CN108293624A

CN108293624A - 一种结合降雨量的退化典型草原施肥复壮方法

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Publication number: CN108293624A
Application number: CN201810082348.8A
Authority: CN
Inventors: 郭彦军; 王党军; 姚露花; 黄蕾; 杜青峰
Original assignee: Southwest University
Current assignee: Southwest University
Priority date: 2018-01-29
Filing date: 2018-01-29
Publication date: 2018-07-20
Anticipated expiration: 2038-01-29
Also published as: CN108293624B

Abstract

本发明属于草原治理技术领域，公开了一种结合降雨量的退化典型草原施肥复壮方法，包括以下步骤：步骤一、对典型草原区干旱年份和湿润年份的选择；步骤二、对退化典型草原的选择；步骤三、对草场进行施肥。根据年际间降水量的不同，采取不同的施肥方略，可降低氮肥对环境的危害，提高施用氮肥的利用率，同时可提高退化典型草原生态系统初级生产力，从而获得良好的经济、社会和生态效益。

Description

一种结合降雨量的退化典型草原施肥复壮方法

技术领域

本发明属于草原治理技术领域，尤其涉及一种结合降雨量的退化典型草原施肥复壮方法

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：典型草原主要分布于干旱、半干旱地区，因严酷的自然条件，草地生产力整体不高。加上长期过度放牧、土地利用方式变化和人类生产活动增加等的影响，90％的草原已经发生了不同程度的退化，导致土壤物理、化学和生物性质的严重恶化，草地生产力和植被覆盖度降低，以及草原生态功能的下降。退化草原土壤氮素水平低下，不能满足植物生长需要，需要通过外部施入一定量氮素，提高植物生长需要。目前退化典型草原施肥方法简单粗放，尚未形成一定的施肥标准，施肥后如果遇到长时间干旱，加上无法通过灌溉补充水分，肥料浪费严重，利用率低，施肥效果不显著。如果遇到连续的高温天气，肥料挥发严重，而且产生的大量氨气对植物生长造成毒害。近年来，虽然开始重视和强调草地施肥的必要性，但在退化典型草原未能形成一个科学有效的施肥策略。

施肥后灌水是提高氮肥利用率、提高作物产量的必要环节。然而在中国北方典型草原区，大面积草原施肥后灌水是不切实际，也不具备经济效益。水分被认为是草原生态系统的主要限制因子，降雨的变化会对草原生态系统产生重要影响。从历史气象资料分析，我国北方草原区降水年际间变化很大，从100mm到500mm不等。在区域尺度上，初级生产力随年平均降水量的增加而增加。但是，当水分基本满足要求时，补充氮素是否能进一步提高植物生产力，尚无明确答案。因此，在天然草原有必要针对降雨条件，提出一种经济、有效的施肥方法来恢复退化典型草原生产力。

综上所述，现有技术存在的问题是：其一，我国北方典型草原退化严重，在无灌溉补充水分情况下，施用氮肥会导致肥料浪费严重，利用率低，无法达到恢复草地生产力目的。其二，北方草原区年降雨量变化较大，存在明显的干旱/湿润年份，目前尚无针对降雨量分布特征进行施肥的措施，施肥存在明显的盲目性，是否有肥效主要看机会。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种结合降雨量的退化典型草原施肥复壮方法。

本发明是这样实现的，一种结合降雨量的退化典型草原施肥复壮方法，包括以下步骤：

步骤一、对典型草原区干旱年份和湿润年份的选择；

步骤二、对退化典型草原的选择；

步骤三、对草场进行施肥。

进一步，在步骤一中，依据前半年降水量总和：干旱年份：1-6月份降雨量≦150mm；湿润年份：1-6月份降雨量≧200mm；判定干旱和湿润年份。

进一步，在步骤二中，选择地理坐标：北纬43°50.671′，东经116°10.162′，平均海拔1077m，属温带大陆性半干旱气候，具有寒冷、风大、雨少、日照长、温差大、蒸发力强的地域；年平均气温7.5℃，年日照时数达2700个小时以上，降雨较少，年降雨量200～350mm，5-7月份降雨量占全年降雨量的60％，年际间降雨变化率较大；每年6月初植物开始返青，水、光、热同季；土壤类型主要以暗栗钙土为主，土壤质地为沙壤土。

进一步，在步骤三中，氮肥种类为常规氮肥，选取含氮量≧46％的尿素，防止尿素受潮板结，影响施肥效果；尿素用量按湿润年份217kg尿素/公顷计算；施用时间安排在6月中旬，植物返青一个月后进行；具体施用日期安排在小雨天或中到大雨的雨后；肥料施用方法为撒施，即直接均匀撒施于退化草地表面，不进行草地土壤翻耕。

本发明根据年际间降水量的不同，采取不同的施肥方略，可降低氮肥对环境的危害，提高施用氮肥的利用率，同时可提高退化典型草原生态系统初级生产力。在干旱年份施肥对促进草地产量无显著作用，故选择干旱年份不施肥，可减少肥料浪费。在湿润年份，100kgN/ha水平下，草地地上部产量提高44.5％，优势植物克氏针茅含氮量增加7.1％，氮肥利用率提高18.9％，从而获得良好的经济、社会和生态效益。

附图说明

图1是本发明实施例提供的结合降雨量的退化典型草原施肥复壮方法流程图。

图2是本发明实施例提供的试验期不同年份降雨量月分布示意图。

图3是本发明实施例提供的施用氮肥对退化典型草原地上生物量的影响示意图。

图4是本发明实施例提供的施用氮肥对克氏针茅地上部全氮含量的影响示意图。

图5是本发明实施例提供的不同磷水平下施用氮肥后土壤碱解氮含量的变化示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的结合降雨量的退化典型草原施肥复壮方法包括以下步骤：

S101：对典型草原区干旱年份和湿润年份的选择；

S102：对退化典型草原的选择；

S103：对草场进行施肥。

在步骤S101中，依据前半年降水量总和：干旱年份：1-6月份降雨量≦150mm；湿润年份：1-6月份降雨量≧200mm；判定干旱和湿润年份。

步骤S102中，选择地理坐标：北纬43°50.671′，东经116°10.162′，平均海拔1077m，属温带大陆性半干旱气候，具有寒冷、风大、雨少、日照长、温差大、蒸发力强的地域；年平均气温7.5℃，年日照时数达2700个小时以上，降雨较少，年降雨量200～350mm，5-7月份降雨量占全年降雨量的60％，年际间降雨变化率较大；每年6月初植物开始返青，水、光、热同季；土壤类型主要以暗栗钙土为主，土壤质地为沙壤土。

在步骤S103中，氮肥种类为常规氮肥，选取含氮量≧46％的尿素，防止尿素受潮板结，影响施肥效果；按每小区面积及尿素含氮量计算实际用量。

下面结合具体实施例对本发明的应用原理作进一步的描述。

实施例1

典型草原区干旱年份和湿润年份的选择

依据前半年降水量总和判定干旱和湿润年份。干旱年份：1-6月份降雨量≦150mm；湿润年份：1-6月份降雨量≧200mm。

退化典型草原的选择

试验地位于内蒙古锡林浩特市以南9公里的锡林河水库附近，地理坐标：北纬43°50.671′，东经116°10.162′，平均海拔1077m，属温带大陆性半干旱气候，具有寒冷、风大、雨少、日照长、温差大、蒸发力强等气候特点。年平均气温7.5℃，年日照时数达2700个小时以上，降雨较少，年降雨量200～350mm，5-7月份降雨量占全年降雨量的60％，年际间降雨变化率较大。每年6月初植物开始返青，水、光、热同季。土壤类型主要以暗栗钙土为主，土壤质地为沙壤土。由于不合理的放牧与开垦，该区草场已经出现土地沙化和草场退化现象，属典型退化草原。

实施例2退化典型草原施肥恢复实验

退化草地施肥试验于2014年至2016年进行，该草地植物群落组成中禾本科植物占绝对优势，其中克氏针茅(Stipa krylovii)7月产量比重超过77％，羊草比例较低，只有1％左右，且分布不均。2014年7月草地植被盖度不足50％；草地产量整体偏低，8月地上部生物量不足1000kg/ha。

退化典型草原施肥恢复实验设计如下：采用完全随机设计，设置4个氮肥施用量，即0kg N/ha(N0)，50kg N/ha(N1)，100kg N/ha(N2)和150kgN/ha(N3)。每个处理设3次重复，每小区400m²(20m×20m)。同时设置2个磷肥水平，0kg P₂O₅/ha(P0)和60kg P₂O₅/ha(P1)，分析两个磷素水平下的氮肥效果。

试验时间：2014年6月至2016年9月

施肥种类

氮肥种类为常规氮肥，尿素(含氮量≧46％)。防止尿素受潮板结，影响施肥效果；按每小区面积及尿素含氮量计算实际用量。N0为空白，不施肥；N1尿素用量为5.36kg；N2尿素用量为8.68kg；N3尿素用量为13.04kg。

磷肥种类为过磷酸钙(含P₂O₅≧16％)。P0，不施磷肥，P1过磷酸钙用量为每小区15kg。

施肥时间和方法

2014年开始围封退化典型草原，由于当年6月份植物覆盖率低(不足30％)，于7月上旬施用肥料。2015年和2016年，均在6月中旬，典型草原植物返青后1个月，施用化肥。为提高土壤对肥料的利用效率，减少浪费和损失，在降雨来临或降雨中人工撒施肥料。

数据的获得

于2014年、2015年和2016年8月中旬采集土壤和植物样品。植物采样方式为每小区随机取3个样方进行种群调查，样方面积1m²(1m×1m)，并齐地面刈割后带回实验室测定干物质重量。土壤采样方式为对角线法分层取土(0-10cm、10-20cm)，然后室内自然风干，过筛，进行土壤理化性质分析。

实验结果见图2、图3、图4、图5和表1。

由图2可见，2014-2016年，1-6月份的降雨量分别为121.3mm，224.8mm和113.9mm，年降雨量分别为255mm，412mm和309mm。我们将2014和2016年确定为干旱年份，2015年确定为湿润年份。

由图3可见，退化典型草原对施用氮肥的响应存在明显的年际差异，氮肥可有效增加湿润年份的草地生产量，但在干旱年份草地产量对氮肥使用没有响应。此外，退化典型草原湿润年份的地上生物量显著高于干旱年份，表明水分是影响草原生产力的最重要的限制因素。

由图4可见，在干旱年份，适当的氮肥水平可以促进优势植物(克氏针茅)地上部的含氮量，当氮肥水平超过150kg N/ha时，反而会导致含氮量的下降；在湿润年份，植物含氮量同时受到氮肥水平和磷肥水平的影响，不施磷时N2(100kg N/ha)水平植物含氮量最高，而施磷时N1水平植物含氮量最高，且随着施氮水平增加植物含氮量显著下降。年际间比较，2016年植物含氮量整体高于2014年和2015年。

由表1可见，2014年和2016年(干旱年份)的水分利用率显著低于2015年(湿润年份)；干旱年份施用氮肥对水分利用效率无显著影响，而在湿润年份施用氮肥可提高水分利用效率。在相同施肥处理下，湿润年份的氮肥利用率整体高于干旱年份，且高施氮肥(150kgN/ha)时的氮肥利用率在干旱和湿润年份均低于低施氮肥(50kg N/ha)(湿润年份在无磷施入时无显著变化)。

由图5可见，施用氮肥后1个月，0-10cm土层，土壤碱解氮含量在无磷肥施入情况下不同年份均呈现增加趋势，但在有磷肥施入时无显著变化。10-20cm土层，各处理间无显著差异。

由表2可见，优势植物克氏针茅含氮量与土壤有效氮和氮肥利用率呈正相关关系，说明植物在施氮肥条件下吸收了更多的氮素。氮肥利用率和水分利用率之间也呈正相关关系，表明氮肥利用率高低受降水影响，且湿润年份有较高的氮肥利用率，表明该生态系统的主要限制因素由干旱年份降水量转变为湿润年份氮肥。

表1氮肥对水分利用率和氮肥利用率的影响

注：表中数据为平均数±标准差。同一列中不同小写字母表示在0.05水平上差异显著。

表2不同指标之间的相关性分析

注：S，地上部生物量；R，地下部生物量；R/S，根冠比；WUE，水分利用率；NUE，氮肥利用率；TN，针茅全氮含量；AN1，0-10cm土层碱解氮含量；AN2,10-20cm土层碱解氮含量。

“**”和“*”分别代表在0.05和0.01水平上显著。

综合分析得知，在干旱年份施肥对促进草地产量无显著作用，不建议对草地施肥。在湿润年份，100kg N/ha水平下，草地产量显著提高，且具有较高的植物含氮量和氮肥利用率。因此，在退化典型草原，干旱年份不施肥，湿润年份施用100kgN/ha的氮肥可提高草原生产力。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种结合降雨量的退化典型草原施肥复壮方法，其特征在于，该结合降雨量的退化典型草原施肥复壮方法包括以下步骤：

步骤一、对典型草原区干旱年份和湿润年份的选择；

步骤二、对退化典型草原的选择；

步骤三、对草场进行施肥。

2.如权利要求1所述的结合降雨量的退化典型草原施肥复壮方法，其特征在于，在步骤一中，依据前半年降水量总和：干旱年份：1-6月份降雨量≦150mm；湿润年份：1-6月份降雨量≧200mm；判定干旱和湿润年份。

3.如权利要求1所述的结合降雨量的退化典型草原施肥复壮方法，其特征在于，在步骤二中，选择地理坐标：北纬43°50.67′，东经116°10.16′，平均海拔1077m，属温带大陆性半干旱气候，具有寒冷、风大、雨少、日照长、温差大、蒸发力强的地域；年平均气温7.5℃，年日照时数达2700个小时以上，降雨较少，年降雨量200～350mm，5-7月份降雨量占全年降雨量的60％，年际间降雨变化率较大；每年6月初植物开始返青，水、光、热同季；土壤类型主要以暗栗钙土为主，土壤质地为沙壤土。

4.如权利要求1所述的结合降雨量的退化典型草原施肥复壮方法，其特征在于，在步骤三中，氮肥种类为常规氮肥，选取含氮量≧46％的尿素，防止尿素受潮板结，影响施肥效果；尿素用量按湿润年份217kg尿素/公顷计算；施用时间安排在6月中旬，植物返青一个月后进行；具体施用日期安排在小雨天或中到大雨的雨后；肥料施用方法为撒施，即直接均匀撒施于退化草地表面，不进行草地土壤翻耕。