半干旱黃土高原地區(qū)不同干預(yù)方式下撂荒地演替植被生物量與土壤物化性質(zhì)變化.pdf

1、退耕還草是半干旱黃土高原地區(qū)改善生態(tài)環(huán)境的重要途徑，但如何還草促進(jìn)植被恢復(fù)是一個(gè)重要的科學(xué)問題。我們對(duì)退耕后的撂荒地進(jìn)行了不同的人工輔助恢復(fù)手段以探討尋求有效途徑來促進(jìn)生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)和改善。從2003年4月起對(duì)退耕撂荒地進(jìn)行3個(gè)處理：(1)撂荒地自然恢復(fù)；(2)在撂荒地中引入兩年生豆科植物草木樨(Melilotus officianalis)；(3)在撂荒地中引入多年生的豆科植物紫花苜蓿(Medicago sativa)。
　　

2、 實(shí)驗(yàn)期間(2003-2008)，自然恢復(fù)的地上生物量不穩(wěn)定，年際間波動(dòng)很大，0-500 cm土壤含水量顯著增加。到了2008年，土壤pH值和土壤容重(0-20 cm和20-40 cm)顯著下降，水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量和顆粒直徑＞0.25mm的土壤團(tuán)聚體含量顯著增加。在大(＞0.25 mm)、中(0.05 mm＜＜0.25 mm)、小(＜0.05 mm)團(tuán)聚體組分中，土壤有機(jī)碳(SOC)含量均表現(xiàn)為增加趨勢(shì)，土壤全氮(TN)和全磷(TP)含量

3、變化不顯著，速效磷(AP)含量明顯降低。2003-2008年表層0-20cm的土壤SOC、輕組碳(LFOC)和TN的含量成增加趨勢(shì)，并與自然恢復(fù)年限成正相關(guān)(R=0.659**，R=0.939***，R=0.709**)。土壤TN與LFOC呈顯著正相關(guān)(R=0.515*)。土壤碳磷比(C/P)(土壤有機(jī)碳與和速效磷的比值)和土壤微生物碳含量(MBC)顯著增加。其中，MBC與SOC(R=0.832*)和LFOC(R=0.839*)表現(xiàn)為正

4、相關(guān)性，與AP(R=-0.826*)含量呈負(fù)相關(guān)。
　　 引入兩年生豆科植物草木樨的撂荒地地上生物量在2005年顯著低于實(shí)驗(yàn)期間其他年份。實(shí)驗(yàn)期間，土壤0-500 cm含水量呈增加趨勢(shì)。土壤pH值和容重(0-20cm和20-40 cm)與實(shí)驗(yàn)初期相比呈下降趨勢(shì)。水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量增加顯著。除速效磷含量外，不同組分團(tuán)聚體中土壤有機(jī)碳、全氮呈增加趨勢(shì)。2003-2008期間每年4月份土壤SOC和TN表現(xiàn)出先增長(zhǎng)后下降的趨勢(shì)，且在200

5、5年達(dá)到最大值。LFOC呈增長(zhǎng)趨勢(shì)并與草木樨地年限成正相關(guān)性(R=0.702**)。土壤C/N比在2005年顯著下降，其他年份間差異不顯著。在耕地中引入兩年生豆科植物之后，MBC含量增加顯著并與SOC(R=0.838*)、TN(R=0.831*)呈顯著正相關(guān)性。
　　 在紫花苜蓿人工草地中，地上生物量表現(xiàn)為增加趨勢(shì)，并且與生長(zhǎng)年限呈正相關(guān)性(R=0.817*)。試驗(yàn)期間，苜蓿地0-500 cm的土壤含水量下降非常顯著，其中100

6、cm以下的土壤含水量與苜蓿生長(zhǎng)年限呈負(fù)相關(guān)(R=-0.79***)并形成土壤干層；苜蓿地的土壤pH值和土壤容重(0-20 cm和20-40 cm)均顯著下降。此外，水穩(wěn)性團(tuán)聚體百分含量和直徑＞0.25 mm范圍內(nèi)的土壤團(tuán)聚體含量均呈顯著增長(zhǎng)。在不同團(tuán)聚體組分中，除了AP含量顯著下降外，SOC和TN含量都顯著增加。實(shí)驗(yàn)期間，苜蓿地每年4月0-20cm的土壤SOC和LFOC含量顯著增加，且與苜蓿生長(zhǎng)年限成正相關(guān)性(R=0.654**，R=0

7、.920***)；土壤TN顯著增加，并與苜蓿生長(zhǎng)年限以及LFOC成顯著正相關(guān)(R=0.576*，R=0.562*)，土壤碳氮比(C/N)無顯著變化；AP含量下降非常顯著，土壤中C/P顯著增加。種植紫花苜蓿后，MBC顯著增加且與SOC(R=0.949**，P＜0.01)、LFOC(R=0.966***)和TN(R=0.838*)含量呈正相關(guān)，與土壤速效磷(R=-0.986**)含量呈顯著負(fù)相關(guān)性。
　　 2003-2008年期間，

8、自然恢復(fù)下0-500 cm的土壤水分含量顯著高于草木樨地和苜蓿草地；同草木樨地不同，自然恢復(fù)和苜蓿草地土壤SOC和TN在實(shí)驗(yàn)期間表現(xiàn)為穩(wěn)定增長(zhǎng)，且隨著實(shí)驗(yàn)?zāi)晗薜脑黾幼匀换謴?fù)和苜蓿草地土壤SOC和TN含量均高于草木樨地。總之，在撂荒地中引入豆科植物，地上植被生物量以及土壤物理性質(zhì)均能顯著改善，但苜蓿在生長(zhǎng)過程中對(duì)土壤深層水分消耗過大并在100cm以下形成土壤干層不利于草地的可持續(xù)性，草木樨對(duì)土壤水分、養(yǎng)分的改善效果不顯著。因此，同引入豆科