烏日查呼 張衛(wèi)青 張旭冉

摘 要：以阿巴嘎旗北部牧戶常年放牧和隔年休牧的冬季草場(chǎng)為研究區(qū)，通過分析短期休牧對(duì)克氏針茅草原土壤蔗糖酶活性及有機(jī)質(zhì)等土壤因子的影響，探索草場(chǎng)資源合理利用方法，為牧業(yè)地區(qū)的生態(tài)環(huán)境及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。結(jié)果表明：短期休牧冬季草場(chǎng)土壤蔗糖酶活性顯著低于常用冬季草場(chǎng)，土壤有機(jī)質(zhì)含量則略高于常用冬季草場(chǎng)，但差異不顯著;土壤pH在2個(gè)草場(chǎng)中無顯著差異。隨土層深度的增加，2個(gè)草場(chǎng)土壤蔗糖酶活性無顯著變化，有機(jī)質(zhì)含量顯著降低，pH值顯著增加。相關(guān)性分析表明，土壤蔗糖酶活性與土壤有機(jī)質(zhì)呈顯著正相關(guān)，與pH呈顯著負(fù)相關(guān)。

關(guān)鍵詞：短期休牧;克氏針茅草原;土壤蔗糖酶活性;土壤有機(jī)質(zhì);土壤pH

中圖分類號(hào)：S-3 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20200530001

克氏針茅草原是我國(guó)第4大針茅草原之一，其在生態(tài)環(huán)境建設(shè)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面有著不可忽略的重要作用，是我國(guó)北方的生態(tài)屏障[1]。但自20世紀(jì)末，實(shí)施草畜雙向承包制度以后牧民無法進(jìn)行游牧，在固定面積草場(chǎng)中持續(xù)放牧導(dǎo)致現(xiàn)有牲畜活動(dòng)頻度和草場(chǎng)利用強(qiáng)度加大，使草場(chǎng)不同程度退化，甚至進(jìn)入整體退化趨勢(shì)[2-5]。草原休牧、禁牧是針對(duì)牧區(qū)生態(tài)環(huán)境惡化而采取的放緩局部放牧壓力的重要措施。根據(jù)前人研究[6]，該措施成本投入低，見效快，生態(tài)安全保障性強(qiáng)，不僅能夠有效地減緩草畜矛盾，更能改善植物生存環(huán)境，讓草地能夠更好地為畜牧業(yè)服務(wù)，發(fā)揮其應(yīng)有的功能[7-11]。但放牧作為牧民主要的生產(chǎn)方式及收入來源，大范圍內(nèi)長(zhǎng)期進(jìn)行休牧及禁牧政策均不現(xiàn)實(shí)，因此本文通過對(duì)比研究短期休牧及放牧草場(chǎng)土壤蔗糖酶活性、土壤有機(jī)質(zhì)及pH等土壤因子，探索草場(chǎng)資源合理利用方法，為牧業(yè)地區(qū)的生態(tài)環(huán)境及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)和科學(xué)參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域自然概況

研究區(qū)位于內(nèi)蒙古錫林郭勒盟阿巴嘎旗北部（N44°35′～44°57′，E113°55′～114°15′），地處錫林郭勒波狀高平原中北部，地形以低山高平原崗?fù)莸貫橹?，地?shì)較平坦，海拔1241～1483m。氣候?qū)贉貛Т箨懶詺夂?，年平均溫?.5℃，最大溫差超過50℃;年平均降水量220～230mm，降水集中在5—8月。土壤以淡栗鈣土為主，兼有栗鈣土、棕栗鈣土等。該區(qū)域3000a來一直是游牧放牧，在1996年開始實(shí)施草畜雙承包制度后，草原分割為以牧戶為單位的小草場(chǎng)，克氏針茅（Stipa krylovii）和羊草（Leymus chinensis）為建群種的草原群落類型。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與樣品采集

于2018年8月，在阿巴嘎旗典型草原進(jìn)行野外考查和入戶調(diào)查的基礎(chǔ)上，在一家定居牧戶隔年冬季草場(chǎng)（休牧1a）和常用冬季草場(chǎng)中，從定居點(diǎn)為中心向外設(shè)置樣帶，并在樣帶上每隔200～400m設(shè)置1個(gè)樣點(diǎn)，共設(shè)3個(gè)樣點(diǎn)，用GPS進(jìn)行精確定位并記錄植被、土壤情況。挖掘長(zhǎng)×寬×深為40cm×20cm×30cm的土壤剖面，鏟去表面草皮，自地表向下采集0～10cm，10～20cm，20～30cm土層深度的樣品，將同一土層的土壤樣品混均，分2袋裝回實(shí)驗(yàn)室，1袋于4℃保存，用于土壤酶活性實(shí)驗(yàn);另1袋則風(fēng)干后過篩用于土壤有機(jī)質(zhì)及pH實(shí)驗(yàn)，樣品供采集36個(gè)。

1.3 樣品分析方法

土壤蔗糖酶活性的測(cè)定參考了前人的研究[12，13]，采用了DNS比色法，蔗糖酶試劑盒（編號(hào)：G0302F）購(gòu)自蘇州格蕾絲生物科技有限公司（中國(guó)蘇州）。此外，土壤有機(jī)質(zhì)測(cè)定采用重鉻酸鉀氧化法[14]，pH值采用酸度計(jì)測(cè)定[14]測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excel 2010軟件進(jìn)行整理及計(jì)算，并利用SPSS 19.0軟件對(duì)土壤指標(biāo)進(jìn)行單因素方差分析，對(duì)草場(chǎng)利用方式和土壤深度及其交互作用進(jìn)行2因素方差分析，用LSD進(jìn)行多重比較。相關(guān)性分析采用Pearsons相關(guān)分析方法。

2 結(jié)果與討論

2.1 草場(chǎng)利用方式和土壤深度對(duì)土壤因子影響的3因素分析 ?由表1可以看出，草場(chǎng)利用方式對(duì)土壤蔗糖酶活性和有機(jī)質(zhì)有顯著影響，對(duì)土壤pH則無影響，且對(duì)蔗糖酶活性的影響（44.146）>土壤有機(jī)質(zhì)的影響（6.169），可能表明土壤酶活性對(duì)環(huán)境變化的響應(yīng)更為顯著，更為敏感。此外還可知，土壤pH主要受土層深度的影響，而3個(gè)土壤因子均不受草地利用方式和土層深度交互作用的影響。

2.2 2個(gè)草場(chǎng)的土壤因子變化分析

2.2.1 土壤蔗糖酶活性

對(duì)2個(gè)草場(chǎng)的土壤因子分析發(fā)現(xiàn)，常用冬季草場(chǎng)3個(gè)土層蔗糖酶活性（圖1）均顯著高于短期休牧草場(chǎng)，表明放牧有利于土壤蔗糖酶的活性增加，這可能是由于2個(gè)草場(chǎng)牲畜的糞便量不同，對(duì)微生物的刺激產(chǎn)生差異所致。根據(jù)何奕忻、Williams[15，16]的研究，牲畜糞便對(duì)土壤微生物的貢獻(xiàn)主要受糞便與土壤的混合程度、糞便的分解速率影響，雖有滯后性，但在長(zhǎng)期尺度上對(duì)土壤微生物影響顯著，表明牲畜的糞便對(duì)土壤也有著不可忽視的作用。羅冬[17]等人以荒漠草原為研究區(qū)，分析了圍封和放牧2種處理草場(chǎng)土壤蔗糖酶活性的變化，也得出了相似的結(jié)論。隨土層深度的增加，隔年冬季及常用冬季草場(chǎng)均無顯著變化。

2.2.2 土壤有機(jī)質(zhì)

土壤有機(jī)質(zhì)主要來源于地面植被殘?bào)w和根系[18]，此外土壤微生物、動(dòng)物對(duì)其含量也有一定的貢獻(xiàn)。楊合龍等[19]在伊犁絹蒿荒漠草地進(jìn)行土壤養(yǎng)分變化研究發(fā)現(xiàn)，土壤有機(jī)質(zhì)隨封育年限的增加呈先降低后增加的趨勢(shì);程杰等[20]以云霧山為研究區(qū)分析封育23a的天然草地土壤養(yǎng)分變化得知，封育可以顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)。本研究中（圖1），短期休牧冬季草場(chǎng)土壤有機(jī)質(zhì)含量略高于常用冬季草場(chǎng)，但差異不顯著（P>0.05）。這可能是因?yàn)橛袡C(jī)質(zhì)本身變化比較緩慢，難以及時(shí)反映土壤受干擾時(shí)的各種動(dòng)態(tài)，加之休牧年限僅1a，未能體現(xiàn)預(yù)期效果。土壤層垂直方向上，隨土層的加深2個(gè)草場(chǎng)均表現(xiàn)出了顯著降低的趨勢(shì)（P<0.05），這可能是典型草原植物根系主要集中于表層[21]，有機(jī)質(zhì)來源多導(dǎo)致。

2.2.3 土壤pH

土壤pH作為土壤性質(zhì)一個(gè)很重要的指標(biāo)，不僅對(duì)土壤養(yǎng)分的利用及其有效性產(chǎn)生一定影響[22]，還影響土壤微生物，從而限制土壤中生化反應(yīng)的速度[23，24]，對(duì)土壤質(zhì)量產(chǎn)生間接的影響。本研究中（圖1），2個(gè)草場(chǎng)土壤pH無顯著差異，表明短期的休牧并不能改善草原土壤酸堿度。在土壤層垂直方向上，2個(gè)草場(chǎng)中均隨土層深度的增加而增加，這與多數(shù)人的研究結(jié)果一致[25]。

由上述分析可知，在放牧草場(chǎng)進(jìn)行短期休牧情況下，只有土壤蔗糖酶活性發(fā)生了顯著變化，而土壤有機(jī)質(zhì)和pH等土壤化學(xué)性質(zhì)均無顯著差異，這一點(diǎn)說明土壤酶活性對(duì)土壤變化及外界影響更為敏感，而土壤有機(jī)質(zhì)和pH等可能存在滯后特征，無法及時(shí)反應(yīng)土壤質(zhì)量變化，因此在土地利用方式的短期變化研究中應(yīng)多采用土壤微生物指標(biāo)。從本研究結(jié)果來看，休牧1a的隔年冬季草場(chǎng)對(duì)土壤環(huán)境的改善作用不大，未能顯著改變土壤有機(jī)質(zhì)等養(yǎng)分，反而降低了土壤蔗糖酶活性，但這一結(jié)果后續(xù)還需進(jìn)行更多土壤微生物方面的研究來驗(yàn)證。

2.3 不同土壤因子間關(guān)系

相關(guān)性分析表明（表2），土壤蔗糖酶和土壤有機(jī)質(zhì)呈顯著的正相關(guān)關(guān)系，與土壤pH呈顯著負(fù)相關(guān)，表明土壤蔗糖酶活性與有機(jī)質(zhì)相互促進(jìn)，協(xié)同變化，而土壤pH主要起抑制土壤蔗糖酶酶活性的作用。

3 結(jié)論

2個(gè)草場(chǎng)土壤因子特征略有差異，具體表現(xiàn)為土壤蔗糖酶活性在常用冬季草場(chǎng)中顯著高于短期休牧冬季草場(chǎng)，土壤有機(jī)質(zhì)則在短期休牧草場(chǎng)中略高于常用冬季草場(chǎng)，但差異不顯著，pH值在2個(gè)草場(chǎng)中無顯著差異。

在土壤層垂直方向上，2個(gè)草場(chǎng)土壤蔗糖酶活性均無顯著差異，土壤有機(jī)質(zhì)含量隨土層深度的加深而顯著降低，pH則顯著增加。

土壤蔗糖酶活性與有機(jī)質(zhì)呈顯著正相關(guān)，表明相互促進(jìn)，協(xié)同發(fā)展。而與pH呈顯著負(fù)相關(guān)，表明相互抑制。

參考文獻(xiàn)

[1] 巴音.不同退化程度克氏針茅草原群落地下生物量的比較研究[D].呼和浩特：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，2008.

[2]蓋志毅，李媛媛，史俊宏.改革開放30年內(nèi)蒙古牧區(qū)政策變遷研究[J].內(nèi)蒙古師范大學(xué)學(xué)報(bào)（哲學(xué)社會(huì)科學(xué)版），2008，37（5）：28-31.

[3]李金花，潘浩文，王剛.內(nèi)蒙古典型草原退化原因的初探[J].草業(yè)科學(xué)，2004，21（5）：49-51.

[4]曹鑫，辜智慧，劉晉，等.基于遙感的草原退化人為因素影響趨勢(shì)分析[J].植物生態(tài)學(xué)報(bào)，2006，30（2）：268-277.

[5]薩茹拉，賽西雅拉圖，春風(fēng)，等.典型草原定居放牧草場(chǎng)群落特征與土壤有機(jī)質(zhì)含量關(guān)系分析[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2018，32（9）：145-149.

[6]候旺魚.關(guān)于對(duì)劃定禁牧區(qū)和休牧區(qū)所存在問題的思考[J].甘肅畜牧獸醫(yī)，2006，12（2）：45-46.

[7]趙鋼，曹子龍，李青豐.春季休牧對(duì)內(nèi)蒙古草原植被的影響[J].草地學(xué)報(bào)，2003，11（2）：183-188.

[8]李青豐，鄭蒙安，阿民布和.春季休牧對(duì)草地生物量及草群結(jié)構(gòu)的影響[C]//.沙塵暴成因及綜合防治.呼和浩特：內(nèi)蒙古人民出版社，2004：444-447.

[9]趙鋼，李青豐，張恩厚，等.天然草地可持續(xù)利用模式的研究[C]//.沙塵暴成因及綜合防治.呼和浩特：內(nèi)蒙古人民出版社，2004：449-457.

[10]李青豐.春季禁牧的思路及可行性分析[C]//.草原、牧區(qū)、游牧文明論文集.呼和浩特：內(nèi)蒙古畜牧雜志社，2000：10-13.

[11]王麗娟，李青豐，根曉.禁牧對(duì)巴林右旗天然草地生產(chǎn)力及植被組成的影響[J].中國(guó)草地，2005，29（5）：11-15.

[12]Bin Zhou，Lixia Zhao，Yuebo Wang，et al.Spatial distribution of phthalate esters and the associated response ofenzyme activities and microbial community composition in typical plastic-shed vegetable soils in China[J].Ecotoxicology and Environmental Safety，2020（195）：1-10.

[13]關(guān)松蔭.土壤酶及其研究法[M].北京：農(nóng)業(yè)出版社，1986.

[14]鮑士旦.土壤農(nóng)化分析第3版[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2000：31-165.

[15]何奕忻，孫庚，羅鵬，等.牲畜糞便對(duì)草地生態(tài)系統(tǒng)影響的研究進(jìn)展[J].生態(tài)學(xué)雜志，2009，28（2）：322-328.

[16]Williams P H，Haynes R J.Effects of sheep，deer and cattle dung on herbage production and soil nutrient content[J].Grass&Forage Science，1995，50（3）：263-271.

[17]羅冬，王明玖，鄭少龍，等.圍封對(duì)荒漠草原土壤微生物數(shù)量及其酶活性的影響[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2016，25（5）：760-767.

[18]呂貽忠，李保國(guó).土壤學(xué)[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2006.

[19]楊合龍，孫宗玖，管光玉，等.封育對(duì)伊犁絹蒿荒漠草地土壤養(yǎng)分的影響[J].中國(guó)草地學(xué)報(bào)，2015，37（2）：107-111.

[20]程杰，高亞軍.云霧山封育草地土壤養(yǎng)分變化特[J].草地學(xué)報(bào)，2007，15（3）：273-277.

[21]雒文濤，烏云娜，張鳳杰，等.不同放牧強(qiáng)度下克氏針茅（Stipa krylovii）草原的根系特征[J].生態(tài)學(xué)雜志，2011，30（12）：2692-2699.

[22]李春越，王益，Philip Brookes，等.pH 對(duì)土壤微生物C/P比的影響[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，46（13）：2709-2716.

[23]孟紅旗，劉景，徐明崗，等.長(zhǎng)期施肥下我國(guó)典型農(nóng)田耕層土壤的pH演變[J].土壤學(xué)報(bào)，2013，50（6）：1109-1116.

[24]楊恒山，張慶國(guó)，邰繼承，等.種植年限對(duì)紫花苜蓿地土壤pH值和磷酸酶活性的影響[J].中國(guó)草地學(xué)報(bào)，2009，31（1）：32-44.

[25]孫飛達(dá)，李飛，陳文業(yè)，等.若爾蓋退化高寒濕地土壤理化性質(zhì)、酶活性及微生物群落的季節(jié)動(dòng)態(tài)[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2020，40（7）：1-11.

（責(zé)任編輯 周康）