盐碱草地

盐碱草地（精选4篇）

盐碱草地 篇1

生态系统中, 植被与土壤是一个相互作用、相互影响、相互制约、协调发展的统一系统, 土壤为植被提供必要的物质基础, 而植被的出现也影响着土壤的形成和发育[1]。氮是各种植物生长和发育所需的大量营养元素, 是调节陆地生态系统生产量、结构和功能的关键性元素, 限制群落初级和次级生产量, 在草原生态系统乃至全球碳氮循环中至关重要[2]。草地生态系统中, 土壤氮素不仅是主要的土壤肥力指标, 也是土壤肥力的基础, 它受植被状况、环境条件和草地利用等的影响。不同学者对不同气候带不同植被类型下的土壤氮素效应开展了大量研究[3]。不同植物群落影响着土壤氮素的积累、分布与循环, 而土壤养分含量又是植被生长的重要影响因子[1,2,4]。

现以盐碱化群落不同植物群落覆盖区土壤为对象, 测定生长旺季不同植物群落下的土壤有机质、全氮、速效氮含量, 试图探讨土壤氮素在不同植被覆盖类型特征差异, 从植物-土壤养分作用机制上, 揭示盐碱化群落植被的演替规律, 旨在为群落管理和利用以及盐碱化群落的恢复与重建提供依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

研究区位于松嫩平原中部, E126°08′、N46°12′, 平均海拔160 m。年均日照时数2 900 h, 年平均气温-5.9℃, 极端最高气温37.6℃, 极端最低气温-39℃, 年平均降水量469.7 mm, 无霜期139 d。春季降水偏少、干旱, 雨量主要集中在6、7、8三个月, 属温带大陆性气候。

试验区面积约113 hm2, 为中重度盐碱化草地, 土壤类型属于碱化草甸土。试验区主要植物有羊草 (Leymus chinensis) 、野大麦[Hordeum brevisubulatum (Trin.) Link.]、谷莠子 (Setaria viridis (L) Beauv) 、虎尾草 (Chloris virgata Swartz) 、菖蒲草 (Typha angustifolia) 、三棱藨草 (Scirpus triqueter Linn.) 、苔草 (Carex capillacea Boott Ill.) 、灰绿藜 (Chenopodium glaucum Linn) 、两栖蓼 (Polygonum amphibium) 、翻白委陵菜 (Potentilla discolor Bunge) 、蒲公英 (Herba taraxaci) 、伪泥湖菜 (Serratula coronata L.) 和田旋花 (Convolvulus arvensis Linn.) 等。

1.2 样地选取与样品采集

根据优势种和次优势种等将试验区内的草地植被类型划分为5个不同的植被群落 (见表1) 。土壤样品采集时间为2008年8月23日。为了降低环境因子的影响, 选取的各样地空间邻近, 各样地间的温度和降水等环境因素基本一致, 且均为围栏封育状态。在每个样地随机用土钻重复5次采集土壤表层至地下30 cm深度的土壤样品, 分3层采集, 每层10 cm。将同层的土样混合均匀并去除植物根系和石块带回实验室, 风干后过0.25 mm和2.00 mm筛网用于土壤养分的测定。

1.3 测定项目与方法

土壤有机质采用重铬酸钾容量法-外加热测定;土壤全氮采用FOSS 2300全自动定氮仪测定;土壤速效氮采用碱解扩散法测定[5]。

1.4 数据分析

采用SPSS 13.0进行数据分析, Excel 2003作图。

2 结果与分析

2.1 不同植物群落土壤有机质含量比较分析

5个植物群落土壤有机质含量均随土层加深而降低, 这是因为植物根系对土壤养分具有表聚效应, 植物根系要从土壤中吸收大量养分以保证植物生长的营养需要, 同时植物吸收的养分又主要以凋落物的形式归还给土壤, 由于研究区气候寒冷, 凋落物分解缓慢, 在土壤表层积累较多, 这些因素共同作用导致了土壤有机质的表聚。由于不同植物的生物学特征不同, 使得其凋落物的质和量及分解速率都有较大差异[6], 所以不同植被对土壤养分的表聚效应是不同的。5个群落表层土壤 (0～10 cm) 有机质含量大小为:人工苜蓿群落>羊草+野大麦群落>委陵菜+苔草群落>谷莠子+虎尾草群落>稗草+菖蒲草群落, 稗草+菖蒲草群落与其它4个群落土壤有机质差异极显著 (P<0.01) 。这可能与水稗草和菖蒲草土壤表层根系较少, 地表凋落覆盖物较少有关系。10～20 cm和20～30 cm土层变化趋势与0～10 cm土层一致。

2.2 不同植物群落土壤全氮含量比较分析

土壤全氮是反映土壤氮素供应的容量指标[7], 也是衡量土壤氮素供应状况的重要指标[8]土壤全氮含量大于0.2%时属于氮素丰富的土壤[9], 从表2中可看出, 各土层土壤全氮量只有谷莠子+虎尾草群落低于0.2%, 其余4个样地均高于0.2%。0～20 cm土层的全氮含量人工苜蓿群落>委陵菜+苔草群落>羊草+野大麦群落>稗草+菖蒲草群落>谷莠子+虎尾草群落, 且谷莠子+虎尾草群落土壤全氮含量与其它4个群落差异显著 (P<0.05) 。人工苜蓿群落全氮量高这可能与苜蓿根瘤菌8月份固氮能力较强有关;委陵菜+苔草群落植被盖度较其它群落高, 这就降低了土壤水分蒸发, 其植株覆盖下的土壤含水量较高, 地面凋落物较多, 充足的水热条件促进了凋落物的分解和有机质的矿化分解[3], 使土壤全氮出现累积;而羊草+野大麦群落、稗草+菖蒲草群落土壤全氮含量较高, 可能与此时牧草吸收氮素量低于凋落物的分解输入和有机氮矿化量出现上升趋势有关;因为谷莠子和虎尾草是松嫩平原夏末秋初才生长的一年生禾本科牧草, 8月份时其生活力较强, 需要吸收较多的氮素来满足其生长需要, 土壤氮素支出大于积累量, 所以谷莠子+虎尾草群落全氮含量最低。羊草+野大麦群落和人工苜蓿群落土壤全氮量随土层加深逐渐降低, 这与植物根系随土层加深逐渐减少有关;而谷莠子+虎尾草群落、稗草+菖蒲草群落和委陵菜+苔草群落土壤全氮量随土层加深表现为先升高后降低, 对其原因还需进一步调查研究。

注:不同小写字母表示在0.05水平差异显著, P<0.05。

Note:Different small letters mean significant differences at 0.25 level.

2.3 不同植物群落土壤速效氮含量比较分析

表3中5个不同植物群落的0～30 cm土层土壤速效氮含量人工苜蓿群落>委陵菜+苔草群落>稗草+菖蒲草群落>羊草+野大麦群落>谷莠子+虎尾草群落, 其中人工苜蓿群落速效氮最高, 为336.452 mg·kg-1。各植物群落0～10 cm土层和10～20 cm土层土壤速效氮含量差异不显著 (P>0.05) 。委陵菜+苔草群落10～20 cm和20～30 cm土层土壤速效氮含量差异极显著 (P<0.01) , 而谷莠子+虎尾草群落、羊草+野大麦群落和人工苜蓿群落则差异显著 (P<0.05) , 稗草+菖蒲草群落差异不显著 (P>0.05) 。

注:同一列不同小写字母表示在0.05水平差异显著, P<0.05;不同大写字母表示在0.01水平差异显著, P<0.01.

Note:Different lowercase letters within rows mean significant differences at 0.05 level;Different capital letters within rows mean significant differences at 0.01 level.

2.4 土壤C/N

C/N被认为是土壤氮矿化能力的重要指标, 根据碳氮比可以决定有机质分解过程中是发生矿化还是微生物固持[10], 较低的C/N有利于氮的矿化养分释放, 通常认为土壤C/N在小于15∶1时, 土壤有机质矿化提供的有效氮大于微生物同化量, 使植物有可能从有机质矿化过程中获得有效氮的供应[11]。从图2可看出, 各群落下土壤C/N均低于15, 表明群落土壤的碳氮比是适合微生物矿化作用的, 即微生物在分解有机质的过程不会受到氮的限制, 从而有利于分解过程中养分的释放, 其中人工苜蓿群落的土壤C/N最小, 只有8.75。

3 结论

植物的根系对土壤有机质含量具有表聚效应, 5个植物群落土壤有机质含量均随土层加深而降低。

不同植物群落下土壤全氮和速效氮含量随土层加深呈现不同变化规律。人工苜蓿群落和羊草+野大麦群落土壤全氮含量随土层加深逐渐降低, 而谷莠子+虎尾草群落、稗草+菖蒲群落、委陵菜+苔草群落则呈现先升高后降低的趋势。谷莠子+虎尾草群落、人工苜蓿群落和羊草+野大麦速效氮含量随土层加深逐渐降低, 而稗草+菖蒲草群落、委陵菜+苔草群落则呈现先升高后降低的趋势。

植物群落土壤的全氮含量受凋落物的多少和植被固氮能力大小直接影响, 人工苜蓿群落和委陵菜+苔草群落的土壤全氮含量高于其它植物群落。

各植物群落土壤C/N都小于15∶1, 可看出该研究区土壤有机质易转化且能够为土壤提供充足的氮素, 有利于此区盐碱化群落的植物演替, 利于喜氮牧草的生长。

参考文献

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[3]张红, 吕家珑, 赵世伟, 等.不同植被覆盖下子午岭土壤养分状况研究[J].干旱地区农业研究, 2000, 24 (2) :66-69.

[4]鲍士旦.土壤农化分析[M].北京:中国农业出版社, 2000:56-58.

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[7]姜红梅, 李明治, 王亲, 等.祁连山东段不同植被下土壤养分状况研究[J].水土保持研究, 2011, 18 (5) :166-170.

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[11]黄昌勇.土壤学[M].北京:中国农业出版社, 2000:197-198.

盐碱草地 篇2

1试验地选择和整地

建立高产稳产羊草人工草地的试验地选在洮南市向阳乡草场的东南部, 土壤为草甸淡黑钙土, 土壤p H值8.5, 无大片碱斑, 羊草稀疏, 亩产干草45 kg左右, 地势平坦, 土壤有机质含量1.63%, 速效N、P、K含量分别为79.0 mg/kg、1.9 mg/kg和141.2 mg/kg, 弃耕已有三年时间。于2004年5月5日进行翻、耙、镇压使土壤细碎, 地面平整。

2施肥和播种

羊草利用年限长, 产量高, 需肥多, 必须施足底肥。施磷酸二铵复合肥200 kg/hm2。因羊草种子发芽时要求较高温度和湿度, 所以笔者于2002年6月15日开始播种, 保证出苗后80～90 d的生长期, 用镇赉县宏达农机公司生产的播种机播种, 播种量30 kg/hm2, 轻耙复土, 复土深度1～2 cm, 复土后重镇压1～2次, 于2002年6月21日播种完毕, 面积30 hm2, 2005年用同样的方法播种羊草人工草地30 hm2。

2.1播种方法的研究

根据2002年羊草大面积机械化播种后出现出苗率和成活率低的问题, 为了提高羊草的机械化播种的质量, 提高出苗率和保苗率, 进行了机播方法、覆土、镇压等试验。

2.1.1播种深度对比试验

2004年7月31日进行了不同播种深度对出苗率影响的对比试验, 结果见表1。

*0.01

由表1可以看出, 覆土1～2 cm与覆土4～6 cm的播种方法出苗差异达到43.71%～62.14%, F测验结果均差异显著。其原因是羊草幼芽拱土能力较差, 覆土深度只能在1～3 cm, 若覆土深度增加1倍, 出苗率也降低1倍。

2.1.2镇压对出苗率影响试验

2004年7月31日进行了镇压对出苗率影响的对比试验, 结果见表2。

*0.01

由表2可看出, 镇压对出苗率的影响较大, 两块试验地镇压与未镇压处理, 出苗差异分别达到38.15%和52.31%, 后者差异显著。调查中发现镇压与未镇压地块保墒差异较大, 同时镇压地块出苗整齐, 未镇压地块出苗期长达15～30 d以上, 出苗先后不一。

2.2田间管理

羊草幼苗细弱、生长缓慢, 最易被杂草抑制和侵害, 应特别注意防除杂草。当幼苗具有2～3片叶子时用2.4D-丁脂结合中耕可消灭杂草90%以上。第2年羊草返青后到快速生长时进行追肥, 以氮肥为主, 适当搭配磷钾肥, 尿素300 kg/hm2, 磷酸二铵150 kg/hm2, 氯化钾100 kg/hm2。

2.3收获

羊草为刈牧兼用型牧草, 营养价值丰富, 适口性强, 饲用效果好, 有“牲畜细粮”之美称, 可调制成品质优良的绿色干草。割草时间的早晚不仅影响干草的产量和品质, 也影响群落组成的变化。割草偏早, 会引起产草量降低、霉变及杂草侵入;过晚, 则干草的品质下降, 营养价值降低, 一般割草期以立秋过后 (8月10日) 为宜。

2.3.1羊草人工草地产草量测定

每年立秋那天测产调查, 播种当年和第2年产草量不高, 干草产量分别为400.5 kg/hm2和1 318.1 kg/hm2, 第3年产草量迅速提高, 干草产量达3 783.4 kg/hm2。比项目合同指标干草产量3 000 kg/hm2提高26.1%。

单位 (%)

2.3.2羊草人工草地土壤有机质变化

从表4可看出, 建立羊草人工草地从而使土壤有机质含量有明显增加, 土壤的理化性质得到改善。

2.4小结

2.4.1本项研究进行了羊草人工草地丰产栽培技术规程的研究, 使羊草人工草地的产草量在3年内达到了3 783.4 kg/hm2, 单产和总产提高5～8倍, 使羊草的栽培水平实现了新的突破, 结束了人工草地粗放管理, 3年见效益的落后历史, 不但效益提前1～2年, 而且对天然草场改良、畜牧业发展有显著的生态效益和社会效益。

盐碱草地 篇3

1 材料与方法

1.1 试验区概况

1.1.1 试验区自然概况

试验于2008年5月～2011年9月在黑龙江省绥化市兰西县远大乡胜利村进行。试验区位于松嫩平原西端,地理位置为:E126°08′、N46°12′,平均海拔162 m,年均日照时数2 900 h,年平均气温-5.9℃,极端最高气温37.6℃,极端最低气温-39℃,年平均降水量469.7 mm,无霜期39 d。春季降水偏少、干旱,雨量主要集中在6、7、8三个月,属温带大陆性气候。

1.1.2 试验区植被及地力概况

试验地为重度盐碱化草原,主要生长着一年生禾本科、菊科、藜科、蓼科、十字花科等植物,碱斑比例40%以上,表层土壤pH8.25～10.08,有机质含量2.52%～2.88%。

1.2 材料

试验用的苜蓿和无芒雀麦由黑龙江省农业科学院草业研究所提供,紫花苜蓿品种为农菁1号(Medicago sativa L. Nongjing No.1),无芒雀麦品种是农菁6号(Bromus inermis Leyss Nongjing No.6)。

1.3 方法

1.3.1 混播草地建植

2008年4月中旬,旋耕盐碱化草地2遍,旋深10～15 cm。土壤颗粒细度为0.5 cm左右,达到可播种状态。种植前喷施除草剂,除去杂草幼苗及种子。5月上旬在第一场雨后播种,播种后轻耙1遍,达到覆土效果,轻耙时追施225 kg·hm-2尿素(含N量为46%)。苜蓿与无芒雀麦的混播比例为1∶2,播量为(10+18) g·m-2,种植面积6.7 hm2。同时在毗邻区域内设置对照区,面积1 hm2。

1.3.2 土壤指标测定

于每年的7月10日取样测定土壤各项指标。用土钻分层采集0～10、10～20、20～30 cm的土壤样品,每次随机取5个点混合样品,样品采集后风干待分析。pH测定采用复合电极测定法(PHs-25数字式酸度计);含水量测定采用烘干法;容重测定采用环刀法;土壤有机质测定采用重铬酸钾容量法,外加热法(DK-3型电砂浴);速效氮测定采用碱解扩散法;速效磷测定采用0.5 mol·L-1 NaHCO3法(722型分光光度计);土壤全盐量测定采用质量法[10]。

试验数据采用DPS软件进行分析,用Excel 2003作图。

2 结果与分析

2.1 混播对土壤含水量和容重的影响

紫花苜蓿与无芒雀麦混播对盐碱化草地土壤含水量和容重的影响见表1。混播草地0～30 cm土层含水量为21.53%,盐碱化草地为23.89%,混播草地土壤含水量比盐碱化草地降低9.88%,3个土层中10～20 cm土壤含水量降低幅度最大,比盐碱化草地降低13.86%,这可能因为与盐碱化草地相比,该土层内植物根系量大,利于土壤水分循环。混播草地0～30 cm土层容重为1.49 g·cm-3,盐碱化草地为1.74 g·cm-3,混播草地土壤容重比盐碱化草地降低14.37%。0～10、10～20和20～30 cm土层容重分别比盐碱化草地降低10.76%、9.76%和19.60%。含水量和容重的分析结果表明紫花苜蓿与无芒雀麦混播可显著降低盐碱化草地土壤含水量和容重(P<0.05),种植混播牧草后,土壤质地变得疏松,单位体积内的土体重量减小,土壤颗粒间的孔隙增大,通透性提高。

注:表中数据为2008～2011年平均值,同一列不同小写字母表示在0.05水平差异显著。下同。

Note:Data in the table were average from 2008 to 2011.The different lowercase letters within rows mean significant differences at 0.05 level.The same below.

2.2 混播对土壤pH的影响

紫花苜蓿与无芒雀麦混播后盐碱化草地土壤pH显著降低(P<0.05),混播草地0～10、10～20、20～30 cm土层4 a平均pH为8.12、8.33和8.46,分别比盐碱化草地相应土层低1.03、0.90和0.99。紫花苜蓿与无芒雀麦混播草地的土壤pH随着年份的增加而逐渐降低,2008年和2009年各层土壤pH与盐碱化草地差异不大(P>0.05),2010年和2011年差异显著,2011年达到极显著水平(P<0.01)。2011年混播草地0～10、10～20、20～30 cm土层土壤pH分别比盐碱化草地降低11.45%、9.95%和10.57%(见图1)。土壤pH变化结果表明紫花苜蓿与无芒雀麦混播可有效降低盐碱化草地土壤的碱性,利于植物的生长。

2.3 混播对土壤全盐含量的影响

与土壤pH变化趋势一样,紫花苜蓿与无芒雀麦混播降低盐碱化草地土壤全盐含量(见表2)。2008～2011年紫花苜蓿与无芒雀麦混播混播草地0～10 cm土层全盐含量平均值为0.246%,10～20 cm土层为0.286%,20～30 cm土层为0.322%,与相对应盐碱化草地土层的全盐含量在0.05水平上差异显著(盐碱化草地0～10、10～20、20～30 cm土层全盐含量分别为0.326%、0.390%、0.421%)。紫花苜蓿与无芒雀麦混播草地土壤全盐含量的年动态变化为:随着年限的增加各层土壤全盐含量逐渐降低,第4年即2011年的含量显著低于其它年份(P<0.05)。盐碱化草地的全盐含量年动态变化则相反,全盐含量逐年增加,但差异不显著(P>0.05)。种植紫花苜蓿与无芒雀麦后第3年(2010年)土壤各层全盐含量显著低于盐碱化草地(P<0.05)。全盐含量分析结果表明种植紫花苜蓿与无芒雀麦可有效降低盐碱化草地土壤盐分,年限越长降低越明显。

2.4 混播对土壤养分的影响

分析比较了2008～2011年紫花苜蓿和无芒雀麦混播草地以及盐碱化草地土壤有机质、全氮、速效氮、全磷和速效磷等主要养分(见表3)。从中可以看出混播草地可有效提高盐碱化草地的土壤养分。土壤0～30 cm有机质、全氮、速效氮、全磷和速效磷分别比盐碱化草地高41.35%、28.98%、9.29%、14.64%和39.46%,除全磷含量与盐碱化草地差异不显著外(P>0.05),其它5个指标均在0.05水平上差异显著。

3 结论与讨论

盐碱化土壤对植物产生不良影响的一个重要因素就是土壤的物理性质差、盐碱大。盐碱化土壤的特点是pH高、盐分聚积地表,碱化度高,导致物理性状恶化,粘土紧实,通气透水性差,土壤有机质分解快,土壤贫瘠化,这些特性是阻碍植物不能在盐碱土上生长的主要原因[11]。生物治碱是在盐碱化严重的草地上种植耐盐牧草,用以草压碱的方法进行治理盐碱化草地,这种治理方法比化学、物理、水洗等方法成本低、见效快。

在盐碱化草地上种植牧草大大改善了盐碱化土壤的水、热状况,使环境向有利于植物生长的环境方向转化[12,13,14]。此外,盐渍土壤上的牧草,常常产生大量的须状不定根,随着老根的死亡和不断的被分解,所产生的有机质就完全分散在整个土壤中产生更多的团聚体,有机质对增进土壤的团聚作用,改善土壤的物理性质有着积极的作用。这种具有活性的有机质来源于土壤中生活着的生物,这包括土壤中存在的大量微生物和生长在土壤中的植物。这样就会使土壤的质地变得疏松,通气性和储水能力增加。种植耐盐植物对盐碱土壤养分有一定的改良作用。在盐碱化草地上种植星星草前后其土壤中全磷、全钾含量有一定程度的改变[15]。该试验的研究结果为:紫花苜蓿与无芒雀麦混播可显著降低盐碱化草地土壤含水量、容重和pH(P<0.05),混播草地0～30 cm土层的土壤含水量、容重和pH比盐碱化草地低9.88%、14.37%和10.56%;混播草地土壤全盐含量显著低于盐碱化草地,种植年限越长降低越多;种植紫花苜蓿与无芒雀麦后土壤主要养分含量增加,0～30 cm土层的有机质、全氮、速效氮、全磷和速效磷分别比盐碱化草地高41.35%、28.98%、9.29%、14.64%和39.46%。

盐碱草地 篇4

土壤微生物是土壤生态系统的有机组成部分,是生化元素流动的主要动力,它们在土壤有机质分解和营养元素矿化中起主要作用［7］。国外对盐碱地土壤微生物的研究主要集中在耐盐碱微生物的分离［8 － 9］及盐碱极端微生物的生态特征［10］等方面。我国在20 世纪50—60 年代开始极端环境微生物区系分布研究,70 年代后期开展了新疆特殊环境微生物分离和筛选工作［11］。目前,国内的研究主要包括不同改良措施及植被对盐碱地土壤微生物的影响效果［12 － 13］等方面。本试验初步分析了不同修复措施下盐碱地土壤微生物群落分布变化的特点,通过土壤微生物的种类和数量变动来反映生物修复措施改良盐碱地的作用效果,为生物修复措施在改良环境生态方面的作用提供参考。

1 试验地概况

试验地设在黑龙江省哈尔滨市太平镇立功村,位于松嫩平原西部,东经125° 42' ~ 130° 10',北纬44°04' ~ 46°40',全境为冲积平原,地势平坦,平均海拔137 m; 地处黑龙江省第一积温带,属中温带大陆性季风气候,四季分明,冬长夏短,光热资源比较丰富; ≥10 ℃的年积温2 800 ℃,无霜期143 d,年日照时数2 900 h; 土壤p H值为8. 1,植物总盖度为75% ,干草产量为117. 59 g /m2。试验区总体植被较差,常伴随着大量裸露的碱斑块。

2 材料

一年生禾本科牧草虎尾草( Chloris virgata) 和多年生禾本科牧草野大麦( Hordeum brevisublatum) 种子,均由东北农业大学动物科技学院草业科学系提供。

玉米秸秆: 选用收获后自然风干的玉米秸秆,粉碎至长度为2 cm左右。

3 方法

3. 1 试验设计

试验采用随机区组设计,即: 1) 物种( 包含2 个物种和1 个对照) ,分别为一年生牧草虎尾草、多年生牧草野大麦和CK ( 不种植牧草) ; 2) 铺设秸秆( 4 个梯度) ,A 2 kg /m2( 2M) ,B 1. 5 kg /m2( 1. 5M) ,C1 kg / m2( 1M) ,D不覆盖( 0M) 。

每个处理3 次重复,每个小区行长3 m,宽2 m。虎尾草在2010 年7 月1 日、2011 年5 月10 日和2012 年5 月5 日播种; 野大麦在2010 年7 月1 日播种。每种牧草播种量均为30 kg /hm2,人工条播,播种后覆土2 ~ 3 cm,并按梯度覆盖秸秆( 虎尾草每年播种后按照不同覆盖量进行覆盖,野大麦每年返青期按照不同覆盖量进行覆盖) 。播前及牧草生长期间均未进行灌溉、锄草和施肥处理。

3. 2 植被生长指标的测定

虎尾草生长情况的测定在第3 年( 2012 年) 牧草生长季末进行,野大麦生长情况的测定在第3 年( 2012 年) 春季牧草返青后在旺盛生长期( 7 月中旬)进行,测定地上部分牧草高度、分蘖、生长直径、株丛冠幅,每个小区测定15 株,取其平均值; 牧草总鲜重( g /m2) 采用1 m × 1 m样方测定。

生长直径: 每丛植株茎基部的最大宽度( cm/丛) 。

株丛冠幅: 每丛植株在水平空间上向外伸展的最大宽度( cm/丛) 。

3. 3 土壤取样方法

分别于2010 年9 月1 日、2011 年9 月20 日和2012 年9 月15 日进行土壤样品的采集,采用五点取样法,每个小区取0 ~ 10 cm土层的土样,对所采集的土样进行4 ℃保存,用于土壤微生物数量的测定。

3. 4 微生物平板计数

3. 4. 1培养基的配制细菌培养基( 牛肉膏蛋白胨琼脂培养基,p H值为7. 0 ~ 7. 2) 、真菌培养基( 马丁培养基,p H值不需调节) 、放线菌培养基( 改良高氏1 号培养基,p H值为7. 2 ~ 7. 4) ,自制。

3. 4. 2 微生物的分离、计数称取新鲜土壤10 g( 过2 mm筛) ,置于含有90 m L灭菌水的三角瓶中,于200 r / min振荡器上振荡20 min; 取下后静止5 min,上清液即为1 × 10－ 1土壤稀释液; 吸取1 × 10－ 1土壤稀释液1 m L加入到含有9 m L灭菌水的试管中,漩涡振荡1 min,即成1 × 10－ 2土壤稀释液; 以此类推,共制备到1 × 10－ 7土壤稀释液用于涂板。

通过预试验可知,细菌、放线菌和真菌总数的测定分别选用1 × 10－ 5、1 × 10－ 3和1 × 10－ 2稀释倍数的土壤样品悬浮液,分别接种到牛肉膏蛋白胨琼脂培养基、改良高氏1 号培养基和马丁培养基平板中,各做4 个重复,并做空白对照。真菌25 ℃ 、细菌和放线菌28 ℃ 恒温倒置培养3 ~ 5 d,直至长出单个菌落,分别计数细菌、放线菌和真菌菌落数。

计数时选取每皿30 ~ 300 个菌落的平板进行计数,同时剔除重复性不好的平板,然后计数几个重复的平均数,按照以下公式计算土壤的含菌量: 每克样品的菌数= 同一稀释度几次重复菌落平均数 × 10 ×稀释倍数。

4 结果与分析

4. 1 覆盖秸秆对牧草生长及生物量的影响

4. 1. 1 覆盖秸秆对虎尾草生长及生物量的影响种植第3 年( 2012 年) 在牧草生长季末对虎尾草的生长情况进行测定,结果见表1。

注: 同列数据肩标字母不同表示差异显著( P < 0. 05) ,含有相同字母或无肩标表示差异不显著( P > 0. 05) 。2M表示玉米秸秆覆盖量为2 kg·m－ 2,1. 5M表示玉米秸秆覆盖量为1. 5 kg·m－ 2,1M表示玉米秸秆覆盖量为1 kg·m－ 2,0M表示未覆盖玉米秸秆。

在轻度退化草地,与不覆盖秸秆相比,覆盖秸秆处理对虎尾草的株高、株丛冠幅、分蘖数及生物量均有增加趋势,经计算在玉米秸秆覆盖量为2 kg /m2( 2M) 处理下虎尾草株高提高了17. 57% ,生物量提高了6. 46% ,说明覆盖秸秆可以促进作物生长,对水分调节、养分转化与有效供应都有重要影响。

4. 1. 2 覆盖秸秆对野大麦生长及生物量的影响在种植第3 年( 2012 年) 春季,牧草返青后的旺盛生长期( 7 月中旬) 对野大麦生长状况进行测定,结果见表2。

注: 同列数据肩标字母不同表示差异显著( P < 0. 05) ,含有相同字母或无肩标表示差异不显著( P > 0. 05) 。2M表示玉米秸秆覆盖量为2 kg·m－ 2,1. 5M表示玉米秸秆覆盖量为1. 5 kg·m－ 2,1M表示玉米秸秆覆盖量为1 kg·m－ 2,0M表示未覆盖玉米秸秆。

结果表明: 当玉米秸秆覆盖量为1. 5 M( 1. 5 kg /m2) 时,株高、株丛冠幅、分蘖数及生物量与0M( 不覆盖秸秆) 相比较均有提高,并且在1. 5 kg / m2( 1. 5M) 处理下的各项指标均高于其他覆盖处理; 经计算,野大麦株高提高了4. 66% ,生物量提高了10. 89% 。

4. 2 覆盖秸秆和补播对盐碱退化草地土壤微生物数量的影响

4. 2. 1 真菌种植两种牧草及覆盖秸秆对轻度退化草地土壤真菌数量的影响见表3。

× 102cfu·g－ 1

注: 同行数据肩标字母不同表示差异显著( P ＜ 0． 05) ，含有相同字母或无肩标表示差异不显著( P ＞ 0． 05) 。2M 表示玉米秸秆覆盖量为 2 kg·m－ 2，1． 5M 表示玉米秸秆覆盖量为 1． 5 kg·m－ 2，1M 表示玉米秸秆覆盖量为 1 kg·m－ 2，0M 表示未覆盖玉米秸秆。

随着修复年限的增加,不种植牧草( CK) 以及种植野大麦、虎尾草在同一覆盖处理下,轻度盐碱退化草地土壤真菌数量均呈增加趋势,并且在修复的第3年( 2012 年) 真菌的数量最高。

与不覆盖秸秆相比,覆盖秸秆处理连续修复3 年土壤中真菌数量的平均值均增加。种植虎尾草,在2011,2012 年玉米秸秆覆盖量为2 kg / m2( 2M) 时真菌数量显著高于其他玉米秸秆覆盖处理( P < 0. 05) ,经计算,2 kg /m2( 2M) 处理土壤真菌数量连续修复三年平均值分别比玉米秸秆覆盖量为1. 5 kg /m2( 1. 5M) 、1 kg /m2( 1M) 和未覆盖玉米秸秆( 0M) 高出5. 40% 、10. 81% 和30. 34% 。种植野大麦,在2011,2012 年玉米秸秆覆盖量为1. 5 kg / m2( 1. 5M) 时真菌数量显著高于其他玉米秸秆覆盖处理( P < 0. 05) ,并且1. 5 kg /m2( 1. 5M) 处理真菌数量连续修复3 年的平均值分别比玉米秸秆覆盖量为2 kg /m2( 2M) 、1 kg / m2( 1M) 和未覆盖玉米秸秆( 0M) 的处理高出6. 42% 、8. 48% 和24. 18% 。不种植牧草( CK) 处理,在2010,2012 年秸秆覆盖量为2 kg /m2( 2M) 时真菌数量最高,但与其他覆盖处理差异不显著( P >0. 05) ,在2011 年秸秆覆盖量为2 kg / m2( 2M) 时真菌数量最高,显著高于玉米秸秆覆盖量为1 kg /m2( 1M)和未覆盖玉米秸秆( 0M) ( P < 0. 05) 处理。

2010—2012 连续3 年修复,在同一覆盖处理下种植牧草均比不种植牧草( CK) 处理土壤中真菌的数量多,其中2010—2012 年野大麦在不同秸秆覆盖量处理下土壤中真菌的数量均高于虎尾草。

4. 2. 2 放线菌种植两种牧草及覆盖秸秆对轻度退化草地土壤放线菌数量的影响见表4。

× 103cfu·g－ 1

注: 同行数据肩标字母不同表示差异显著( P ＜ 0． 05) ，字母相同或无肩标表示差异不显著( P ＞ 0． 05) 。2M 表示玉米秸秆覆盖量为2 kg·m－ 2，1． 5M 表示玉米秸秆覆盖量为 1． 5 kg·m－ 2，1M 表示玉米秸秆覆盖量为 1 kg·m－ 2，0M 表示未覆盖玉米秸秆。

随着修复年限的增加,不种植牧草( CK) 以及种植多年生牧草野大麦、一年生牧草虎尾草在同一覆盖处理下,轻度盐碱退化草地土壤放线菌数量均呈增加趋势,修复的第3 年( 2012 年) 放线菌的数量最高。

不种植牧草( CK) 以及种植多年生牧草野大麦、一年生牧草虎尾草覆盖秸秆与未覆盖秸秆相比,连续修复3 年土壤中放线菌数量的平均值均增加。种植一年生牧草虎尾草,在2012 年玉米秸秆覆盖量为2 kg / m2( 2M) 时放线菌数量显著高于玉米秸秆覆盖量为1 kg /m2( 1M) 和未覆盖秸秆( 0M) 处理( P <0. 05) 。经计算,在玉米秸秆覆盖量为2 kg / m2( 2M)的处理下,连续修复3 年放线菌数量的平均值分别比玉米秸秆覆盖量为1. 5 kg /m2( 1. 5M) 、1 kg /m2( 1M)和未覆盖玉米秸秆( 0M) 高出0. 91% 、16. 51% 和45. 68% 。种植多年生牧草野大麦,在2011 年玉米秸秆覆盖量为1. 5 kg /m2( 1. 5M) 时放线菌数量显著高于其他玉米秸秆覆盖处理( P < 0. 05) 。经计算,在玉米秸秆覆盖量为1. 5 kg /m2( 1. 5M) 的处理下,连续修复3 年放线菌数量的平均值分别比玉米秸秆覆盖量为2 kg /m2( 2M) 、1 kg /m2( 1M) 和未覆盖玉米秸秆( 0M) 的处理下高出7. 72% 、12. 59% 和18. 69% 。不种植牧草( CK) 处理,在2010 年秸秆覆盖量为2 kg / m2( 2M) 时放线菌数量最高,但与其他覆盖处理差异不显著( P > 0. 05) ,2011 年秸秆覆盖量为2 kg /m2( 2M) 时放线菌数量最高,显著高于其他玉米秸秆覆盖处理( P < 0. 05) ,2012 年秸秆覆盖量为2 kg /m2( 2M) 时,显著高于未覆盖玉米秸秆( 0M) ( P <0. 05) 。

2011—2012 两年修复,在同一覆盖处理下种植牧草比不种植牧草土壤中放线菌的数量多。其中2010—2012 年多年生牧草野大麦在不同秸秆覆盖量处理下土壤中放线菌的数量均高于一年生牧草虎尾草。

4. 2. 3 细菌种植两种牧草及覆盖秸秆对轻度退化草地土壤细菌数量的影响见表5。

× 105cfu·g－ 1

注: 同行数据肩标字母不同表示差异显著( P ＜ 0． 05) ，含有相同字母或无肩标表示差异不显著( P ＞ 0． 05) 。2M 表示玉米秸秆覆盖量为 2 kg·m－ 2，1． 5M 表示玉米秸秆覆盖量为 1． 5 kg·m－ 2，1M 表示玉米秸秆覆盖量为 1 kg·m－ 2，0M 表示未覆盖玉米秸秆。

随着修复年限的增加,不种植牧草( CK) 以及种植多年生牧草野大麦、一年生牧草虎尾草在同一覆盖处理下,轻度盐碱退化草地土壤细菌数量均呈增加趋势,修复的第3 年( 2012 年) 细菌的数量最高。

不种植牧草( CK) 以及种植多年生牧草野大麦、一年生牧草虎尾草覆盖秸秆与未覆盖秸秆相比,连续修复3 年土壤中细菌数量的平均值均增加。种植一年生牧草虎尾草,在2012 年玉米秸秆覆盖量为2 kg / m2( 2M) 时细菌数量显著高于玉米秸秆覆盖量为1 kg /m2( 1M) 和未覆盖秸秆( 0M) 处理( P <0. 05) 。经计算,在玉米秸秆覆盖量为2 kg / m2( 2M)的处理下,连续修复3 年细菌数量的平均值分别比玉米秸秆覆盖量为1 kg /m2( 1M) 和未覆盖玉米秸秆( 0M) 高出1. 40% 和13. 31% 。种植多年生牧草野大麦,在2011 年玉米秸秆覆盖量为1. 5 kg /m2( 1. 5M)时细菌数量显著高于覆盖量为2 kg /m2( 1M) 和未覆盖秸秆( 0M) 处理( P < 0. 05) ,2012 年玉米秸秆覆盖量为1. 5 kg /m2( 1. 5M) 时细菌数量显著高于覆盖量为1 kg /m2( 1M) 和未覆盖秸秆( 0M) 处理( P <0. 05) 。经计算,玉米秸秆覆盖量为1. 5 kg / m2( 1. 5M) 的处理下,连续修复3 年细菌数量的平均值分别比玉米秸秆覆盖量为2 kg /m2( 2M) 、1 kg /m2( 1M) 和未覆盖玉米秸秆( 0M) 的处理下高出7. 38% 、7. 10% 和10. 49% 。不种植牧草( CK) 处理,2011,2012 年秸秆覆盖量为2 kg / m2( 2M) 时细菌数量最高,但与其他覆盖处理差异不显著( P > 0. 05) ,2010 年秸秆覆盖量为2 kg / m2( 2M) 时细菌数量最高,显著高于未覆盖玉米秸秆( 0M) 处理( P < 0. 05) 。

2010—2012 连续3 年修复,在同一覆盖处理下种植牧草比不种植牧草土壤中细菌的数量多。在不同秸秆覆盖量处理下种植多年生牧草野大麦土壤中细菌的数量高于一年生牧草虎尾草。

5 讨论

5. 1 覆盖秸秆与土壤微生物的关系

近年的研究表明,土壤微生物能够帮助植物适应养分胁迫,改善土壤养分的吸收利用。土壤微生物作为土壤中活的有机体系,是衡量土壤质量的重要指标之一,可以表征土壤质量演变趋势,推动着生态系统的能量流动和物质循环,维持生态系统正常运转［14］。关于覆盖秸秆对盐碱土壤养分和微生物的影响,许多研究表明,覆盖秸秆可增加土壤养分和微生物含量,调节土壤温度和p H值,并且促进土壤微生物的活动。本试验结果表明,覆盖秸秆后土壤中细菌、放线菌和真菌的数量均高于不覆盖秸秆处理,这是由于覆盖地表的秸秆增加土壤有机质含量,减少水分蒸发,促进了土壤中微生物的生长繁殖。这与谭周进等［15］得出的放线菌数有所减少不同。种植虎尾草+ 玉米秸秆覆盖量为2 kg /m2( 2M) 时,土壤微生物的数量最多; 种植野大麦+ 玉米秸秆覆盖量为1. 5 kg /m2( 1. 5M) 时,土壤微生物的数量最多。

5. 2 补播牧草与土壤微生物的关系

植物是整个土壤生态系统的生产者,处于食物链的最底层,通过光合作用释放氧气,并将大气和土壤中无机物质转化成有机物质,为捕食者直接或间接地提供所需能量、营养物质等。研究表明,植被的类型和数量可能是引起土壤微生物变化的主要决定因素,这种影响主要是基于植物凋落物及植物根系释放的有机物种类和数量［16 － 17］,植被通过其凋落物和地下根系分泌物为土壤微生物提供营养和能量,不同的植物凋落物和根系分泌物物理化学性状不一样,在分解过程中释放的有机物有很大的差异,进而影响微生物群落的结构和功能及其多样性。本试验结果表明,随着修复年限的增加,轻度盐碱退化草地土壤细菌、放线菌和真菌的数量均呈增加趋势; 修复3 年后,与不种植牧草( CK) 相比,种植牧草显著提高了土壤真菌、放线菌和细菌的数量; 而种植野大麦的土壤真菌、放线菌和细菌的数量高于虎尾草,这可能是由于植物凋落物及植物根系释放的有机物种类和数量存在一定的差异,这种差异影响了土壤微生物含量。

6 结论