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引用本文
DOI：10.16742/j.zgcdxb.20230300
付净瑶，王忠武. 荒漠草原放牧遗留效应和模拟降水对土壤粒径组成及有机碳的影响[J].中国草地学报,2024,46(7):74-82.
FU Jingyao，WANG Zhongwu.Effects of grazing residuals and simulated precipitation on soil particle size and organic carbon in desert steppe[J].Chinese Journal of Grassland,2024,46(7):74-82.
荒漠草原放牧遗留效应和模拟降水对土壤粒径组成及有机碳的影响
付净瑶1,2，王忠武1,2，*
1.内蒙古农业大学草原与资源环境学院 2.内蒙古农业大学草地资源教育部重点实验室
摘要 & 关键词
为研究荒漠草原土壤粒径组成及有机碳含量对不同强度放牧遗留效应和降水变化的响应，以内蒙古短花针茅荒漠草原为研究对象，在不放牧、轻度放牧、重度放牧3个不同放牧强度小区设置模拟降水试验平台并开展野外控制试验，4个降水梯度分别为减少50%自然降水、自然降水、增加50%自然降水、增加100%自然降水。于生长季8月进行土壤样品采集，测定了土壤粒径组成及土壤有机碳含量。结果表明：1）放牧遗留效应和降水变化及其交互作用均对土壤有机碳含量有显著影响（P＜0.05），放牧遗留效应对土壤有机碳含量呈正向影响，而降水变化对土壤有机碳含量呈负向影响。2）放牧遗留效应和降水变化及其交互作用均对土壤黏粒、粉粒含量有显著影响（P＜0.05），轻度放牧遗留效应下土壤黏粒、粉粒含量显著高于重度放牧遗留效应，增加降水和重度放牧遗留效应都会导致土壤中黏粒、粉粒含量减少，重度放牧遗留效应使土壤砂粒含量增加。3）放牧遗留效应和降水变化会直接影响土壤有机碳含量，也会通过影响土壤粒径组成间接对土壤有机碳含量造成影响。
荒漠草原；模拟降水；放牧遗留效应；粒径组成；土壤有机碳含量
（图片由作者提供）
（图片由作者提供）
土壤有机碳含量是评估水源涵养、土壤肥力和土壤退化的重要指标，草地土壤有机碳库及其稳定性与生态系统的维持和发展有重要联系。土壤粒径分布是表征土壤结构和生产力的重要指标，决定着土壤质地结构，封育年限的不同也会对土壤粒径产生影响。土壤粒径是有机碳库最重要的控制因素，土壤中不同的粒径分布对土壤有机碳含量有重要影响。在荒漠草原的研究表明随降水量增加土壤有机碳含量呈降低趋势，且土壤对降水响应过程的研究对调控地表覆被、科学恢复植被及促进大气降水向土壤的转化具有重要价值。此外，有研究表明，放牧会影响土壤质地，随放牧强度增加，表层土壤质地呈恶化趋势，土壤粒径变粗。
目前，围封或降水对退化草地的单一影响的研究已较为完善，然而，围封和降水对退化草地是否存在共同影响仍然存在空白。因此，本研究在受水分限制的内蒙古短花针茅荒漠草原开展模拟降水变化的试验，拟探讨围封后的放牧遗留效应和模拟降水对土壤有机碳含量及粒径组成的影响以及两者之间的相互关系，为荒漠草原退化草地恢复及确定草地合理降水量提供科学依据。
01 材料与方法
1.1 研究区概况
本试验在以放牧试验平台为基础的模拟降水试验平台上进行。放牧试验于2004年开始，放牧试验采用完全随机区组设计，将试验区进行围封并设置3个区组，即3次重复，分别为不放牧（CK）、轻度放牧（LG）、重度放牧（HG），载畜率分别为0、0.91和2.71个羊单位/（hm2·a）。于2016年6月在放牧样地上建立增减雨试验样地进行模拟降水试验，在不同放牧强度的围封草地上，用围栏设置4个不同降水梯度的小区，小区内不放牧进行自然恢复，降水梯度分别为减少50%自然降水（P1）、自然降水（P2）、增加50%自然降水（P3）、增加100%自然降水（P4），每个小区面积为4 m×4 m，每个处理 3 次重复。每月根据试验区内气象站的降水数据分别计算出 P3和 P4需要的降水量，然后在每月的月初和月中进行两次模拟降水，通过人工喷洒的方法将截留下的雨水均匀喷洒到 P3、P4样地中。减少自然降水50%的减雨装置为采用等距离间隔的V型塑料板和钢板将雨水收集到埋在地下的大桶内。
2022年8月在各模拟降水小区内采用五点取样法进行土壤取样，在每个小区内用直径5 cm的土钻按 0～10、10～20、20～30 cm分层采集土样。土样带回试验室风干后用于土壤粒径组成和有机碳含量的测定，土壤有机碳含量用重铬酸钾外加热法测定，土壤粒径使用激光粒度分析仪测定。
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02 结果与分析
2.1 放牧遗留效应和模拟降水对荒漠草原土壤有机碳含量的影响
2.2 放牧遗留效应和模拟降水对荒漠草原土壤粒径的影响
路径分析是一种研究变量之间因果关系及相关强度的方法。由图5可知，放牧遗留效应直接对土壤有机碳含量有显著的正向影响（P＜0.01），降水变化直接对土壤有机碳含量有显著的负向影响（P＜0.01）；放牧遗留效应和降水变化也会通过对土壤黏粒、粉粒产生显著负向影响（P＜0.05），对砂粒产生显著正向影响（P＜0.05），进而间接地对土壤有机碳含量产生显著负向影响（P＜0.01）。
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03 结论
制作：胡晓然
校对：奇立敏
审核：胡卉芳
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