不同放牧强度下贝加尔针茅草原枯落物与土壤物理性质的关系

薄 涛 韩国栋 赵萌莉

摘要在内蒙古锡林郭勒盟西乌珠穆沁旗贝加尔针茅草甸草原地区家庭牧场的不同放牧强度阶段上,探讨了草地枯落物现存量与土壤物理性质的关系。结果表明,表层土壤容重、0~30cm各层含水率、表面硬度及表面颗粒组成与草地枯落物量有显著的回归关系。

关键词放牧强度;枯落物;土壤物理性质

中图分类号Q945.17+4;S151.9+2文献标识码A文章编号 1007-5739(2009)08-0180-02

枯落物层是草原生态系统结构的重要组分之一,枯落物层在调节植物群落生长环境、改善土壤理化性质及水土保持等方面起着重要作用[1]。适量枯枝落叶积累可使草原环境向着有利于植物生长的方向发展,使退化草原得以自然恢复,生产力不断提高[2]。目前,由于草原的过度利用破坏了枯枝落叶层,造成草原退化,生产力下降。因此,草地枯枝落叶的研究是值得重视的生态问题[3]。

有关枯落物的研究,早在1876年德国的Ebermayer就对其在养分循环中的作用开始了研究[4]。后来人们的研究向呈多角度、多方位发展, 逐渐涉猎凋落物对土壤理化性质、种群的类型和数量、养分循环的影响及凋落物的防止溅蚀、调节土壤及植物水分等水文生态功能方面[5]。我国于20世纪70年代末开始这方面的工作,但大部分研究主要集中于森林生态系统,对草地生态系统的研究相对较少[6]。本研究主要揭示草地枯落物与土壤物理性质的关系,为更好地利用凋落物,恢复退化草地提供科学依据。

1自然概况

研究地点位于内蒙古锡林郭勒盟西乌珠穆沁旗浩勒图高勒镇。东经116°21′~119°5′,北纬43°57′~43°23′,海拔1 200~1 957m之间。气候属于中温带半干旱季风区,大陆性气候显著。冬季严寒而漫长,春季干旱大风多,夏季短促而多雷阵雨,秋季凉爽而霜冻早。年平均气温1℃,极端最高气温37℃,极端最低气温-37.5℃,无霜期106d。年平均降水量350mm左右,多集中于7~8月。年平均风速4.3m/s,以西、西北风为主,大风日数60~90d。

试验地草地植物群落类型为贝加尔针茅(Stipa baical-ensis)、线叶菊( Filifolium sibiricum)草地型。植草地优势种为贝加尔针茅,亚优势种为线叶菊,并伴生有羊草(Leymus ch-inensis)、脚苔草(Carex pediformis)、尖叶胡枝子(Lespedeze hedysaroides)、细叶沙参(Adenophora stenophylla)、菊叶委陵菜(Potentilla tanacetifolia)、地榆(Sanguisorba officinalis)等,1m2有26种植物。

2研究方法

选择以自由放牧方式的家庭牧场,以牧户为起点向北偏西30°的方向拉一条样线直到牧场边界。在样线上每隔20m做一个Daubenmire样方,测植物种类、产量。然后以定性的方法按离居民点的远近及植物种类、产量的差异划分放牧梯度等级[7],划分3个放牧强度区,即重度放牧区(HG)、中度放牧区(MG)和轻度放牧区(LG),另外再选择受干扰较少的围封样地作为对照区(CK)。在每个梯度内随机做3个1m×1m的样方,测地上植被现存量及枯落物量。并且在每个样方旁边做一组土壤的含水率(0~10cm、10~20cm、20~30cm)、容重、表面硬度及表层土壤机械组成。

3结果与分析

3.1不同放牧强度下枯落物现存量的变化

由表1可知,放牧不仅显著减少了地上植物现存量,也使枯落物的量随着放牧强度的增大而减少,这与郭继勋等[8]在羊草草原的试验结果一致,并且HG、LG和CK三者之间有极显著差异(p<0.001)。

放牧不仅减少了植物产生枯枝落叶的机会,回归方程为Y=0.650 1X-28.021,R2=0.94,而且枯落物在牲畜的踩踏下破碎及分解过程增强,使其现存量更少。

3.2枯落物与土壤含水率的关系

在放牧条件下,对0~30cm土壤水分的观测结果表明(图1),在草地覆盖枯落物后,土壤水分含量均相应提高。总的趋势随着枯落物量的增加,土壤含水量逐渐提高,0~10cm和10~20cm的土层与其呈显著的线性回归关系;20~30cm土壤水分与枯落物量呈非线性关系,其原因可能是在放牧强度较轻的区域,地表植被生长良好且生物量大,对根系集中的土层的水分消耗增大[9]。

枯落物层之所以能够提高土壤水分,一是枯草层具有一定的吸水能力,其吸水量为自身的3~4倍[10],覆盖在地面上的枯落物层在降雨时可以保留一定的水分,起到涵养水分的作用;二是可以阻碍地表蒸发,蒸发量随着枯落物层厚度的增加而降低[11]。

3.3枯落物与土壤容重的关系

土壤容重是土壤紧实度的指标之一,它与土壤孔隙度和渗透率密切相关[12];容重的大小主要受到土壤有机质含量、土壤结构及放牧家畜践踏程度的影响。

由图2可知,土壤容重随枯落物量的增加而减小,并呈显著的线性关系。随着放牧压力的减小,地表枯落物的量增加,一方面可以减轻家畜践踏程度;另一方面枯落物在家畜轻微的踩踏及微生物的作用下,分解过程加快,进而增加土壤中有机质的含量[13],使土壤容重降低。

3.4枯落物与土壤表面硬度的关系

由于土壤是土粒的集合体,因此,土粒与土粒之间的结合力、凝聚力、土粒垒结状态等的综合作用使土壤具有某种硬度这种硬度称为土壤的紧实度。硬度是土壤紧实度的指标之一。

由图3可知,土壤表面硬度随枯落物量的增加而减少,并且呈负对数关系,所以在地表保留一定量的枯落物可以降低土壤表面硬度。

在放牧条件下,当家畜放牧率提高,家畜数量增大,直接产生压力,通过面积很小的的蹄面达到地面,这种压力随着动物的奔跑或加速行走时而增大,使土壤表面变得更加紧实;二是由于家畜重牧,过多采食与践踏损失植被,植被及枯落物覆盖度降低,不仅使缓冲畜蹄对地表的压力的作用减少或消失,也使土壤中的植物根系以及土壤微生物数量都减少,也会导致土壤表面变得更加紧实[14]。

3.5枯落物与土壤表面颗粒组成的关系

研究表明,土壤的机械组成与植物类型和植被盖度有一定的相关性,植被退化越严重的地区,土壤机械组成变化越强烈,尤其是表层土壤的粒度变化最明显[15]。所以本试验只对土壤表层0~5cm土壤的机械组成进行测定,并采用卡钦斯基将其划分为3个粒级(沙粒、粉粒、粘粒)。结果表明(图4),随着枯落物量的增加,土壤表层沙粒含量降低,粉粒和粘粒的含量增加,有显著的回归关系。

这由于放牧压力的降低,地表的植被及枯落物增加,一方面保护地表免受放牧的破坏;另一方面降低风速,减少风蚀,可保留较多的细粒物质。

4结论

在不同放牧压力下,表层土壤容重、表面硬度随枯落物量的增加而减少,而0~30 cm各层含水率则升高,土壤表层沙粒减少而粉粒和粘粒增加;并且各项物理性质与草地枯落物量有显著的回归关系。

地表覆盖一定量的枯枝落叶,可有效的改善土壤的物理性质,使草原环境向着有利于植物生长的方向转化,所以在草原的利用、保护及恢复的过程中,要重视草原的枯枝落叶层的作用。

5参考文献

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(3):255-259.

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