不同放牧类型对纳帕海高原湿地土壤碳氮磷化学计量特征的影响

1 引言

土壤营养状态是陆地生态系统最直接的影响因子，其生产力常受土壤中关键养分如可利用量氮、磷的限制，植物的C/N和C/P 大小一定程度上受土壤环境中氮和磷含量水平影响[1]。土壤速效氮、磷是植物生长发育所必需的、直接可用的元素，研究放牧干扰对土壤养分含量的影响可以反映出放牧活动对土壤质量降低的影响程度。土壤生态化学计量特征是评价土壤养分状况和质量的重要性指标。

滇西北是云南高原湿地的集中分布区域，地处青藏高原东南缘横断山腹地的纵向岭谷区，位于澜沧江、长江等大江大河的上游，是我国重要的生态屏障[2，3]。是世界生物多样性的3个热点地区之一，被称为世界级的生物基因库[4]；又是少数民族集聚地区，以及著名的旅游风景区和农牧交错带，是当地社会稳定以及经济发展的重要物质基础[5]。受新构造运动差异抬升、断裂陷落、冰川溶蚀以及流水改造等影响，滇西北高原面上形成了个体面积小、空间异质性高、数量众多、相互间无水道相通的封闭与半封闭的独特湿地类型[6]。由于其封闭、面积小、水源补给主要靠降雨和冰雪融水的特征，生态系统极为脆弱，对人类活动干扰高度敏感。由于滇西北沼泽湿地地处少数民族聚集的农牧交错带，当地对于湿地资源利用的主要途径是放牧。随着当地人口的增长及社会经济发展的需求，放牧的强度不断增大、放牧类型由原来的单一的耗牛放牧类型向牦牛、马、猪等多元放牧类型转变。放牧过程中动物践踏、翻拱扰动，都会不同程度的影响湿地土壤的理化性质[7]。

首先对3组边坡各指标进行量化处理，结果见表3。再将其代入隶属函数中(公式(3)～公式(6))，得出相应的指标隶属，考虑篇幅限制仅以K136+500—K136+800为例，计算结果见表4。

2 研究地概况

纳帕海湿地位于滇西北横断山脉中段香格里拉县境内(27°49′～27°55′N, 99°37′～99°41′E)，海拔3260 m，为低纬度高海拔的季节性内陆高原湖泊湿地。纳帕海湿地地处青藏高原与亚热带季风气候区和中南半岛热带季风区的结合部，具有高寒，平均温度低，霜期长，降水量少，干湿季节分明，冬春季干旱突出，气温年较差和日较差较大，冬季漫长而寒冷等特点[8]。年均气温为5.4 ℃，年降水量为619.9 mm，主要集中在6～8月。

任何一个流行构式都是在某一具体流行语的基础上整合抽象而来，产生之后，由于使用的泛化，构式中的变项“X”会逐渐远离其原型中对应位置的词，从而使得构式的压制能力随着能产性的提高而不断增强[8]72。笔者认为任何流行构式的发展都会大体经历四个阶段，即潜伏期、发展期、高潮期和衰退期。

3 研究方法

依据典型性和代表性原则，于2016年7月选择典型践踏(JT)、猪拱(ZG)和围封(DZ)地研究样地，每个样地大小为10 m×10 m，按对角线方向，分别采集0～10 cm，10～20 cm和20～30 cm分层采样，同时取环刀土以测容重。土壤样品室内自然风干后剔除杂物，研磨并过0. 25 mm筛装袋备用。碳氮磷测定方法根据文献[9]进行。所有数据利用Excel 2007 和SPSS19.0 进行统计分析与制图表达。

4 研究结果

4.1 不同放牧干扰下土壤养分含量变化

土壤N含量上，JT和ZG地含量都远低于DZ。在JT类型中，土壤N含量随着深度的增加而增加，而ZG地变化趋势则和DZ地趋势一致，都表现为0～10 cm>20～30 cm>10～20 cm。土壤P含量除JT外，ZG和DZ都随土壤深度增加而增加。JT地土壤P含量表现为10～20 cm最高。ZG和JT下土壤表层P含量都高于DZ地土壤。三者之间差异不显著(p>0.05)。

由表1可以看出不同放牧干扰下，土壤碳含量都为0～10 cm含量最高，除JT外，都随着深度的增加而降低。表明土壤碳含量具有明显的表聚性。ZG和JT地0～10 cm土壤碳含量都低于DZ地，说明放牧干扰使得土壤表层碳含量出现降低。而10～20 cm深度下，ZG地碳含量要高于DZ地。20～30 cm深度JT地碳含量最高，而ZG地含量最低。放牧活动显著的降低了土壤C含量(p<0.05)。

表2及图1为不同类型土壤不同深度下土壤养分化学计量比。由表2可以看出各类型下土壤的C/N和C/P差异较大。其中土壤C/N变化范围要远低于C/P。

 

表1 不同放牧干扰对土壤养分含量的影响

  

类型深度/cm养分含量/(g/kg)CNPJT0～10103.71±2.628.44±0.321.69±0.0810～2013.96±0.3510.32±1.308.20±2.2120～3015.45±0.2814.66±1.563.82±1.82ZG0～1083.38±14.2515.09±0.292.05±0.4110～2015.60±3.498.02±1.039.20±1.4220～302.78±0.8412.68±3.259.96±0.86DZ0～10114.2±10.1626.14±1.031.18±0.0710～2015.12±4.1919.51±1.177.63±1.5020～304.53±1.5921.90±0.7713.47±1.71

4.2 土壤养分化学计量特征

此次改革的时间表非常明确：中央和国家机构改革，2018年年底前落实到位；省级改革方案，2018年9月底前报中央审批；省以下改革方案，2018年年底前报党中央备案；所有地方机构改革，2019年3月前基本完成。

除ZG类型的10～20 cm深度外，JT类型下土壤C/N比要远高于DZ和ZG，不同类型下的土壤C/N差异显著(p<0.05)。除JT类型外，ZG和DZ类型土壤C/P都随深度增加而降低，0～10 cm深度的土壤C/P比最高，表明了土壤C和P含量随着土壤深度的增加差异减小。

不同干扰类型下，JT和ZG之间土壤C/N与C/P差异不显著。ZG干扰类型下表层土壤C/N要远低于JT类型，与DZ之间无明显差异；但是，ZG类型下土壤表层C/P远低于JT和DZ。

 

表2 不同类型土壤不同深度下土壤养分化学计量比

  

类型深度/cmC/N/%C/P/%JT0～1012.2861.3710～201.351.7020～301.054.05ZG0～105.5340.7210～201.951.7020～300.230.29DZ0～104.3796.7410～200.781.9820～300.210.34

  

图1 不同类型土壤不同深度下土壤分化学计量比

5 结论与讨论

纳帕海湿地由于人为影响严重，放牧活动严重影响着湿地植被与土壤[10]，放牧导致地表植被被啃食，生物量减小，凋落物减少，进而导土壤碳氮含量的降低。放牧是加速还是减缓碳氮素养分循环，主要受土壤碳的有效性控制。猪拱是纳帕海湿地最严重的放牧干扰方式，放牧家猪的干扰与其他啃食践踏干扰不同。家猪找食时拱翻土层，使草根层枯死，泥炭土层破坏殆尽，下覆层出露，有机质矿化加强，土质变劣，养分衰竭，破坏性巨大，同时，土壤翻拱使得土壤表层被重新埋入地下，使得10～20 cm土层有机碳含量增加[11]。翻拱扰动不仅破坏表层植被，还使得深层土壤被重新返回到裸露状态下，进而使得土壤P含量变化上ZG地10～30 cm与DZ间存在显著差异。

超出环境容量的放牧，不仅引起归还土壤的有机物质减少，影响土壤的腐殖质积累，打乱了土壤生态系统正常的物质循环，引起土壤退化，而且造成土壤板结，破坏地表植被和表层土壤。有研究指出，不同放牧干扰下，土壤表层有机质，全氮含量均呈下降趋势，这可能与放牧改变植被组成，降低初级生产力，进而减少有机质向土壤的输入量有关，并且不同类型的放牧类型对纳帕海湿地土壤有机质和全氮的影响不同[7,12]。ZG和JT类型下，表层土壤碳含量ZG地远低于JT地可能是由于放牧过程中，牛马践踏导致表层土壤紧实度增加，削弱了矿化作用导致，同时，动物的啃食降低了凋落物的输入，进而使得土壤碳氮含量要低于DZ地[13]。

参考文献：

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[2]陈桂琛, 黄志伟, 卢学峰, 等. 青海高原湿地特征及其保护[J]. 冰川冻土, 2002，24(3):254～259.

[3]王根绪, 李元寿, 王一博, 等. 近40年来青藏高原典型高寒湿地系统的动态变化[J]. 地理学报, 2007，62(5):481～489.

[4]杨宇明,王 娟,王建浩,等. 云南生物多样性及其保护研究[M].北京:科学出版社,2008：13～15.

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[6]田 昆,陆 梅,常凤来,等. 云南纳帕海岩溶湿地生态环境变化及驱动机制[J]. 湖泊科学,2004(1):35～42.

[7]范桥发,肖德荣,田 昆,等. 不同放牧对滇西北高原典型湿地土壤碳、氮空间分布的差异影响[J]. 土壤通报,2014(5):1151～1156.

[8]田 昆,常凤来,陆 梅,等. 人为活动对云南纳帕海湿地土壤碳氮变化的影响[J]. 土壤学报,2004(5):681～686.

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[10]范桥发,肖德荣,田 昆,等. 不同放牧对滇西北高原典型湿地土壤碳、氮空间分布的差异影响[J]. 土壤通报,2014(5):1151～1156.

[11]姚 茜, 田 昆, 肖德荣, 等. 纳帕海湿地植物多样性及土壤有机质对猪拱干扰的响应[J]. 生态学杂志, 2015, 34(5):1218～1222.

[12]仁青吉,崔现亮,赵彬彬.放牧对高寒草甸植物群落结构及生产力的影响[J].草业学报,2008(6):134～140.

[13]田 昆,莫剑锋,陆 梅,等. 人为活动干扰对纳帕海湿地环境影响的研究[J]. 长江流域资源与环境,2004(3):292～295.