施肥和刈割對呼倫貝爾草甸草原羊草葉片pH值的影響

董燕妮，徐鑫磊，馬海贏,宋彥濤

(大連民族大學 環境與資源學院，遼寧 大連 116600)

1 引言

植物性狀已成為重要生態系統特性的預測因子，指示植物生產力的變化[1，2]。植物功能性狀的種間變異正迅速成為理解和預測地球植被組成的工具[3]，與葉礦物元素相似，葉片pH值是由氣候、土壤及植物功能類型的共同作用決定的[4]。葉片pH值被證明是一種很有前景的新的候選性狀，是植物重要的性狀之一[5]。因此，葉片pH值是一個復雜而綜合的特征，依賴于多個化合物的動態濃度、遷移率和相互作用[6～8]。草地生態系統是我陸地生態系統的重要組成部分，施肥和刈割是常見的草地管理的措施[9，10]，不同施肥和刈割處理對植物功能性狀產生影響，而植物葉片pH值對施肥和刈割的響應規律還需要進一步研究。

羊草是內蒙古呼倫貝爾草甸草原的優勢物種[11]，研究其葉片pH值的變化有助于了解草甸草原群落結構的變化，在施肥和刈割兩個因素處理下，葉片pH值作為一種物種性狀會有何變化。通過在對比不同刈割和施肥條件下羊草葉片的pH值進行驗證。

2 材料與方法

2.1 研究區域概況

研究地點位于內蒙古自治區呼倫貝爾額爾古納市黑山頭鎮草甸草原，該區域屬溫帶大陸性季風氣候，年平均氣溫在-2.0～3.0 ℃，年降雨量為200～280 mm，主要集中在夏季，日照時間為2500～3000 h。地帶性植被為草甸草原，主要土壤類型為黑鈣土。

2.2 樣品采集與測量

實驗平臺建立于2016年，采用隨機區組設計，包括施肥和刈割兩個因素，12個實驗處理，8次重復，96個小區。施肥處理每年5月進行，包括2個施肥梯度：施肥(N)、不施肥(NF)，施肥處理每個小區添加量為：3gN、0.3gP、40mgMo、200mgB、200mgZn/m2；刈割處理每年8月份進行，包括6個留茬高度：3(D3)，6(D6)，9(D9)，12(D12)，15cm(D15)，不刈割(ND)。

2019年8月份生物量最大時取樣，在樣地隨機選取2個0.5 m×0.5 m樣方進行齊地面收割，將羊草放入信封中，105 ℃殺青，75 ℃烘干，粉碎，待測。2020年9月份在實驗室中將羊草的莖葉分離，分別裝袋后烘干，之后將各樣本葉片進行粉碎，進行完準備工作后，于2020年11月份對其pH值進行測量(校準pH值分別為4.00、6.86、9.18)，準確稱取1 g粉碎后的葉片，放入250 mL錐形瓶中，加入10 mL去離子水(即質量比為1∶10)。將混合物以250 rpm 振蕩，離心5 min。最后使用pH值計測量上清液的pH值。

2.3 數據統計

變異系數用標準差與平均值之比計算，應用Excel2013和SPSS19.0統計分析軟件對數據進行雙因素方差分析。

3 結果與分析

各處理羊草葉片pH值變異系數在1%～4%之間，變異程度小(圖1)。隨著留茬高度的增加羊草葉片pH值變異系數呈現先降低后增加的趨勢。各刈割留茬梯度下，施肥處理對羊草葉片pH變異系數無顯著影響，在留茬高度為3、6、9、12 cm時，施肥處理下羊草葉片pH值變異系數大于不施肥處理，在留茬高度為15cm和不刈割時，施肥處理下羊草葉片pH值變異系數小于不施肥處理。

圖1 不同施肥和刈割留茬高度處理對羊草葉片pH值的影響

雙因素方差分析結果表明施肥、刈割及其交互作用對羊草葉片pH值均無顯著影響(表1)。通過對12組實驗樣本實驗結果進行分析，羊草葉片pH值范圍在5.5～6之間，范圍變化較小(圖2)。施肥留茬高度6 cm時，葉片pH值最小，為5.63，施肥不刈割時的葉片pH值最大，為5.78。隨著留茬高度的增加，葉片pH值呈現增加的趨勢。各留茬高度處理下，施肥處理對羊草葉片pH值無明顯規律，當留茬高度為6 cm和12 cm時施肥處理的葉片pH值略低于不施肥的葉片pH值，其他處理下，施肥處理的葉片pH值略高于不施肥處理的葉片pH值。

圖2 不同施肥和刈割留茬高度處理對羊草葉片pH值的影響

表1 施肥和刈割對羊草葉片pH值影響的雙因素方差分析

4 結語

本實驗表明施肥與刈割對草甸草原優勢種羊草葉片pH值無顯著影響，葉片pH值在5.5～6之間，且各處理葉片pH值變異系數較小，推測葉片pH值可能對草甸草原干擾響應不明顯，不適合作為研究羊草種內變異的性狀。