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，但如何還草促進植被恢復(fù)是一個重要的科學(xué)問題。我們對退耕后的撂荒地進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生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)和改善。從2003年4月起對退耕撂荒地進行3個處理：(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、 實驗期間(2003-2008)，自然恢復(fù)的地上生物量不穩(wěn)定，年際間波動很大，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)性團聚體含量和顆粒直徑＞0.25mm的土壤團聚體含量顯著增加。在大(＞0.25 mm)、中(0.05 mm＜＜0.25 mm)、小(＜0.05 mm)團聚體組分中，土壤有機碳(SOC)含量均表現(xiàn)為增加趨勢，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，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年顯著低于實驗期間其他年份。實驗期間，土壤0-500 cm含水量呈增加趨勢。土壤pH值和容重(0-20cm和20-40 cm)與實驗初期相比呈下降趨勢。水穩(wěn)性團聚體含量增加顯著。除速效磷含量外，不同組分團聚體中土壤有機碳、全氮呈增加趨勢。2003-2008期間每年4月份土壤SOC和TN表現(xiàn)出先增長后下降的趨勢，且在200

5、5年達(dá)到最大值。LFOC呈增長趨勢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，并且與生長年限呈正相關(guān)性(R=0.817*)。試驗期間，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)性團聚體百分含量和直徑＞0.25 mm范圍內(nèi)的土壤團聚體含量均呈顯著增長。在不同團聚體組分中，除了AP含量顯著下降外，SOC和TN含量都顯著增加。實驗期間，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在實驗期間表現(xiàn)為穩(wěn)定增長，且隨著實驗?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?？傊诹袒牡刂幸攵箍浦参?，地上植被生物量以及土壤物理性質(zhì)均能顯著改善，但苜蓿在生長過程中對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，草木樨對土壤水分、養(yǎng)分的改善效果不顯著。因此，同引入豆科