施肥对贵南县轻度退化草甸植被特征的影响

Vol.27 No.4

草地学报

ACTA AGRESTIA SINICA

2019年 7月Jul. 2019doi：10. 11733\". issn. 1007-0435. 2019. 04. 025施肥对贵南县轻度退化草甸植被特征的影响贾志锋，马 祥，雷生春，徐成体，魏小星，刘文辉\"(青海大学畜牧兽医科学院/青海省青藏高原优良牧草种质资源利用重点实验室$青海西宁810016&摘要：草地退化已严重影响青藏高原高寒牧区畜牧业的发展，施肥是改良轻度退化草地的常用措施。2011-2012

年，本研究以贵南县轻度退化草地为研究对象$011年施加不同氮肥量(0,60,105,150,195和240 kg・hm 2)和菌

肥(45 m3 . hm 2)探讨施肥在退化草地治理过程中对草地群落盖度、高度和地上生物量的影响。结果表明：施肥

处理能够有效提高轻度退化草地植被群落的盖度、高度和总地上生物量，且施肥后次年轻度退化草地群落的盖度、

高度和总地上生物量显著(P<0)5)优于当年° 45 m3・hm 2菌肥处理在当年的效果较好，195 kg・hm 2氮肥处 理在次年更佳2012年7-10月地上总生物量均为最高，分别比不施肥处理分别高出44. 3%,97. 1%,123. 0%和 135.4% °不同草种对施肥的响应也不同，195 kg・hm 2氮肥处理下2011年禾草地上生物量较高，2012年莎草生

物量高于禾草°综上,95 kg・hm 2尿素施用量配合围栏封育的措施可用于贵南县轻度退化草地的植被恢复°

关键词：施肥；退化草地;植被特征;植被恢复中图分类号:S812. 4

文献标识码：A 文章编号：1007-0435(2019)04-0987-10Effects of Fertilization on Vegetation Characteristics of Light Degraded Meadow

in Guinan CountyJIA Zhi-feng, MA Xiang, LEI Sheng-chun, XU Cheng-ti, WEI Xiao-xing, LIU Wen-hui*(Academy of Animal and Veterinary Sciences of Qinghai University/Key Laboratory of Superior Forage

GermplasmintheQinghai-TibetanPlateau$Xining$QinghaiPr%vince810016$China)Abstract: Grassland degradation has seriously affected the development of animal husbandry in alpine pas­

toral areas of Qinghai-Tibet plateau. Fertilization is a common measure to improve mildly degraded grass- land.ThissZudyusedZhe milddegraded meadowin GuinancounZyasZheresearchareain2011$applied diferenZamounZsofniZrogenferZilizer (0 60 105 150 195and240kg・hm'2)andbacZerialferZilizer 45 m3・hm'2)Zo exploreZhe e fecZs of ferZiliza ion onZhe coverage$heighZand aboveground biomass ofZhe degraded meadow from 2011Zo 2012. The resulZs showedZhaZferZiliza ion could e fecZively improveZhe communiZycoverage$heighZandZoZalabovegroundbiomassinZhelighZlydegraded meadow$andZheim- provemenZsweresignificanZly (P<0. 01)beZer in 2012Zhan in 2011. The e fecZof 45 m3・hm'2 bacZerial fertilizer treatment was better in 2011, while 195 kg • hm'2 nitrogen fertilizer treatment was better in 2012, the total aboveground biomass was the highest from July to October 2012, which was 44. 3% , 97.1% 123.0% and135.4% higherZhannoferZilizerZreaZmenZrespecZively.DiferenZgrassspecieshave diferenZresponsesZoferZilizaZion.For195 kg・hm'2 niZrogenferilizer$grassaboveground washigher Zhan sedge in 2011$while sedge biomass was higherZhan grass in 2012. In summary niZrogen applicaZion of 195 kg・hm'2 combined wi h fenced enclosure can be used for vegeZaZion resZoraZion in Guinan counZy. Key words：Fertilizer application；Degraded meadow； Vegetation characteristic； Vegetation restoration贵南县位于青海省东北部，隶属海南藏族自治 高原大陆性气候，冬长夏短，有可利用草地面积约

40万hm2,耕地面积约2万hm2)1] °畜牧业是贵南

州，地处西倾山与黄河之间，属共和盆地的一部分, 总面积为6 649. 7 km2,境内平均海拔3 100 m,属县主要经济支柱，境内光、温、水等农牧业气候资源

收稿日期：2019-01-16;修回日期：2019-6-10基金项目：青海省科技厅重点实验室发展专项“青海省青藏高原优良牧草种质资源利用重点实验室,2017-ZJ-Y12);农业农村部“牧草种

质资源保护项目,2130135)青海省饲草产业科技创新平台资助作者简介：贾志锋(1978-),男，甘肃灵台人，在读博士，副研究员，主要从事牧草栽培育种研究,E-mail :jzhfeng@ 163. com% \"通信作者Au­

thor for correspondence,E-mail:qhliuwenhui@ 163. com988草地学报第27卷丰富，草质柔软，牧草生长期一般在160〜180 d之 盖度(60%〜80% )、地上生物量比例(50%〜75 %)、 可食牧草比例(50%〜75%)、可食牧草高度(下降3

〜5 cm)、秃斑地比例、植被覆盖率和优势植物种

间，山区牧草生长期少于160 d,是青海省发展牧业 生产条件较好的地区之一⑵。但是，近年来由于自然条件制约、全球变暖和传 类等草地表现，结合GB 19377-2003)4］判断该地区

统观念等的综合作用，该县畜牧业仍以天然草地放 牧为主，单纯追求牲畜数量增长，从而导致草地退

的退化草地类型为轻度退化草甸草地。施肥是改良退化草地的常用措施,王伟等)5*对 高寒草甸进行施氮研究,发现硫酸铵形态的氮肥对地

化、沙化、盐碱化面积不断扩大，草地质量及牧草品 质逐年下降，使贵南县草地畜牧业和生态环境等受

上生物量的增加最为显著，尿素次之,200 kg • hm'2 为最佳硫酸铵氮肥施用量。丁洋)6*研究发现施有益 到很大影响草地退化表现为植被盖度降低、秃 斑面积增大、地上生物量比例降低、可食牧草比例和 高度降低、草地生物多样性减少、草地土壤有机质含 量降低、土壤质量变劣等多个方面。草地退化程度

加剧导致水土流失严重、草地植物群落多样性急剧 减少、濒危植物种类不断增加、生态系统稳定性减

弱、草地生产力不断降低等严重影响高寒草地植物 群落结构及物种多样性的众多问题3 ,严重阻碍草 地畜牧业的可持续稳定发展和当地牧民生活水平的

提高。因此，草地退化问题已引起生态学家、当地牧 民及相关政府部门的关注。杨晓玫等4研究表明天 祝高寒草地轻度退化草地(Light Degradation，

LDG)、中度退化草地(doderate Degradation， dDG)和重度退化草地(Severe Degradation, SDG)

植物群落四度一量特征整体呈现逐渐降低趋势且差

异显著(IV0.05),表现为LDG& dDG> SDG；随 着天祝高寒草地退化程度的增加，其植物多样性逐

渐降低，植物群落结构分布单一。草地退化后植被

优势种物种数减少，杂类草增加，植被盖度及生物量 降低，严重影响了当地畜牧业发展杨娇等6研 究表明随着退化程度的增加，紫花针茅prllata)种群高度和个体生物量显著降低(I %

0.05)，分蘖节和茎的直径呈现增加的趋势，而根长、

茎长、叶长、花序长呈现减少的趋势。草地退化还可 衍生鼠害、虫害及毒杂草泛滥，进一步加剧了草地的

退化,加之气候变化(全球变暖、降雨变化等)的影

响，使得高寒草地的质量严重下降，草地原生植被减 少，其生态价值基本丧失，进一步退化形成黑土滩。

从上个世纪70年代到现在，黑土滩成为青海省三江 源地区的主要生态问题，严重阻碍了该地区草地畜 牧业的可持续发展与利用贵南县退化草场面积

达15.8万hm2 ,主要分布在牧业三乡的夏秋草场, 为毒杂草型、黑土滩型和沙漠化型退化草地［8］„鉴

于此,在该县加大退化草地的恢复研究意义重大。

根据赵新全)10*、董全民［11］、潘多峰对草地退化 现状及其退化类型的研究结果，比对观测到的植被

微生物菌肥可显著增加草原3号杂花苜蓿(Medt-

cago varia L. 'Caoyuan No. 3')、草原 2 号杂花苜

蓿(Hedicago varia L. 'Caoyuan No. 2')、蒙农杂 种冰草(Agropyron cristatum X A. desertorum

'dengnong，)、无芒雀麦(Bromus inermis )的干草

产量和种子产量，同时可明显改善株丛结构。珊丹 等［1718］研究认为微生物菌肥添加使草原矿区排土场 土壤微生物菌落数量增加、土壤酶活性增强，紫花苜

蓿(Hedicago saliva )和披碱草(Elymus dahuricus )

地上生物量显著增加，对增加土壤肥力、加快植被重 建有重要作用，沟施法+ 0. 4 mL . m'2菌肥为最佳 施肥措施。可见，施肥对草地恢复的影响与草地类 型、肥料种类、施肥措施和施肥量密切相关,但贵南

县轻度退化草地在施肥改良方面的研究尚未见报

道。因此，本研究在贵南县轻度退化草地进行施肥 试验，旨在明晰施肥对退化草地植被群落盖度、高度

及生物量的影响，以探讨贵南县轻度退化草地改良 的合理施肥方案，为贵南县退化草地生态系统的恢 复与重建提供科学依据。1材料与方法1. 1 试验地概况试验地位于青海省贵南县森多乡茫什多滩，海

拔3 670 m,东经101T8',北纬35°46‘，年均气温

2.3C，年均降水量400〜500 mm,无霜期40 d,' 5C积温1 500C〜1 800C。土壤为高山草甸土，土

壤pH值为7. 0, 土壤有机质25. 8g . kg'1。草地

类型为高寒草甸，主要优势种有：矮生嵩草(Kobe sia humilis ) A 垂穗披碱草(Elymus nutans')、\"草

(Koeleria cristata )和紫花针茅(Stipa capilata)；

毒杂草有黄花棘豆(Goxytropis ochrocephala )、狼

毒(Stellera chamae)和咼山唐松草QThalictrum al- ptnum)试验区面积6 666.7 m2 ,在植被恢复前期

第4 期贾志锋等：施肥对贵南县轻度退化草甸植被特征的影响989进行了地面鼠和地下鼠防治工作’“杂草类”每个类群随机选取5株,测其自然高度,群 落高度为各类群株高的平均值；每个样方调查完毕

1.2试验设计试验设置7个处理，包括5个施氮处理（60

kg • hm'2 , 105 kg • hm'2 , 150 kg • hm'2 , 195 kg . hm'2,240 kg . hm'2 ,分别记作 N1,N2,N3,

后,将样方内各类草齐地剪下后,按经济类群“禾草 类”、“莎草类”和“杂草类”进行分离,分别装袋,带回

实验室,烘箱105°C杀青,然后烘干至恒重后称重,

总生物量为3 个经济类群生物量的总和。N4,N5）和1个菌肥处理（记作J）,菌肥为EM菌液 （Effective Microorganisus, EM）发酵的牛粪,EM

1.4数据处理采用Excel 2010对数据进行初步整理,采用SPSS

17. 0软件进行数据分析。年份与施肥处理间的交互作

菌液由青海省牧业科技开发公司生产提供，参考雷

生春等）9*的研究结果和生产实践中的用量确定施

用量为45 m3 . hm'2,设置1个对照，氮肥和菌肥均 不施，记作N0。于2011年6月10日对轻度退化草

用对测定指标的影响采用多因子方差分析（Two-way

ANOVA）,并用Duncan法对施肥处理间数据进行多重

地进行施肥处理，肥料选用尿素（46.6% N）和生物 比较（P<0. 05）。结果用平均数表示，数据误差用均值

有机肥（活菌数'0.2亿• gT）,均匀撒播，施肥完 成同时进行围栏和鹰架（巢）建设。采用随机区组试

的标准误（Standard error of mean, SEM）表示。验设计,区组间距20 m，小区面积225 mz（15 m X

15 m）,相邻小区之间设2 m缓冲带,每个处理重复 3次。2011年7-10月（012年7-10月的每月中

2结果与分析2.1年份及施肥处理对退化草地恢复过程中主要

指标的影响在施肥处理后不同时间下,年份、施肥处理及两

旬,对施肥草地和对照进行植被盖度、草群高度、地

上生物量的监测。每个样地内按蛇形法随机重复取 样6次,样方面积1m2（1mX lm）。者的互作效应对草地群落盖度、高度及生物量的影 响均较大（表1）。2011-2012年，7—10月，除施肥 处理对7月群落高度的影响达显著（P<0. 05）水平

1.3指标测定盖度用针刺法测定，每样方100针;高度用钢卷 尺测定,各样方中按经济类群“禾草类”、“莎草类”和外,其他指标受年份、施肥处理及两者的互作效应的 影响均达极显著（P<0.01）水平。表1年份及施肥处理交互作用下不同月份各指标的P值Table 1 P value of each factor under different year and fertilization treatment on different month月份Month项目Itemd>

盖度Coverage<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001高度Height<0.001地上生物量 Abovegroundbiomass禾草类Grass<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001莎草类Sedge<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001杂草类Forbs

<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001总生物量Total biomass<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.0017年份 Y施肥 F1660.0130.002<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001年份X施肥YXF8年份 Y施肥 F166年份X施肥YXF9年份 Y施肥 F1660.008<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001年份X施肥YXF10年份 Y施肥 F166年份X施肥YXF0.001注：年份:Year , Y ；施肥：Fertilization , F990草地学报第27卷2. 2年份及施肥处理对轻度退化草地盖度的影响年份及施肥处理均对轻度退化草地盖度有显 著影响（表1,图1）。与2011年相比，2012年各施

定差异，但规律性不强。7月时,N4、N5和J施肥处 理下，群落盖度显著（IV0. 05）高于N0和其它3种

低氮处理，即N1,N2和N3。8-10月，各处理间草

肥处理草地盖度在7-10月均显著（IV0. 05）高 于2011年；N0组在7-10月也显著（IV0. 05）

地群落盖度均有波动，8月、9月和10月群落盖度最 高的处理分别为J,N2和N1,较对照分别显著（IV

0. 05）增加 33. 3%,21. 8% 和 57. 4%。2012 年 7 月

高于2011年，分别高出145. 7% , 82. 8% ,

27.7%和294.5 %。整体而言（表2）,2012年各

时，N4处理群落盖度显著高于对照（I V0. 05）,较

处理的草地盖度均值在7-10月比2011年分别 对照高出35. 2%,8-10月各施肥处理草地群落盖

高出 79. 9% ,99. 2% ,31. 2% 和 271. 6%。可 度均显著高于N0（IV0.05）。N4处理的群落盖度

见，施肥后第2年退化草地群落盖度在牧草生长 期（7-8月）、盛草期（9月）和枯草期（10月）均 大幅提咼（IV0. 05）。在7-10月均处于较高水平，且随牧草生育期的延

长呈上升趋势,0月达到最高（99. 3% ）。N1,N2,

N3,N5和J处理群落盖度在维持较高水平时伴随

对各施肥处理来说$011年群落盖度整体有一 一定的波动，规律不明显。图1施肥处理对轻度退化草地群落盖度动态的影响Fg1著(I % 0.05),下同Note：Different lowercase letters for the same month indicate significant difference among the different years and treatments at 0. 05 level in 2011,different uppercase letters for the same month indicate significant difference among the different years and treatments at 0. 05 level the in 2012. The same as belowEfectsoffertilizationonvegetationcoverageoflightdegraded meadow注：不同小写字母表示2011年同一月份不同施肥处理间差异显著(I % 0.05),不同大写字母表示2012年同一月份不同施肥处理间差异显

表2不同处理盖度均值Table 2 dean coverage of different treatment/ %年份Year月份donth7 月 July8 月 August45.4b9 月 September71. 4b93.a10 月 October25.4b94.4a2011201248 5b87. 3a90. 5a注：表中不同小写字母表示差异显著(I % 0. 05),下同NoZe：DiferenZlowercaseleZersindicaZesignificanZdiferenceaZ0.05.Thesameasbelow2. 3年份及施肥处理对轻度退化草地群落高度的影响年份及施肥处理对轻度退化草地群落高度的影 响均较大（表1,图2）。从年份上来看（表3）,2012

处理草地群落高度在7月、8月和10月也显著（IV

0. 05）高于2011年N0处理。随牧草生育期的延长,011年各处理的群落高

年各施肥处理草地群落高度均显著高于2011年,

7-10月平均高度分别比2011年高出142. 2% , 91. 1 %, 59. 7% 和 204. 9% （IV0. 05）。2012 年 N0

度总体呈现先上升后降低的规律，最大高度集中在

8月和9月；2012年则不同，N1、N2和N3处理群落

高度总体呈先升后降再升的规律，N4、N5、J和N0

第4 期贾志锋等:施肥对贵南县轻度退化草甸植被特征的影响991处理始终表现为上升，且所有处理的群落高度最大 N0；8月，N3处理群落高度最高（28. 7 cm），N4处

值均在10月。2011年7月和10月，各处理间差异 不显著（P〉0. 05） ,8月N5和J处理的群落高度较

理次之（27.1 cm），分别比对照显著高出76. 1%和

66.3% （PV0.05）,其它施肥处理也高于对照（P<

高，显著（P<0. 05）高于其它各处理，9月时N0处 理的群落高度高于N1,N3和N5处理。而2012年

7月，N2处理群落高度最高（23. 9 cm）,N1次之 （20. 9 cm），且所有施肥处理均显著（P<0. 05）高于

0. 05）；在9月和10月，N4处理群落高度均为最高 （29.5 cm和38. 7 cm），分别比对照显著高出56.9%

和100. 5%（P<0. 05），N0处理群落高度始终显著 低于施肥处理（PV0.05）。UIOAqm-sq

2.4年份及施肥处理对轻度退化草地地上生物量 的影响影响见表1和表4。从年份上来看，2012年每月不 同处理禾草类和杂草类生物量与2011年相比有高

有低，而莎草类和总生物量则始终高于2011年；同 时,2012年每月不同处理禾草类、莎草类和总生物

量的均 值均 高 于 2011 年 杂 草 类 生 物 量 则 低 于

2011年。2012年7-10月，不同处理禾草类生物量

的均值分别比2011年高出43. 7%,67. 9%,22. 7%

和128.2%，莎草类生物量的均值分别比2011年高 出 407. 1%,145. 0%,181. 6%和 184. 2%，总生物量 的均值分别比2011年高出93. 7%,65. 3%,74. 1%

和130.2%，杂草类生物量的均值分别比2011年降 低 68. 7%, 64. 5%,27. 0% 和 40.7%。可以看出，禾

草类和杂草类对氮肥的响应较快，施肥后生物量迅

速增加；莎草类生物量在年份间的差异较大，对氮肥

WFdW

卷

图2施肥处理对轻度退化草地群落高度动态的影响Fig 2 Efectsoffertilizationonvegetationheightoflightdegraded meadow表3不同处理高度均值Table 3 Mean plant height of different treatment/ cm年份Year月份Month7 月 July8 0b8 月 August9 月 September14 9b10 月 October9. 6b29 3a2011201212. 8b24 4a19. 3a23 7a的响应较慢，施肥后次年生物量大幅增加。从年度

总生物量来看，禾草类的地上生物量在2011年以J

年份及施肥处理对轻度退化草地地上生物量的 处理最高（506.9 g・m'2 ），显著高于除N4外其它 各处理（P<0. 05），较对照高出96. 6%，N4处理仅 次于J处理，而2012年则以N4处理生物量最高，

显著高于其它各处理，较对照高出207. 4% ；莎草类 的地上生物量在2011年以N5处理最高，显著高于 其它各处理（P<0. 05），较对照高出51. 8%，2012

年则以N4处理最高，较对照高出61.6% ；杂草类的

地上生物量在两年均以N5处理最高，显著高于其 它各处理（P <0. 05），分别较对照高出151. 4%和

80. 8% ；年度总生物量在两年均以N4处理最高，显

著高于其它各处理（P <0. 05），分别较对照高出

54.3%和100.8%。整体来看2012年年度总生物

量高于2011年，其中N4处理2012年地上生物量

是2011年的2. 3倍，N0处理2012年地上生物量是

2011年的1.8倍。992草地学报表4 施肥处理对轻度退化草地地上生物量的影响第2\"卷Table 4 Effects of fertilization treatments on over ground biomass of light degraded meadow/g • m类型Sorts处理TreatmentN07 月 July2011 年2012 年8 月 August2011 年50 7c52 9c84 9bc9 月 September2012 年664CD10 月 October2012 年年度总生物量Annualtotalbiomass禾草类Grass61. 6bcN1N2N3N433. 6d20. 8e544c1048a760b652b60. 5C102 1A2012 年1161E1328D2011 年2011 年61 0b2011 年2012 年84 5b81 1b709CD568D819CD2567A1404B94 5a80. 5E101 3DE121 1D188 0C350 7A206 4BC222 3B2578bc2621b2380c2995b5024a2343c5069a2280d3150b2749c3136b2600c3460a2697c1191c1764b1825b1281c1691b323 4D405 9C76. 0B71 7BC110 4A98 8A1140E52 2c62 4bc80 1ab72 7ab97 6a367 8C591 6B994 0A110 7b2507B2785A121 3b64 5c179 4a19 3dN5J莎草类SedgeN0260c304bc78 5B157 6D112 3F187 7B131 6E232 3A218 8A221 1a1616C1317E1879D74 5ab76 7ab74 8ab57 6ab56 5b67 9ab67 5ab94 8a605 8B144 5a915C1635C523 0B672 0C38. 2e158 9a94 5c89 0b69 0bc165 7D190 1CD203 8CN1N2N3N42076D1979D2032B1920B2707A2852A2668A1968B712 0C779 0B868 0B1086 0A1029 0A803B62. 0a388b200c316bc308bc184d61 9c91 9b63 5d115 8b109 8bc2761B3067A191 4CD263 7B284 2AN5J95 6c71 5d54 3c54 4c36 1d34 1d2611B2396C5. 1D4. 7D124 7a60 4c172 8C23 3A13 7BC107 1a22 7bc38 6a23 9b19 6bcd18 8bcd196 5CD18 1B杂草类ForbsN023 7cd43 8b79 3a10 4d176CD691A64 1C92 9B93 5BN1N2N3N4396c432c640a5 4E9 8C3. 1F8 0C6 1C360B119D397B181CD101D39 2C47 3C115 9A104 2B416c724a540b1060d1036d1256d1568c1668bc1796a1500c5 9C27 9A19 5AB71 3b134 8a49 7c143 2e239C226CD503A3091F3451E3479E37 4bc70 3a14 5d7 4D36 7AN5J287BC205C2475E22 7bc13 1d2994a1313c6040d总生物量TotalbiomassN0N1N2N3N4241 5C228 1CD271 7B209 5D348 5A197 3b193 8b193 3b164 6c158 5a190 6a160 4a160 2a183 9a13. 9bc264 2F296 9EF334 8DE382 5D1061 0D266 3c3432C2885D3707C5520A7520c6930c1212 0D1240 0D1499 0C2130 0A215 6d260 6c302 4b294 8b342 3a5387B6091A7400c9318a280 3a214 2b219 3b621 9A527 3B432 7CN5J345 5A270 8B4453C4216D4359B3088D191 9a196 8a8780b9070a1752 0B1431 0C注：不同小写字母表示2011年同一月份不同施肥处理间差异显著(IV0.05),不同大写字母表示2012年同一月份不同施肥处理间差异显 著(IV0. 05)下同Note： Different lowercase letters for the same month indicate significant difference among different years and treatments at 0. 05 level in

2011$d8ferentuppercaseletersforthesamemonth8nd8cates8gnfcantd8ferenceamongd8ferentyearsandtreatmentsat0.05levelthe8n2012从不同施肥处理来看，随着牧草生育期的延长，

2011年各经济类群和总生物量总体呈现先增后降

理,其次为N4处理(禾草生物量121. 3 g • m-2和总

生物量302. 4 g • m-2 )；N5处理杂草类生物量

(134. 8 g • m—2)显著(I%0. 05)高于其它各处理。

的规律，最大生物量集中在8月%012年则不同，莎 草类和杂草类生物量总体呈现出先增后降的规律,

9月时，N4处理禾草类生物量(179.4 g • m-2)和总

而禾草类和总生物量总体呈现出先增后降再增的规

生物量(280. 3 g • m—2)均显著(I%0. 05)高于其它 各处理；10月时，各处理总生物量较9月均下降,N4

律，不同处理的最大生物量在数量和出现时间上差

异较大。2011年7月，总生物量N5处理为最高

(179. 6 g • m—2)，其次为 N4 处理(166. 8 g • m—2)，

处理禾草类生物量仍为最高，显著(I%0. 05)高于 对照，但与各施肥处理无差异(I>0. 05)；J处理莎 草生物量和总生物量最高(107. 1和196. 8

g • m-2)，较对照分别增加43. 2%和24. 2%。2012

但两者总生物量构成不同，N5处理以杂草类和禾草

类为主，杂草类生物量显著(I%0. 05)高于除N3外

其它各处理,N4处理总生物量以禾草类为主，禾草 生物量显著(IV0.05)高于各施肥处理。8月，J处 理的禾草类生物量(221. 1 g • m-2 )和总生物量最

年7月，N4处理的总生物量最高(34& 5 g • m—2)， 比对照高出44. 3% ,N5次之(345. 5 g • m—2 )，显著 (I%0. 05)高于其它处理，两者的总生物量构成均

高(342.3 g • m—2)，显著(I%0. 05)高于其它各处 以莎草类为主，分别占总生物量的66. 7%和

第4 期贾志锋等：施肥对贵南县轻度退化草甸植被特征的影响99363.3%，同时，N4处理的杂草类生物量显著（P<0. 05）低于N5,仅有5.9g . m'z0 8月时N4处理的

上生物量，降低杂类草盖度和生物量，施肥量为

30& 6〜385. 8 kg • hm'2时效果最佳。景美玲等

禾草类、莎草类和总生物量均为最高（27& 5,306. 7 对祁连县高寒草甸轻度退化草地的研究表明，在高

和609. 1 g . m'2）,显著（P<0. 05）高于其它各处 寒草甸退化草地上添加氮素可显著提高植被盖度和 地上生物量，添加150 kg • hm'2的尿素地上生物量

2年内平均提咼43. 6%，投入产出最咼，且对土壤养

理，比对照分别高出139. 9%,3& 7%和97. 1%，杂

草类生物量最低。9月仍以N4处理禾草类、莎草类 和总生物量为最高（ 256. 7, 285. 2和552. 0

g - m'2）,较对照高出 286. 6%,74. 4%和 123. 0% ,

分有改善作用。本研究中,95 kg . hm'z（N4）施氮

水平下退化草地的盖度、高度和地上生物量均为最 佳，为本试验地区的适宜施肥浓度。当氮肥水平继

禾草生物量和总生物量显著（P<0. 05）高于其它处

理。10月时，N4、N5和J的总生物量达到最大值, 且N4处理禾草生物量（350. 7 g . m'2）和总生物量

（621. 9 g . m'2 ）均显著（P<0. 05）高于其它各处

理，比对照高出335. 7%和135. 4%，杂草类生物量 显著（P < 0.05）低于对照。3讨论植被盖度的降低、物种多样性的减少和群落组 成成分的简单化是草地植被退化的主要特征,预示 着生态环境的改变对植被的生存选择愈加严格归。

草地植被退化使高寒草地生态系统结构与功能严重

受损）0*,研究草地植被退化机理及恢复措施有助于

推动当地畜牧业的持续健康发展）122*。施肥和围栏 封育是退化草地恢复的有效措施，在我国草地管理

中得到广泛应用）324*。施肥可以提高青藏高原高寒

草甸植物生产力，对草地恢复、草地生态系统稳定性 具有促进作用[25],这在本研究中也得到很好地体

现，与对照相比，施肥处理显著增加草地群落盖度、 高度和生物量，但结果同时表明不同肥料和施用量 的作用差异较大，不同经济类群对施肥的响应也有 差异。在退化草地施氮量方面已有多位学者进行研

究，适量的氮肥增施量对于提高草地生产力具有积 极意义，但过量增施氮肥不仅增加生产成本,而且易

造成杂草旺长、优势种变换的现象从而影响畜牧生 产，还会导致土壤板结等质量变差现象;最佳施氮量 因地区而异，不同地区在退化草地管理中应结合生

态和经济效益综合考虑，以达到增产增收的效果。 陈亚明等）6*从维持草地营养品质考虑，认为甘南州 高寒草地施肥量不应超过600 kg • hm'2水平，当施 肥水平达到600 kg . hm'2时，豆科在群落地上生物

量的比例比不施肥下降80. 9%。曹文侠等⑶*对天

祝县轻度退化高寒草地的研究表明，施氮显著增加 各功能群植物的高度和禾本科植物盖度，同时施氮 可显著增加禾本科、莎草科、豆科地上生物量和总地

续增加到240 kg . hm'2 （N5）时，各经济类群和总 地上生物量较N4下降，杂草生物量上升，说明高氮 添加对草地的恢复不利。过量施肥将使土壤与植物 营养元素失衡，造成土壤酸化，对植物产生毒害作

用，降低群落生产力）9*。在本研究中，在施肥当年和施肥第2年氮肥草 地植被的高度和盖度均提高。氮肥是一种速效养

分，极易在短时间内被具有较高氮素利用率的禾本 科牧草吸收利用[30],地上部分迅速生长，高度和盖 度增加，迅速占领上层空间；沈景林等⑶*研究表明,

在高寒退化草地施氮肥可使草群高度较对照增加

26. 8%〜108 2% ;在大通河上游祁连县退化草地开

展的研究表明施肥处理草地群落高度较对照增加

36. 9%〜202. 8%，并推测可能由于该退化草地土壤

对氮素供应的天然不足成为抑制植被生长的重要因

素。施肥主要是增加了土壤速效养分，改变了植物 竞争力，进而提高牧草产量，施氮肥消除了青藏高原 氮素的限制作用,氮利用率高的禾草迅速生长，遮蔽 了其他矮小物种，从而具有较强的获取地上光的能

力施氮增加了土壤中可利用氮含量，增强了植 物对碳的同化，从而加速了植物生长。施肥增加了 土壤中的有效资源水平，从而导致群落生产力增

加）5*。施肥使植物个体增高增壮，使得植被盖度整

体上增加；陈子萱研究表明氮肥、磷肥和有机肥 混合施肥草地植被盖度可增加7%，其中氮肥对盖

度的增加作用最大。还有研究表明施肥使禾草类个 体数、盖度和高度增加，禾草竞争力增强，对其它种

群造成抑制，杂类草减少，草地物种数减少、物种丰 富度显著下降，Simpson指数和Shannon-Wiener指

数减小，整体种间竞争降低。本研究中施氮处理的 草地植被高度和盖度均增加的原因可能是施氮增加 了土壤可利用氮的含量，氮素不再成为牧草生长的

限制作用因子；退化草地的特征之一是草地土壤的

有机质含量低，施肥还可能通过促进土壤中微生物 的活动、调节土壤酶的活力、碳氮耦合等方式增加土

994草地学报第27卷壤有机质含量；施氮促进了牧草地上部分的生长，光 合面积增大，光合产物合成旺盛使得其高度、盖度增 加;施氮导致的毒杂草的数量和种类的减少解除了

集约化农田氮肥运筹方式’孙志考等）0*在大田试 验条件下,研究了在冬小麦-夏玉米复种连作体系下 氮肥周年运筹对其产量以及关键构成要素的影响,

毒杂草对牧草的化感效应，减弱了种间竞争,促进牧 研究表明冬小麦-夏玉米复种连作体系下，中高氮肥 水平对冬小麦产量关键性构成要素穗粒数、穗粒质

草生长，高度和盖度增加。微生物菌肥较化肥有对土壤的改良效果好、环

量和每穗结实小穗数的影响均较对照和低氮肥水平 有所提高，千粒质量下降；对夏玉米百粒质量、果穗

保、利用率高等优点，可以疏松土壤，打破板结，有益 微生物可能成为土壤环境中的优势菌，抑制病原菌

粗、果穗长的影响具有显著提高，但中高氮肥之间差 异不显著。在本研究中，施肥第2年轻度退化草地

和腐败菌的生长，避免土传病害的发生。除在大宗 作物和蔬菜上开展了相关的研究外，也有对退化草 地等方面的研究。卢建男等：33］发现嗜盐碱微生物

菌肥施用量7 500 kg • hm-2，并结合底层衬膜技术 改良兰州新区秦王川的盐碱土效果最佳，使该地区 土壤适宜植物生长。柴青等［34］发现施用微生物菌

肥可促进针茅（Stipa capillata ）、扁穗冰草（Agro- pyron cristatum ）和紫花苜蓿的生长，且对2种禾本

科草种的影响更大。本研究中采用的Ed菌由光 合菌类、乳酸菌类、酵母菌类等三大菌群的多属多种

微生物组成。通过发酵工艺将上述好氧及厌氧微生 物混合培养，各微生物在其生长过程中产生有用物

质及其分泌物，形成相互生长的基质和原料,通过相 互共生、增殖关系形成一个结构稳定、功能广泛的具 有多种多样微生物群落的生物菌群。Ed菌中乳酸

菌群能加速土壤中的木质素和纤维素成分的分解，

而酵母菌群可以进一步利用这些分解产物生产出促 进细胞分裂的活性化物质，为其他有效微生物增殖

提供营养,在这两种菌群的共同作用下，Ed菌群在 土壤中表现良好的活力，从而产生了高的微生物生 物量碳）5*。Ed菌和病原微生物争夺营养的竞争， 由于Ed菌在土壤中极易生存繁殖，所以能较快而

稳定地占据土壤中的生态地位，形成有益的微生物 菌的优势群落，从而控制病原微生物的繁殖和对作 物的侵袭’菌肥是生态农业的发展方向，更有利于

农业的可持续发展’本研究发现菌肥对轻度退化草 地盖度、高度和地上生物量均有促进作用，且在施肥

后当年的效果整体优于氮肥处理，有起效快的优点，

但成本较高,具体效益还有待进一步评估’作物在不同年际间对肥料的利用效率方面有较

多研究，特别是在控释肥一次性施入条件下作物的 肥料利用效率）6*、转运、生长发育状况、土壤性质的

变化方面⑶38 '张伟纳等）9*研究表明与农户习惯

施肥（尿素一基一追）相比，一次性基施控释尿素增

加作物产量进而起到控量节本、增产增效及提高氮 素利用率的作用，可作为潮土区黄淮平原较适宜的

的植被高度、盖度和地上生物量均比第1年高，特别

是每年的10月时差异最为明显。根据各类群草的

地上生物量来看，莎草和禾草的增加量较高，莎草的

地上生物量在所有处理下均表现为2012年高于

2011年，而杂草类普遍发生地上生物量降低的现

象,N2和N4处理7-10月均表现为2011年高于

2012年，降低的幅度小于莎草科和禾本科草的增加

幅度，所以在总生物量上表现为2012年高于2011

年。造成这种年际间差异的原因，首先可能是种子 库的影响，土壤种子库（是植物种群生活史的一个重

要阶段，是指土壤上层枯落物和土壤中全部有活力

种子的总和。它是植物群落更新发展的重要基础之 一，为植物群落的演替、群落遭受干扰和破坏后的恢

复提供繁殖体，在重塑和维持生物多样性方面具有 重要的作用。采用土壤种子库研究植被退化恢复过

程是种较为成功的方法⑷*。2012年时上年施入的 肥料可以为土壤种子库的有活力的种子提供更好的

营养物质条件，可供更多的种子发芽,群落结构和草 的生长状况更加良好，但2011年在6月施肥对于当

年的草地群落结构而言影响较2012年。其次曹文 侠等指出施氮增加了土壤中可利用氮含量，增强

了植物对碳的同化,从而加速了植物生长，进而有更 多的凋落物分解后形成有机质进入土壤。在本研究 中，2012年的植被受2011年枯落物的影响，2011年

施肥处理的地上生物量较不施肥高，说明施肥对于 地上生物量的增加发挥积极作用，在这种条件下,

2011年枯落物中的可降解的氮素的量也较多，这也

为2012年草的生长提供了营养条件。第三是氮肥 运筹与肥料的持效性对土壤的影响，在2011年施入

的氮肥部分在当年被草类吸收，部分暂时贮存于土

壤中在2012年时被利用，在肥效缓慢释放的条件 下，2012年草的整体生长状况较优，还有两年间种 群结构发生差异，具有高生物量的种类增多，从而影

响整体的生物量和植被特征。菌肥与高氮水平N4,

N5相比表现出地上生物量略低的现象，可能与经过第4 期贾志锋等：施肥对贵南县轻度退化草甸植被特征的影响995堆肥发酵的菌肥较化肥有更好的速效性有关’在不同经济类群对施肥的响应上，本研究中，禾

)*拉元林，梁珠英，班玛多杰.贵南县高寒草地荒漠化及其控制

技术与措施青海草业，2002,11(1)!1-45)*赵新全.三江源区退化草地生态系统恢复与可持续管理:M*.

草对氮肥的响应较快，施肥后当年生物量迅速增加； 莎草类对氮肥的响应较慢，施肥后次年生物量大幅 增加；杂草生物量在初期上升明显，但后期又被抑

北京：科学出版社2011!27-133)0*赵新全，周青平，马玉寿，等.三江源区草地生态恢复及可持续

管理技术创新和应用青海科技，2017,24(1)!3-19)1*董全民，马玉寿,许长军，等.三江源区黑土滩退化草地分类分

制，这与已有的研究结果类似［4243］'氮肥的施用消 除了退化草地生态系统的养分限制，使得养分利用 级体系及分类恢复研究草地学报,2015,23(3)!41-447)2*潘多锋.三江源区“黑土型”退化草地的类型及等级划分标准

率高的禾本科植物迅速生长，高度和盖度增加，改变

了群落结构和竞争格局，使植物之间的竞争从地下 的养分转为地上空间和光竞争［44］，限制了莎草和杂 草的生长’宗宁等)5*比较了围栏内外施肥对退化

草甸的影响，发现不管内外莎草生物量均增加，而禾 草地上生物量在围栏内显著上升’到了次年，物种

对施肥的响应与植物的物候期有显著相关性，6月

试验区草地开始返青，莎草植物的物候期相对较早， 能在其他植物密闭之前提早利用有效资源，以满足

其生长发育的要求［42,6］，因而次年莎草的生物量要

高于禾草，且繁茂的莎草进一步抑制了杂草的生长。4结论在贵南县轻度退化草地，施氮配合围栏封育能 有效提高植被群落高度、盖度和地上生物量，改善植 被结构组成，且次年效果更明显。195 kg • hm'2施

氮量能显著提高次年整个牧草生长季草地植被群落 盖度和高度，增加禾草类、莎草类地上生物量和总地 上生物量。因此,195 kg . hm'2尿素施用量配合围

栏封育的措施可用于贵南县轻度退化草地的植被恢

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