不同退化阶段高寒草甸草地土壤钾素的变化分析

陈淑燕　张德罡

摘要：通过野外实地取样，对轻度、中度、重度和极度退化的天祝高寒草甸草地0～10，10～20和20～30 cm土层的土壤样品进行测定与分析，结果表明：（1）同一土层不同退化阶段草地，土壤全钾含量差异显著（P<0.05），呈“轻度>中度>重度>极度”的变化规律，速效钾含量中度和重度退化草地显著高于轻度和极度退化草地，轻度退化草地速效钾含量最少；（2）不同土层同一退化阶段草地，随着土层的加深，土壤全钾和速效钾含量均呈下降趋势，其中，各土层钾含量变化差异不显著（P>0.05）。

关键词：高寒草甸；全钾；速效钾；退化草地

钾素是植物吸收最多且土壤中含量最高的必需营养元素之一[1]，具有促进农作物生理代谢，增强作物抗性，促进作物对氮素的吸收和利用等作用。草地生态系统中土壤钾循环主要在土壤—牧草—家畜中进行，土壤中的全钾含量比氮、磷含量要高很多，但并不等同于土壤已经有足够的供应植物需求的钾素，因为土壤中K+绝大多数呈难溶状态存在，贮量虽很高，但草地仍可能缺乏K[2]。因此，必须了解土壤钾素的丰缺状况，以便指导草地恢复及生产实践。

青藏高原边缘的金强河天祝草原，植被覆盖度好，是甘肃主要牧区，境内可利用的草原面积为391.94万hm2，森林面积约18.5万hm2。其中，高寒草甸是主要的草地类型，总面积约731 km2，占草原面积的18.67%，海拔2 950～4 300 m，全区气候寒冷潮湿，空气稀薄，太阳辐射强[3]。生态系统具有脆弱性和不稳定性的特点[4]，在受到长期的耕种、过牧、割草等干扰后，草地“三化”严重，鼠虫害泛滥，杂草丛生，表层土壤发生强烈的变化，影响了土壤中营养元素的含量[5]，鉴于土壤钾素对植物的重要性，有必要探明其在土壤的基本状况，了解其受到干扰后的动态变化，这对选择相应措施进行退化草地恢复具有重要作用。目前针对高寒草甸草地的研究多集中于群落特征及其对干扰的响应方面[6-9]，因此，以天祝草原不同退化阶段高寒草甸草地为试验样地，对土壤钾素变化特征进行研究，以期对提高产草量，有效恢复退化草地，维持草地的长期有效利用有指导意义[10]。

1 研究区与研究方法

1.1 研究区概况

试验样地设在甘肃农业大学草原试验站，位于青藏高原边缘的金强河天祝草原的高寒草甸草地，全区海拔2 960 m，年均温-0.1～0.6 ℃，1月和7月平均气温分别为-10.8和12.4 ℃；全年≥0 ℃的积温为1 300 ℃，7月日均温>10 ℃。天然草地植物生长期120 d，在气温最高的7月仍有0 ℃以下的低温出现；年日照时数2 600 h，年降水量415～468 mm，主要集中在7，8和9月，水热同期；年蒸发量1 592 mm，是降水量的3.8倍，春季常有旱象；无绝对无霜期，草地优势种有线叶嵩草、矮嵩草、垂穗披碱草等[11]。

1.2 土样采集

根据丰骁[12]对天祝高寒草甸不同退化程度草地的评价标准（表1），分别在轻度、中度、重度和极度退化4种退化阶段的高寒草甸草地上选择典型地段设置样地，每个样地随机选取10个样点，用土钻分别采集0～10，10～20和20～30 cm土壤样品，混合，去杂（剔除根系、石头等），自然风干，过筛，以供测定土壤K。

1.3 数据测定与分析

土壤全钾含量采用NaOH熔融—火焰光度法测定[13]。土壤速效钾含量采用NH4OAc浸提—火焰光度法测定[13]。采用Excel 2007和Spss11.5软件进行数据的统计处理和分析。

2 结果与分析

2.1 不同退化阶段土壤全钾含量分布

同一土层不同退化阶段草地，随着退化程度的加剧，全钾含量呈下降趋势，其中，轻度退化草地全钾含量显著高于中度，重度和极度退化草地（P<0.05）。0～10 cm土层全钾含量，轻度退化草地含量最高，为26.6 g/kg，中度退化为24.1 g/kg，下降了9.4%，下降幅度较小，重度退化全钾含量急剧下降，为16.3 g/kg，较轻度退化下降了38.7%，极度退化沙化严重，全钾含量最少，轻度退化是极度退化的1.7倍，下降了41.4%，下降幅度明显。10～20 cm土层和20～30 cm土层变化趋势0～10 cm土层基本一致，全钾含量轻度退化草地分别是极度退化的1.8倍、1.6倍，重度和极度退化草地全钾含量差异不显著（P>0.05）。

同一退化阶段不同土层，随着土层的加深，土壤全钾含量呈下降趋势，各土层差异不显著（P>0.05）。轻度退化，10～20、20～30 cm土层分别较0～10 cm土层下降了6.8%、10.5%，下降幅度较小；中度退化，下降幅度为12.0%～16.4%，高于轻度退化阶段；重度退化和极度退化全钾含量差异不显著，10～20、20～30 cm土层与0～10 cm土层相比，分别下降了4.3%、6.1%，极度退化下降了13.5%、4.5%，各土层下降幅度均低于中度退化阶段（表2）。

2.2 不同退化阶段土壤速效钾含量分布

随草地退化的加剧，各土层土壤速效钾含量均呈“低—高—低”的变化趋势，中度和重度退化草地土壤速效钾含量显著高于轻度和极度退化草地（P<0.05），0～10 cm土层分别达到51.3 mg/kg和52.7

mg/kg，分别是轻度退化草地的2.1倍、2.2倍；10～20 cm土层轻度退化草地速效钾含量为21.0 mg/kg，中度、重度、极度退化草地分别较轻度退化草地增加了133.3%、136.7%、79.5%，中度和重度退化差异不显著（P>0.05）；20～30 cm土层与0～10、10～20 cm土层土壤速效钾含量变化趋势一致，轻度退化草地速效钾含量最少，中度、重度、极度退化分别是轻度退化草地的2.5倍、2.3倍、1.8倍，极度退化草地显著高于轻度退化（P<0.05）。

同一退化阶段随着土层的加深，土壤速效钾含量也降低，10～20 cm土层，轻度、中度、重度和极度退化草地分别较0～10 cm土层下降了13.6%、4.5%、5.7%、10.9%；20～30 cm土层速效钾含量分别为18.7、46.7、42.9、33.7 mg/kg，较0～10 cm土层下降了23.0%、9.0%、18.6%、20.3%，各土层下降不明显（P>0.05）（表3）。

3 讨论与结论

（1）研究证实高寒草甸草地土壤全钾和速效钾含量表层呈相反趋势分布，同一土层不同退化阶段，随着

退化程度的加剧，全钾含量轻度退化草地显著高于中度、重度和极度退化草地（P<0.05），可能是因为草地植被相对较好，土壤中钾不易释放和淋失，含钾量相对较高，土壤速效钾含量随退化程度的加剧呈“低—高—低”的变化趋势，主要原因是家畜排泄的粪便中含有大量钾，所以每天通过粪便排泄到草地上的钾量也相应较大，故随着退化程度的加剧，土壤速效钾含量中度和重度退化显著高于轻度和极度退化（P<0.05），极度退化下植被和家畜减少，速效钾含量又呈减少的趋势。在垂直剖面上，随着土层的加深，土壤全钾和速效钾含量减少，一方面说明干扰对土壤钾含量的提升表层快于下层，可能是因为放牧若干年后，草甸土壤基本被固定，表层腐殖质等营养源较丰富，加之表层土壤较为疏松，水热条件和通气状况较好，有利于微生物活动，从而提升土壤有效养分水平，而下层土壤的性状相对较差，有效钾含量因此而降低；另一方面说明在恶劣的高寒草甸生境条件下，放牧对土壤钾素的提升（特别是表层土壤）是一个持久性过程。其中，同一样地全钾含量各土层之间差异不显著（P>0.05），这可能是因为全钾含量较高，植物生理代谢所需的速效钾在短期内不会影响其在土壤中整体含量[14]，此外钾含量还与土壤成土母质有关[15]，速效钾含量各土层无明显变化，这可能是人为耕作使得土壤较均匀所致[16]。

（2）速效钾是反映土壤供钾能力和钾素水平的主要指标[17]。通常用1 mol NH4Ac法测定速效钾的评价标准，供钾水平极低（K<30 mg/kg）、供钾水平中等（30～60 mg/kg）、供钾水平高（100～160 mg/kg）和供钾水平极高（K>160 mg/kg）[18]，按照上述标准，综合我国其他地区土壤速效钾的丰缺指标，可以初步认为天祝高寒草甸土壤速效钾含量处于中等水平，是供钾潜力中等的土壤，没有达到富钾的标准，所以，应及时做好钾素的改善，有计划、有步骤地加强草地的改良。

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