不同放牧強(qiáng)度下的土壤水勢日進(jìn)程研究

不同放牧強(qiáng)度下的土壤水勢日進(jìn)程研究

1流域水文生態(tài)特性水資源不足是干旱和半干旱生態(tài)環(huán)境建設(shè)的主要因素。我們深入了解流域水文生態(tài)特征，促進(jìn)可持續(xù)、扎實(shí)的生態(tài)環(huán)境建設(shè)。一般說來,植物的整個(gè)表面都可以吸收水分,但是土壤水卻是植物體水分供應(yīng)的主要來源。土壤水分是土壤肥力的重要因子之一,是土壤的血脈2研究區(qū)地理位置及植被選擇試驗(yàn)區(qū)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市新巴爾虎右旗境內(nèi)克魯倫河流域的中溫型典型草原區(qū)。地理位置為東經(jīng)115°31′~117°43′,北緯47°36′~49°50′,呼倫貝爾市西部中俄蒙三國交界處。東北部與全國最大的陸路口岸城市滿洲里毗鄰。在試驗(yàn)區(qū)選擇呼倫鎮(zhèn)、莫農(nóng)塔拉、杭烏拉三個(gè)樣地。樣地地理位置分布詳見表1。該地區(qū)屬于溫帶半干旱季風(fēng)氣候,年均降水量為300mm,年均氣溫為2℃,年均積溫(≥0℃)2600~2700℃(生長季)。土壤類型主要為栗鈣土。試驗(yàn)地植被種類豐富,以禾本科和菊科為主的植物種類繁多。全旗共有野生植物66科、232屬、472種。在植被調(diào)查過程中,總共記載的植物種類有40種,主要包括禾本科、豆科、菊科、莎草科、薔薇科、毛茛科、唇形科、十字花科、石竹科等(詳見表2)。3試驗(yàn)內(nèi)容和研究方法3.1樣地設(shè)置方法根據(jù)試驗(yàn)研究目的和任務(wù),在試驗(yàn)區(qū)內(nèi)按照天然草原各亞類構(gòu)成比例及分布情況,選擇具有代表性的草原作為研究對象。在呼倫鎮(zhèn),莫農(nóng),杭烏拉三個(gè)地方分別設(shè)置輕、中、重3個(gè)不同放牧梯度樣地。試驗(yàn)區(qū)內(nèi)天然草原的土壤水勢,影響其主要的原因是由于放牧程度的不同引起的,分別測量輕牧梯度下不同深度下土壤水勢日進(jìn)程,中牧梯度下不同深度下土壤水勢日進(jìn)程,重牧梯度下不同深度下土壤水勢日進(jìn)程。3.2野外調(diào)查和統(tǒng)計(jì)分析在不同放牧梯度上的試驗(yàn)區(qū),根據(jù)種類組成特征選取具有代表性的放牧梯度樣地。在每個(gè)樣地設(shè)置一條50m監(jiān)測樣線,每隔5m設(shè)一個(gè)1m×1m的樣方,調(diào)查樣方中出現(xiàn)的植物種類進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。最后將10個(gè)樣方調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總,按算術(shù)平均法獲得取各組成成分相應(yīng)指標(biāo)的平均值。野外調(diào)查時(shí)間為2010年7月。使用Excel和SPSS13.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和作圖。4結(jié)果與分析4.1飽和梯度如圖1所示,輕度放牧條件下土壤各層水勢變化趨于穩(wěn)定,中度放牧干擾下土壤水勢變化趨勢復(fù)雜,而重度放牧條件下的表層土壤水勢變化趨勢不明顯,而隨著土壤深度的增加表現(xiàn)出一定的差異性。輕度放牧梯度上,0~10cm和10~20cm的水勢變化表現(xiàn)一致,隨著時(shí)間的增加水勢能趨于飽和狀態(tài),20~30cm及30~40cm的土壤水勢隨時(shí)間的變化無明顯增加減少的趨勢,且在40cm時(shí)的土壤水勢更趨近與飽和狀態(tài)。中度放牧梯度上,水勢隨時(shí)間變化的曲線趨勢較為復(fù)雜,0~10cm土壤水勢平均分布在較低水平,偏離飽和狀態(tài);10~20cm的土壤水勢卻在11:00時(shí)出現(xiàn)峰值,隨后下降;20~30cm的土壤水勢隨時(shí)間的推移逐漸升高,越趨近于土壤水分的飽和狀態(tài);而30~40cm的土壤水勢在13:00是出現(xiàn)峰值,隨后開始平緩下滑。重度放牧梯度上,表層土壤0~10cm、10~20cm的土壤水勢變化趨勢一致,均隨之時(shí)間的推移呈平緩下滑趨勢,但接近土壤水分的飽和狀態(tài);20~30cm、30~40cm的變化規(guī)律相一致,從6:00~13:00,土壤水勢隨時(shí)間的增加而逐漸升高,趨近土壤水分飽和,到13:00時(shí)出現(xiàn)峰值,隨土壤水勢隨時(shí)間的推移,開始下降。4.2-20歲:土壤水分隨時(shí)間變化的特性由圖2a所示,不同放牧壓力下,0~10cm土壤水勢的變化表現(xiàn)出明顯的差異性,輕度放牧梯度上,土壤水勢的變化隨時(shí)間的增加而逐漸升高,逐漸趨近飽和狀態(tài);重度放牧條件下,土壤水勢在11:00出現(xiàn)峰值,即此時(shí)土壤水分狀態(tài)最接近飽和;重度放牧梯度上,土壤水勢卻與輕牧變化趨勢相反,水勢逐漸下降,即土壤水分隨時(shí)間的變化而逐漸被消耗。由圖2b所示,重度放牧壓力下10~20cm的土壤水勢略高于輕度和中度放牧,中度放牧壓力下的土壤水勢平均略高于輕度放牧壓力,產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因可能與其地表植物根系對其土壤水分的利用效率。由圖2c所示,不同放牧梯度上20~30cm土壤水勢均隨時(shí)間的遞增呈現(xiàn)逐漸升高的趨勢,中度放牧梯度上土壤水勢呈曲線上升趨勢,重度放牧梯度上在13:00時(shí)激增而后下降,而輕度放牧梯度上土壤水勢變化趨勢較小在-1.5~-2.0之間波動。4.3優(yōu)勢種與放養(yǎng)強(qiáng)度由表3可知,輕度放牧強(qiáng)度優(yōu)勢種為克氏針茅,輕度放牧強(qiáng)度優(yōu)勢種為羊草,重度放牧強(qiáng)度優(yōu)勢種為多根蔥;物種數(shù)變化趨勢為中度放牧>輕度放牧>重度放牧。5不同放牧強(qiáng)度對土壤水勢的影響土壤水勢是判斷土壤干旱程度的唯一指標(biāo),研究發(fā)現(xiàn)土壤水勢在一定程度上決定了植物光合動態(tài)和干物質(zhì)的積累過程,特別是在受到干旱脅迫的情況下,土壤水勢往往和其他脅迫因素(如高溫脅迫)一起作用于植物生理過程。土壤水分含量與土壤表被植物覆蓋率密切相關(guān),地表覆蓋率高,土壤水分保持力較好,表層土壤水勢絕對值較低,即越容易達(dá)到飽和狀態(tài);地表覆蓋率低,土壤沙化,土壤水分蒸發(fā)量增高,表層土壤水分較少,因此土壤水勢絕對值相對較高,土壤較為干旱。隨著土壤深度的增加,植物根系對其水分利用率較低,因此,深層土壤水勢變化較不明顯。克氏針茅屬多年生密叢型草本,克氏針茅在典型地帶性生境中的代表類型,是克氏針茅+糙隱子草草地,分布廣而面積最大。在略趨濕潤時(shí),形成克氏針茅-大針茅草地;趨于低濕時(shí),形成克氏針茅-羊草草地;趨于干旱溫暖時(shí),形成克氏針茅-短花針茅草地;趨于干旱時(shí),形成克氏針茅-戈壁針茅或克氏針茅-克列門茨針茅草地;土壤沙礫質(zhì)化時(shí),形成小葉錦雞兒-克氏針茅草地或克氏針茅-冰草草地;海拔上升時(shí),形成克氏針茅-羊茅草地;放牧利用過度時(shí),則促使小半灌木作用增強(qiáng)而形成克氏針茅-冷蒿草地。多根蔥屬于草原荒漠蔥類,因其根系發(fā)達(dá)而得名。其大量分布在荒漠化草原地帶。適宜的降水幅度為150~250mm,對土壤要求不嚴(yán)格,除表土強(qiáng)烈沙化生長不良外,沙壤土、壤土乃至黏土均能很好地生長,土壤質(zhì)地越細(xì),往往長勢越佳。它比克氏針茅更能適應(yīng)干旱的環(huán)境。因此,在土壤水勢較高的輕牧,形成了克氏針茅-羊草草地;在中度放牧?xí)r,土壤水勢較低,于是形成了克氏針茅-冷蒿草地;重度放牧?xí)r,土壤水勢低,克氏針茅罕有所見,優(yōu)勢種變?yōu)槎喔[。6綜合綜合表現(xiàn)為輕牧、重牧、綜合牧(1)在不同放牧梯度下,土壤水勢日進(jìn)程均