克氏針茅草原群落多根蔥種群拓殖過程中土壤銨態氮的變化

王龍婷 梁心如 余清揚 烏云娜

摘要：選取呼倫貝爾草原區新巴爾虎右旗作為放牧樣地，于7月下旬在該樣區進行了植物群落調查：以克氏針茅群落為調查對象，在不同放牧梯度上隨機選取長勢均一、生境相近的克氏針茅和多根蔥各10株，以植株為中心，在距其中心15cm處采集土壤樣品，分別采集土壤0～10cm、10～20cm、20～30cm不同土層的土壤樣品，帶回實驗室后，測量和分析了土壤樣品中銨態氮的含量，以探討不同的放牧梯度上多根蔥種群和克氏針茅種群的生長結構以及土壤理化指標的變化規律，為該地區的草地生態系統的修復與重建奠定一定的理論基礎。

關鍵詞：克氏針茅草原;土壤;銨態氮

中圖分類號：S714.2 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2019）22-0030-03

1 引言

草地是寶貴的自然資源，是草原畜牧業賴以生存和發展的基礎，在社會、經濟和生態環境保護中具有十分重要的地位[1]。同時，它又具有十分重要的生態屏障功能，對維持地球上生命支持系統的穩定具有重要作用[2]。草地生態系統是陸地生態系統的重要組成部分[3]，草地的占地面積約為全球陸地面積的1/5，而中國草地面積為4.0×10⁸hm²，占國土總面積的41.7%，占世界草地總面積的6%～8%，居世界第二[4]。草地具有不可替代的生態功能，但由于自然環境因素和人類對草地生態系統不合理的利用，使得草地荒漠化嚴重，草地生態系統變得十分脆弱。草地退化已成為限制草地生態功能發揮、生產力提高的主要限制因素[5]。

土壤是陸地生態系統的核心，是連接大氣圈、水圈、生物圈以及巖石圈的紐帶[6]，儲藏有大量的營養物質，是植物生長發育的基質，是生態系統中物質和能量的循環與交換的重要場所。土壤養分直接決定著植物生長狀況，對生態系統的結構、功能和生產力水平有決定作用[7]。草地生態系統中，植被退化和土壤退化間互為因果，植被退化直接導致土壤退化，土壤退化也一定會引起植被的進一步退化。

本課題所研究的區域是處于內蒙古自治區東部的呼倫貝爾市所轄的呼倫貝爾大草原，總面積25.3萬km²，是我國內陸面積最大的地級市，擁有野生高等植物1410余種，低等植物380多種，野生動物達13種，占全國種類的12.3%[8]。同時，內蒙古草原也是我國北部邊疆十分重要的生態屏障，對保衛我國的生態安全起著重要作用。

2 研究區域概況

呼倫貝爾草原地勢東高西低，海拔在650～700m之間，這里是我國目前保存最完好的草原，是世界四大草原之一，被稱為世界上最好的草原[9]。呼倫貝爾市位于E115°31′～126°04′、N47°05′～53°20′之間，東鄰黑龍江省，西、北與蒙古國、俄羅斯相接壤，地處中溫帶和寒溫帶，屬大陸性季風氣候，冬季寒冷漫長，夏季溫涼短促，春季干燥風大，秋季氣溫驟降霜凍早[10]。該草原年平均溫度在0℃左右，無霜期85～155d[11]，屬于半干旱區，年降水量在250～350mm左右，典型草原栗鈣土地帶幾乎占據整個呼倫貝爾草原[12]，為典型草原地區。

本課題研究區域的土壤為栗鈣土[13]。

3 研究方法

3.1 采樣方法

本研究選取呼倫貝爾草原區新巴爾虎右旗作為放牧樣地，于7月下旬在該樣區進行植物群落調查，以克氏針茅群落為調查對象，在不同放牧梯度上隨機選取長勢均一、生境相近的克氏針茅和多根蔥各10株，以植株為中心，在距其中心15cm處用環刀和土鉆采集土壤樣品，分別采集土壤0～10cm、10～20cm、20～30cm不同土層的土壤樣品，放入自封袋里，保存并帶回實驗室。

3.2 樣品的前處理與測定方法

將樣品放在陰涼干燥、通風、無污染的室內，弄碎后平鋪在干凈的牛皮紙上，攤成薄薄一層，并經常翻動;稍干后，將大土塊捏碎;風干后，揀出枯枝落葉、植物根、殘茬、蟲體、石子等。之后放在有蓋、底的孔徑為1mm的篩中，篩出細土，留在篩上的土塊再倒在木板或塑料板上重新碾磨。如此反復多次，直到全部通過為止。樣品前處理結束后，采用分光光度法對土壤中銨態氮進行測量。

3.3 數據處理

實驗用Microsoft Office Excel 2007進行數據的初步記錄統計，分析作圖;數據的單因素方差分析部分利用數據處理軟件SPSS 19.0進行。

4 數據分析與討論

4.1 不同放牧強度下，土壤鐵態氮含量在不同土壤層中的變化

如圖1（a）、（b）、（c）所示，在相同土壤層條件下，隨著放牧強度的增強，土壤中銨態氮含量并未出現較大變化，土壤中銨態氮含量隨著放牧強度從輕度一中度一重度的改變呈現出先減少再增加的趨勢，但增減幅度都很小，且重度放牧強度土壤銨態氮含量最多，輕度放牧強度次之，中度放牧輕度土壤銨態氮含量最少。

4.2 不同土壤層，土壤銨態氮含量在不同放牧強度中的變化

如圖2（a）、（b）、（c）所示，在相同放牧強度下，隨著土壤層深度由0～10cm—10～20cm—20～30cm的不斷加深，土壤中銨態氮含量均呈現下降的趨勢。其中，0～10cm土壤層中銨態氮含量最高，10～20cm土壤層次之，20～30cm土壤層中含銨態氮量最少，且10～20cm與20～30cm土壤層中銨態氮含量差異較小，0～10cm土壤層與10～20cm和20～30cm土壤層中銨態氮含量差異明顯。

4.3 單因素方差分析

由表1可知，中度放牧強度下，0～10cm土壤層中銨態氮含量分別與10～20cm、20～30cm土壤層中銨態氮含量有顯著性，而10～20cm與20～30cm土壤層銨態氮含量無差異性，其他放牧強度下均無差異性。

由上述分析可知，在相同土壤層條件下，土壤中銨態氮含量隨著放牧強度從輕度—中度—重度的改變呈現出先減少再增加的趨勢，增減幅度均較小，總體呈現為增大趨勢，重度放牧強度下土壤銨態氮含量高于輕度和中度放牧;在相同放牧強度下，隨著土壤層深度的加深，土壤中銨態氮含量均呈現下降的趨勢，越往深層變化幅度越小，土壤表層（0～10cm）銨態氮含量明顯高于中層（10～20cm）和深層（20～30cm）;中度放牧輕度下，0～10cm土壤層分別與10～20cm、20～30cm土壤層中銨態氮含量有顯著性。

5 討論與結論

在相同土壤層條件下，放牧強度的增大，會導致土壤表層含水量減少，土壤孔隙降低，其滲透性也會隨之降低，同時在放牧過程中，牧群的選擇性采食和踩踏影等也影響土壤中氮素的分布，且家畜的尿液、糞便等排泄物可以對土壤中氮含量進行補充。有研究表明，輕度放牧會降低氮礦化速率;中度放牧對氮礦化速率起促進作用;重牧放牧會抑制土壤氮礦化過程。綜合各項因素，出現銨態氮含量隨放牧強度增大而先減小后增大的趨勢。

氮素在土壤中存在淋失、流失、氮揮發3種主要流失方式和土壤氮礦化等其他作用。氮素的吸收也與植物根系的分布特征密切相關。相同放牧強度下，在氮素的淋失、流失以及氮揮發等自然流失以及人為放牧造成的損失下，使得土壤中銨態氮含量隨土壤層的加深呈現出下降的趨勢，并且由于中度放牧對氮礦化速率起促進作用，在單因素方差分析時，中度放牧強度下，0～10cm土壤層與10～20cm、20～30cm土壤層中銨態氮含量有顯著性。而其他放牧強度下不存在顯著性。

由此得出結論：土壤中銨態氮含量隨土壤層加深逐漸減小，隨放牧強度增大先減小再增大。說明適度放牧有助于土壤中的氮循環以及其他物質的循環利用等，有助于合理利用草地資源，維護草地生態系統的平衡。

參考文獻：

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收稿日期：2019-10-28

基金項目：大連民族大學創新創業訓練計劃項目（編號：201812026328）

作者簡介：王龍婷（1997-），女，大連民族大學環境與資源學院學生。

通訊作者：烏云娜（1968-），女，教授，博士，研究方向為環境生態與資源利用。