播種方式對紫花苜蓿 無芒雀麥人工草地淺剖面土壤C、N分布及儲量的影響.docx

1、41452010年12月草業(yè)學(xué)報ACTAPRATACULTURAESINICA播種方式對紫花苜蓿+無芒雀麥人工草地淺剖面土壤C、N分布及儲量的影響邰繼承，楊恒山，范富，張慶國，宋桂云，蘇雅樂(內(nèi)蒙占民族大學(xué)農(nóng)學(xué)院.內(nèi)蒙古通遼028042)摘要：采用分層取樣法研究了兩年生單播紫花苜布、單播無芒雀麥、隔行混播和同行混播人工栽培草地土壤碳、缺含量及分布狀況。結(jié)果表明，在牧草生長時期，單播紫花苜卷草地土壤容重最大，單播無芒雀麥草地容咆最小;040cm±層土壤有機(jī)碳含量以單播紫花R蓿草地最大，其次為隔行混播草地，二者與.單播無芒雀麥草地、同行混播草地間差異達(dá)極顯著水平(PV0.01);土壤全敏

2、含械為單.播無芒雀麥草地最低，其他處理間無顯若差異(P>0.05)；在。40cm全制面，單播紫花苜蓿草地有機(jī)碳儲鼠最大，為46.98t/hm2,隔行混播卓地次之，為44.77t/hm二者顯著高于同行混播單地(38.75t/hm2)及單播無芒雀麥草地(36.37t/hm2)(P<0.05)o關(guān)鍵詞：紫花苜蓿；無芒雀麥；隔行混播；同行混播中圖分類號：S344.16；S158.3文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1004-5759(2010)06-0041-05科爾沁地區(qū)是典型的半干早農(nóng)牧交錯地區(qū)，長期以來，由于不合理利用草地資源造成該地區(qū)生態(tài)環(huán)境惡化,農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)受到嚴(yán)重影響。歷史上各國開發(fā)半干早

3、地區(qū)取得的一個共同成功的經(jīng)驗就是實行農(nóng)業(yè)與牧業(yè)的結(jié)合，而人工草地是畜牧業(yè)集約化經(jīng)營的基礎(chǔ)23?。建立高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的人工草地是解決該地區(qū)草畜供求矛原、促進(jìn)草地畜牧業(yè)持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵措施之一。建立豆科+禾本科混播草地是提高草地生產(chǎn)力的基本方法，苜蓿(Medicagosativa)與無芒雀麥(Bromusinermis)則是建植人工草地的理想組合'。土壤有機(jī)質(zhì)(碳)含玷是土壤質(zhì)量的一個極其重要的屬性，它不但是土壤肥力的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，影響土壤物理、化學(xué)和生物學(xué)性質(zhì)與過程:&刃，而且更重要的是關(guān)系著在全球氣候變化和生物多樣性發(fā)育上.的服務(wù)功能它的含晨和質(zhì)量是評價管理措施可持續(xù)性的重要因子。合

4、理調(diào)節(jié)其積累與分解，是維持和提高耕地質(zhì)量、促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一項重要任務(wù)M戚。草地生態(tài)系統(tǒng)是全球陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，碳儲單約占整個陸地生態(tài)系統(tǒng)的15%,而且90%的碳儲存在土壤中，由于其豐富的碳儲量和獨(dú)特的生物地球化學(xué)過程而成為了碳循環(huán)領(lǐng)域研究的一個熱點關(guān)于草地生態(tài)系統(tǒng)土壤碳、氮的研究，前人已進(jìn)行了一些工作，但其研究內(nèi)容主要是針對天然草地在不同節(jié)原類型、不同管理措施及退化演替過程中或土地利用方式改變后土壤有機(jī)碳、氮的變化等C，5n<,本試驗是在科爾沁地區(qū)農(nóng)田改種牧草基礎(chǔ)上，以不同播種方式的紫花苜蓿+無芒雀麥人工栽培草地土壤為對象，研究其在精細(xì)管理、高頻刈割條件下牧草生長期間土壤

5、有機(jī)碳、氮的變化，以其為在全球氣候變化背景下指導(dǎo)建立理想人工草地和科學(xué)培肥提供理論依據(jù)。1材料與方法1.1試驗地概況該研究于2007年9月在內(nèi)蒙古民族大學(xué)農(nóng)學(xué)院試驗農(nóng)場進(jìn)行(43°36N,122°22E,海拔178m)。研究區(qū)近50年平均溫6.8C2】0C年活動積溫為322OC.無霜期154d；年平均降水量398mm,生長季內(nèi)(4-9月)降水量占全年降水量的89%。土壤為灰色草甸土，耕層有機(jī)質(zhì)含量；15.50g/kg.堿解貌58.45mg/kg,速效磷48.32mg/kg,速效鉀163.67mg/kgpH8.20,有灌溉條件。1.2試驗材料試驗材料為紫花苜蓿阿爾岡金(M.s

6、ativacv.Algonquin由美國引進(jìn)，無芒雀麥(B.inerrniscv.Carton)由收稿日期,2010-01-14»改回日期=2010-03-11基金項目：內(nèi)蒙古民族大學(xué)科研創(chuàng)新團(tuán)隊建設(shè)計劃項目(NMD10-03)資助.作名簡介：邰繼承<1977-),男.蒙占族.內(nèi)蒙古阿榮旗人.講師，項士.Emailstaiiichenal9771013©中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院引進(jìn)。1.3試驗設(shè)計試驗設(shè)單.播紫花苜精（DZ）、單播無芒雀麥（DW）、同行混播（TH）和隔行混播（GH）4個處理.3次重夏，小區(qū)面積為32.4m行距30cm。2006年5月6日播種，基施磷酸二鉉150k

7、g/hm，,尿素75kg/hm2,硫酸鉀150kg/hm'；翌年返青后不施用任何肥料-單播紫花苜蓿播/為15kg/hm，單播無芒雀麥播最為22.5kg/hm2.混播播咕均為對應(yīng)單播播量的50%。第1年刈割2次，翌年刈割4次，留茬高度均為56cm,栽培管理條件一致。于2007年秋季最后1次刈割后取樣測定。采用環(huán)刀法按010,1020.2030,3040cm分層采集原狀土壤，用于測定土壤容重；以S形取樣法在壟間用土鉆按010.1020.2030.3040cm分層采集10個采樣點的混合樣，用于測定土壤有機(jī)碳、全氮等指標(biāo)。1.4測定項目與方法土壤有機(jī)碳測定采用重銘酸鉀容量法一外加熱法改；全氮測

8、定采用半微量凱氏法“°：;容重采用環(huán)刀法:。有機(jī)碳儲量計算見下式：M=立(MXyXH)X(l-Gi)i-jlb式中.M為有機(jī)碳儲量（tC/hm2）；Nf為i層有機(jī)碳含量（g/kg）頃為i層容重（g/'cmfHi為，層厚度（cm）;G，-為直徑22mm的石礫所占體積百分比（%）；為土層數(shù)。1.5數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分折數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析采用MicrosoftExcel2003和JMP5.0.1軟件。2結(jié)果與分析2.1不同播種方式下土壤容重的比較土壤容重從040cm土層的平均值來看，單播紫花苜蓿草地最大，為1.30g/cm3,其次分別為同行混播草地1.27g/cm隔行混播草地1.24g

9、/cm。單播無芒雀麥草地土壤容重最小.為1.20g/cm3（圖1）0單播紫花苣蓿苴地土壤容重隨土層深度的增加而依次增加土層間差異不顯著；隔行混播、同行混播和單播無芒雀麥草地上壤容重隨七層深度增加而呈先降低后增加的趨勢，均為1020cm土層最低；。40cm范圍內(nèi)各層均表現(xiàn)為單播紫花苜蓿草地土壤容重最大，其中1020cm±層明顯，與其他處理差異達(dá)顯著水平（PV0.05）。2.2不同播種方式下土壤有機(jī)碳含量的比較單播無芒雀麥、同行混播和隔行混播草地土壤有機(jī)碳含員在040cm各土層內(nèi)呈隨深度增加而降低的趨勢.而單播紫花苜蓿草地則呈波動式下降.20-3（）cm土層含玷高于相鄰?fù)翆樱▓D2）。各處

10、理均以010cm土層土壤有機(jī)碳含雖最高數(shù)學(xué)模擬表明其有機(jī)碳的深度變化均符合直線方程，其中單播無芒雀麥草地y=一2.3716h+13.670,V=0.9965；同行混播草地），=一2.5355工+14.076,"=0.9771$隔行混播草地y=-1.5684了+12.958,龐=0.9957；而單播紫花苜蓿草地y=-Q.6449.r+10.659,您=0.5917；說明單播紫花苜蓿草地有機(jī)碳剖面分布與其他處理間有一定差異。040cm土層土壤有機(jī)碳含房的平均值以單播紫花苜蓿草地最高，為9.05g/kg.其次為隔行混播草地.為9.04g/k&,二者均極顯著高于同行混播草地（7.74

11、g/kg）和單播無芒雀麥草地（7.74g/'kg）（PV0.01）。020cm±層內(nèi)，其他處理有機(jī)碳含景高于單播紫花苜蓿草地；而在2040cm土層單播紫花苜蓿草地有機(jī)碳含量則明顯增加，并與其他處理間差異達(dá)到極顯著水平（PV0.01）。2.3不同播種方式下土壤全氮含量的比較010cm土層內(nèi)，單播無芒雀麥草地土壤全氮含量極顯著低于權(quán)他處理（PV0.01）（圖3）;040cm土層土壤全氮含量的平均值分別為單播紫花苜指節(jié)地0.75g/kg.隔行混播草地0.75g/kg和同行混播草地0.74g/kg.:者差異不顯著（P>0.05）,但都極顯若高于單播無芒雀麥草地0.45g/kg（

12、P<0.01）o各處理全氮含量隨深度增加變化不同,單播紫花苜蓿草地2030cm土層全氟含盾最高,單播無芒雀麥草地以1020cm上層全氮含量最高，同行混播和隔行混播章地全氟則表現(xiàn)為表層含量最高。2.4不同播種方式下土壤C/N及C、N相關(guān)，性4種處理方式下其他土層土壤C/N基本均在1015變化，而單播無芒雀麥草地。10cm的C/N卻為35.89,顯著高于其他土層（P<0.05）（圖4）。一般認(rèn)為，當(dāng)土壤的C/N大于30時.會產(chǎn)生土壤有效氮素的微生物同化固定，使植物的缺敏現(xiàn)象更為嚴(yán)重；當(dāng)C/N小于15時，其礦化作用一開始提供的有效氮量就可以供應(yīng)植物的生長需要：22】。也就是說,本研究各處

13、理、各土層中除單播無芒雀麥草地010cm土層外，其余土壤礦化分解過程均可為牧草生K提供氮素營養(yǎng)，而單播無芒雀麥章地010cm上層則表現(xiàn)為微生物與牧草對敏素營養(yǎng)的競爭關(guān)系。土壤全氮含屈和有機(jī)碳含量是土壤養(yǎng)分諸因素中最重要的2個因素.數(shù)學(xué)模型可定量模擬出它們之間的相關(guān)程度，本研究運(yùn)用線性回歸分析，利用15個樣本（單播無芒雀麥草地。10cm±層除外，圖中陰影點）的有機(jī)碳與總氮數(shù)據(jù),建立了它們之間的回歸方程（圖5）。SCC=0.0923TN-O.O647.R2=0.8785,可見關(guān)聯(lián)度很高，揭示出土壤氮水平與有機(jī)碳含牡有顯著的正相關(guān)效應(yīng)。010102020303040土層深度Soildept

14、h(cm)0-1010-2020303040010010304010202O3O土層深度Soildepth(cm)圖1不同播種方式下土壤容重比較Fig.1Comparisonofsoilbulkdensitywithsoildepthsindifferentsowingmethods圖2不同播種方式土墉總有機(jī)碳含量比較Fig.2Comparisonofsoilorganiccarboncontentwithsoildepthsinmixedsowingmethods?！?10202030土層深度Soildepth(cm)30-40圖3不同播神方式土壤全氮含量比較圖4不同播種方式土壤C/N比較土

15、層深度Soildepth(cm)Fig.4ComparisonofsoilC/NwithsoildepthsindifferentsowingmethodsFig.3Comparisonofsoiltotalnitrogencontentwithsoildepthsindifferentsowingmethods2.5不同播種方式下土壤有機(jī)碳儲量的比較不同牧草類型及不同混播方式下的有機(jī)碳儲量存在較大差異（圖6）。就整個040cm全剖面土體而言，單播紫花苜蓿草地土壤有機(jī)碳儲量最大，為46.98t/hm隔行混播草地次之，為44.77t/hm?,二者無顯著差異（戶>0.05）,但均顯著高于同行

16、混播草地的38.75t/hm2及單播無芒雀麥草地的36.37t/hn?（PV0.05）?？梢?山于群落結(jié)構(gòu)與組成不同，在各種類型植被-土壤系統(tǒng)綜合作用下，各處理土壤環(huán)境產(chǎn)生較大分異，相應(yīng)的導(dǎo)致各處理土壤有機(jī)碳狀況亦發(fā)生顯著差異。各處理均為。10cm土層有機(jī)碳儲重最大，其中單播無芒雀麥草地、同行混播草地和隔行混播草地隨土層深度加深而遞減.而單播紫花苜蓿草地則是先降后升再降，2030cm七層儲量:高于相鄰?fù)翆?，這與土壤有機(jī)碳含帝隨深度的變化規(guī)律-致。圖5土壤有機(jī)碳與全氮的關(guān)系Fig.5Relationshipsbetweensoilorganiccarboncontentandsoiltotaln

17、itrogencontentunderfourgrasslandtypes3.2.O,80.4.2O1100-00(羅M)=-2uoy=4>8oj1-u«-o二_os點如渥季0-10cm10-20cmCD20-30cmB30-40cm30-40cm播種方式Sowingmethod圖6不同播種方式下土堵有機(jī)碳儲量的比較Fig.6ComparisonofsoilorganiccarbonstorageindifferentsowingmethodsO3討論隨著畜牧業(yè)的發(fā)展和我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的不斷推進(jìn),牧草的作用已經(jīng)越來越被廣大農(nóng)民所重:視，大力發(fā)展牧草產(chǎn)業(yè)已經(jīng)逐步成為提高農(nóng)業(yè)綜

18、合效益的重要手段。發(fā)展農(nóng)區(qū)草業(yè)將醞釀-次對耕地農(nóng)業(yè)的革命，不僅為改進(jìn)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)提供最初的動力.而旦可發(fā)掘農(nóng)區(qū)草地資源.解放巨大食物資源潛力，實現(xiàn)人一畜分糧是保證糧食安全的重大步驟土壤有機(jī)碳含玷及其動態(tài)平衡不僅是反映土壤質(zhì)量和草地健康的重要指標(biāo)，直接影響著土壤肥力和草地生產(chǎn)力，而且由于土壤有機(jī)碳犀儲故巨大，其較小幅度的變化就可能影響到大氣CQ濃度的變化,從而以其溫室效應(yīng)影響全球氣候變化。土壤有機(jī)碳含量是土壤管理、氣候、植被覆蓋等各種因素綜合影響下有機(jī)碳輸入與輸出之間動態(tài)平衡的結(jié)果以口刃。牧草地上部分由于收割而移出土壤系統(tǒng)，地下部分進(jìn)入上壤的量和分布深度及地上凋落物則可能成為影響土壤總有機(jī)碳含量的主

19、要因素。本研究表明無芒雀麥對表層有機(jī)碳的積累影響顯著，而紫花苜蓿對深層有機(jī)碳積累顯著。20cm土層其他處理土壤有機(jī)碳含量均高于單播紫花苜蓿處理，正是由于無芒雀麥大量的淺層須根及凋落物腐爛歸還所致；2040cm±層單播紫花苜蓿草地有機(jī)碳明顯增加則是由于紫花苜蓿根系入七較深，相應(yīng)歸還土壤的植物殘體量較大；而混播條件下由于紫花苜蓿與無芒雀麥的種間競爭從而減少其深層生物量.最終使深層有機(jī)碳?xì)w還量降低，這也佐證了植物根系的分布是影響深層土壤中有機(jī)碳垂直分布的主要因素。各處理在040cm土層內(nèi)總有機(jī)碳平均值以單播紫花苜蓿草地最大，為9.05g/kg,隔行混播草地次之，為9.04g/kg,二者無顯

20、著差異(P>0.05),它們均極顯著高于單播無芒雀麥草地和同行混播草地(PV0.01)?？梢钥闯觯煌幕觳シ绞綄ν寥烙袡C(jī)碳含量亦有較大影響，隔行混播有利于有機(jī)碳的累積.而同行混播則不利于有機(jī)碳的累積。從單純增加土壤有機(jī)碳的飭度來看,單播紫花苜蓿和隔行混播方式為優(yōu)；如從增匯減排的角度則隔行混播方式最為理想，因為二者結(jié)合除可更好地利用上下土層養(yǎng)分資源外，同期試驗還表明隔行混播草地有機(jī)碳氧化穩(wěn)定系數(shù)最大，其次為同行混播草地，二者與單播草地間也達(dá)到了顯著差異水平(PV0.05)2句，可以說明合理混播條件下既有利于土壤增碳，同時又有利于土壤固碳，更能發(fā)揮退耕還草的積極作用。參考文獻(xiàn)：張淑艷，張永

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