施肥和刈割对呼伦贝尔草甸草原羊草叶片pH值的影响

董燕妮，徐鑫磊，马海赢,宋彦涛

(大连民族大学 环境与资源学院，辽宁 大连 116600)

1 引言

植物性状已成为重要生态系统特性的预测因子，指示植物生产力的变化[1，2]。植物功能性状的种间变异正迅速成为理解和预测地球植被组成的工具[3]，与叶矿物元素相似，叶片pH值是由气候、土壤及植物功能类型的共同作用决定的[4]。叶片pH值被证明是一种很有前景的新的候选性状，是植物重要的性状之一[5]。因此，叶片pH值是一个复杂而综合的特征，依赖于多个化合物的动态浓度、迁移率和相互作用[6～8]。草地生态系统是我陆地生态系统的重要组成部分，施肥和刈割是常见的草地管理的措施[9，10]，不同施肥和刈割处理对植物功能性状产生影响，而植物叶片pH值对施肥和刈割的响应规律还需要进一步研究。

羊草是内蒙古呼伦贝尔草甸草原的优势物种[11]，研究其叶片pH值的变化有助于了解草甸草原群落结构的变化，在施肥和刈割两个因素处理下，叶片pH值作为一种物种性状会有何变化。通过在对比不同刈割和施肥条件下羊草叶片的pH值进行验证。

2 材料与方法

2.1 研究区域概况

研究地点位于内蒙古自治区呼伦贝尔额尔古纳市黑山头镇草甸草原，该区域属温带大陆性季风气候，年平均气温在-2.0～3.0 ℃，年降雨量为200～280 mm，主要集中在夏季，日照时间为2500～3000 h。地带性植被为草甸草原，主要土壤类型为黑钙土。

2.2 样品采集与测量

实验平台建立于2016年，采用随机区组设计，包括施肥和刈割两个因素，12个实验处理，8次重复，96个小区。施肥处理每年5月进行，包括2个施肥梯度：施肥(N)、不施肥(NF)，施肥处理每个小区添加量为：3gN、0.3gP、40mgMo、200mgB、200mgZn/m2；刈割处理每年8月份进行，包括6个留茬高度：3(D3)，6(D6)，9(D9)，12(D12)，15cm(D15)，不刈割(ND)。

2019年8月份生物量最大时取样，在样地随机选取2个0.5 m×0.5 m样方进行齐地面收割，将羊草放入信封中，105 ℃杀青，75 ℃烘干，粉碎，待测。2020年9月份在实验室中将羊草的茎叶分离，分别装袋后烘干，之后将各样本叶片进行粉碎，进行完准备工作后，于2020年11月份对其pH值进行测量(校准pH值分别为4.00、6.86、9.18)，准确称取1 g粉碎后的叶片，放入250 mL锥形瓶中，加入10 mL去离子水(即质量比为1∶10)。将混合物以250 rpm 振荡，离心5 min。最后使用pH值计测量上清液的pH值。

2.3 数据统计

变异系数用标准差与平均值之比计算，应用Excel2013和SPSS19.0统计分析软件对数据进行双因素方差分析。

3 结果与分析

各处理羊草叶片pH值变异系数在1%～4%之间，变异程度小(图1)。随着留茬高度的增加羊草叶片pH值变异系数呈现先降低后增加的趋势。各刈割留茬梯度下，施肥处理对羊草叶片pH变异系数无显著影响，在留茬高度为3、6、9、12 cm时，施肥处理下羊草叶片pH值变异系数大于不施肥处理，在留茬高度为15cm和不刈割时，施肥处理下羊草叶片pH值变异系数小于不施肥处理。

图1 不同施肥和刈割留茬高度处理对羊草叶片pH值的影响

双因素方差分析结果表明施肥、刈割及其交互作用对羊草叶片pH值均无显著影响(表1)。通过对12组实验样本实验结果进行分析，羊草叶片pH值范围在5.5～6之间，范围变化较小(图2)。施肥留茬高度6 cm时，叶片pH值最小，为5.63，施肥不刈割时的叶片pH值最大，为5.78。随着留茬高度的增加，叶片pH值呈现增加的趋势。各留茬高度处理下，施肥处理对羊草叶片pH值无明显规律，当留茬高度为6 cm和12 cm时施肥处理的叶片pH值略低于不施肥的叶片pH值，其他处理下，施肥处理的叶片pH值略高于不施肥处理的叶片pH值。

图2 不同施肥和刈割留茬高度处理对羊草叶片pH值的影响

表1 施肥和刈割对羊草叶片pH值影响的双因素方差分析

4 结语

本实验表明施肥与刈割对草甸草原优势种羊草叶片pH值无显著影响，叶片pH值在5.5～6之间，且各处理叶片pH值变异系数较小，推测叶片pH值可能对草甸草原干扰响应不明显，不适合作为研究羊草种内变异的性状。