民勤退耕区次生草地土壤特性研究

doi:10.11686/cyxb2020129

草业学报 ›› 2021, Vol. 30 ›› Issue (2): 59-68.DOI: 10.11686/cyxb2020129

民勤退耕区次生草地土壤特性研究

宋达成¹^,²^,³(), 王理德¹^,²^,³(), 吴昊¹^,³, 吴春荣¹^,²^,³, 赵赫然¹^,²^,³, 韩生慧¹^,²^,³, 胥宝一¹^,²^,³

^1.甘肃省治沙研究所，甘肃兰州 730070
^2.甘肃省河西走廊森林生态系统国家定位观测研究站，甘肃武威 733000
^3.甘肃省荒漠化与风沙灾害防治国家重点实验室培育基地，甘肃武威 733000

收稿日期:2020-03-24 修回日期:2020-04-22 出版日期:2021-02-20 发布日期:2021-01-19
通讯作者: 王理德
作者简介:E-mail: wld69@tom.com
宋达成（1990-），男，甘肃兰州人，助理研究员，硕士。E-mail: songdc90@163.com
基金资助:
国家自然科学地区基金项目“民勤绿洲退耕区次生草地演变过程中土壤微生态机理研究”(31760709);省青年科技基金计划项目“民勤绿洲退耕区次生草地土壤酶变化规律及驱动机制研究”(18JR3RA019);省级林业科技项目“石羊河下游退耕地区次生草地土壤微生物多样性研究”(2017kj025)

A study of change in soil characteristics with recovery time in degraded grassland in Minqin

Da-cheng SONG¹^,²^,³(), Li-de WANG¹^,²^,³(), Hao WU¹^,³, Chun-rong WU¹^,²^,³, He-ran ZHAO¹^,²^,³, Sheng-hui HAN¹^,²^,³, Bao-yi XU¹^,²^,³

^1.Gansu Desert Control Research Institute，Lanzhou 730070，China
^2.Gansu Hexi Corridor Forest Ecosystem National Research Station，Wuwei 733000，China
^3.State Key Laboratory Breeding Base of Desertification and Aeolian Sand Disaster Combating，Wuwei 733000，China

Received:2020-03-24 Revised:2020-04-22 Online:2021-02-20 Published:2021-01-19
Contact: Li-de WANG

摘要/Abstract

摘要：

为探讨不同年限对退耕区次生草地土壤理化及土壤微生物特性的影响，以民勤绿洲退耕区不同退耕年限次生草地（1、2、8、13、20年）为研究对象，并将耕地作为对照，采用时空互代法测定和分析土壤理化性质（pH、含水率、砂粒含量、全氮、速效钾、速效磷）、土壤三大类微生物（细菌、放线菌、真菌）数量、土壤微生物生物量（碳、氮、磷）变化特征及其三者的相关性。结果表明：不同年限退耕地土壤微生物数量均以细菌最高，放线菌次之，真菌最低。随着退耕年限的增加，土壤砂粒含量、全氮、速效钾、土壤微生物量碳、土壤微生物量氮、土壤微生物量磷等指标均呈现先上升后下降趋势；土壤含水率、速效磷、细菌数量、放线菌数量均表现出不同程度的下降趋势；不同退耕年限对土壤pH值及真菌含量影响不显著。土壤理化性质与土壤微生物学特性间存在一定的相关性。土壤肥力质量综合评价结果表明退耕8年之前是民勤退耕区次生草地治理过程中的关键时期。

关键词: 退耕地, 土壤理化特性, 土壤微生物, 动态变化

Abstract:

This research investigated soil physical and chemical properties and soil microorganism presence for five sites forming a time series （1， 2， 8， 13， 20 years since cessation of farming） for recovery of degraded grassland in Minqin County， Gansu Province. Soil physical and chemical properties measured included pH， moisture content， sand content， total nitrogen， available potassium and available phosphorus. Soil microbial determinations included comparative abundance of the three main taxonomic groups （bacteria， actinomycetes and fungi）， and soil microbial biomass （carbon， nitrogen， phosphorus） and their correlation. It was found that bacteria were the most abundant soil microorganism， while actinomycetes and fungi were less abundant. With increase in years of recovery， soil sand content， total nitrogen， available potassium， soil microbial biomass carbon， soil microbial biomass nitrogen， soil microbial biomass phosphorus and other indicators showed an initial rise and then a decline trend. For soil moisture content， available phosphorus， bacterial population count， and actinomycete abundance showed a decreasing trend in different degrees. Difference in recovery time did not significantly affect the soil pH or the soil fungal content. There is a certain correlation between soil physical and chemical properties and soil microorganism properties. The results of multivariate evaluation of soil fertility data show that eight years was the time by which key changes were achieved in the recovery of degraded grassland in abandoned farmland areas in Minqin.

Key words: abandoned land, soil physical and chemical properties, soil microorganism abundance, dynamic variation

宋达成, 王理德, 吴昊, 吴春荣, 赵赫然, 韩生慧, 胥宝一. 民勤退耕区次生草地土壤特性研究[J]. 草业学报, 2021, 30(2): 59-68.

Da-cheng SONG, Li-de WANG, Hao WU, Chun-rong WU, He-ran ZHAO, Sheng-hui HAN, Bao-yi XU. A study of change in soil characteristics with recovery time in degraded grassland in Minqin[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2021, 30(2): 59-68.

图/表 7

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退耕年限Abandoned years (yr)	海拔 Altitude (m)	经纬度 Longitude/latitude	群落优势种 Dominant plants species	伴生种 Accompanying species
0	1304.0	E 103°35′14.01″，N 39°03′52.00″	茴香Foeniculum vulgare	藜Chenopodium album
1	1305.9	E 103°35′7.29″，N 39°03′57.53″	地肤K. scoparia，中亚滨藜 Atriplex centralasiatica	虎尾草Chloris virgata，碱蓬S. glauca，细叶骆驼蓬Naganum nigellastum，田旋花Convolvulus arvensis，稗子草Echinochloa crusgali
2	1306.6	E 103°35′9.84″，N 39°03′51.62″	白茎盐生草H. arachnoideus，地肤K. scoparia，中亚滨藜A. centralasiatica	油蒿Artemisia ordosica，针茅Stipa capillata，狗娃花Heteropappus hispidus，猪毛蒿Artemisia scoparia，白草Pennisetum centrasiaticum
8	1305.0	E 103°36′8.92″，N 39°03′25.13″	小果白刺N. sibirica，黑果枸杞Lycium ruthenicum	中亚滨藜 A. centralasiatica，地肤K. scoparia，红砂R. songarica，枸杞Lycium chinense，芦苇Phragmites australis
13	1306.4	E 103°36′18.18″，N 39°02′30.29″	黑果枸杞L. ruthenicum	腺独行菜Lepidium apetalum，画眉草Eragrostis pilosa，小叶碱蓬Suaeda microphylla，黄花补血草Limonium aureum
20	1308.1	E 103°37′1.85″， N 39°01′44.11″	黑果枸杞L. ruthenicum	中亚滨藜A. centralasiatica，黄花补血草L. aureum，小叶碱蓬S. microphylla，盐爪爪K. foliatum，地锦Parthenocissus tricuspidata

退耕年限Abandoned years (yr)	海拔 Altitude (m)	经纬度 Longitude/latitude	群落优势种 Dominant plants species	伴生种 Accompanying species
0	1304.0	E 103°35′14.01″，N 39°03′52.00″	茴香Foeniculum vulgare	藜Chenopodium album
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2	1306.6	E 103°35′9.84″，N 39°03′51.62″	白茎盐生草H. arachnoideus，地肤K. scoparia，中亚滨藜A. centralasiatica	油蒿Artemisia ordosica，针茅Stipa capillata，狗娃花Heteropappus hispidus，猪毛蒿Artemisia scoparia，白草Pennisetum centrasiaticum
8	1305.0	E 103°36′8.92″，N 39°03′25.13″	小果白刺N. sibirica，黑果枸杞Lycium ruthenicum	中亚滨藜 A. centralasiatica，地肤K. scoparia，红砂R. songarica，枸杞Lycium chinense，芦苇Phragmites australis
13	1306.4	E 103°36′18.18″，N 39°02′30.29″	黑果枸杞L. ruthenicum	腺独行菜Lepidium apetalum，画眉草Eragrostis pilosa，小叶碱蓬Suaeda microphylla，黄花补血草Limonium aureum
20	1308.1	E 103°37′1.85″， N 39°01′44.11″	黑果枸杞L. ruthenicum	中亚滨藜A. centralasiatica，黄花补血草L. aureum，小叶碱蓬S. microphylla，盐爪爪K. foliatum，地锦Parthenocissus tricuspidata

指标Index	退耕年限Abandoned years （yr）
指标Index	CK	1	2	8	13	20
pH	8.187±0.160a	8.080±0.090ab	7.980±0.147ab	8.007±0.310ab	7.983±0.144ab	7.767±0.046b
含水率Water content （%）	0.110±0.010a	0.078±0.007bc	0.074±0.003bc	0.059±0.005c	0.126±0.031a	0.103±0.011ab
砂粒含量Sand content （%）	72.827±2.473bc	79.361±10.480ab	86.090±10.037a	62.687±2.320c	62.778±0.395c	60.927±0.850c
全氮Total nitrogen （%）	0.032±0.002ab	0.024±0.004bc	0.036±0.002a	0.022±0.010c	0.018±0.001c	0.017±0.002c
速效钾Available K (mg·kg^-1)	227.586±66.140b	142.007±21.555b	159.056±29.197b	234.332±69.178b	411.067±60.911a	199.814±16.465b
速效磷Available P (mg·kg^-1)	1.397±0.127a	0.962±0.102bc	1.036±0.217b	1.482±0.080a	0.760±0.139cd	0.506±0.115d

指标Index	退耕年限Abandoned years （yr）
指标Index	CK	1	2	8	13	20
pH	8.187±0.160a	8.080±0.090ab	7.980±0.147ab	8.007±0.310ab	7.983±0.144ab	7.767±0.046b
含水率Water content （%）	0.110±0.010a	0.078±0.007bc	0.074±0.003bc	0.059±0.005c	0.126±0.031a	0.103±0.011ab
砂粒含量Sand content （%）	72.827±2.473bc	79.361±10.480ab	86.090±10.037a	62.687±2.320c	62.778±0.395c	60.927±0.850c
全氮Total nitrogen （%）	0.032±0.002ab	0.024±0.004bc	0.036±0.002a	0.022±0.010c	0.018±0.001c	0.017±0.002c
速效钾Available K (mg·kg^-1)	227.586±66.140b	142.007±21.555b	159.056±29.197b	234.332±69.178b	411.067±60.911a	199.814±16.465b
速效磷Available P (mg·kg^-1)	1.397±0.127a	0.962±0.102bc	1.036±0.217b	1.482±0.080a	0.760±0.139cd	0.506±0.115d

指标 Index	退耕年限Abandoned years (yr)
指标 Index	CK	1	2	8	13	20
土壤微生物量碳Soil microbial biomass C	124.172±18.595c	290.156±10.027b	346.704±62.316b	300.301±42.133b	459.287±66.774a	67.245±1.335c
土壤微生物量氮 Soil microbial biomass N	21.335±1.744b	46.688±3.618ab	69.513±24.235a	56.358±28.520ab	27.824±7.384b	54.327±23.444ab
土壤微生物量磷 Soil microbial biomass P	28.086±9.015b	37.980±15.046ab	49.471±6.944a	8.505±1.057c	37.231±6.792ab	9.208±3.381c

民勤退耕区次生草地土壤特性研究

A study of change in soil characteristics with recovery time in degraded grassland in Minqin

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指标 Index	细菌 Bacteria	放线菌 Actinomycetes	真菌 Fungi	土壤微生物量碳 Soil microbial biomass C	土壤微生物量氮 Soil microbial biomass N	土壤微生物量磷 Soil microbial biomass P
pH	0.727	0.835^*	0.785	0.155	-0.517	0.375
含水率Water content	0.077	-0.483	-0.385	-0.060	-0.755	0.106
砂粒含量Sand content	0.156	0.497	0.139	0.171	0.311	0.793
全氮Total nitrogen	0.565	0.583	0.332	0.000	0.168	0.588
速效钾Available K	-0.114	-0.519	-0.302	0.481	-0.587	-0.031
速效磷Available P	0.721	0.817^*	0.873^*	0.053	-0.110	-0.063

退耕年限 Abandoned years (yr)	因子得分 Factor score				综合得分 General sores	名次 Ranking
退耕年限 Abandoned years (yr)	因子1 Factor1	因子2 Factor 2	因子3 Factor 3	因子4 Factor 4	综合得分 General sores	名次 Ranking
0	1.27819	0.38516	1.14979	-0.97063	0.7571	1
1	0.20669	0.50839	-0.46577	0.09878	0.1304	2
2	-0.43713	1.48493	-0.84288	0.23228	0.0281	4
8	0.95950	-1.27734	-1.03027	0.56685	-0.0296	5
13	-0.68958	-0.27640	1.29532	1.39102	0.0322	3
20	-1.31768	-0.82473	-0.10619	-1.31830	-0.9183	6

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