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放牧对陇东黄土高原天然草地土壤理化特性及微生物的影响

张成霞  
【摘要】: 放牧是草地利用的主要方式之一,家畜通过采食、践踏和排泄粪便等3种主要形式影响草地,特别是草地的土壤状况。本论文于2004-2006年,以陕、甘、宁交界的甘肃省环县、陇东黄土高原不同放牧率的天然草地为对象,系统探讨了放牧对草地土壤物理与化学性质、土壤微生物群落构成及其数量和土壤微生物生物量的影响。主要研究结果如下: 1、土壤粘粒、粉(砂)粒、细砂和粗砂的含量百分比在不同放牧率的轮牧分区显著不同。其中粘粒和粉(砂)粒的含量在不放牧的(0只羊/hm~2)轮牧分区显著高于其他各放牧分区,而不同放牧率的轮牧分区间无显著差异。细砂的含量在5.3只羊/hm~2轮牧分区最高,在0只羊/hm~2的最低。粗砂的含量在8.70只羊/hm~2的轮牧分区最高,在0只羊/hm~2和2.7只羊/hm~2的轮牧分区最低。一年中,土壤粘粒、粉(砂)粒、粗砂含量百分比均是9月最高,其在0-30cm土层内的垂直分布特征为粗砂在0-10cm的表层最高,而粘粒、粉(砂)粒、细砂等则是随土层加深而增加。 2、连续两年7次对4个放牧强度轮牧分区取样测定土壤有机质和营养成分含量。结果表明,多数情况下,各处理间的有机质和全氮含量无显著差异,而全磷和铵态氮含量在0只羊/hm~2的轮牧分区显著高于2.7只羊/hm~2,硝态氮含量在8.7只羊/hm~2的轮牧分区显著高于0只羊/hm~2的轮牧分区;速效磷含量在2.7只羊/hm~2或0只羊/hm~2轮牧分区显著高于8.7只羊/hm~2的处理。一年中,土壤有机质、全氮、硝态氮含量、pH值均表现为9月最高,全磷和速效磷在11月最高,铵态氮在5月或6月最高。在空间分布上,土壤有机质、全氮、全磷和硝态氮表现为随土层的加深而增加,而土壤铵态氮、速效磷和pH值则表现为随土层的加深而降低。 3、各轮牧分区内土壤微生物数量中,以真菌最少,仅占微生物总数的0.10-1.29%,其次为放线菌,占微生物总数的17.37-59.63%,细菌数量最高,占微生物总数的40.27-82.23%。就不同放牧率而言,土壤微生物总数在放牧率为8.7只羊/hm~2的轮牧分区最高,在5.3只羊/hm~2的轮牧分区最低。土壤真菌数量则是在2.7只羊/hm~2轮牧分区最高,其次为5.3只羊/hm~2和8.7只羊/hm~2,在0只羊/hm~2的轮牧分区最低。细菌数量亦是在8.7只羊/hm~2的轮牧分区最高,5.3只羊/hm~2轮牧分区最低,0只羊/hm~2和2.7只羊/hm~2介于其间。放线菌数量在2.7只羊/hm~2的轮牧分区最高,其次为5.3只羊/hm~2和8.7只羊/hm~2的轮牧分区,0只羊/hm~2的轮牧分区最低。一年中,真菌和细菌数量的最高值均出现在9月,最低值在4月或11月;而放线菌的最高值在11月,最低值在4月或6月。在空间分布上,土壤真菌、细菌和放线菌表现为随土层的加深而显著降低。土壤真菌和细菌、真菌和放线菌、细菌和放线菌数量之间呈显著的正相关,相关系数分别为0.3362-0.4626、0.2087-0.4535和0.6434-0.6456。土壤真菌、细菌数量分别与土壤中铵态氮、硝态氮含量呈显著正相关(p<0.05),放线菌数量与土壤中全磷含量呈显著正相关(p<0.05),土壤pH值与细菌、放线菌数量均分别呈显著正相关(p<0.05)。 4、不同放牧强度下,0-10cm、10-20cm和20-30cm土层,土壤微生物量碳均是在8.7只羊/hm~2的轮牧分区内最低,而微生物量氮在8.7只羊/hm~2的轮牧分区内的最高,其他3个放牧率分区间微生物量碳和氮含量差异不显著。土壤微生物量磷在0只羊/hm~2的轮牧分区内最低,其他3个放牧率分区间2.7只羊/hm~2或5.3只羊/hm~2的轮牧分区内的磷含量显著高于8.7只羊/hm~2的分区。不同取样期,土壤微生物量碳和磷在9月份达到最高,微生物量氮在11月份最高。连续两年测定结果同时表明,放牧的累加效应十分明显。2005年各期各区的微生物量碳和氮明显低于2004年相同时期。土壤微生物量碳、氮和磷在空间分布上均表现为随土层的加深而显著降低,且含量在各层次间均差异显著(p<0.05)。土壤微生物量碳和氮、氮和磷、碳和磷均呈显著正相关(p<0.05),相关系数分别为0.3649、0.2195和0.3390。回归方程式分别为y=0.036x+7.2752、y=0.0562x+5.5049和y=0.0064x+5.1656,决定系数分别为0.3649、0.2195和0.3390。土壤微生物量碳分别与粘粒、粉(砂)粒含量显著正相关(p<0.05),而与细砂含量显著负相关。微生物量氮与速效磷呈显著正相关。微生物量磷与土壤pH值显著正相关。 根据上述结果,似可认为试验草地条件下,适宜放牧率为2.7-5.3只羊/hm~2。


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