半干旱草甸草地不同处理下植被特征与土壤酶活性的变化

doi:10.11686/cyxb2022084

草业学报 ›› 2023, Vol. 32 ›› Issue (3): 41-55.DOI: 10.11686/cyxb2022084

半干旱草甸草地不同处理下植被特征与土壤酶活性的变化

王志婷¹(), 刘廷玺¹^,²^,³(), 童新¹^,²^,³, 段利民¹^,²^,³, 李东方¹^,², 刘小勇⁴

^1.内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院，内蒙古呼和浩特 010018
^2.内蒙古自治区水资源保护与利用重点实验室，内蒙古呼和浩特 010018
^3.黄河流域内蒙段水资源与水环境综合治理协同创新中心，内蒙古呼和浩特 010018
^4.乌兰察布市水文勘测局，内蒙古乌兰察布 012000

收稿日期:2022-02-19 修回日期:2022-05-23 出版日期:2023-03-20 发布日期:2022-12-30
通讯作者: 刘廷玺
作者简介:E-mail： txliu1966@163.com
王志婷（1994-），女，陕西富平人，在读硕士。E-mail： 277615460@qq.com
基金资助:
国家自然科学基金项目(51620105003);内蒙古自然科学基金项目(2018ZD05);教育部创新团队发展计划(IRT_17R60);科技部重点领域科技创新团队(2015RA4013);内蒙古农业大学高层次人才科研启动金项目(NDYB2017-24);内蒙古自治区草原英才产业创新创业人才团队（2012）和内蒙古农业大学寒旱区水资源利用创新团队(NDTD2010-6)

Changes in vegetation characteristics and soil enzyme activities under different treatments in semi-arid meadow grassland

Zhi-ting WANG¹(), Ting-xi LIU¹^,²^,³(), Xin TONG¹^,²^,³, Li-min DUAN¹^,²^,³, Dong-fang LI¹^,², Xiao-yong LIU⁴

^1.College of Water Conservancy and Civil Engineering，Inner Mongolia Agricultural University，Hohhot 010018，China
^2.Inner Mongolia Key Laboratory of Water Resource Protection and Utilization，Hohhot 010018，China
^3.Collaborative Innovation Center for Integrated Management of Water Resources and Water Environment in the Inner Mongolia Reaches of the Yellow River，Hohhot 010018，China
^4.Wulanchabu Hydrographic Survey Bureau，Wulanchabu 012000，China

Received:2022-02-19 Revised:2022-05-23 Online:2023-03-20 Published:2022-12-30
Contact: Ting-xi LIU

摘要/Abstract

摘要：

不同草地处理措施对植被和土壤会产生重要的影响。为探究不同草地处理措施对草甸草地的影响，以科尔沁草甸草地不同点为研究对象，设置围封（UNM）、围封+刈割（M）、围封+火烧（F）、放牧（G）4种处理，针对生长季土壤脲酶（S-UE）、碱性磷酸酶（S-AKP）、蔗糖酶（S-SC）活性和植被特征等开展研究，以探究草甸草地的最佳处理方式。结果显示：1）土壤酶活性随着土层深度的增加而降低，不同处理间的差异随着土层深度增加逐渐降低。2）放牧较围封处理，不同点植被高度、盖度、地上生物量和酶活性均降低，而丰富度指数增加。3）刈割较围封处理，不同功能群物种的补偿能力不同，禾本科的补偿能力大于菊科。4）火烧较围封处理，不同点植被高度、盖度、地上生物量、丰富度指数和3种水解酶活性均增加。5）多年刈割较放牧处理，植被高度、盖度和地上生物量和蔗糖酶、碱性磷酸酶活性均增加，丰富度指数和土壤脲酶活性均降低。综上所述，控制性火烧是半干旱地区草甸草地的最佳处理方式。

关键词: 土壤酶活性, 季节动态, 不同处理, 草甸草地

Abstract:

Different grassland development methods， for example， burning， fencing enclosure， and grazing， have different effects on vegetation and soil. To explore the influence of different grassland treatment methods on meadow grassland， several sites within Horqin meadow grassland were selected for study. Four grassland treatments were applied： Enclosure （UNM）， enclosure+mowing （M）， enclosure+burning （F）， and grazing （G）. The activities of soil urease， soil alkaline phosphatase， and soil sucrase as well as vegetation characteristics in the growing season were analyzed to explore the best treatment method for meadow grassland. It was found that： 1） Soil enzyme activity decreased with increasing soil depth， and the differences among different treatments gradually decreased as the soil depth increased. 2） Compared with UNM， G resulted in decreased vegetation height， coverage， aboveground biomass， and soil enzyme activity at different points， but a higher richness index. 3） Compared with UNM， M resulted in different compensatory abilities of species in a range of functional groups. In M， the compensatory ability of Poaceae was greater than that of Compositae. 4） Compared with UNM， F resulted in increased vegetation height， coverage， aboveground biomass， richness index， and activities of the three soil hydrolases at different points. 5） Compared with G， M resulted in increased vegetation height， coverage， aboveground biomass， richness index， and soil urease activity， but decreased sucrase and alkaline phosphatase activities. In conclusion， our results show that controlled burning is the best development treatment for meadow grassland in semi-arid areas.

Key words: soil enzyme activity, seasonal dynamics, different grass treatments, meadow grassland

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图/表 10

图1 研究区试验点布设及草地处理方式示意图D1、C2、C3、E2和C4分别代表草甸地样地名称。D1， C2， C3， E2 and C4 represent the names of meadow grassland sites， respectively.

Fig.1 Layout of test points and grassland treatment mode in the study area

表1 不同样地草地处理方式

Table 1 Different ways of dealing with grass

草甸草地点 Meadow grassland site	草地处理方式 Grassland treatment
C₂	UNM、M₁、F、G
C₃	UNM、M₁、G
D₁	UNM、F、G
C₄	M_L、G
E₂	M_L、G

图2 草甸草地不同草地处理方式示意图

Fig.2 Schematic diagram of different grassland treatments in meadow grassland

图3 各试验点草地不同处理植被群落特征的月变化同行不同小写字母代表该指标在不同处理下差异显著（P<0.05）。Different lowercase letters mean significant differences at the 0.05 level.

Fig.3 Monthly variation of vegetation community characteristics in different treatments of grassland in different experimental sites

图4 不同处理方式草地生长季土壤温度的月变化相同字母代表不同草地处理下差异不显著（P>0.05），不同字母代表不同草地处理下差异显著（P<0.05），下同。Same letters mean no significant differences at the 0.05 level among different grassland treatments； Different letters mean significant differences at the 0.05 level among different grassland treatments， the same below.

Fig.4 Monthly variation of soil temperature in growing season of grassland under different treatments

图5 不同处理方式草地生长季土壤含水率的月变化

Fig.5 Monthly changes of soil moisture content in growing season of grassland under different treatments

图6 生长季不同处理方式草地土壤脲酶活性的月变化

Fig.6 Monthly changes of S-UE activity in growing season of grassland under different treatments

图7 生长季不同处理方式草地土壤蔗糖酶活性的月变化

Fig.7 Monthly changes of S-SC activity in growing season of grassland under different treatments

图8 生长季不同处理方式草地土壤碱性磷酸酶活性的月变化

Fig.8 Monthly changes of S-AKP activity in growing season of grassland under different treatments

图9 植被特征与土壤酶活性的相关性H：植被高度Vegetation height； C：植被盖度Vegetation coverage； B：地上生物量Aboveground biomass； R：丰富度指数 Richness index； W：土壤水分Soil moisture content； T：土壤温度 Soil temperature； S-AKP：土壤碱性磷酸酶活性 Soil alkaline phosphatase activity； S-UE：土壤脲酶活性 Soil urease activity； S-SC：土壤蔗糖酶活性 Soil sucrase activity. “**”“*”分别表示在0.01、0.05水平上显著相关。“**”“*”indicates significant correlation at 0.01， 0.05 levels. “”表示正相关，“”表示负相关，颜色越深，表示其相关性越强。“”indicates positive correlation，“”indicates negative correlation，the darker the color， the stronger the correlation.

Fig.9 Correlation between vegetation characteristics and soil enzyme activities

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半干旱草甸草地不同处理下植被特征与土壤酶活性的变化

Changes in vegetation characteristics and soil enzyme activities under different treatments in semi-arid meadow grassland

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图/表 10

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