植物生态学报 ›› 2018, Vol. 42 ›› Issue (3): 317-326.DOI: 10.17521/cjpe.2017.0046
张璐1,郝匕台1,齐丽雪1,李艳龙1,徐慧敏1,杨丽娜2,宝音陶格涛1,*()
出版日期:
2018-03-20
发布日期:
2017-06-16
通讯作者:
宝音陶格涛 ORCID:0000-0003-1280-3794
基金资助:
ZHANG Lu1,HAO Bi-Tai1,QI Li-Xue1,LI Yan-Long1,XU Hui-Min1,YANG Li-Na2,BAOYIN Taogetao1,*()
Online:
2018-03-20
Published:
2017-06-16
Contact:
Taogetao BAOYIN ORCID:0000-0003-1280-3794
Supported by:
摘要:
基于1983年开始的改良恢复长期观测试验, 研究了在排除干扰的围封保护下, 不同恢复改良措施对内蒙古退化羊草(Leymus chinensis)草原群落地上生物量和土壤有机质含量动态变化过程的影响, 改良恢复措施包括浅耕翻、耙地和自然恢复。结果表明: (1)地上生物量在前期(1983-1991年)的动态变化特征为自然恢复处理显著低于浅耕翻处理, 耙地处理与其余两个处理没有显著差异。中期(1992-2006年)各处理之间无显著差异; 后期(2007-2014年)为自然恢复>耙地>浅耕翻, 且自然恢复与浅耕翻处理之间有显著差异。(2) 0-10 cm土壤有机质含量在前期的动态变化特征为浅耕翻>耙地>自然恢复, 且处理之间有显著差异, 自然恢复、浅耕翻、耙地处理相对1983年土壤有机质分别增加了21%、45%、37%; 中期和后期自然恢复处理显著大于浅耕翻处理, 耙地处理介于两个处理之间且与二者没有显著差异。中期自然恢复、浅耕翻、耙地处理有机质含量相对1983年分别增加了61%、46%、57%, 后期分别增加了67%、51%、62%。(3) 10-30 cm土壤有机质在前期浅耕翻>自然恢复>耙地, 且各处理之间有显著差异; 中期和后期各处理之间无显著差异。总之, 应依据恢复目标的不同, 选择不同的改良措施。在短时间尺度上, 浅耕翻有利于退化羊草草原生产力和土壤有机碳的快速恢复, 而长时间尺度上自然恢复和耙地的效益更明显。
张璐, 郝匕台, 齐丽雪, 李艳龙, 徐慧敏, 杨丽娜, 宝音陶格涛. 草原群落生物量和土壤有机质含量对改良措施的动态响应. 植物生态学报, 2018, 42(3): 317-326. DOI: 10.17521/cjpe.2017.0046
ZHANG Lu, HAO Bi-Tai, QI Li-Xue, LI Yan-Long, XU Hui-Min, YANG Li-Na, BAOYIN Taogetao. Dynamic responses of aboveground biomass and soil organic matter content to grassland restoration. Chinese Journal of Plant Ecology, 2018, 42(3): 317-326. DOI: 10.17521/cjpe.2017.0046
处理 Treatment | 地上生物量 Aboveground biomass (g·m-2) | ||
---|---|---|---|
前期 Early period (1987-1991) | 中期 Middle period (2002-2006) | 后期 Latter period (2010-2014) | |
自然恢复 Natural restoration | 134.15 ± 9.9bB | 180.82 ± 17aB | 281.75 ± 36.7aA |
浅耕翻 Shallow plough | 165.85 ± 9.3aA | 185.57 ± 15.1aA | 192.98 ± 21.5bA |
耙地 Harrow | 141.56 ± 8.9abC | 197.04 ± 10.1aB | 237.32 ± 20.6abA |
表1 不同改良措施对群落地上生物量的影响(平均值±标准误差)
Table 1 Effect of different restoration treatments on aboveground biomass (mean ± SE)
处理 Treatment | 地上生物量 Aboveground biomass (g·m-2) | ||
---|---|---|---|
前期 Early period (1987-1991) | 中期 Middle period (2002-2006) | 后期 Latter period (2010-2014) | |
自然恢复 Natural restoration | 134.15 ± 9.9bB | 180.82 ± 17aB | 281.75 ± 36.7aA |
浅耕翻 Shallow plough | 165.85 ± 9.3aA | 185.57 ± 15.1aA | 192.98 ± 21.5bA |
耙地 Harrow | 141.56 ± 8.9abC | 197.04 ± 10.1aB | 237.32 ± 20.6abA |
处理 Treatment | 生物量与5-8月平均气温 Biomass and mean air temperature since May to August | 生物量与年平均气温 Biomass and mean annual air temperature | 生物量与5-8月总降水量 Biomass and total precipitation since May to August | 生物量与年总降水量 Biomass and total annual precipitation | |
---|---|---|---|---|---|
自然恢复 Natural restoration | R2 | 0.010β9 | 0.056β3 | 0.089β1 | 0.103β3 |
p | 0.866β7 | 0.470β8 | 0.297β2 | 0.242β3 | |
浅耕翻 Shallow plough | R2 | 0.003β8 | 0.029β6 | 0.140β0 | 0.208β0 |
p | 0.952β1 | 0.677β0 | 0.140β7 | 0.048β3 | |
耙地 Harrow | R2 | 0.017β9 | 0.118β8 | 0.041β5 | 0.081β7 |
p | 0.790β3 | 0.193β1 | 0.576β4 | 0.330β4 |
表2 不同改良措施生物量与气象数据的相关性分析
Table 2 Correlation analysis of biomass and meteorological data under different restoration treatments
处理 Treatment | 生物量与5-8月平均气温 Biomass and mean air temperature since May to August | 生物量与年平均气温 Biomass and mean annual air temperature | 生物量与5-8月总降水量 Biomass and total precipitation since May to August | 生物量与年总降水量 Biomass and total annual precipitation | |
---|---|---|---|---|---|
自然恢复 Natural restoration | R2 | 0.010β9 | 0.056β3 | 0.089β1 | 0.103β3 |
p | 0.866β7 | 0.470β8 | 0.297β2 | 0.242β3 | |
浅耕翻 Shallow plough | R2 | 0.003β8 | 0.029β6 | 0.140β0 | 0.208β0 |
p | 0.952β1 | 0.677β0 | 0.140β7 | 0.048β3 | |
耙地 Harrow | R2 | 0.017β9 | 0.118β8 | 0.041β5 | 0.081β7 |
p | 0.790β3 | 0.193β1 | 0.576β4 | 0.330β4 |
土层深度 Soil depth(cm) | 年份 Year | 不同处理土壤有机质含量 Soil organic matter content under different treatment (mg·kg-1) | ||
---|---|---|---|---|
自然恢复 Natural restoration | 浅耕翻 Shallow plough | 耙地 Harrow | ||
0-10 | 1991 | 17.14 ± 0.3cB | 21.24 ± 0.2aA | 18.37 ± 0.5bB |
10-30 | 14.67 ± 0.5bB | 15.60 ± 0.2aA | 11.50 ± 0.09cB | |
0-10 | 2006 | 30.04 ± 0.7aA | 21.42 ± 2.4bA | 27.12 ± 2.8abA |
10-30 | 20.98 ± 2.4aA | 15.96 ± 1.8aA | 18.86 ± 2.8aA | |
0-10 | 2014 | 35.25 ± 5.8aA | 23.65 ± 1.1bA | 30.70 ± 1.4abA |
10-30 | 17.69 ± 1.3aAB | 14.63 ± 0.5aA | 17.40 ± 1.0aA |
表3 不同改良措施下土壤有机质含量(平均值±标准误差)
Table 3 Soil organic matter content under different restoration treatments (mean ± SE)
土层深度 Soil depth(cm) | 年份 Year | 不同处理土壤有机质含量 Soil organic matter content under different treatment (mg·kg-1) | ||
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自然恢复 Natural restoration | 浅耕翻 Shallow plough | 耙地 Harrow | ||
0-10 | 1991 | 17.14 ± 0.3cB | 21.24 ± 0.2aA | 18.37 ± 0.5bB |
10-30 | 14.67 ± 0.5bB | 15.60 ± 0.2aA | 11.50 ± 0.09cB | |
0-10 | 2006 | 30.04 ± 0.7aA | 21.42 ± 2.4bA | 27.12 ± 2.8abA |
10-30 | 20.98 ± 2.4aA | 15.96 ± 1.8aA | 18.86 ± 2.8aA | |
0-10 | 2014 | 35.25 ± 5.8aA | 23.65 ± 1.1bA | 30.70 ± 1.4abA |
10-30 | 17.69 ± 1.3aAB | 14.63 ± 0.5aA | 17.40 ± 1.0aA |
处理 Treatment | 土壤有机质的恢复速率 Recovery rate of soil organic matter content (mg·kg-1·a-1) | |||
---|---|---|---|---|
1983-1991年 During 1983-1991 | 1991-2006年 During 1991-2006 | 2006-2014年 During 2006-2014 | 32年平均速率 Average rate of 32 year | |
自然恢复 Natural restoration | 0.69 | 0.86 | 0.65 | 0.76 |
浅耕翻 Shallow plough | 1.20 | 0.01 | 0.28 | 0.39 |
耙地 Harrow | 0.84 | 0.58 | 0.45 | 0.61 |
表4 不同改良措施下0-10 cm土壤有机质的恢复速率
Table 4 Recovery rate of soil organic matter content (0-10 cm) under different restoration treatments
处理 Treatment | 土壤有机质的恢复速率 Recovery rate of soil organic matter content (mg·kg-1·a-1) | |||
---|---|---|---|---|
1983-1991年 During 1983-1991 | 1991-2006年 During 1991-2006 | 2006-2014年 During 2006-2014 | 32年平均速率 Average rate of 32 year | |
自然恢复 Natural restoration | 0.69 | 0.86 | 0.65 | 0.76 |
浅耕翻 Shallow plough | 1.20 | 0.01 | 0.28 | 0.39 |
耙地 Harrow | 0.84 | 0.58 | 0.45 | 0.61 |
处理 Treatment | 土壤有机质的恢复速率 Recovery rate of soil organic matter content (mg·kg-1·a-1) | |||
---|---|---|---|---|
1983-1991年 During 1983-1991 | 1991-2006年 During 1991-2006 | 2006-2014年 During 2006-2014 | 32年平均速率 Average rate of 32 year | |
自然恢复 Natural restoration | 0.46 | 0.42 | 0.41 | 0.22 |
浅耕翻 Shallow plough | 0.58 | 0.02 | 0.17 | 0.12 |
耙地 Harrow | 0.07 | 0.49 | 0.18 | 0.21 |
表5 不同改良措施下10-30 cm土壤有机质的恢复速率
Table 5 Recovery rate of soil organic matter content (10-30 cm) under different restoration treatments
处理 Treatment | 土壤有机质的恢复速率 Recovery rate of soil organic matter content (mg·kg-1·a-1) | |||
---|---|---|---|---|
1983-1991年 During 1983-1991 | 1991-2006年 During 1991-2006 | 2006-2014年 During 2006-2014 | 32年平均速率 Average rate of 32 year | |
自然恢复 Natural restoration | 0.46 | 0.42 | 0.41 | 0.22 |
浅耕翻 Shallow plough | 0.58 | 0.02 | 0.17 | 0.12 |
耙地 Harrow | 0.07 | 0.49 | 0.18 | 0.21 |
图2 自然恢复处理0-10 cm土壤有机质含量与生物量的关系。
Fig. 2 The relationship between soil organic matter content (0-10 cm) and aboveground biomass under natural restoration treatment.
图3 自然恢复处理10-30 cm土壤有机质含量与生物量的关系。
Fig. 3 The relationship between soil organic matter content (10-30 cm) and aboveground biomass under natural restoration treatment.
图4 浅耕翻处理0-10 cm土壤有机质含量与生物量的关系。
Fig. 4 The relationship between soil organic matter content (0-10 cm) and aboveground biomass under shallow plough treatment.
图5 浅耕翻处理10-30 cm土壤有机质含量与生物量的关系。
Fig. 5 The relationship between soil organic matter content (10-30 cm) and aboveground biomass under shallow plough treatment.
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