柠条枝条覆盖对宁夏荒漠草原土壤水热及补播牧草生物量的影响

doi:10.11686/cyxb2020172

草业学报 ›› 2021, Vol. 30 ›› Issue (4): 58-67.DOI: 10.11686/cyxb2020172

柠条枝条覆盖对宁夏荒漠草原土壤水热及补播牧草生物量的影响

张茹¹(), 李建平¹, 彭文栋², 王芳³, 李志刚¹()

^1.宁夏大学农学院，宁夏银川 750021
^2.盐池农牧科学研究所，宁夏吴忠 751500
^3.宁夏大学资源环境学院，宁夏银川 750021

收稿日期:2020-04-13 修回日期:2020-07-08 出版日期:2021-04-20 发布日期:2021-03-16
通讯作者: 李志刚
作者简介:Corresponding author. E-mail: lizg001@sina.com
张茹(1993-)，女，宁夏银川人，在读硕士。E-mail: zhangrubang@163.com
基金资助:
宁夏大学草学一流学科建设项目(NXYLXK2017A01);宁夏高等学校科学研究项目(NGY2018006);国家自然科学基金(41761066)

Effects of mulching with caragana （Caragana intermedia） branches on soil moisture content and temperature and reseeded forage biomass in desertified grassland in Ningxia Province， China

Ru ZHANG¹(), Jian-ping LI¹, Wen-dong PENG², Fang WANG³, Zhi-gang LI¹()

^1.School of Agriculture，Ningxia University，Yinchuan 750021，China
^2.Yanchi Institute of Agriculture and Animal Husbandry，Wuzhong 751500，China
^3.College of Resources and Environmental Science，Ningxia University，Yinchuan 750021，China

Received:2020-04-13 Revised:2020-07-08 Online:2021-04-20 Published:2021-03-16
Contact: Zhi-gang LI

摘要/Abstract

摘要：

干旱是影响宁夏东部沙化区荒漠草地退化的主要自然因素，也是天然草地补播成功率低的主要原因，该地区大面积种植的柠条是土壤覆盖保水的丰富资源，但是缺乏相关研究。选择平坦的、未生长柠条的退化天然补播草地作为研究对象，在临近有柠条生长的草地平茬其柠条枝条用于试验覆盖，研究不同柠条覆盖厚度（TSM₀，覆盖0 cm；TSM₁，覆盖1 cm；TSM₂，覆盖2 cm；TSM₃，覆盖3 cm）对该地区荒漠草地0~40 cm土壤水热以及补播牧草地上生物量的影响。结果表明，柠条枝条覆盖显著提高了土壤含水量，并且随着覆盖厚度的增加逐渐增大，但2018和2019年间所有覆盖处理下0~20 cm土壤水分平均值与TSM₀之间差异不显著（P>0.05）；在20~40 cm土层，3种柠条枝条覆盖厚度明显较对照提高了土壤水分含量，表现出TSM₃>TSM₂>TSM₁>TSM₀的趋势。结果还表明，柠条枝条覆盖还具有降低草地0~10 cm温度的作用，生长季8：00、14：00和18：00的土壤温度总体均随着柠条枝条覆盖厚度的增加出现降低趋势，且2019年土壤温度随着覆盖厚度的增加，变异系数也在减小，依次为4.6%、2.3%、1.7%，表明覆盖对土壤温度的变化具有缓冲作用。补播牧草地上生物量亦随着覆盖厚度的增加而增大，蒙古冰草、沙打旺及补播的3种牧草的总生物量均与草地20~40 cm土壤水分呈显著正相关（P<0.05）。本研究表明，柠条枝条覆盖有效地改善了荒漠草地土壤的水热，提高了土壤墒情，为牧草种植提供了良好的生长环境，可为该地区及类似地区退化草地的补播改良提供技术借鉴。

关键词: 柠条枝条覆盖, 土壤水分, 土壤温度, 补播牧草生物量, 宁夏荒漠草地

Abstract:

As well as being the main natural factor affecting grassland degradation in the eastern desertification area of Ningxia， drought is also the primary limiting factor influencing natural grassland reseeding. Caragana （Caragana intermedia）， which is extensively planted in grasslands in this area， is an abundant source of herbage for mulching for soil water retention. However， little research has been conducted to date on the use of caragana herbage for mulching. In this study， caragana branches were cut and collected from local grasslands， and were then transported and applied as a mulch for water retention on nearby grassland not planted with caragana. Four treatments were applied： control （no mulching， TSM₀）， and caragana mulch applied on the soil surface of degraded grassland to a thickness of 1 cm （TSM₁）， 2 cm （TSM₂）， and 3 cm （TSM₃）. During the experimental period， the soil moisture content and temperature of the 0-40 cm soil layer were monitored， together with the above-ground biomass of reseeded forages. It was found that the mean soil water content was significantly increased by mulched caragana branches， and the thicker the mulch layer， the greater the soil moisture water. However， the soil water contents of the 0-20 cm soil layer did not differ significantly from TSM₀（P>0.05） in either of two seasons for which data were collected， 2018 and 2019. In contrast， the three mulching treatments increased soil water content in the 20-40 cm soil layer compared with TSM₀， and exhibited a gradation TSM₃>TSM₂>TSM₁>TSM₀. Moreover， mulching with caragana branches decreased soil temperature of the 0-10 cm soil layer during the growing season. The soil temperatures at 8：00， 14：00 and 18：00 were all decreased by mulching， and this effect increased with increasing thickness of caragana branch mulch. In addition， the coefficients of variation for soil temperature in 2019 were 4.6%， 2.3%， 1.7% for treatments TSM₁， TSM₂ and TSM₃， respectively， suggesting that the mulching treatments had a buffering effect on soil temperature fluctuation. We also found that the biomass of reseeded grasses increased as the thickness of caragana-branch mulch increased. Lastly， the biomasses of reseeding grass species Agropyron mongolicum and Astragalus adsurgens， as well as the total biomass of reseeding grasses were positively correlated with the soil water content of the 20-40 cm soil layer （P<0.05）. In conclusion， the application of mulched caragana branches improved soil water content and reduced soil temperature in degraded grassland， and also created a beneficial environment for reseeded forage growth. Therefore， use of mulched caragana branches has the potential to provide a method for enhancement of reseeding and restoration of degraded grassland in this region and other similar environments.

Key words: caragana branch mulching, soil water content, soil temperature, forage biomass, Ningxia desertified grassland

张茹, 李建平, 彭文栋, 王芳, 李志刚. 柠条枝条覆盖对宁夏荒漠草原土壤水热及补播牧草生物量的影响[J]. 草业学报, 2021, 30(4): 58-67.

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图/表 6

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年份 Year	处理 Treatment	0~20 cm		20~40 cm
年份 Year	处理 Treatment	水分平均含量 Average moisture content	变异系数 CV	水分平均含量 Average moisture content	变异系数 CV
2018	TSM₀	10.19±0.44a	7.4	13.21±0.69c	9.0
	TSM₁	10.53±0.35a	5.7	13.56±0.22bc	2.8
	TSM₂	11.43±0.94a	14.3	14.88±1.14ab	13.3
	TSM₃	11.17±1.53a	23.7	15.27±1.72a	19.5
2019	TSM₀	8.52±0.25a	4.9	12.94±0.61b	8.2
	TSM₁	9.40±0.37a	6.9	13.32±0.12b	1.7
	TSM₂	9.06±1.24a	23.6	13.70±1.01b	12.8
	TSM₃	9.67±1.29a	23.1	14.56±1.25a	14.9

年份 Year	处理 Treatment	0~20 cm		20~40 cm
年份 Year	处理 Treatment	水分平均含量 Average moisture content	变异系数 CV	水分平均含量 Average moisture content	变异系数 CV
2018	TSM₀	10.19±0.44a	7.4	13.21±0.69c	9.0
	TSM₁	10.53±0.35a	5.7	13.56±0.22bc	2.8
	TSM₂	11.43±0.94a	14.3	14.88±1.14ab	13.3
	TSM₃	11.17±1.53a	23.7	15.27±1.72a	19.5
2019	TSM₀	8.52±0.25a	4.9	12.94±0.61b	8.2
	TSM₁	9.40±0.37a	6.9	13.32±0.12b	1.7
	TSM₂	9.06±1.24a	23.6	13.70±1.01b	12.8
	TSM₃	9.67±1.29a	23.1	14.56±1.25a	14.9

年份 Year	处理 Treatment	土壤温度 Soil temperature (℃)			平均温度 Average temperature （℃）	变异系数 CV （%）
年份 Year	处理 Treatment	8:00	14:00	18:00	平均温度 Average temperature （℃）	变异系数 CV （%）
2018	TSM₀	20.13a	19.93a	18.40a	19.49±0.55a	4.90
	TSM₁	17.96a	17.36a	18.14a	17.82±0.34b	3.31
	TSM₂	16.65a	16.64a	17.77a	16.96±0.31b	3.18
	TSM₃	16.93a	16.46a	17.68a	17.08±0.31b	3.20
2019	TSM₀	28.63a	28.26a	28.56a	28.48±0.55a	3.35
	TSM₁	26.68ab	25.36ab	27.93ab	26.66±0.74b	4.80
	TSM₂	25.15ab	24.75b	25.88ab	25.26±0.33c	2.30
	TSM₃	24.05b	24.73b	23.95b	24.24±0.25c	1.70

年份 Year	处理 Treatment	土壤温度 Soil temperature (℃)			平均温度 Average temperature （℃）	变异系数 CV （%）
年份 Year	处理 Treatment	8:00	14:00	18:00	平均温度 Average temperature （℃）	变异系数 CV （%）
2018	TSM₀	20.13a	19.93a	18.40a	19.49±0.55a	4.90
	TSM₁	17.96a	17.36a	18.14a	17.82±0.34b	3.31
	TSM₂	16.65a	16.64a	17.77a	16.96±0.31b	3.18
	TSM₃	16.93a	16.46a	17.68a	17.08±0.31b	3.20
2019	TSM₀	28.63a	28.26a	28.56a	28.48±0.55a	3.35
	TSM₁	26.68ab	25.36ab	27.93ab	26.66±0.74b	4.80
	TSM₂	25.15ab	24.75b	25.88ab	25.26±0.33c	2.30
	TSM₃	24.05b	24.73b	23.95b	24.24±0.25c	1.70

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柠条枝条覆盖对宁夏荒漠草原土壤水热及补播牧草生物量的影响

Effects of mulching with caragana （Caragana intermedia） branches on soil moisture content and temperature and reseeded forage biomass in desertified grassland in Ningxia Province， China

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图/表 6

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