生物炭基肥和补播对荒漠草原植物群落和土壤养分的影响

doi:10.11733/j.issn.1007-0435.2023.12.023

草地学报 ›› 2023, Vol. 31 ›› Issue (12): 3775-3784.DOI: 10.11733/j.issn.1007-0435.2023.12.023

生物炭基肥和补播对荒漠草原植物群落和土壤养分的影响

范博^1,2, 王占义^1,2, 刘鹏博¹, 赵向玲¹, 李海菁¹, 王成杰¹

1. 内蒙古农业大学草原与资源环境学院, 内蒙古呼和浩特 010010;
2. 内蒙古农业大学草原资源教育部重点实验室, 内蒙古呼和浩特 010018;
3. 呼伦贝尔市阿荣旗林业和草原局, 内蒙古呼伦贝尔 021000;
4. 中共内蒙古自治区苏尼特左旗委员会组织部, 内蒙古锡林郭勒盟 026000

收稿日期:2023-04-13 修回日期:2023-06-10 出版日期:2023-12-15 发布日期:2024-01-03
通讯作者: 王占义,E-mail:zhanyiwang2006@163.com
作者简介:范博(1995-),男，汉族，内蒙古呼和浩特人，硕士研究生，主要从事草地资源管理研究，E-mail:2241619130@qq.com
基金资助:
国家自然科学基金(32160331)；中央引导地方科技发展基金(2021ZY0020)；内蒙古自治区“科技兴蒙”国际合作引导项目(2021CG0020)资助

Effects of Biochar-based Fertilizer Application and Reseeding on Plant Community and Soil Nutrients in Desert Steppe

FAN Bo^1,2, WANG Zhan-yi^1,2, LIU Peng-bo¹, ZHAO Xiang-lin¹, LI Hai-jing¹, WANG Cheng-jie¹

1. College of Grassland, Resources and Environmental Science, Inner Mongolia Agricultural University, Hohhot, Inner Mongolia 010010, China;
2. Key Laboratory of Grassland Resources, Ministry of Education, Hohhot, Inner Mongolia 010018, China;
3. Forest and Grassland Bureau of Arong County, Hulun Buir City, Inner Mongolia 021000, China;
4. Sunite-Zuo County Committee of the Chinese Communist Party, Xilin Gole, Inner Mongolia 026000, China

Received:2023-04-13 Revised:2023-06-10 Online:2023-12-15 Published:2024-01-03

摘要/Abstract

摘要： 施肥和补播是改良退化草原的主要措施。本文以荒漠草原退化草地为研究对象，共设四个处理[对照(CK)、补播(CP)、施生物炭基磷肥(CB)与施生物炭基磷肥+补播(CPB)]，测定植物群落总密度、平均高度、总盖度、地上总生物量以及土壤有机碳、速效磷和全氮含量等指标。结果表明：与CK相比，CB处理显著增加了群落优势种比例且提高了土壤有机碳和全磷含量(P<0.05)；CP处理的Simpson优势度指数要显著高于CB处理(P<0.05)；植物群落物种丰富度与土壤速效磷含量、pH值和有机碳含量之间显著负相关(P<0.05)。本研究基于两年的试验数据表明：与补播处理比较，施生物炭基磷肥处理能够较快的提高荒漠草原土壤主要养分含量和改善植被状况。

关键词: 荒漠草原, 多样性指数, 土壤养分, 冗余分析

Abstract: Fertilization and reseeding are the main measures to improve the quality of degraded grassland. Four treatments were applied in a degraded grassland of desert steppe:control (CK),reseeding (CP),biochar-based phosphate fertilizer application (CB) and biochar-based phosphate fertilizer application plus reseeding (CPB). The total density, average height, total coverage, total aboveground biomass of plant community,soil organic carbon,available phosphorus and total nitrogen were measured in all treatments. The results showed that compared with CK,CB treatment significantly increased the proportion of dominant species in the community and increased the content of soil organic carbon and total phosphorus content (P < 0.05). The Simpson dominance index of the plant community in CP treatment was significantly greater than that of CB treatment (P < 0.05). There was a significant negative correlation between plant species richness and the content of soil available phosphorus,organic carbon and pH value (P < 0.05). Based on two years of experimental data,it can be concluded from this study that in compared with the reseeding treatment,the application of biochar-based phosphate fertilizer could improve the main nutrients of soil and vegetation status of the desert steppe in a short period.

Key words: Desert steppe, Diversity index, Soil nutrients, Redundancy analysis

中图分类号:

S812

范博, 王占义, 刘鹏博, 赵向玲, 李海菁, 王成杰. 生物炭基肥和补播对荒漠草原植物群落和土壤养分的影响[J]. 草地学报, 2023, 31(12): 3775-3784.

FAN Bo, WANG Zhan-yi, LIU Peng-bo, ZHAO Xiang-lin, LI Hai-jing, WANG Cheng-jie. Effects of Biochar-based Fertilizer Application and Reseeding on Plant Community and Soil Nutrients in Desert Steppe[J]. Acta Agrestia Sinica, 2023, 31(12): 3775-3784.

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参考文献

[1] 聂明鹤,沈艳,陆颖,等. 宁夏盐池县荒漠草原区不同群落优势植物叶片-土壤生态化学计量特征[J]. 草地学报,2021,29(1):131-140
[2] 白永飞,王扬. 聚焦退化草原的生态修复中国科学院内蒙古草原生态系统定位研究站侧记[J]. 人与生物圈,2021(1):16-19
[3] LIU M,DRIES L,HEIJMAN W,et al. Land tenure reform and grassland degradation in Inner Mongolia,China[J]. China Economic Review,2019,55:181-198
[4] 陈子萱,田福平,武高林,等. 补播禾草对玛曲高寒沙化草地各经济类群地上生物量的影响[J]. 中国草地学报,2011,33(4):58-62
[5] 王斌,杨彦军,董秀,等. 补播禾草对退化苜蓿草地生产性能及牧草品质的影响[J]. 草地学报,2021,29(3):618-624
[6] 杨增增,张春平,董全民,等. 补播对中度退化高寒草地群落特征和多样性的影响[J]. 草地学报,2018,26(5):1071-1077
[7] 孙伟,刘玉玲,王德平,等. 补播羊草和黄花苜蓿对退化草甸植物群落特征的影响[J]. 草地学报,2021,29(8):1809-1817
[8] 姬万忠,王庆华. 补播对天祝高寒退化草地植被和土壤理化性质的影响[J]. 草业科学,2016,33(5):886-890
[9] 吴宛萍,马红彬,陆琪,等. 补播对宁夏荒漠草原植物群落及土壤理化性状的影响[J]. 草业科学,2020,37(10):1959-1969
[10] 刘卓. 补播禾草对退化苜蓿草地生产性能、营养品质及土壤性质的影响[D]. 银川:宁夏大学,2020:9-16
[11] 郭剑波,赵国强,贾书刚,等. 施肥对高寒草原草地质量指数及土壤性质影响的综合评价[J]. 草业学报,2020,29(9):85-93
[12] 高本强,袁自强,王斌先,等. 施肥和刈割对亚高山草甸物种多样性与生产力及其关系的影响[J]. 植物生态学报,2014,38(5):417-424
[13] YANG Z L,RUIJVEN J V,DU G Z. The effects of long-term fertilization on the temporal stability of alpine meadow communities[J]. Plant and Soil,2011,345(1-2):315-324
[14] WALI F,NAVEED M,BASHIR M A,et al. Formulation of biochar-based phosphorus fertilizer and its impact on both soil properties and chickpea growth performance[J]. Sustainability,2020,12(22):3-4
[15] 张浩玮,白小明,陈辉,等. 草地早熟禾(Poa pratensis)N积累、分配和硝酸还原酶活性对氮、磷肥的响应[J]. 中国沙漠,2019,39(5):222-231
[16] BATI D,ACHALU C. Effects of phosphorus fertilizer rates and its placement methods on residual soil phosphorus,yield,and phosphorus uptake of maize:at Bedele Districtistrict,Ethiopia[J]. American Journal of Agriculture and Forestry,2021,9(5):319-333
[17] 付嘉英,乔志刚,郑金伟,等. 不同炭基肥料对小白菜硝酸盐含量、产量及品质的影响[J]. 中国农学通报,2013,29(34):162-165
[18] ZHENG J,HAN J,LIU Z,et al. Biochar compound fertilizer increases nitrogen productivity and economic benefits but decreases carbon emission of maize production[J]. Agriculture Ecosystems and Environment,2017,241(1):70-78
[19] 任晓雪,曹彦辉,曹桂芳,等.施用低温生物炭对甘蓝生长、品质和土壤理化性质的影响[J].江苏农业科学,2022,50(15):140-144.
[20] 廖上强,陈延华,李艳梅,等. 生物炭基尿素对芹菜产量、品质及土壤硝态氮含量的影响[J]. 农业资源与环境学报,2015,32(5):443-448
[21] 刘文秀. 生物炭基肥料对玉米和菠菜生长的影响研究[D]. 泰安:山东农业大学,2016:14-18
[22] 臧清波,马玺,张静峰,等. 生物质炭基肥对玉米和水稻产量性状的影响[J]. 北方农业学报,2019,47(4):61-65
[23] 刘炜. 炭基肥与化肥配施对水稻产量和土壤养分的影响[D]. 南昌:江西农业大学,2019:31-39
[24] 杜青峰. 内蒙古退化典型草原植被和土壤对氮磷肥配施的影响[D]. 重庆:西南大学,2017:41-44
[25] CHEN D,ZHANG B,FADDA C,et al. Spontaneous grassland recovery on abandoned croplands in northern China:Different vegetation patterns in desert and typical steppe[J]. Science of the Total Environment,2021,790:148155
[26] 鲍士旦. 土壤农化分析[M]. 第3版. 北京:中国农业出版社,2000:57-129
[27] 杨启,吕光辉,何学敏,等. 不同利用方式下草地物种多样性及其土壤因子解释[J]. 江苏农业科学,2020,48(1):248-254
[28] LEGENDRE P,LEGENDRE L F J. Numerical Ecology[J]. Ecology,1998,853(2):214-229
[29] 殷国梅,镡建国,王晓栋,等. 不同修复措施在退化荒漠草原生态修复中的效果研究[J]. 畜牧与饲料科学,2021,42(3):81-85
[30] SPEHN E,LORENZEN M S,SCHMID B,et al. The role of legumes as a component of biodiversity in a cross-European study of grassland biomass nitrogen[J]. Oikos,2002,98(2):205-218
[31] WANG L,O'CONNOR D,RINKLEBE J,et al. Biochar aging:Mechanisms,physicochemical changes,assessment,and implications for field applications[J]. Environmental Science and Technology,2020,54(23):14797-14814
[32] 肖向华. 氮、磷、钾配比施肥对紫花苜蓿产量、品质及根瘤菌数量的影响[D]. 乌鲁木齐:新疆农业大学,2016:35-38
[33] 毕盛楠. 施肥补播对退化苜蓿草地生产性能及牧草品质的影响[D]. 银川:宁夏大学,2019:23-34
[34] LAMBERS J H R,HARPOLE W S,TILMAN D,et al. Mechanisms responsible for the positive diversity-productivity relationship in Minnesota grasslands[J]. Ecology Letters,2004,7(8):661-668
[35] 张浩玮,白小明,樊敬辉,等. 不同水分处理对草地早熟禾生物量及N、P积累与分配的影响[J]. 草原与草坪,2018,38(5):8-15
[36] 张浩玮,白小明,樊敬辉,等. 野生草地早熟禾根茎扩展对水分调控的响应[J]. 草业科学,2018,35(10):2471-2480
[37] 马文静,张庆,牛建明,等. 物种多样性和功能群多样性与生态系统生产力的关系——以内蒙古短花针茅草原为例[J]. 植物生态学报,2013,37(7):620-630
[38] 郭永盛,陆嘉惠,张际昭,等. 施氮肥对新疆荒漠草原生产力及植物多样性的影响[J]. 石河子大学学报,2011,29(5):536-541
[39] 杨元武,李希来,周旭辉,等. 高寒草甸植物群落退化与土壤环境特征的关系研究[J]. 草地学报,2016,24(6):1211-1217
[40] 周丽,张德罡,贠旭江,等. 退化高寒草甸植被与土壤特征. 草业科学,2016,33(11):2196-2201
[41] 王绍强,于贵瑞. 生态系统碳氮磷元素的生态化学计量学特征[J]. 生态学报,2008,28(8):3937-3947
[42] 曾德慧,陈广生. 生态化学计量学:复杂生命系统奥秘的探索[J]. 植物生态学报,2005(6):141-153
[43] GAO S,DELUCA T H,CLEVELAND C C. Biochar additions alter phosphorus and nitrogen availability in agricultural ecosystems:a meta-analysis[J]. Science of the Total Environment,2019,654:463-472
[44] ZHONG Y,IGALAVITHANA A D,ZHANG M,et al. Effects of aging and weathering on immobilization of trace metals/metalloids in soils amended with biochar[J]. Environmental Science:Processes and Impacts,2020,22(9):1790-1808
[45] SUI L,TANG C,CHENG K,et al. Biochar addition regulates soil phosphorus fractions and improves release of available phosphorus under freezing-thawing cycles[J]. Science of the Total Environment,2022,848:157748
[46] 萨仁其力莫格,荆佳强,秦洁,等. 不同利用方式下贝加尔针茅草原植物和土壤的生态化学计量特征[J]. 中国草地学报,2022,44(1):20-29
[47] 朱湾湾,许艺馨,王攀,等. 降水量及N添加对荒漠草原植物和土壤微生物C:N:P生态化学计量特征的影响[J]. 西北植物学报,2020,40(4):676-687
[48] 俞月凤,彭晚霞,宋同清,等. 喀斯特峰丛洼地不同森林类型植物和土壤C、N、P化学计量特征[J]. 应用生态学报,2014,25(4):947-954
[49] 韩广轩,周广胜,许振柱. 中国农田生态系统土壤呼吸作用研究与展望[J]. 植物生态学报,2008(3):719-733
[50] 李月芬,刘泓杉,王月娇,等. 退化草地的生态化学计量学研究现状及发展动态[J]. 吉林农业大学学报,2018,40(3):25-257
[51] 赵景学,曲广鹏,多吉顿珠,等. 藏北高寒植被群落物种多样性与土壤环境因子的关系[J]. 干旱区资源与环境,2011,25(6):105-108
[52] 罗亚勇,孟庆涛,张静辉,等. 青藏高原东缘高寒草甸退化过程中植物群落物种多样性、生产力与土壤特性的关系[J]. 冰川冻土,2014,36(5):1298-1305
[53] ILMARINEN K,MIKOLA J. Soil feedback does not explain mowing effects on vegetation structure in a semi-natural grassland[J]. Acta Oecologica,2009,35(6):838-848
[54] 周学丽,史德军,刘汉江,等. 有机肥改变了退化人工草地微生物群落网络结构和潜在功能[J]. 草地学报,2023,31(9):2693-2702

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Effects of Biochar-based Fertilizer Application and Reseeding on Plant Community and Soil Nutrients in Desert Steppe

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[1]	冉益倩, 周俊, 张茜彧, 范建容, 李孝龙, 马月伟. 火烧强度对西南亚热带林地土壤理化性质的影响[J]. 草地学报, 2023, 31(9): 2796-2804.
[2]	赵敏, 马录花, 孟宪超, 李以康, 周华坤. 高寒地区人工草地演替对牧草品质的影响[J]. 草地学报, 2023, 31(7): 2155-2161.
[3]	刘倬彤, 崔媛媛, 白柳, 王悦骅, 宋晓辉, 李治国, 韩国栋, 王忠武. 模拟降水变化对荒漠草原地上、地下生物量及其分配比例的影响[J]. 草地学报, 2023, 31(6): 1632-1639.
[4]	潘森, 卜嘉玮, 甘安琪, 尚振艳, 郭丁, 杨晓霞, 董全民, 牛得草. 放牧强度对高寒草地土壤微生物胞外酶化学计量的影响[J]. 草地学报, 2023, 31(6): 1780-1787.
[5]	李雪杰, 陈杰, 常帅, 于红博, 张丽华, 张巧凤, 李想. 草原土壤有机质和速效养分的空间分布及主控因子分析[J]. 草地学报, 2023, 31(6): 1798-1809.
[6]	魏嘉琪, 郑诚, 崔梦莹, 申乔天, 靳向前, 温仲明. 黄土丘陵区生物多样性与生态系统功能响应关系的分析[J]. 草地学报, 2023, 31(5): 1490-1500.
[7]	常涛, 李珊, 李以康, 徐文华, 孙建, 张中华, 马丽, 秦瑞敏, 苏洪烨, 胡雪, 阿的哈则, 袁访, 李宏林, 周华坤. 混播人工草地建植初期对黑土滩植被和土壤的恢复效果[J]. 草地学报, 2023, 31(5): 1546-1555.
[8]	侯东杰, 韩蓓蕾, 刘璐, 王忠武. 基于物种周转揭示放牧对荒漠草原植物多样性的影响[J]. 草地学报, 2023, 31(4): 952-962.
[9]	王丽君, 吴佳琪, 阿力米日·阿力木江, 赵奕帆, 崔文恺, 孔繁晰, 陈俊. 草地群落中不同植物种在物种多样性中作用大小的探究[J]. 草地学报, 2023, 31(4): 1081-1088.
[10]	李永康, 刘金龙, 许冬梅, 撒春宁, 刘梦鸽, 马媛. 宁夏荒漠草原蒙古冰草资源分配特征[J]. 草地学报, 2023, 31(4): 1125-1133.
[11]	张雪, 张春平, 杨晓霞, 刘文亭, 俞旸, 曹铨, 刘玉祯, 李彩弟, 高婕, 董全民. 草地和荒漠生态系统生物土壤结皮对土壤养分及酶活性的影响[J]. 草地学报, 2023, 31(3): 632-640.
[12]	李霞, 祁娟, 路欣, 独双双, 贾燕伟, 赛宁刚. 切根对5龄老芒麦根系土壤养分和微生物生物量及C，N，P化学计量特征的影响[J]. 草地学报, 2023, 31(3): 668-675.
[13]	常涛, 张骞, 秦瑞敏, 苏洪烨, 魏晶晶, 程洪杰, 赵天悦, 邵新庆, 周华坤. 氮素配施对三江源区退化高寒草甸植被和土壤的影响[J]. 草地学报, 2023, 31(3): 860-867.
[14]	刘欣蕊, 崔媛媛, 王忠武, 孙海莲, 韩国栋, 侯东杰, 王静, 李治国, 刘倬彤. 放牧和模拟降水对短花针茅荒漠草原植物功能群多样性的影响[J]. 草地学报, 2023, 31(3): 868-875.
[15]	贾雪杰, 游明鸿, 李达旭, 雷雄, 任小英, 熊晓兰, 杜静, 陈丽敏, 董志晓, 张建波, 马啸. 减量施肥对金花菜-水稻轮作系统中产量和土壤养分的影响[J]. 草地学报, 2023, 31(3): 876-883.