青藏高原高寒草原區(qū)工程跡地面積對其恢復過程中土壤水分和養(yǎng)分含量變化的影響

劉 彤，毛 亮，龐曉攀，金少紅，張 靜，郭正剛

(草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國家重點實驗室 蘭州大學草地農(nóng)業(yè)科技學院 草業(yè)科學國家級實驗教學示范中心(蘭州大學)，甘肅 蘭州 730020)

前植物生產(chǎn)層

青藏高原高寒草原區(qū)工程跡地面積對其恢復過程中土壤水分和養(yǎng)分含量變化的影響

劉 彤，毛 亮，龐曉攀，金少紅，張 靜，郭正剛

(草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國家重點實驗室 蘭州大學草地農(nóng)業(yè)科技學院 草業(yè)科學國家級實驗教學示范中心(蘭州大學)，甘肅 蘭州 730020)

工程跡地面積嚴重影響著青藏高原受損天然草原的恢復程度。本研究測定了歷經(jīng)18年恢復期的不同面積的工程跡地(55、156、254、583 m2)的土壤水分、有機質和養(yǎng)分含量，以工程跡地附近的青藏苔草(Carexmoorcroftii)+紫花針茅(Stipapurpurea)天然草原作為對照，揭示工程跡地面積對土壤持水力、養(yǎng)分潛力和養(yǎng)分供給能力恢復程度的影響。結果表明，工程跡地面積小于254 m2時，0-20 cm土層土壤含水量與天然草原土壤差異不顯著(Pgt;0.05)，但當其增至583 m2時，土壤含水量卻顯著低于天然草原(Plt;0.05)；工程跡地面積小于254 m2時，0-10 cm土層有機質含量顯著高于天然草原，10-20 cm土層有機質含量卻顯著低于天然草原，但它們均顯著高于工程跡地面積為583 m2時的土壤有機質含量(Plt;0.05)；工程跡地為55 m2時，其土壤全氮含量和天然草原差異不顯著(Pgt;0.05)，但當跡地面積大于156 m2時，土壤全氮、銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量均顯著低于天然草原(Plt;0.05)，且隨工程跡地面積增加，降低幅度逐漸增加；0-10 cm土層全磷含量隨工程跡地面積增加先增加后降低(Plt;0.05)，在156和254 m2時較高；土壤速效磷含量卻先降低后增加，在156和254 m2時較低。土壤全鉀和速效鉀含量隨工程跡地面積增加先升高后降低，均以254 m2時最大，當工程跡地面積大于254 m2時，土壤全鉀和速效鉀含量低于天然草原，當其小于254 m2時土壤全鉀和速效鉀含量高于天然草原。土壤含水量、養(yǎng)分潛質和養(yǎng)分含量對工程跡地面積響應的結果表明，工程跡地面積小于254 m2時土壤持水量、養(yǎng)分潛力和養(yǎng)分供給力基本得到恢復。

工程跡地面積；土壤含水量；土壤有機質；土壤養(yǎng)分含量；高寒草原

高寒草原是青藏高原高寒植被的主要組分，肩負著當?shù)厥澄锇踩腿珖鷳B(tài)安全的屏障的重任[1-2]，然而人為的外部擾動往往造成高寒草原生態(tài)系統(tǒng)的變化[3-4]。如鐵路建設、公路修繕、高壓線架設等人類工程穿越青藏高原高寒草原時，總會突然性地破壞地表植被，形成面積大小不等的工程跡地[5]，這些跡地上地表植被夏季隔熱和冬季保溫功效驟減，區(qū)域內水循環(huán)途徑改變[6]，從而迫使高寒草原生態(tài)系統(tǒng)退化，因此工程跡地恢復是青藏高原退化高寒草原恢復的重要組成部分[7-8]。工程跡地在土壤種子庫和植物無性繁殖體的作用下具有一定的自然恢復能力，但其自然恢復能力受控于工程跡地面積大小和恢復時間[9]。毛亮等[10]證實了高寒草原植被系統(tǒng)的恢復能力隨著工程跡地面積增加而減小。Julie等[11]認為土壤對植物生長發(fā)育、功能群形成和植物群落演替起導向作用，因此，青藏高原高寒草原區(qū)工程跡地土壤功能的修復是工程跡地恢復的基礎組分。

土壤是植物健康生長的養(yǎng)分庫，也是植物所需水分的主要供給源[12]。工程跡地內表層土壤被突然壓緊或破壞之后，其物理性質發(fā)生顯著變化，這種變化不僅影響著土壤儲水量，而且影響著土壤微生物活性，從而改變土壤養(yǎng)分形成和積累過程[13]。馬世震等[14]指出青藏公路沿線高寒草原區(qū)取土場自然恢復進程與取土場面積的大小密切相關，這與不同面積工程跡地內土壤供給植物水分和養(yǎng)分的能力存在分異有關。如采礦跡地表層土壤粗糲化，導致其持水性差，養(yǎng)分易流失，而水分和養(yǎng)分的損耗量與采礦跡地范圍具有一定的關聯(lián)性[15]。因此，工程跡地面積過大、無法自然恢復時，往往成為風蝕和水蝕的起源點[16-17]。研究表明，青藏高原高寒草原區(qū)公路跡地已恢復的植物群落，土壤表層粒度大于0.5 mm的粗礫和礫石含量是天然草原的12.3%，有機質和全氮含量分別為天然草原土壤的91.3%和89.2%[18]，然而，目前關于工程跡地土壤養(yǎng)分積累和物理性質改善的研究均以地表已經(jīng)擁有恢復植物群落的地段為基礎，忽略了相同地段因面積較大而經(jīng)歷相同時期后，地表至今仍沒有恢復植物群落的地段，因此，研究工程跡地面積大小對其土壤養(yǎng)分和水分修復的影響，對全面揭示工程跡地土壤恢復過程具有重要的意義。本研究通過分析經(jīng)歷相同恢復時間后，工程跡地不同面積對土壤水分、養(yǎng)分潛力和養(yǎng)分的影響，全面揭示青藏高原高寒草原區(qū)工程跡地土壤在自然恢復過程中的修復能力，為合理控制施工面積、降低工程跡地修復成本提供科學參考。

1 研究地區(qū)與研究方法

1.1研究區(qū)域概況

研究地區(qū)位于青藏高原腹地沱沱地區(qū)，即青藏公路沱沱河向北20 km的地區(qū)，地理坐標為92°37′ E，34°22′ N，海拔4 550～4 560 m，高原大陸性氣候，全年冰凍期為331 d，無霜期9～50 d；年內平均氣溫在-4.2 ℃左右，最低氣溫-14.8 ℃，最高氣溫為6.7 ℃；年平均降水量275.92 mm，夏季和冬季降水量分別占全年降水的70%和8%[19]。植被類型是高寒草原，優(yōu)勢種為青藏苔草(Carexmoorcroftii)和紫花針茅(Stipapurpurea)，常見伴生種有草地早熟禾(Poapratensis)、短穗兔耳草(Lagotisbrachystachya)和矮火絨草(Leontopodiumnanum)等。土壤類型為高山草原土，表層沙礫化，質地為沙壤[5]。

1.2研究方法

1.2.1樣地設置 工程跡地選在1994年擴建和修繕青藏公路時路基周邊，未修筑公路之前是青藏苔草+紫花針茅草原，修建公路時遺留了很多面積大小不一的工程跡地。為避免取土深度和工程跡地性狀的影響，選擇跡地板塊時設置兩個標準：跡地形狀基本為常見的長方形，跡地深度不能超過20 cm。首先，在300 m×2 000 m的范圍內實測了56個面積大小不一的工程跡地，各個跡地面積通過分割法求得，調查了各個跡地內恢復群落的優(yōu)勢種頻度、高度和蓋度。然后，以優(yōu)勢種頻度、群落高度和蓋度作為變量，對56個工程跡地進行聚類，結果表明，56個工程跡地可劃分為4個類群，4個類群工程跡地面積的平均值分別為55、156、254和583 m2。根據(jù)4個類群工程跡地面積平均值設置樣地，工程跡地面積梯度分別為(55±10)、(156±20)、(254±30)和(583±40) m2，形成4個面積梯度處理，最后在56個樣地內每個面積處理梯度中隨機選取樣地3個，作為樣地重復，每個梯度內面積和周長最大限度地保持接近[10](表1)；在靠近工程跡地最近的青藏苔草+紫花針茅天然草原布設3個10 m×10 m的樣地，作為對照；共計15個樣地，各樣地的海拔、坡向、地表基況基本保持一致。

表1 12個工程跡地樣地的周邊和面積

每個樣地內沿“S”形曲線選取10個采樣點測定土壤水分，高寒草原區(qū)植物根系活動受凍土的影響，根〗系集中分布在0-20 cm土層，所以土壤水分測定范圍為0-20 cm，采用TDR儀測定。在每個樣地內沿對角線布設15個土壤養(yǎng)分取樣點，利用內徑為3.5 cm的土鉆，分別收集0-10和10-20 cm兩個土層土樣，每個取樣點隨機取樣5鉆，將3個取樣點的土壤充分混合，作為一個樣品處理，每個樣地內每層土壤樣品為5個，然后采用自封袋將其帶回實驗室分析養(yǎng)分。共計每層土壤采集供試土壤樣品75個，野外調查于2012年8月進行。

1.2.2土壤樣品分析方法 根據(jù)土壤分析的國家標準[20]，土壤有機質用重鉻酸鉀氧化還原滴定法測定，土壤全氮采用凱氏定氮法測定，土壤全磷利用NaOH堿熔-鉬銻抗比色法測定，土壤速效磷用NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測定，土壤全鉀用NaOH熔融-火焰光度計法測定，土壤速效鉀用NH4Ac-火焰光度法測定。硝態(tài)氮和銨態(tài)氮用FIASTAR 5000連續(xù)性流動分析儀(瑞典FOSS公司生產(chǎn))測定。

1.3數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 17.0軟件進行對青藏高原工程跡地的土壤水分、有機質、全氮、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、速效磷、全磷、速效鉀、全鉀含量進行One way-ANOVA方差分析，若差異顯著，采用LSD進行多重比較。

2 結果

2.1工程跡地面積對土壤含水量的影響

自然恢復18年后，工程跡地面積對土壤含水量的恢復具有明顯的影響，整體表現(xiàn)為隨工程跡地面積增加，土壤含水量下降(圖1)。當工程跡地面積≤254 m2時，各個工程跡地面積內土壤含水量與對照差異不顯著(Pgt;0.05)，這說明工程跡地面積不超過254 m2時，土壤含水量已經(jīng)得到恢復，但工程跡地面積擴大到583 m2時，其土壤水分含量顯著低于天然草原和工程跡地面積為55 m2時的土壤含水量(Plt;0.05)，但與工程跡地面積為156和254 m2的土壤含水量差異不顯著；這表明青藏高原高寒草原區(qū)，工程跡地面積大小影響了土壤含水量的恢復程度，工程跡地的面積在254 m2及以下時，土壤水分能夠得到有效恢復。

圖1 青藏高原高寒草原區(qū)不同面積工程跡地自然恢復18年后的土壤含水量

注：不同小寫字母表示差異顯著(Plt;0.05)。

Note: Different lowercase letters indicate significant difference at the 0.05 level.

2.2工程跡地面積對土壤養(yǎng)分潛力的影響

天然草地和工程跡地土壤有機質含量垂直格局存在分異(圖2)，工程跡地內0-10 cm土層有機質含量高于10-20 cm土層，但天然草地內有機質含量卻表現(xiàn)為0-10 cm土層低于10-20 cm土層。當工程跡地面積小于254 m2時，其0-10 cm土層土壤有機質含量顯著高于天然草原土壤有機質含量，10-20 cm土壤有機質含量顯著低于天然草原土壤有機質含量(Plt;0.05)，0-10 cm土層有機質含量隨著工程跡地面積增加逐漸減少，而0-20 cm土層有機質含量雖然整體趨同于0-10 cm，但55和156 m2間差異不顯著(Pgt;0.05)。當工程跡地面積達583 m2時，0-10和10-20 cm土層有機質含量均顯著低于天然草原所對應土層的土壤有機質含量(Plt;0.05)，說明不同工程跡地面積土壤有機質含量恢復過程存在明顯的分異性，當工程跡地面積小于254 m2時其0-10 cm有機質含量已經(jīng)達到天然草原水平，同時也說明工程跡地土壤有機質含量恢復存在先表層后深層的現(xiàn)象。

圖2 青藏高原高寒草原區(qū)不同面積工程跡地自然恢復18年后的土壤有機質含量

注：不同小寫字母表示同一土層不同面積間差異顯著(Plt;0.05)。圖3、圖4同。

Note: Different lowercase letters indicate significant difference among different areas for the same soil layer at the 0.05 level; similarly for Fig. 3 and Fig. 4.

2.3工程跡地面積對土壤氮素含量的影響

工程跡地面積為55 m2時，0-10 cm土層的土壤全氮含量與天然草原0-10 cm土層土壤全氮含量差異不顯著(Pgt;0.05)(表2)，而其余面積工程跡地的土壤全氮、銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量顯著低于天然草原土壤全氮、銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量(Plt;0.05)。不同面積工程跡地內，0-10和10-20 cm土層土壤全氮、銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量均隨工程跡地面積增加呈降低趨勢，工程跡地面積為583 m2時，其土壤全氮、銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量顯著低于其他面積的工程跡地土壤全氮、銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量。當工程跡地面積小于254 m2時，0-10 cm土層土壤全氮和硝態(tài)氮含量低于10-20 cm土層土壤全氮和硝態(tài)氮含量，其與天然草原土壤分布格局一致，即全氮和硝態(tài)氮主要富集于0-10 cm土層；當工程跡地面積達583 m2時，卻表現(xiàn)為0-10 cm土層土壤全氮和銨態(tài)氮含量高于10-20 cm土層土壤全氮含量。0-10 cm土層土壤銨態(tài)氮含量遠高于10-20 cm土層土壤銨態(tài)氮含量，與硝態(tài)氮含量垂直分布格局不一致，這主要與兩種氮素的特性有關。

2.4工程跡地面積對土壤磷含量的影響

工程跡地面積對不同土層土壤全磷和速效磷含量的影響存在一定的分異性(圖3)。隨著工程跡地面積增加，0-10 cm土層土壤全磷含量先顯著增加后顯著降低(Plt;0.05)，在156 m2時最高，而對10-20 cm土層土壤全磷含量無顯著影響(Pgt;0.05)(圖3)。土壤速效磷含量卻隨著工程跡地面積增加表現(xiàn)為先降低后增加的變化趨勢，在254 m2時最低(圖3)。工程跡地面積為55 m2時，土壤全磷含量和天然草原垂直分布一樣，表現(xiàn)為0-10和10-20 cm差異不大；當工程跡地面積為156和254 m2時，0-10 cm層土壤全磷含量高于10-20 cm層土壤全磷含量；但當工程跡地面積為583 m2時，則表現(xiàn)0-10 cm層土壤全磷含量低于10-20 cm層土壤全磷含量。速效磷含量垂直分布格局從天然草原到工程跡地表現(xiàn)一致，均為0-10 cm土層大于10-20 cm土層，這說明全磷和速效磷含量恢復對工程跡地面積的響應不一樣，全磷在工程跡地面積為254 m2時基本得到恢復，但速效磷含量卻降低到最低。

表2 青藏高原高寒草原區(qū)不同面積工程跡地中土壤氮素含量變化

注：同列不同小寫字母表示同一土層不同工程跡地面積間差異顯著(Plt;0.05)。

Note: Different lowercase letters within the same column for the same soil layer indicate significant difference among the sites used for engineering construction at the 0.05 level.

圖3 青藏高原高寒草原區(qū)不同面積工程跡地自然恢復18年后的土壤全磷和速效磷含量

2.5工程跡地面積對土壤鉀素含量的影響

從天然草原到工程跡地，0-10和10-20 cm土層中土壤全鉀和速效鉀含量整體表現(xiàn)為先升高后降低的變化趨勢，且均以面積為254 m2的工程跡地最高(圖4)，但在工程跡地面積從156 m2增至583 m2的過程中，全鉀含量差異不顯著(Pgt;0.05)，而速效鉀含量卻表現(xiàn)為顯著增加然后顯著降低(Plt;0.05)。天然草原和工程跡地面積為55 m2時，0-10和10-20 cm土層的土壤全鉀和速效鉀含量接近，但當工程跡地面積超過156 m2時，0-10 cm土層全鉀含量明顯低于10-20 cm土層全鉀含量，而0-10 cm土層速效鉀含量明顯高于10-20 cm土層速效鉀含量，說明工程跡地面積越小，越有利于土壤全鉀垂直分布格局的恢復，無論是全鉀還是速效鉀含量，均在工程跡地面積為254 m2最高，且超過了天然草原。

圖4 青藏高原高寒草原區(qū)不同面積工程跡地自然恢復18年后的土壤全鉀和速效鉀含量

3 討論與結論

3.1青藏高原高寒草原不同工程跡地面積對土壤持水量的影響

天然草原在長期演變過程中形成了較為適應的水分運移機制，然而工程跡地形成時突發(fā)性地改變了這種水分運移機制，人為割斷了土壤-植被-大氣系統(tǒng)中水分運移途徑，因此，恢復土壤含水量是青藏高原工程跡地生態(tài)恢復的基礎。工程跡地土壤含水量一定程度上反映了土壤水分供給能力，預示著天然草原水源涵養(yǎng)能力的恢復程度。本研究表明，青藏高原高寒草原區(qū)工程跡地土壤含水量恢復力受工程跡地面積的約束，經(jīng)歷18年的恢復期后，面積小于254 m2的工程跡地的土壤含水量基本得到恢復，而面積超過583 m2的工程跡地的土壤含水量依然沒有恢復，這是因為工程跡地經(jīng)過取土后，其地勢相對較低，降水受重力勢作用而逐漸以徑流的方式匯集于工程跡地，有利于植物生長，而植物根系反過來蓄養(yǎng)了水分，逐漸恢復了土壤-植被-大氣水分循環(huán)系統(tǒng)，從而增加了工程跡地土壤持水力，實現(xiàn)土壤含水量恢復的目標，但當工程跡地面積過大時，地表降水匯集程度相對較弱，植被恢復進程慢，蓋度較小[10]，土壤-植被-大氣水分循環(huán)系統(tǒng)在自然條件下的恢復程度較弱，降水匯集地表后，缺乏植被的再次蓄養(yǎng)作用，短時間內土壤水分通過蒸發(fā)返回大氣，含水量降低，滿足不了植被生長發(fā)育的需求[20-21]，長期簡單的循環(huán)造成了土壤含水量較低的局面，一定程度上不利于土壤的持水能力。人類工程活動破壞了天然草原土壤-植被-大氣系統(tǒng)的水分循環(huán)過程，因此，工程跡地土壤水分較天然草原土壤水分的存儲時間相對較短，大面積的工程跡地較小面積的工程跡地加劇了土壤水分的非植物利用型損耗，不利于草地植物的生長和恢復，這反之加劇了大面積工程跡地土壤水分的無效耗損。從土壤含水量對4個梯度工程跡地面積的響應過程看出，工程跡地的面積在254 m2以下，其土壤含水量能夠得到有效恢復。

3.2青藏高原高寒草原區(qū)不同工程跡地面積對土壤養(yǎng)分潛力和含量的影響

土壤有機質常常被看作是土壤潛在養(yǎng)分含量的指標，因此，土壤有機質含量和養(yǎng)分含量分別預示著土壤長遠和目前的供給力，有機質含量高說明土壤具有長遠養(yǎng)分的供給能力，養(yǎng)分含量高說明土壤當前具有較高的供給能力。本研究表明：歷經(jīng)相同時間的自然恢復，當工程跡地面積小于254 m2，其淺層土壤的有機質含量已經(jīng)恢復到大于天然草原水平，而深層土壤有機質雖然得到一定的恢復，但仍然小于天然草原，說明面積小于254 m2的工程跡地養(yǎng)分潛力基本恢復，但從土壤有機質垂直分布格局分析，土壤有機質積累具有從淺層向深層運移的特征，說明面積小于254 m2的工程跡地目前正處于有機質向深層積累的階段，但當工程跡地面積增至583 m2，無論在0-10 cm土層還是10-20 cm土層，土壤有機質含量均小于其他面積工程跡地和天然草原，說明此面積不利于有機質的積累，這與有機質的來源密切相關。土壤有機質主要來自動植物殘體分解和家畜排泄物，當工程跡地面積小于254 m2時，工程跡地草原植物群落恢復良好[10]，這不僅提供了大量植物殘體，而且有利于家畜采食逗留，增加了有機質原料的輸入量，當工程跡地面積為583 m2，草原植物群落恢復困難，地表覆蓋稀疏，不利于家畜采食停留，客觀上降低了有機質原料的輸入量，形成土壤養(yǎng)分潛力較低的客觀現(xiàn)實。因此從土壤養(yǎng)分潛力恢復度的角度，254 m2可能是4個面積梯度中有機質恢復的最高臨界值。

土壤有機質僅表示土壤潛在的養(yǎng)分供給能力，而土壤養(yǎng)分是草原植物養(yǎng)分需求的現(xiàn)實供給能力，因此，土壤養(yǎng)分的高低一定程度上預示著目前草原植物的生長狀況。當工程跡地面積小于254 m2時，工程跡地內土壤全鉀、速效鉀和全磷均已恢復甚至超過天然草原的水平，全氮、銨態(tài)氮和硝態(tài)氮雖然沒有恢復到天然草原水平，但恢復到了90%，而當工程跡地面積為583 m2時，土壤養(yǎng)分含量遠遠低于天然草原，說明該面積的工程跡地其土壤養(yǎng)分仍然沒有實現(xiàn)恢復，其本質原因是土壤有機質含量過低，無法提供充裕的現(xiàn)實養(yǎng)分形成源。不同養(yǎng)分元素恢復程度隨工程跡地面積變化而產(chǎn)生分異，主要是與各種元素及其形態(tài)的特性密切關聯(lián)。

青藏高原高寒草原區(qū)，土壤氮素來源基本包括氮沉降和有機質分解，但當研究地區(qū)相對較小時，大氣氮沉降基本是一致的，因此，工程跡地面積對土壤氮素的影響主要與土壤有機質含量相關，當工程跡地面積小于254 m2，地表草原植被恢復較好，枯枝落葉豐富，經(jīng)過土壤微生物作用，實現(xiàn)了土壤氮素的恢復，其已經(jīng)超過了天然草原氮素的90%。而當工程跡地面積從254 m2增加到583 m2時，地表植被恢復程度相對較低，減少了土壤氮素的供給源，從而降低了土壤氮素含量。硝態(tài)氮主要集中于深層，而銨態(tài)氮主要集中于淺層，這種分異性與兩種氮素形態(tài)的自身特性密切相關。硝態(tài)氮帶有負電荷，銨態(tài)氮帶有正電荷，土壤膠體帶有負電荷，因此土壤膠體能夠吸附銨態(tài)氮，使其分布于沉積位置，即土壤淺層，而土壤膠體不能吸附硝態(tài)氮，因此硝態(tài)氮隨著淋溶而逐漸滲入深層土壤。

高寒草原土壤磷除小部分來源于干濕沉降外，大部分來自于土壤母質，而其損耗主要包括植物吸收和地表徑流流失，其中地表徑流流失占主導地位[21]。工程跡地面積為583 m2時，地表植被覆蓋度低，降水容易形成地表徑流，因此土壤表層全磷隨徑流而流失，導致其含量降低，而工程跡地面積對深層土壤全磷含量沒有明顯影響，這與在川西北亞高山草地[22]的研究結果一致。本研究表明，土壤速效磷隨工程跡地面積增加先增加后降低，這主要與土壤有機質含量密切相關。當工程跡地面積小于254 m2，土壤較高的有機質含量，增強了其與土壤速效磷爭奪土壤固相表面專性吸附點位的能力，從而降低了土壤對有效磷的吸附，增加了土壤中速效磷含量；當工程跡地面積為583 m2，較低的有機質含量減輕了土壤固相表面專性吸附速效磷的能力，為速效磷能吸附在土壤固相上提供了足夠的空間，故速效磷含量增加。

隨著工程跡地面積增加，地表草原植物逐漸稀疏，裸露面積增加，蒸發(fā)量相對增加，從而使土壤干濕交替速率變得更加頻繁，這促進了土壤對全鉀的固定[23]，因此隨著工程跡地面積增加，土壤全鉀含量逐漸增加；而對速效鉀而言，在583 m2時，稀疏的草原植被減弱了其隔熱效應，地表溫度升高速度較快，迫使交換性鉀離子減少，客觀上形成速效鉀含量的降低，而當工程跡地面積小于254 m2，恢復較好的草原植物群落通過夏季隔熱，使土壤中溫度相對穩(wěn)定[24]，減少了交換性鉀離子流失量和速率，形成速效鉀含量較高的現(xiàn)實。

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(責任編輯 武艷培)

EffectofareasoflandusedforengineeringconstructiononsoilmoistureandnutrientinthealpinestepperegionsoftheQinghai-TibetPlateau

Liu Tong, Mao Liang, Pang Xiao-pan, Jin Shao-hong, Zhang Jing, Guo Zheng-gang

(State Key Laboratory of Grassland Agro-ecosystems College of Pastoral Agriculture Science and Technology, Lanzhou University, National Demonstration Center for Experimental Grassland Science Education (Lanzhou University), Lanzhou 730020, Gansu, China)

The area of land used for engineering construction greatly affects the restorable degree of destroyed natural steppe on the Qinghai-Tibetan Plateau. An experiment was carried out to disclose the effect of land use for engineering construction on the conservation of water, potential nutrients, and present nutrients of soil in land that had been used for engineering construction and had experienced identical restoration periods. This study showed that the soil moisture content did not different between land used for engineering construction and natural steppe when the area used for construction was below 254 m2. Furthermore, the soil moisture of land used for engineering construction was smaller than that of natural steppe when the area used was 583 m2(Plt;0.05). The organic matter content at a soil depth of 0-10 cm in land used for engineering construction was bigger and that at a depth of 10-20 cm was smaller than that of natural steppe when the area used for engineering construction was below 254 m2. However, the organic matter content at both soil depths in land used for engineering construction was smaller when the area used was 583 m2(Plt;0.05). The soil total nitrogen content did not differ between land used for engineering construction and natural steppe when the area used was 55 m2. The soil total nitrogen, ammonium nitrogen, and nitrate nitrogen contents of land used for engineering construction were significantly lower than those of natural steppe (Plt;0.05) when the land used for engineering construction was over 156 m2. The amplitudes of these declines in nitrogen content correlated with the area of land used for engineering construction. The total phosphorus content at a soil depth of 0-10 cm first increased and then decreased as the area of land used for engineering construction increased (Plt;0.05), peaking at 156 and 254 m2. The available phosphorus contents at soil depths of 0-10 and 10-20 cm first decreased and then increased as the area of land used for engineering construction increased, reaching nadirs at 156 and 254 m2. The total potassium and available potassium contents in soil first increased and then decreased as the area of land used for engineering construction increased, peaking at 254 m2. The total potassium and available potassium contents of land used for engineering construction were lower than those of natural steppe when the area used was over 254 m2, and they were bigger than those of natural steppe when the area used was below 254 m2. These results suggested that the conservation of water, potential nutrients, and present nutrients in the soil of land used for engineering construction were similar to those of natural steppe when the area of land used for engineering construction was below 254 m2, but differed in larger areas, when all the tested areas had experienced identical restoration periods.

area of land used for engineering construction; soil moisture content; soil organic matter content; soil nutrient content; alpine steppe

Guo Zheng-gang E-mail:guozhg@lzu.edu.cn

10.11829/j.issn.1001-0629.2016-0602

劉彤，毛亮，龐曉攀，金少紅，張靜，郭正剛.青藏高原高寒草原區(qū)工程跡地面積對其恢復過程中土壤水分和養(yǎng)分含量變化的影響.草業(yè)科學,2017,34(11)：2175-2182.

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S812.2;S153.6

A

1001-0629(2017)11-2175-08

2016-12-07接受日期2017-03-29

國家自然科學基金(31172258)；蘭州大學2017年度創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育基地項目

劉彤(1995-),女，甘肅太京人，在讀本科生。E-mail:liut14@lzu.edu.cn

共同第一作者：毛亮(1988-)，男，甘肅臨洮人，碩士，主要從事草地恢復研究。E-mail:562015010@qq.com

郭正剛(1973-),男,甘肅岷縣人,教授,博導，博士,主要從事草業(yè)生態(tài)學和鼠兔檢測防控研究。E-mail:guozhg@lzu.edu.cn