荒漠草原不同放牧强度土壤理化特性及可蚀性的空间分布

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苏尼特右旗荒漠草原处于内蒙古荒漠草原的最东端,是内蒙古草原的重要组成部分和畜牧业生产基地,放牧是其最主要的利用方式之一。但苏尼特右旗荒漠草原地处沙尘暴策源地,气候干旱多风,土壤养分含量低,且系统稳定性较差,因长期过度放牧而导致草地风蚀沙化严重。为探究不同放牧强度下土壤理化特性与表层土壤可蚀性的空间分布特征,以内蒙古苏尼特右旗荒漠化草原为研究对象,采用三个随机区组,每组设置轻度放牧(Light grazing LG)、中度放牧(Moderate grazing MG)、重度放牧(Heavy grazing HG)、极重度放牧(Extreme grazing EG)四种放牧强度及不放牧对照组(CK)五个小区。采取野外取样与室内测试相结合的方法,测定不同放牧强度下的土壤理化特性和土壤可蚀性,以期为合理制定放牧强度,增强土壤抗蚀性,阐明土壤可蚀性K值对放牧强度的响应机制,恢复与提高荒漠草原生态生产功能提供科学依据。主要研究结果与结论如下:(1)轻度与中度放牧会降低土壤容重,并有利于土壤养分的积累。随放牧强度增加,土壤容重呈先降低后升高的趋势,土壤容重在中度放牧条件下最小;土壤孔隙度与含水量随放牧强度增加则呈现先增大后减小的趋势;轻度与中度放牧小区孔隙度较高,轻度放牧小区土壤含水量较高,极重度放牧小区最低。土壤有机碳含量在轻度与重度放牧条件下会提高;随放牧强度增加,表层土壤全氮含量增大,全磷含量无明显变化;土壤可蚀性K值呈现先减后增的趋势,轻度放牧小区土壤可蚀性最低,极重度放牧小区土壤可蚀性最高,二者变异系数均低于对照小区。土壤粒度组成均以砂粒为主,粉粒次之,粘粒最少。土壤颗粒分形维数与砂粒呈负相关关系,与粉粒、粘粒呈正相关关系(P<0.05),中等放牧条件下,土壤颗粒与分形维数的相关性最强。不同区组土壤颗粒随放牧强度增加,呈现不同的变化趋势。中度放牧强度与极重度放牧小区土壤颗粒组成优于其他放牧强度。(2)土壤理化特性空间分布呈较弱与中等程度空间自相关,在不同放牧强度与区组间表现各异。试验区内,土壤分形维数呈现由西北到东南方向不均匀递增的趋势,高值区分布在区组三,低值区则集中分布在区组一;土壤有机碳含量高值区在试验区南北方向对角线上与东北部边缘集中分布,低值区集中分布在二区的西南与东北方向的放牧小区;土壤全氮空间分布特征较为均匀,低值区集中分布在区组一,高值区集中分布在区组二与区组三的轻度与中度放牧小区;土壤全磷在区组二与区组三呈现由东北向西南呈现先增大后减小的趋势,区组三土壤全磷含量则有两个高值区,西南方向三个放牧小区全磷的分布与区组二、三一致。土壤可蚀性K值低值区主要分布在一区,高值区则集中分布在二区与三区中部的放牧小区,在二区与三区的高值区中间,有低值区点状分布。(3)土壤可蚀性K值与砂粒含量在P<0.05水平上呈极显著负相关,与有机碳含量在P<0.01水平上呈极显著负相关,与粉粒含量呈极显著正相关,与粘粒含量呈显著正相关,与全氮、全磷含量呈正相关关系(P<0.05)。K值与粉粒体积分数Vsilt和有机碳含量C关系符合K=0.012+0.01Vsilt+0.005C。土壤可蚀性K值与放牧强度Gi可用线性方程K=0.006Gi+0.021表达。
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