开垦对农牧交错带地带性和非地带性草地土壤性质的影响

开垦对农牧交错带地带性和非地带性草地土壤性质的影响刘洪来;张卫华;王堃
【摘要】该文以农牧交错带由地带性和非地带性草地开垦的农田及其相应的草地类型为研究对象,采用野外取样与实验室分析相结合的方法研究了开垦对农牧交错带草地土壤理化性质的影响,以期为农牧交错带土地的合理利用提供参考.结果表明,草地开垦后,其土壤特性出现颗粒组成粗化,体积质量增加,土壤毛管持水力降低,土壤有机碳、可溶性有机碳全氮、有效磷、有效钾和土壤有效态微量元素质量分数降低的现象;开垦导致了地带性草地土壤中有效铁、有效锰质量分数不能够满足农作物生长发育之需要.基于对地带性和非地带性两类草地开垦后土壤性质变化的分析及对比,提出了在农牧交错带秋季收获时应该对作物进行高留茬处理并适当延后春季翻耕时间,以减少风蚀作用的负面影响;应该通过秸秆还田和增施有机肥等方法来改善土壤性质,建议研究区应严格贯彻执行禁止对地带性草地的开垦,对已开垦的地带性草地应尽快实施国家提出的退耕还草政策;对于非地带性草地开垦的农田,应注重科学管理,合理利用.
【期刊名称】《农业工程学报》
【年(卷),期】2009(025)010
【总页数】6页(P272-277)
【关键词】开垦;分带;土壤;草地;土壤性质;有效态微量元素
【作者】刘洪来;张卫华;王堃
【作者单位】中国农业大学动物科学技术学院,北京,100193;河北沽源草地生态系统国家野外科学观测研究站,沽源,076550;中国农业大学资源与环境学院,北
京,100193;河北沽源草地生态系统国家野外科学观测研究站,沽源,076550;中国农业大学动物科学技术学院,北京,100193;河北沽源草地生态系统国家野外科学观测研究站,沽源,076550
【正文语种】中文
【中图分类】农业科学
第 25 卷第 10 期272 2009 年 10月农业工程学报Transactionsof the CSAE V01.25No.10Oct.2009开垦对农牧交错带地带性和非地带性草地土壤性质的影响刘洪来1,3 ，张卫华 2,3，王垄 1,3 (
1 ．中国农业大学动物科学技术学院，北京 100193 ： 2．中国农业大学资源与环境学院，北京 100193 3．河北沽源草地生态系统国家野外科学观测研究站，沽源 076550)摘要：该文以农牧交错带由地带性和非地带性草地开垦的农田及其相应的草地类型为研究对象，采用野外取样与实验室分析相结合的方法研究了开垦对农牧交错带草地土壤理化性质的影响，以期为农牧交错带土地的合理利用提供参考。

结果表明，草地开垦后，其土壤特性出现颗粒组成粗化，体积质量增加，土壤毛管持水力降低，土壤有机碳、可溶性有机碳全氮、有效磷、有效钾和土壤有效态微量元素质量分数降低的现象；开垦导致了地带性草地土壤中有效铁、有效锰质量分数不能够满足农作物生长发育之需要。

基于对地带性和非地带性两类草地开垦后土壤性质变化的分析及对比，提出了在农牧交错带秋季收获时应该对作物进行高留茬处理并适当延后春季翻耕时间，以减少风蚀作用的负面影响；应该通过秸秆还田和增施有机肥等方法来改善土壤性质，建议研究区应严格贯彻执行禁止对地带性草地的开垦，对已开垦的地带性草地应尽快实施国家提出的退耕还草政策；对于非地带性草地开垦的农田，应注重科学管理，合理
利用。

关键词：开垦，分带，土壤，草地，土壤性质，有效态微量元素
doi:10.3969/j.issn.1002-6819.2009.10.049中图分类号： S812.2文献标识码：
A文章编号： 1002-6819(2009)-10-0272-06刘洪来，张卫华，王垫，开垦对农牧交错带地带性和非地带性草地土壤性质的影响 [J]．农业工程学报，
2009,25 (10) ： 272-277.LiuHonglai,ZhangWeihua,
WangKun.Effectof'reclamationonsoil propertiesofzonalandintrazonalgrasslandsin agro-pastoral
ecotone[J].TransactionsoftheCSAE,2009,25(10): 272-277.(in Chinesewith Englishabstract) 0 引言中国草地植被占国土面积的 40% ，作为欧亚大草原的重要组成部分和主要的景观形式，草地在保持生态环境稳定、维护物种多样性和丰富社会经济活动等方面具有重要的作用‘ 1】。

农牧交错带是在农业和牧业
两个区域生态系统相互过渡过程中，系统主体行为和结构特征发生“ 突发转换”的空间域，它具有独特的、由农牧两个相邻系统相互作用程度所决定的一系列
特性‘ 2】。

中国农牧交错带大体上呈东北至西南走向的狭长带状分布，涉及13个省（区），面积达8.2 × loskm2; 它是东部农业区向西部草原牧业区、季风气候向大陆气候、湿润区向干旱区的过渡地带，表现出明显的脆弱性和
易变性特征‘ 3] 。

农牧交错带不仅是食品和奶业生产基地，而且是中国中东部地区重要的生态屏障。

然而，由于人口的持续增长和社会对粮食需求的增加，使得农牧交错带内部的部分天然草地被开垦为农田，好像在天然草地上开启
了一扇扇“天窗” [4】。

据统计，中国已开垦草地1.9 × loskm2，约占中国
现有草地面积的 4.8% ，全国现有耕地的 18.2% 源收稿日期： 2009-05-18修
订日期： 2009-09-25基金项目：国家重点基础研究发展规划项目
(2006AA102250)作者简介：刘洪来（ 1979- ），男，博士研究生，主要从
事草地资源、生态与管理方面研究。

北京中国农业大学动物科学技术学院，
100193 。

Email: thonglai@※通信作者：王垫（ 1962- ），男，博士，教授，博士生导师。

北京中国农业大学动物科学技术学院， 100193 。

Email:wangkcau@于草地开垦【 5]有研究表明，土地利用方式的改
变增加了草原景观的异质性，破坏了草地的均一性，导致土壤理化性质的劣化，草地生态系统的结构和功能也随之变化，自然生态平衡被打破，致使该区域土地退化和环境恶化。

土地退化不仅降低了农业生态系统可持续发展能力，而且容
易导致持久的荒漠化的发生，从而对自然环境和社会经济带来消极的负面影
响[6-8]。

然而，目前对草地开垦的研究大多集中在各研究区域的地带性草地，而对处于同一自然环境和人类活动干扰下的非地带性草地的研究相对较为薄弱[9-11]本研究以同一气候区域的地带性和非地带性草地和由其开垦的农田为研究对象，分析开垦后土壤理化性质的变化及其对土壤有效态微量元素的影响，阐述草地开垦对农牧交错带地带性和非地带性草地影响的差异，以便为农牧交错带土地的合理利用、农牧业可持续发展、退耕还草工程和环境保护等方面提供
参考依据。

1 材料与方法1.1 研究区概况研究区位于河北省沽源县北部(41046'N ， 115041'E ，海拔 1380m)，属于华北农牧交错带中部坝上高原，
是内蒙古典型草原东南舌状延伸地带，东部连接内蒙古的太卜寺旗、正蓝旗、多伦县，南部是燕山和蒙古高原的衔接带，呈波状丘陵状分布[12] 。

该地处于半干旱大陆季风气候带，除夏季受东南暖湿气流的影响外，较长时间受蒙古高压寒冷干旱气候的控制，年均温1 ℃ ， 1 月平均第25卷10期 272业工程学报Transactionsof the CSAE V01.25 No.10 Oct.20091,3，张卫华2,3王垄摘要：该文以农牧交错带由地带性和非地带性草地开垦的农田及其相应的草地类型为研究对象，采用野外取样与实验室分析相结合的方法研究了开垦对农牧交错带草地
土壤理化性质的影响，以期为农牧交错带土地的合理利用提供参考。

结果表明，
草地开垦后，其土壤特性出现颗粒组成粗化，体积质量增加，土壤毛管持水力降
低，土壤有机碳、可溶性有机碳全氮、有效磷、有效钾和土壤有效态微量元素
质量分数降低的现象；开垦导致了地带性草地土壤中有效铁、有效锰质量分数不能够满足农作物生长发育之需要。

基于对地带性和非地带性两类草地开垦后土壤
性质变化的分析及对比，提出了在农牧交错带秋季收获时应该对作物进行高留茬处理并适当延后春季翻耕时间，以减少风蚀作用的负面影响；应该通过秸秆还田和增施有机肥等方法来改善土壤性质，建议研究区应严格贯彻执行禁止对地带性
草地的开垦，对已开垦的地带性草地应尽快实施国家提出的退耕还草政策；对于非地带性草地开垦的农田，应注重科学管理，合理利用。

关键词：开垦，分带，土壤，草地，土壤性质，有效态微量元素 doi:10.3969/j.issn.1002-6819.2009.10.049刘洪来，张卫华，王垫，开垦对农牧交错带地带性和非地带性草地土壤性质的影响 [J]．农业工程学报， 2009,25 (10) ： 272-277. Liu Honglai,ZhangWeihua, WangKun.Effectof'reclamationonsoil propertiesofzonalandintrazonalgrasslandsin agro-pastoral
ecotone[J].TransactionsoftheCSAE,2009,25(10): 272-277.(in Chinesewith Englishabstract) 0引言中国草地植被占国土面积的 40% ，作为欧亚大草原的重要组成部分和主要的景观形式，草地在保持生态环境稳定、维护物种多样性和
丰富社会经济活动等方面具有重要的作用‘ 1】生“突发转换”中国农牧交错带
大体上呈东北至西南走向的狭长带状分布，涉及 13个省（区），面积达 8.2 × loskm2; 它是东部农业区向西部草原牧业区、季风气候向大陆气候、湿润区向干旱区的过渡地带，表现出明显的脆弱性和易变性特征‘ 3]牧交错带不仅是
食品和奶业生产基地，而且是中国中东部地区重要的生态屏障。

然而，由于
人口的持续增长和社会对粮食需求的增加，使得农牧交错带内部的部分天然
草地被开垦为农田，好像在天然草地上开启了一扇扇天窗[4】据统计，中国已
开垦草地1.9 × loskm2，约作者简介：刘洪来（ 1979- ），男，博士研究生，
主要从事草地资源、生态与管理方面研究。

北京中国农业大学动物科学技术学院，100193 。

Email: thonglai@※通信作者：王垫（ 1962- ），男，
博士，教授，博士生导师。

北京中国农业大学动物科学技术学院， 100193 。

Email:wangkcau@草原景观的异质性，破坏了草地的均一性，导
致土壤理化性质的劣化，草地生态系统的结构和功能也随之变化，自然生态平衡被打破，致使该区域土地退化和环境恶化。

土地退化不仅降低了农业生态系统可持续发展能力，而且容易导致持久的荒漠化的发生，从而对自然环境和社会
经济带来消极的负面影响[6-8]然而，目前对草地开垦的研究大多集中在各研究区域的地带性草地，而对处于地带性草地和由其开垦的农田为研究对象，分析开垦后土壤理化性质的变化及其对土壤有效态微量元素的影响，阐述草地开垦对农牧交错带地带性和非地带性草地影响的差异，以便为农牧交错带土地的合理利用、农牧业可持续发展、退耕还草工程和环境保护等方面提供参考依据。

1材料与方法 1.1研究区概况研究区位于河北省沽源县北部 (41046'N ， 115041'E ，海拔 1380m)，属于华北农牧交错带中部坝上高原，是内蒙古典型草原东南舌状
延伸地带，东部连接内蒙古的太卜寺旗、正蓝旗、多伦县，南部是燕山和蒙
古高原的衔接带，呈波状丘陵状分布[12] 。

该地处于半干旱大陆季风气候带，
除夏季受东南暖湿气流的影响外，较长时间受蒙古高压寒冷干旱气候的控制，年均温1 ℃ ， 1 月平均第 10 期刘洪来等：开垦对农牧交错带地带性和非地带性
草地土壤性质的影响 273气温-18.6 ℃ ， 7 月平均气温17.6 ℃ ，≥ 10 ℃ 积温1900℃ ，无霜期 90d ；年平均降水量 430mm ，主要集中于 7 ～9 月，约占全年降水量的 80% ，年蒸发量约 1735mm ，年均风速 4.3m/s，年均大风日
数 49d ，沙尘日数 13d ，年日照时数 2930h ，主要土壤类型为栗钙土[12-13] 。

该地区多风沙、强蒸发等自然条件加剧了草地开垦后潜在的生态危险[5] 1.2 试验设计研究样地分别设置在具有代表性的地带性草地和非地带性草地开垦
的农田内（面积均大于 5hm2 ），并以其相邻的地带性和非地带性草地作为
对照，共计 4 个测定样地。

其中地带性和非地带性区域的农田分别开垦
于1988 年和 1985 年，莜麦和胡麻轮作；每年 5 月中下旬进行播种，耕层深度 20cm ，施用磷酸二铵 100kg/(hm
2 ．a)。

与农田相邻的地带性草地植被以克氏针茅（ Stipa
k7ylovii ）、羊草（ Leymuschinensis）为建群种，伴生植物种有贝加尔针
茅（ Stipabaicalensis ）、冷蒿（ Artemisiafr igida）、星毛委陵菜
（ Potentilla acaulis）等，植被盖度约为 40%; 非地带性草地在研究区呈斑块分布，约占草地面积的 30% ，主要为低湿草甸，优势植物种为苔草(Carexduriuscula)、火绒草 (Leontopodiumlongifolium) 等，伴生植物种有鹅
绒委陵菜 (Potentitlaanserina)、野大麦（ Hordeumbrevisubularum ）、花苜蓿（ Medicago ruthenica ）等，植被盖度约为 60% 。

绵羊和奶牛在对照
草地上自由放牧，放牧强度约为每 hm23.3个绵羊单位，草地呈现中度退化。

1.3样品处理及测定方法取样在 2008 年 5 月下旬进行。

在农田草地界面影响宽度范围以外，采用土钻法在每个样地取 0 ～20 ， >20 ～40，>40 ～60cm深的土壤，3 次重复两两间距离超过 20m，共计 36 个土样；自然风干、过 2mm 筛后用于室内化学性质分析（土壤有效态微量元素只测定 0 ～20cm 深土样）。

用环刀（体积 100CII13）取土芯测定土壤容重；容重测定后用环刀内
的土样测定毛管持水率[14]。

土壤含水率采用烘干法测定，测定时间为 2009 年
4 ～9 月，每旬测定 1 次。

土壤样品采用常规分析方法分析‘ 15-16]。

土壤机械组成：移液管法： pH 值： 1 ：2.
5 土水比一酸度计法；有机碳：重铬酸钾一浓硫酸油浴法；可溶性有机碳：超纯水浸提，液土比5 ：1 ， elementarliqui TOCII 总有机碳分析仪分析；全氮：硫酸、高氯酸一凯氏定氮法；有效氮：0.02 mol/L氯化钾浸提，液土比5 ：1 ，用BranlubbeAA3 型连续流动分析仪
分析；有效磷：碳酸氢钠、铝锑抗比色法；有效钾：火焰分光光度计法。

土壤有效态微量元素铜锌铁锰采用DTPA 浸提，原子吸收分光光度法；有效硼：沸水浸提一甲亚胺比色法；有效钼：草酸一草酸铵原子吸收分光光度法。

土
壤颗粒分形维数的计算采用杨培岭等提出的用粒径的重量分布表征土壤分形模型，计算土壤颗粒的分形维数[17]土壤颗粒的质量分布与平均粒径间的分形关系式为(Ri ／ Rmax)3-D= M( ，。

Ri、／ Mo式中：尼——两筛分粒级 Ri 与 Ri+l 间
粒径的平均值；Rmax ——最大粒级土粒的平均值； M( ，．Ri) ——小于 Ri 的
累积土粒质量； Mo ——土壤样品的总体质量； D- 土壤颗粒分形维数。

采用Excel2007 软件进行数据整理， SPSS10.0软件进行数据分析，表中不同字母
代表 5% 水平下差异显著；采用 SigmaPlot10.0软件绘图。

2 结果与分析2.1 草地开垦后土壤物理性质的变化研究表明（表 1 ），草地开垦为农田后土壤耕层(0 ～20cm) 的沙粒体积分数增加 25.6% ～32.4% ，粉粒和黏粒体积分数有不
同程度地降低。

从土壤分形维数上看，只有地带性草地开垦为农田后的耕层土壤分形维数显著降低，土壤明显粗化。

开垦导致了地带性区域和非地带性区
域耕层土壤体积质量分别增加 10.9% 和 5.6% ，犁底层( >20 ～40cm) 土壤体积质量分别增加 7.4% 和 18.5% 。

由于土壤粗化和体积质量的变化，土壤毛管持水力降低，其中地带性草地开垦的农田耕层和非地带性草地开垦的农田犁底层
变化显著。

草地开垦为农田后土壤的 pH 值显著升高，但地带性区域的农田变
化不显著。

表 1 草地开垦后土壤物理性质的变化 Tablel Changes of soilphysical characteristicsoftheconvertedgrasslands深度/cm参数地带性植被区域非地
带性植被区域草地农田土壤颗粒组成沙粒／ % 粉粒／ % 黏粒／ % 土壤分形维数体积质量/(g ．cm.3)土壤持水力／ %pH 值（水土比 1 ：2.5）转下页向劢 h 啷眦‰ ‰ 脚脚蚍姗瑚坳伽鳃如L 钞¨ ∽ 阱孙 mh 毗咖‰ 呦脚心撇№
瑚鲫籼% 如互铉∽ ¨ 跎2几劢¨ 啷咖咖咖瑚枷5m 瑚瑚蛐加勰L 郇L6&
肋加甄瞄嘶m 姚Ⅲ 脚呲觚呦瑚锄弱们一“ ” ∽ 舵2刘洪来等：开垦对农牧交错带地带性和非地带性草地土壤性质的影响气温-18.6 ℃ ， 7 月平均气温17.6 ℃ ，≥ 10 ℃ 积温 1900℃ ，无霜期 90d ；年平均降水量 430mm ，主要集中于 7 ～9月，约占全年降水量的 80% ，年蒸发量约 1735mm ，年均风速4.3m/s，年均大风日数 49d ，沙尘日数 13d ，年日照时数 2930h ，主要土
壤类型为栗钙土[12-13] 1.2试验设计研究样地分别设置在具有代表性的地带性草地和非地带性草地开垦的农田内（面积均大于 5hm2 ），并以其相邻的地带
性和非地带性草地作为对照，共计 4 个测定样地。

其中地带性和非地带性区
域的农田分别开垦于 1988 年和 1985 年，莜麦和胡麻轮作；每年 5 月中下
旬进行播种，耕层深度 20cm ，施用磷酸二铵 100kg/(hm2．与田相邻的地带性草地植被以克氏针茅（ Stipa k7ylovii ）、羊草（ Leymuschinensis）为建群种，伴生植物种有贝加尔针茅（ Stipabaicalensis ）、冷蒿
（ Artemisia fr约为40%;非地带性草地在研究区呈斑块分布，约占草地面积的30% ，主要为低湿草甸，优势植物种为苔草 (Carexduriuscula)、火绒草(Leontopodiumlongifolium)等，伴生植物种有鹅绒委陵菜(Potentitlaanserina)、野大麦（Hordeum brevisubularum ）、花苜蓿（ Medicago ruthenica ）等，植被盖度约为 60% 。

绵羊和奶牛在对照草地上自由放牧，放牧强度约为
每 hm23.3个绵羊单位，草地呈现中度退化。

取样在 2008 年 5 月下旬进行。

在农田草地界面影响宽度范围以外，采用土钻法在每个样地取 0 ～
20 ， >20 ～ 40，>40 ～60cm深的土壤，3 次重复两两间距离超过 20m，共
计 36 个土样；自然风干、过 2mm 筛后用于室内化学性质分析（土壤有效态微量元素只测定 0 ～20cm 深土样）。

体积100 CII13）取土芯测定土壤容重；
容土壤含水率采用烘干法测定，测定时间为 2009 年 4 ～9 月，每旬土壤机械组液土比5 ：1 ， elementarliqui TOCII 总有机碳分析仪分析；全氮：硫酸、
高氯酸一凯氏定氮法；有效氮： 0.02 mol/L氯化钾浸提，液土比5 ：1 ，用BranlubbeAA3型连续流动分析仪分析；有效磷：碳酸氢钠、铝锑抗比色法；有效钾：火焰分光光度计法。

土壤有效态微量元素铜锌铁锰采用DTPA 浸提，
原子吸收分光光度法；有效硼：土壤颗粒分形维数的计算采用杨培岭等提出的用粒径的重量分布表征土壤分形模型，计算土壤颗粒的分形维数[17] (Ri／Rmax)3-D= M( ，。

Ri、／ Mo式中：尼——两筛分粒级 Ri 与 Ri+l 间粒径的平均值；Rmax——最大粒级土粒的平均值； M( ，．Ri) ——小于 Ri 的累积土粒质量；Mo ——土壤样品的总体质量； D- 土壤颗粒分形维数。

采用 Excel2007 软件进
行数据整理， SPSS10.0软件进行数据分析，表中不同字母代表 5% 水平下差异显著；采用 SigmaPlot10.0软件绘图。

2结果与分析 2.1草地开垦后土壤物理性
质的变化研究表明（表 1 ），草地开垦为农田后土壤耕层 (0 ～ 20cm) 的沙粒体积分数增加 25.6% ～32.4% ，粉粒和黏粒体积分数有不同程度地降低。

从土壤分形维数上看，只有地带性草地开垦为农田后的耕层土壤分形维数显著降低，土壤明显粗化。

开垦导致了地带性区域和非地带性区域耕层土壤体积质量分别
增加 10.9% 和 5.6% ，犁底层 ( >20～40 cm)土壤体积质量分别增加 7.4% 和18.5% 。

由于土壤粗化和体积质量的变化，土壤毛管持水力降低，其中地带性
草地开垦的农田耕层和非地带性草地开垦的农田犁底层变化显著。

草地开垦为
农田后土壤的 pH 值显著升高，但地带性区域的农田变化不显著。

表1 Tablel
of soilphysical characteristicsoftheconvertedgrasslands参数地带性植被区域
土壤颗粒组成沙粒／ %粉粒／ %黏粒／ %土壤分形维数体积质量/(g土壤持水力
／ % pH值（水土比 1 ：2.5）转下页向劢h啷眦‰脚蚍姗瑚坳伽鳃如 L钞¨∽阱
孙m h毗咖呦心撇№鲫籼 %互铉跎几枷 5 m蛐加勰郇 6 &肋甄瞄嘶姚Ⅲ呲觚锄
弱们一舵274农业工程学报┏ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ┳ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ┳ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ┳ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ┓ ┃ 接上页┃ ┃ ┃ ┃ ┣ ━ ━ ━ ━
━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ╋ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ╋ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ┻ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ┫ ┃ ┃┃┃ ┃ 涩密／ __i 袅黼┃ ┃ ┃ ┣ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ╋ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ╋ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ┳ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ┫ ┃ ┃┃ ┣ ━ ━
━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ╋ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ╋ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ╋ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ┫ ┃┃ ┃ ┃ ┃ ┣ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ╋ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━
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2.O 士0.2a 2.7士0.2a┃ ┃>20 —40 ┃ ┃ ┃ ┃ ┃2.518 士0.005a 2.510士0.006a2.528+0.003a2.569+0.003a． cm-3)1.48士O.Olb l.59 士
0.02a 1.30 士O.Ob 1.54 土0.27+O.OOa 0.23 士O.OOa 0.34 士O.Ola
0.24 士0.02b值(水土比 1 ：2.5) 8.31 士0.05b 8.67 士0.03a 7.38 土0.05b
8.60 士0.04a┃ ┗ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ┻ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ┻ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ┻ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ┛土壤颗粒组成沙粒／ % 粉粒／ % 黏粒
／ %> 40～60土壤分形维数体积质量/(g ．cm-3)土壤持水力／ %pH 值(水土比1 ：2.5)注：表中各行不同字母代表 5% 水平下差异显著，下同。

2.2草地开垦后土壤化学性质的变化从表 2 可以看出，草地开垦后土壤耕层和犁底层有机碳质量分数显著降低，其中开垦后地带性草地的耕层下降为 23.6% ，犁底层下降为32.3% ；开垦后非地带性草地的耕层下降为 55.9% ，犁底层为 62.6% ；土壤
可溶性有机碳质量分数在土壤耕层显著降低。

虽然非地带性草地有机碳质量分
数下降比例较高，但非地带性草地区域的 64.1 士33.8 士0.3a2.1 土
0.4a2.499 士 o ．004a1.63 士O.Ola0:22 土O.Ola8.81 土0.04a有机碳质量分
数仍然高于地带性草地区域。

土壤全氮质量分数与土壤有机碳的变化基本相同；地带性草地开垦后，有效氮质量分数降低 24.0% ～90.1% ，而在非地带性草地区域有效氮却增加 108.3% ～ 133.8% 。

土壤有效磷的质量分数在草地开垦后
的土壤耕层显著降低，土壤有效钾的质量分数仅在地带性草地开垦后的土壤耕层降低达到显著水平。

表 2 草地开垦后土壤化学性质的变化 Table 2 of soil chemicalproperties oftheconvertedgrasslands┏ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ┳ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ┳ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ┳ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ┓ ┃ ┃┃ ┃┃ ┣ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ╋ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ╋ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ╋ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ┳ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ┫ ┃参数┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┣ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ╋ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ╋ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ╋ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ╋ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ┫ ┃ ┃┃ ┣ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ╋ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━━ ━ ╋ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ╋ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ╋ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ┫ ┃有机碳/(g ． kg-1)10.60士0.81a 8.10 士
0.63b42.41+2.22a18.70士1.73b可溶性有机碳/(mg． kg-1)144.71 士
7.25a106.06+4.38b291.21 土10.94a147.93 土3.47b全氮/(g ． kg-1)2.63土0.29a0.74 士0.08b3.98 士0.13a1.86士0.07b 0 —20┃ ┃ ┃┃ ┃ ┃有效氮
/(mg． kg")6.80+0.24a5.17 士0.12b 6.35+0.24b14.29 士0.86a有效磷/(mg 8.62 土0.12a 5:77士0.06b 6.00士0.20a 4.92士0.04b有效钾/(mg 181土5.92a 128士2.34b 127士4.63a 130士5.58a 7.24 士1.93a 4.90士
0.87b31.9712.65a11.97+0.83b可溶性有机碳/(mg-kg-1)123.15112.26a102.63 士9.83a165.31 士7.39a174.60+4.38a >2040全氮／ (g ． k91)
1.58+0.12a0.53 士0.06b-3.23 士0.08a1.21士0.06b >20 ～4011.48 士
0.99a2.82 士0.13b4.56 士0.27b10.66 士0.75a 4.89土0.13a 4 52士0.14a 4.87士O.lla 4.48土0.15a． kg-I) 96土7.15a 65 土2.63b 69 士2.34a 66士4.05a 5.06 土0.65a 4.60+0.04a 1734 士0.08a18.61+O.10a191.73 士
6.78a191.80 士
7.12a122.59 士6.59a127.79 士
8.24a0.8810.04a0.2110.02b 1.85 士0.07a 1.69 士O.lla >40 ～6023.27 土1.61a2.32 土0.12b 3 61士
0.37b 7 52士1.72a有效磷/(mg ． kg-1) 4.23士0.06a 4.25+0.14a 4.64土
0.19a 4.01 士0.18a 70 士2.88a 54 士3.43b 42土1.24a 50 土4.63a┃ ┗ ━ ━ ━
━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ┻ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ┻ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ┻ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━
┻ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ┛从表 3 可以看出，草地开垦后土壤中有效态微量元素的质量
分数均有不同程度的降低，根据“ 全国农业系统的土壤速效微量元素丰缺指标” 和“ 中国科学院微量元素组的土壤有效态微量元素评价标准” 判定，研究区土
壤有效铜、有效硼、有效钼的质量分数均可以满足草地植被和农作物的生长
需要，而有效锌的质量分数却恰恰相反。

地带性草地在开垦为农田后土壤中
的有效铁和有效锰质量分数不能满足农作物生长发育的需求。

m 几 h 毗咖眺咖脚心 mM 瑚瑚伽曲鼹王豫¨ 毗瞄2胁血 h 瞄 mm 帆脚脚栅蛳仙瑚舢” 让王趵 L61加 mh 瞄眺咖呦叫伽㈨ m ㈤瑚呦s"L ∞ ¨ 眈¨2┏━┳┓接上页
┣╋┻┫涩密／ __i袅 3 5.6士0.3a >20 —40┗┛ > 40～60从表2可以看出，草地
开垦后土壤耕层和犁底层有机碳质量分数显著降低，其中开垦后地带性草地的耕层下降为 23.6% ，犁底层下降为 32.3% ；开垦后非地带性草地的耕层下降为55.9% ，犁底层为 62.6% ；土壤可溶性有机碳质量分数在土壤耕层显著降低。

虽然非地带性草地有机碳质量分数下降比例较高，但非地带性草地区域的 64.1
士 3.8 2.1 土0.4a 2.499 士 o ．004a 1.63 士O.Ola 0:22 土O.Ola 8.81 土
0.04a有机碳质量分数仍然高于地带性草地区域。

土壤全氮质量分数与土壤有机
碳的变化基本相同；地带性草地开垦后，有效氮质量分数降低 24.0% ～90.1% ，而在非地带性草地区域有效氮却增加 108.3% ～ 133.8% 。

土壤有效磷的质量分
数在草地开垦后的土壤耕层显著降低，土壤有效钾的质量分数仅在地带性草地
开垦后的土壤耕层降低达到显著水平。

of soil chemicalproperties oftheconvertedgrasslands有机碳/(gkg-1)106.06+4.38b全氮/(g—20kg")
6.35+0.24b可溶性有机碳/(mg-kg-1)全氮／ (gk91) 1.5 8+0.12akg-I) 734 士
0.08a 50土4.63a3可以看出，草地开垦后土壤中有效态微量元全国农业系统
的土壤速效微量元素丰缺指标和中国科学院微量判定，研究区土壤有效铜、有效硼、有效钼的质量分数均可以满足草地植被和农作物的生长需要，而有效锌的质量分数却恰恰相反。

地带性草地在开垦为农田后土壤中的有效铁和有效锰质量分数不能满足农作物生长发育的需求。

眺 M曲鼹豫胁血帆栅蛳仙舢让趵L叫㈨㈤s"L∞眈 275表 3 草地开垦后土壤有效态微量元素质量分数的变化 Table3 Changesofsoil available traceelements oftheconverted grasslands mg ． kg “参数地带性植被区域非地带性植被区域农田临界值有效铜
0.51910.048a0.60410.037a 1.807+0.043a 0.507+0.019b 0.2有效锌
0.341+0.058a0.371+0.042a 0.465+0.075a 0.18010.033b 0.5有效铁
10.24410.398a8.184+0.257b83.56412.205a18.664+1.329b 10有效锰
10.12010.687a8.460:L0.296b17.760士l.651a11.040士 o．435b10有效硼1.98510.113a1.604+0.052a 3.421土 o．097a 2.628+0.043b有效钼
0.25610.028a0.18410.015b 0.491+0.029a 0.453d:0.0048a 0.15 3 讨论草地开垦后，农田的连年翻耕造成土壤结构变化，由于翻耕而不断松动土壤所加剧的风蚀效应是导致土壤物理性质变化，特别是土壤粗化的主要原因；尤其是在春季的农田翻耕到作物幼苗有效覆盖地面以前，研究区几乎没有降水且风力强劲，土壤处于干燥、松散的状态，这个阶段的风蚀作用最为严重‘ 18]风蚀作用导致土壤中的小颗粒（黏粒、粉粒）不断被吹走，剩下的是沙粒，土地向荒漠化方向发展。

研究表明，风蚀强度和土壤水分状态呈负相关关系，土壤水分状况直接影响土壤颗粒运动所需的最低风速，相对干燥的土壤容易遭受到风蚀作用[19-20J通过对研究区土壤表层 (0 —20cm) 含水率的动态监测表明( 图 1): 在春季，地带性草地土壤含水率在 9.5% 左右，由其开垦的农田土壤含水率在 12.3% 左右；而非地带性草地土壤含水率超过 20.5% ，由其开垦的田土壤含水率在 16.4% 以上，比地带性区域分别高11.0%和 4.1% 。

以低湿草甸。