施肥和混播对松嫩平原退化草地土壤和牧草产量的影响_方玉凤.pdf

第 卷第期 年月水土保持通报 ，收稿日期：修回日期：资助项目：黑龙江省省属科研院所科研业务费项目“松嫩平原退化草地修复技术研究”（）第一作者：方玉凤（），女（汉族），黑龙江省富裕县人，硕士，工程师。主要从事草原生态与修复研究。：。通信作者：曹志伟（），男（汉族），黑龙江省拜泉县人，学士，研究员级高级工程师。主要从事草原生态与修复、森林食品资源培育技术研究。：。施肥和混播对松嫩平原退化草地土壤和牧草产量的影响方玉凤，曹志伟，孙洪升，韩 勤，闫敦梁，温宝阳，任秀彬（黑龙江省林业科学院 齐齐哈尔分院，黑龙江 齐齐哈尔 ；杜尔伯特蒙古族自治县林业和草原局，黑龙江 大庆 ）摘要：目的研究施肥和混播牧草对松嫩平原黑龙江省西部退化草地土壤养分和牧草产量的影响，为该区天然退化草地修复提供科学依据。方法试验以黑龙江省西部天然轻度退化草地为研究对象，沙打旺（）和披碱草（）为补播草种，设个间行混播 豆禾比（）和（）和个水平氮磷钾施肥组合 （），（），（），（），（），（）进行田间试验 其中，每个元素后的下标数字分别表示，和的施用量（）。结果在确定混播比例的情况下，施肥能显著提高土壤速效养分含量和牧草产量。土层土壤养分变化受施肥和混播的影响较 土层大。施肥、混播及二者交互对土壤速效氮含量影响显著（）。土层速效氮、速效磷含量的变化趋势与氮、磷添加水平的高低基本一致。豆禾 混播的 土层全氮、速效氮、速效磷含量高于同一施肥水平下的豆禾混播。高氮（）处理的电导率显著高于其他处理（）。豆禾混播 ，豆禾混播 的样方地上生物量分别为 与 ，是各自混播比例下最高的。结论综合考虑牧草产量及土壤养分变化情况，豆禾混播，施量以 较适宜该区轻度退化草地修复。关键词：松嫩草原；退化草地；施肥；豆禾混播；土壤养分；牧草产量文献标识码：文章编号：（）中图分类号：，文献参数：方玉凤，曹志伟，孙洪升，等施肥和混播对松嫩平原退化草地土壤和牧草产量的影响水土保持通报，（）：；，（）：，（.，；.，）：，：（）（），：（），（），（），（），（），（），（）（），（），（）（）（）（），：；草原是中国的主要自然景观之一，约占国土面积的，在地球陆地生态系统碳、氮循环中发挥着重要作用。草地养分含量除受环境影响外，主要受植被类型、草地利用方式等因素影响显著。近年来，中国草地退化严重，人类活动（如牧畜增加、耕种等）加速了草地退化。在草地生态系统的退化中，土壤的退化要滞后于植物的退化，是比植物退化更加严重的退化，退化后的恢复时间也要远远长于植物的恢复时间。大量研究表明草地的退化导致土壤有机质含量减少、影响牧草生产力。目前对于退化草地的修复技术主要有施肥、混播、切根、围栏等。适当施肥是保证草地生态系统物质输 入 与 输 出 平 衡、实 现 可 持 续 生 产 的 重 要 措施 。王玲等 对青海湖区域轻度退化高寒草原进行的研究表明，氮磷合施显著提高了牧草品质和土壤养分，氮素施量为 时经济效益最佳；黄军 等 的研究表明，施 肥量 对新疆退化草甸恢复具有明显效果；王长庭等 认为 施肥量是三江源区高寒矮嵩草草甸群落的最佳施肥水平。在混播方式中，豆禾混播比单播一种牧草更能充分利用土壤养分 ，主要原因是豆科植物能固定氮素，禾本科等喜氮植 物 可利 用豆 科 植 物 固 定 的 氮素，并且豆禾混播在地上空间利用上也具有优势，二者种间竞争较小。豆科牧草的固氮能力主要受土壤含氮量、豆禾比 例等 因素 的 影响。刘 明健等 在科尔沁沙地的研究表明紫花苜蓿（）、无芒麦雀（），混播能显著提高浅层土壤全氮含量；李昂等 在甘肃沿黄灌区进行的试验表明，混播披碱草苜蓿可提高土壤肥力，改善土壤质量；霍雅媛等 在甘肃省的试验表明红豆草（）与无芒 麦雀豆禾比作用效果最好，土壤有机质和速效氮较豆科单播分别增加了 和。目前开展的研究基本都是侧重于单一因素（即施肥或豆禾牧草混播）对退化草地土壤养分及牧草产量影响的研究，对于二者互作在提升退化草地土壤肥力及牧草产量的研究较少，鉴于此，特开展施肥和混播对退化草地修复技术的研究。松嫩平原草原区位于黑龙江省西部，以温性草甸草原和低地草甸为主要草地类型，处于温带半湿润半干旱过渡带，生态较脆弱。年黑龙江省草原监测报告显示，松嫩平原草原区受自然条件和人为活动影响，已普遍存在退化现象，土壤养分流失严重。关于松嫩平原退化草地修复的研究，如李洪影 在松嫩平原西部混播一年生、多年生牧草配合玉米秸秆覆盖的生物措施进行退化盐碱草地改良研究；汤洁等 在 吉 林 西 部 松 嫩 平 原 南，引 进 黄 花 草 木 樨（）进行土壤改良；李强 采用翻耙撒播野大麦、打垄播种水稗草、扦插玉米秸秆和围栏封育等措施对松嫩退化草地进行修复。但有关于施肥和混播应用于该地区进行退化草地修复的研究鲜有报道。本试验研究在对松嫩草原天然轻度退化草地进行围封禁牧的前提下，设置个水平的施肥处理、种豆禾混播比例试验，分析土壤养分在不同处理下的含量变化情况，研究施肥与豆禾混播互作对黑龙江省西部松嫩草原土壤养分变化特征的影响，探索该区天然退化草地修复的最佳施肥量和牧草混播第期方玉凤等：施肥和混播对松嫩平原退化草地土壤和牧草产量的影响比例。以期为黑龙江省西部松嫩草原天然退化草地的保护修复提供技术支持。材料与方法研究区概况试验区位于黑龙江省大庆市杜尔伯特蒙古族自治县 胡 吉 吐 莫 镇 赛 罕 他 拉 村，。该区域处于松嫩平原沙地的典型草原带内，属于温带半干旱大陆性季风气候，年平均气温，年降水量 。无霜期 ，年均风速。土壤为草甸土、风沙土、轻度盐碱土。试验地属于天然打草场，长期处于围封禁牧管理，每年秋季进行刈割，打草量为 。通过近两年的实地调查，已表现为轻度退化的典型温性草 甸 草 原。优 势 种 为 糙 隐 子 草（）、羊草（）等；伴生种为莎草（）、多叶棘豆（）等；偶 见 种 为 细 叶 胡 枝 子（）、星星草（）等；杂类草有叉分蓼（）、地榆（）、知母（）、展枝 唐 松 草（）、旱 麦 瓶 草（）、猪毛菜（）等。试验设计 年月末，在试验区进行施肥与牧草混播试验，采用裂区设计，主区为施肥处理，副区为混播处理，参考在辽河平原试验效果较好 的施肥、混播试验设计。每个小区面积 。种氮磷钾均匀组合施肥处理记为，如 处理为 ，则表示，用量分别为，。肥料选 用 尿 素（）、磷 酸 二 铵（，）和硫酸钾（），先根据 需肥量计算磷酸二铵实际施用量，用 需肥量减去磷酸二铵中含量，再换算成尿素实际施用量。选用该区适应性较强的优良乡土豆科牧草沙打旺（）和 禾 本 科 牧 草 披 碱草（）进行草籽间行混播，沙打旺单播播 种 量 为 ，披 碱 草 单 播 播 种 量 为 ，两种混播处理在总量上进行区分：豆禾混播处理（为对应草种单播播种量的，即沙打旺 披碱草 ）、豆禾混播处 理（为 对 应 草 种 单 播 播 种 量 的 和，即沙打旺 披碱草 ）；两种混播处理的施肥方式一致，施肥试验结合播种一次性施入，使用河北辛帝王 行谷物播种机，开沟深度，行距 ，两种混播方式均进行空白对照处理（详见表）。表施肥与混播设计 主区（施肥处理）副区（混播处理）处理编号（）（豆禾混播）（豆禾混播 ）（豆禾混播）（豆禾混播 ）（）（豆禾混播）（豆禾混播 ）（豆禾混播）（豆禾混播 ）（）（豆禾混播）（豆禾混播 ）（豆禾混播）（豆禾混播 ）（）（豆禾混播）（豆禾混播 ）（豆禾混播）（豆禾混播 ）（）（豆禾混播）（豆禾混播 ）（豆禾混播）（豆禾混播 ）（）（豆禾混播）（豆禾混播 ）（豆禾混播）（豆禾混播 ）（对照不施肥）（豆禾混播）（豆禾混播对照不施肥）（豆禾混播）（豆禾混播对照不施肥）样地调查与分析方法根据当地气候特征，年月中旬进行样地调查，在每个试验小区内随机选取个立地类型、土壤条件及植物群落基本一致的样地设定样方，避免边 水土保持通报第 卷界效应，样方为。进行植被调查，对样方内地上部牧草齐地面刈割，立即称重，之后带回实验室，烘箱杀青 ，烘干至恒重、称重。在此样方挖土壤剖面，分为个土层，用环刀在不同土层的剖面进行取土，用以计算土壤容重，用土钻在各土层取土壤样品，带回实验室进行理化性质的测定。理化性 质 测 定 方 法 参 照 鲍 士 旦 土 壤 农 化 分析 一书。土壤含水率、容重测定采用烘干法；土壤 值、电导率采用液土比 ，仪、电导率仪测定；土壤有机质采用 盐酸浸提，碳氮分析仪测定；土壤全氮采用凯氏定氮法；速效氮采用氢氧化钠扩散法；速效磷采用碳酸氢钠浸提钼锑抗显色法。数据处理采用 表格进行数据处理和绘图，用 进行数据差异性分析，用 进行方差分析。结果与分析施肥和混播牧草对土壤全氮、有机质的影响如表所示，土层中，两种混播处理下，均为的全氮含量最高，达到 ，与，处理存在显著差异（）；土层中，处理的全氮含量最高，分别为 和 ，均与，处理存在显著差异（）；土层中，两种混播处理下，均为的全氮含量最高，分别为 和 ，与，处理，与 处理存在显著差异（）。整体来看，在同一施肥水平下，处理的 土层全氮含量高于处理。有机质含量方面，土层中，处理 达到，与其他处理存在显著差异（），处理 达到 ，与 处理存在显 著 差 异（）；土层中，两种混播处理下，均为的含量最高，分别为 和，与，处理存在显著差异（）；土层中，分别为，处理的含量最高，各处理之间差异未达到显著水平。各处理全氮、有机质含量在各土层中的变化规律一致，均 随 土 层 深 度 的 增 加 呈 现 减 少 的 趋 势，土层中的全氮、有机质含量最高，土层最低。表施肥和混播对土壤全氮、有机质的影响 处 理全氮含量（）有机质含量 注：数据为均值标准差；不同小写字母表示同列数据不同处理之间差异显著（）；处理详情见表。下同。施肥和混播对土壤速效氮、磷的影响土壤速效氮、速效磷是生育期内植物可以直接吸收利用的养分（图）。土壤速效氮、磷含量的整体变化随着土层的增加有降低的趋势。土层速效氮、速效磷含量的变化趋势与氮、磷添加的变化基本一致，尤其是 土层的变化趋势更加明显。，处理的施氮量分别是最高和最低的，为 ，土层速效氮含量分别是各自混播处理中最高和最低的（空白处理 除外）；处理未设置磷添加，土层速效磷含量最低（空白处理 除外）。对 土层养分进行双因素方差分析，由第期方玉凤等：施肥和混播对松嫩平原退化草地土壤和牧草产量的影响表可知，施肥对土壤全氮、有机质、速效氮磷含量有显著影响（），混播对土壤全氮、速效氮含量有显著影响（），二者交互作用对速效氮含量影响显著（）。土层中，两种混播处理下，的速效氮含量均最高，与其他处理存在显著性差异（）；同一施肥水平下，处理的速效氮、磷含量高于 处理（除，处理含量相当外）；处理各 土层速效氮、磷含量 始终略高于处理，二者之间差异不显著。，土层中的各处理速效磷含量差异不显著。注：不同小写字母表示同一土层不同处理之间差异显著（）。图施肥和混播对土壤速效氮、速效磷的综合影响 表施肥和混播对 土层养分指标的综合影响 处 理方差分析值全 氮有机质速效氮速效磷施 肥 混 播 施肥混播 注：表示 ，表示 ，表示 ；表示处理之间差异不显著（）。施肥和混播对土壤 值、电导率、容重的影响土壤 值的变化幅度较小，各处理之间的差异未达到显著水平（图）。电导率的变化较突出，处理各土层的电导率较其他处理高，空白处理的电导率最低，处理与其他处理存在显著差异（），土层中，处理的电导率分别为 和 ，是对应混播比例下处理的倍和倍，其他施肥水平较空白 处理高出 。不同处理之间的容重差异不显著，总体表现为随着土层深度的增加，土壤容重逐渐增大。施肥和混播对牧草产量的影响对样方的地上生物量进行分析。处理最高，达到 ，与，处理存在显著差异（），高于，处理 ；处理最高，为 ，与，处理存在显著差异（）。对比同一施肥水平下的不同混播处理，可以发现仅有 处理存在显著差异（），其余处理之间差异不显著（图）。水土保持通报第 卷注：不同小写字母表示不同处理 土层各指标差异显著（）。图施肥和混播对土壤 值、电导率、容重的影响 ，讨 论施肥和混播对土壤养分的影响土壤中的氮含量决定了土壤肥力的高低。两种混播处理下，豆