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内蒙古草原是我国北方最重要的自然群落类型,对于维持当地的生态平衡和社会经济的可持续发展起着重要的作用。近半个世纪以来,由于人类在该地区的过度放牧以及将草原开垦为农田后的长期耕种,过度消耗了草原土壤的水分和养分,使土壤基质日益贫瘠并逐渐沙化;加上气候的变化使得内蒙古草原大面积退化。草原的退化不仅降低了其生产力,影响了当地畜牧业经济的可持续发展,而且造成生物多样性和生态系统功能的丧失,并威胁到当地乃至整个华北地区的生态和环境安全。为阻止草原的进一步退化,逐步恢复其固有的生态系统功能,我国政府实施了退耕禁牧政策,使围封的天然草原和退耕后自然演替形成的草地成为当前内蒙古地区最常见的两种草地类型。然而,土地利用历史对该地区土壤特性到底有怎样的影响,到目前还不清楚,相关的研究对于退化草地的恢复和管理将起到重要的作用。
模型预测未来我国北方地区夏季降水量将增加,大气氮沉降也将进一步加剧。氮、水的增加必将加剧草原生态系统中的磷限制。通过适当的水、肥管理措施改善草原的土壤养分状况,加快退化草地的恢复,改善提高其生态服务功能是当前的紧迫任务,同时也将对理解未来全球气候变化对草原土壤特性的影响具有重要作用。
本试验进行了内蒙古农牧交错区不同土地利用历史的草地(围封的天然草原和弃耕后的草地)土壤物理和化学特性的对比研究,并且讨论了模拟降水增加和氮、磷添加及其互作效应对土壤特性的影响。结果表明:
1.土地利用历史对土壤特性产生了显著的影响。围封样地比弃耕地具有更高有机质含量,全氮含量,铵态氮含量,硝态氮含量和有效磷含量。历史的农田开垦对草地土壤特性产生了深远的影响。
2.水分的添加改善了土壤的特性,增加了土壤有机质含量,铵态氮含量,硝态氮含量,全磷含量以及有效磷含量,对草地系统的生产里有重要的影响。
3.土壤有机质对磷的添加产生明显的响应;氮肥的添加对土壤全氮无显著影响,但是对土壤铵态氮和硝态氮的影响极显著;氮肥和磷肥添加对土壤全磷的含量未产生显著影响,磷肥添加对土壤有效磷的含量产生极显著影响;氮、磷肥的添加均不同程度的降低了土壤pH值,且对土壤pH值均产生显著影响。
4.水分、氮肥、磷肥的添加及其交互作用中土地利用对土壤特性均产生显著的影响。N肥的添加明显的增加了土壤铵态氮和硝态氮的含量,磷肥的添加对土壤全氮的含量影响不大,但是对土壤有效磷的含量均产生显著的影响。水分和氮肥添加的交互作用对土壤铵态氮和硝态氮含量产生了显著的影响。而磷肥的添加与交互作用对土壤特性的影响并不大。