最重要的 3种杂草相同 ,但其重要值和生物量比例的排序相
反。 甘草人工草地的其它两种主要杂草是二裂委陵菜 (Potentilla bif urca )和长芒草 ,分别占群落生物量的 5. 0%左右。
图 1　 3种豆科草地牧草群落的主要杂草
Fig. 1　 Main w eed s of three fo rage legum e pas tures
1.达乌里胡枝子 L . davurica, 2. 茵陈蒿 A. capil lar ies , 3. 白草 P . f laccidum , 4.长芒草 S . bungeana , 5. 赖草 L . secalinus, 6.二裂委陵菜
P. bif urca , 7. 沙蓬 A. arenarium , 8. 棉蓬 Cor isperm um puberulum
　　沙打旺人工草地的杂草种类相对较少 (表 2) ,最主要的是沙蓬 (Agriophyllum arenarium ) , 1年生 ,种群密度 147株 /m2 ,占
群落地上生物量的 6. 7% ,重要值 0. 12(图 1)。 其次是白草 ,占群落地上生物量的 1. 8% ,密度 11株 /m2 ,重要值 0. 04。
2. 1. 3　人工草地的群落特征　 3种豆科人工草地群落物种数差异不显著 (P> 0. 05) ,苜蓿草地群落地上生物量最高 ,比甘草草
地和沙打旺草地分别高出 155. 6 g /m2、 101. 5g /m2;其中 ,前者的杂草生物量为其群落地上生物量的 97. 6% ,而苜蓿草地和沙打
旺草地的杂草地上生物量分别为其群落地上生物量的 8. 1%和 10. 0%。
3种人工草地地下生物量的垂直分布格局有明显差异 (图 2)。 甘草草地群落 0～ 100 m地下生物量约为地上的 10倍 ,随土
壤深度的增加逐渐减少 , 0～ 30 cm土层地下生物量占 0～ 100cm土层的 72%。 苜蓿草地和沙打旺草地 0～ 30cm土层地下生物
量分别为 0～ 100cm地下生物量的 89% 和 67% ,而且苜蓿草地 0～ 30cm土层的根量明显高于沙打旺草地 ,但两者的差异在
30cm以下逐渐缩小 (图 2) ,群落地下生物量也随深度增加而减少 ,变化幅度明显小于甘草草地 (图 2)。 0～ 100cm土层 ,甘草草
地地下生物量分别比苜蓿草地 ( 307. 8 g /m2 )和沙打旺草地 ( 195. 1 g /m2 )高 2. 7倍和 4. 9倍 (P < 0. 01) (表 2) ,主要体现在 0～
934　 生　态　学　报 24卷
80cm土层 (图 2) , 3种人工草地的地下生物量在 80cm以下土层差异较小。
表 2　 3种人工草地的群落特征
Table 2　Community characteristics of three legume pas tures
群落
Community
SNW
(No. / m2)
ABW
(g /m2 )
ABC
( g /m2 )
UBC
( g /m2)
ABC /
UBC
甘草 Licorice 11. 5± 2. 6 111. 3 115. 5 1142. 4 9. 89
苜蓿 Lucerne 9. 0± 2. 5 15. 9 271. 1 307. 8 1. 14
沙打旺 Milkvetch 7. 3± 1. 0 17. 0 169. 6 195. 1 1. 15
　　 SNW杂草种数 Species num ber of w eeds , ABW杂草的地上生物
量 Aboveground biomass of w eed。
ABC群落的地上生物量 Aboveground biomas s of communi ty,
UBC群落的地下生物量 Underg round biomas s of community
2. 2　土壤肥力
3种人工草地表土层 ( 0～ 10cm)全磷含量较为接近 ,随着
土层加深 ,三者间全磷含量的差异增加 , 30～ 50cm土层全磷
含量最大 ,然后逐渐减少 (图 3)。土壤剖面上 ,甘草草地的全磷
含量变化较为平缓 ,变化趋势介于苜蓿草地和沙打旺草地之
间。 0～ 100cm土层 ,苜蓿草地的全磷含量最高 ,分别高于甘草
草地和沙打旺草地 13. 09%和 43. 52% (P < 0. 01)。
3种豆科草地土壤全氮含量随着土壤深度增加呈下降趋
势 , 0～ 30cm土层全氮含量较高 , 20～ 80cm土层下降幅度较大
(图 3)。 苜蓿草地 0～ 100cm土层平均全氮含量分别高于甘草
图 2　 3种人工草地的地下生物量的垂直分布
Fig. 2　V ertical dis t ribut ion of underground biomas s in th ree legume
pas tu res
草地和沙打旺草地 13. 68%和 71. 62% (P < 0. 01)。
豆科人工草地的土壤速效磷含量在 0～ 100cm剖面上呈逐
渐下降趋势 ,其中 0～ 60cm土层降幅较大 ,上层土壤 ( 0～ 20cm)
尤其如此 , 60cm以下土层趋缓 (图 3)。甘草草地速效磷平均含量
分别高于苜蓿草地和沙打旺草地 47. 21%和 13. 86% (P <
0. 01)。
　　速效氮含量在 0～ 100cm土层的变化趋势类似于速效磷 ,即
随土壤深度增加逐渐减少 ,但变化幅度较为均匀 ,这一点明显不
同于速效磷。苜蓿草地地速效氮含量最高 ,分别高于甘草草地和
沙打旺草地 29. 34%和 68. 25% (P < 0. 01)。 豆科草地的土壤有
机质变化趋势类似全氮 ,在 0～ 100cm剖面上呈反“ S”曲线 , 30～
70cm土层降幅较大 (图 3)。 甘草草地和苜蓿草地地有机质平均
含量差异不显著 ( P> 0. 05) ,但分别高于沙打旺草地 75. 15%和
76. 92% (P < 0. 01)。
甘草、苜蓿和沙打旺 3种人工草地 0～ 200cm土壤剖面上的水分含量分别为 175. 8mm、 210. 1mm和 142. 8mm,苜蓿分别比
甘草和沙打旺高 19. 5% (P < 0. 02)和 47. 1% (P < 0. 001) (图 3)。 根据它们之间的相互关系 ,可以将土壤水分的变化分为 0～
80cm和 80～ 200cm两个层次 ,甘草、苜蓿和沙打旺 3种人工草地的水分含量分别为 70. 1mm、 55. 8mm、 57. 4mm和 105. 8mm、
154. 3mm、 85. 4mm。 在 0～ 80cm土层 ,甘草人工草地土壤水分分别高于苜蓿和沙打旺 25. 5% (P < 0. 01)和 22. 0% (P < 0. 01) ,
但是苜蓿和沙打旺人工草地的土壤水分无显著差异 (P> 0. 1)。 在 80～ 200cm土层 ,甘草和苜蓿分别比沙打旺高 23. 9% (P <
0. 001)和 80. 7% (P < 0. 0001) ,沙打旺人工草地深层土壤水分显著低于苜蓿和甘草。
3　讨论
　　苜蓿草地主要杂草是小半灌木达乌里胡枝子和茵陈蒿 ,甘草草地是地下芽的根茎禾草白草 ,沙打旺草地主要是一年生的沙
蓬 (图 1) ,为此可以根据不同杂草的生长特性采取针对性的防除措施。同时 ,杂草生活型不同 ,反映出群落生物与非生物环境的
差异。据 2002年 9月初观测 ,甘草草地和苜蓿草地 0～ 100cm土壤水分含量平均分别为 10. 62%和 10. 71% ,沙打旺草地却只有
6. 22% ,分别比前两者低 41. 43%和 41. 92%。 2002年 9月下旬 ,测得甘草草地和苜蓿草地的凋落物和立枯物分别为 51. 43g /m2
和 26. 9 g /m2 ,而沙打旺草地不足 5 g /m2。 沙打旺草地恶劣的土壤水分与营养条件难以满足需求较为稳定的多年生杂草的生
长 ,并且冬季较少的地被物难以满足地面芽或地上芽的多年生杂草和小半灌木的越冬需求 ,而能够利用短暂适宜条件迅速生长
的一年生杂草得以充分发展。因此 ,调整人工草地管理策略 ,优化群落冠层微气候与土壤环境 ,一定程度上也可以达到控制杂草
及其种类的目的。
人工草地杂草数量是杂草与栽培牧草对资源竞争的结果。 甘草草地人工群落的地下生物量集中分布于 100cm土层内 (图
2) ,这也是多数杂草根的主要分布层 ,使得甘草对杂草在对土壤资源的竞争中无优势可言 ,甚至相对于当地种处于劣势地位 ,这
可能是甘草草地杂草较多的重要原因之一。一般来说 ,草本植物地下生物量要高出地上部分数倍 [12 ] ,因此根据表 2,结合该区域
天然草地和 1～ 11a撂荒地的研究结果 [9, 13] ,分析认为 ,苜蓿和沙打旺在 1m以下仍有相当可观的根量分布 ,据 2002年 10月测
定 , 10株沙打旺个体 ,其肉眼可见的主根深度为 85～ 235cm,平均为 155. 3(± 26. 8) cm;苜蓿和沙打旺因而具有较强的利用深层
水分的能力 ,在与群落杂草对水资源的竞争中拥有绝对优势 ,可能是干旱的黄土高原地区这两种人工草地杂草较少的原因。
9355期 常生华　等: 黄土丘陵沟壑区三种豆科人工草地的植被与土壤特征 　
图 3　 3种人工草地的土壤理化性质
Fig. 3　 Soi l properties of three legume pas tu res
根据牧草产草量、杂草比例和土壤肥力 , 3种豆科牧草中 ,苜蓿是适应黄土高原的首选草种。 但是 ,对于畜牧业生产和生态
环境建设而言 ,农牧交错带人工草地杂草的出现并不意味着草地退化 ,相反 ,如果人工群落演替趋于稳定群落 (如天然植被 ) ,也
具有积极的生产与生态意义 [13]。 2002年 ,同期调查研究区封育多年的天然草地 ,地上生物量为 114. 4g /m2 ,主要植物种依次为
白草、茵陈蒿、达乌里胡枝子、长芒草和二裂委陵菜 ,生物量比例分别为 44. 3% 、 11. 5% 、 10. 9% 、 6. 2%和 4. 8% ;甘草草地群落
与之相比 ,生物量接近 ,杂草种类仅相差 3种 ,但主要的 5种草及其生物量比例的排序除了长芒草和二裂委陵菜外 ,完全相同 ;
说明甘草草地群落结构与功能非常接近于天然草地群落。一般来说 ,黄土高原撂荒地需要 11～ 13a、甚至 30a以上才能完全恢复
到天然植被状态 [13, 14] ,而甘草草地人工群落仅演替 4～ 5a便接近天然植被 ,这可能与豆科牧草的固氮作用改善了土壤营养条
件有关。 可见 ,在黄土高原丘陵沟壑区 ,种植甘草、改良天然草地不失为一种既经济又快速的植被恢复手段。
分析 5项土壤肥力指标在 0～ 100cm土壤剖面的变化趋势 ,可以归为 4种类型: “低 -高 -低”型 ,即上层土壤和深层土壤含量
较低 ,如全磷含量 ;“慢 -快 -慢”下降型 ,即随着土层深度增加 ,含量的下降幅度在上层土壤和深层土壤较大 ,呈反“ S”状 ,如土壤
全氮和有机质 ;“快 -慢”下降型 ,即降幅随土层加深趋缓 ,呈倒“ L”状 ;匀速下降型 ,如土壤速效磷 (图 3)。同一土壤肥力指标在不
同的豆科草地中表现出相似的变化趋势 ,说明土壤元素的垂直分布格局可能是 3种豆科牧草相似的利用规律与研究区土壤特
性综合作用的结果 ,同时反映出本项研究所选择的试验样地土壤条件较为一致和均匀 ,具有代表性。
3种人工草地土壤肥力指标的相互关系也可以归纳为 3种类型 (图 3):苜蓿> 甘草> 沙打旺 ,如全磷、全氮、速效氮和土壤
水分 ;甘草> 苜蓿> 沙打旺 ,如速效磷 ;甘草≈苜蓿> 沙打旺 ,如有机质。体现了不同豆科牧草对不同营养物质利用水平的差异。
过去认为沙打旺根系发达 ,吸收土层深处的水分 ,对土层具有干燥作用 [7, 8] ,是沙打旺草地利用 5～ 6a后迅速衰败的原因 ,根据
本项研究 ,可能是土壤肥力衰竭与水分枯竭共同作用的结果。这是因为: ①沙打旺草地的 5种土壤肥力指标均低于苜蓿地和甘
草地 ,表明沙打旺草地存在土壤肥力衰竭的可能 ;② 沙打旺人工草地具有相对较高的沙打旺产量和较少的杂草 , 7月以后充沛
的降水也仅仅促进 1年生杂草沙蓬的生长 (图 1) ,而对土壤营养元素需求较为稳定的多年生杂草并未得到充分发展 ,说明沙打
旺对土壤元素的利用能力可能远高于其它杂草 ,从而抑制了其它杂草的生长 ;③ 水是土壤元素的载体 ,植物对水分的吸收、运
输往往伴随着土壤营养元素的吸收运输 ,加之人工草地生态系统土壤水分尚可通过降水补给 ,而多数营养元素除施肥外几乎没
有其它来源 ( N、 C除外 ) ,因此 ,沙打旺导致深层水分枯竭 [7, 8 ] ,也说明更容易引起土壤元素衰竭 ;④ 土壤肥力状况较好的苜蓿
具有较长的利用年限。 黄土高原豆科人工草地割草而不施肥是较为普遍的管理方式。 有研究指出 ,从草地每收获 1kg干物质 ,
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所输出的 N、 P、 K分别为 10～ 50g , 2～ 4g , 20g [15]。当地豆科牧草系统长期进行物质 (如 N、 P等元素 )输出 ,而没有人为地物质输
入 ,最终导致了草地营养衰竭。就此而言 ,草地水分和土壤营养枯竭固然是沙打旺人工草地迅速衰败的直接原因 ,但是根本问题
还是管理失误。 因此 ,仍然有必要强调 ,黄土高原地区要舍得用好地种草 ,有必要加大投入 [2] ,这是维持人工草地群落稳定的重
要前提。
References:
[ 1 ]　 Jing Y F, Chang S H. The curren t situation of natural g ras sland deg eneration and it s cont rol coun termeasure in Huanxian Coun ty.
P rataacul t Sci . , 2002, ( 3): 9～ 12.
[ 2 ]　 Ren J Z, Hou F J. Vi tal i ssues related to g rass planting in w es tern China. Prataacult Sci . , 2002, 19( 2): 1～ 6.
[ 3 ]　Wang Y R, Hampton J G, Sun J H. Effect of topog raph y and ph osph orus on seed yield and quali ty of Lucern e (Med icago sa tiva L. ) in
Ch ina. J . App l . Seed Prod. , 1996, 14: 53～ 57.
[ 4 ]　 Taylor A J, Marble V L. Lucerne ir rigat ion and soil w ater use d uring bloom and seed set on a red- brow n earth in Sou th eas tern
Aust ralia. Austra. J. Ex peri . A gri . , 1986, 26: 577～ 581.
[ 5 ]　 Askarian M , Hamp ton J G, Hi ll M J. Ef fect of row spacing and sow ing rate on seed production of Lucerne ( Medicago sativa ) cv.
Grass lands Oranga. N ew Zealan d Journal of Ag ricul tu ral Resea rch , 1995, ( 38): 289～ 295.
[ 6 ]　 Mu X M, Chen G L, Jia H Y. Th e relationships of th e morphological characters wi th Astrag alus a dsurgens betw een i ts forage yield and
soi l mois tu re and fer tili zer. B ullet Soi l Water Conser . , 1995, 15( 1): 7～ 11.
[ 7 ]　 Liu H L, Liang Y M, Li X L. Effect s of planting di ffeent forage species on rai sing soil f ert ili tiesin loes s hi ll y regions. Bul let Soil Wa ter
Conser . , 1995, 17( 4): 4～ 10.
[ 8 ]　 Li D Q, Jiang J, Liang Y M, et al . Study on w ater us e eff iciency of th e arti ficial grass land at An sai coun ty in th e Loess hill y region. Res.
Soil Water Conser. , 1996, 3( 2): 66～ 74.
[ 9 ]　 Hou F J, Xiao J Y, Nan Z B. Eco-restoration of abandoned farm land in the Loess Plateau. Ch in. J. Appl . Ecol. , 2002, 13( 8): 923～
929.
[10 ]　 Ren J Z. Research Methods of Pra tacul tural Science. Bei jing: China Agricul tural Press , 1998.
[11 ]　 Nan jing Ins ti tute of Soi l Science, Chin ese Academy of Sciences. Analysis on Ph ysica l an d Chem ical Proper ty of Soi l . Sh angh ai: Shanghai
Science and Tech nology Pres s, 1978. 62～ 141.
[12 ]　 Ren J Z. Pastoral A griculture Ecology. Bei jing: China Ag ricul tu re Pres s, 1995. 1～ 19.
[13 ]　 Hou F J, Nan Z B, Xiao J Y, et al . Ch aracteri s tics of veg etation , soil and th ei r coupling of degraded gras slands. Ch in. J . App l . Ecol . ,
2002, 13( 8): 915～ 922.
[14 ]　 Zhou H Y, Ch en J M , Zhou L. Natural recov erage succession and regulation of the prai rie veg etation on the Loes s Plateau. Res . Soil
Water Conser . , 1998, 5( 1): 126～ 138.
[15 ]　 Hopkins A. Herbage procluetion. In: Hopkins A, ed: Gras s: It s Production and Ut ili zat ion. 3rd ed. Oxford Blackuel l Sciene Ltd .
2000. 90～ 110.
参考文献:
[ 1 ]　敬永芳 , 常生华 . 环县天然草原退化现状与治理对策 . 草业科学 , 2002, ( 3): 9～ 12.
[ 2 ]　任继周 , 侯扶江 . 要正确对待西部种草 . 草业科学 , 2002, 19( 2): 1～ 6.
[ 6 ]　穆兴民 , 陈国良 , 贾恒义 . 沙打旺形态指数与产草量及水肥关系研究 . 水土保持通报 , 1995, 15( 1): 7～ 11.
[ 7 ]　刘洪岭 , 梁一民 , 李香兰 . 不同牧草对黄土丘陵区土壤培肥效果的研究 . 水土保持通报 , 1998, 17( 4): 4～ 10.
[ 8 ]　李代琼 , 姜峻 , 梁一民 , 等 . 安塞黄土丘陵沟壑区人工草地水分有效利用研究 . 水土保持研究 , 1996, 3( 2): 66～ 74.
[ 9 ]　侯扶江 , 肖金玉 , 南志标 . 黄土高原退耕地的生态恢复 . 应用生态学报 , 2002, 13( 8): 923～ 929.
[10 ]　任继周 . 草业科学的研究方法 . 北京: 中国农业出版社 , 1998.
[11 ]　中国科学院南京土壤研究所 . 土壤理化性质分析 . 上海: 上海科技出版社 , 1978. 62～ 141.
[12 ]　任继周 . 草地农业生态学 . 北京: 中国农业出版社 , 1995. 1～ 19.
[13 ]　侯扶江 ,南志标 , 肖金玉 ,等 . 重牧退化草地的植被、土壤及其耦合特征 . 应用生态学报 , 2002, 13( 8): 915～ 922.
[14 ]　邹厚远 ,程积民 , 周麟 . 黄土高原草原植被的自然恢复演替及调节 . 水土保持研究 , 1998, 5: 126～ 138.
9375期 常生华　等: 黄土丘陵沟壑区三种豆科人工草地的植被与土壤特征