划破草皮技术对退化高寒小嵩草草甸土壤及植被恢复的影响

Effect of sod cutting techniques on soil and vegetation restoration of degraded Kobresia pygmaea alpine meadows

摘要

目的 明确不同土壤草皮划破技术对高寒小嵩草草甸土壤理化性质和植物群落地上生产力恢复的影响。 方法 以退化小嵩草草甸的不同土层深度（0~10、10~20、20~30、30~40 cm）土壤养分、水分、紧实度等特征及植物群落生长繁殖特性为评判指标，分析划破草皮（C₁）、划破草皮+补播（C₂）、划破草皮+施肥（C₃）、划破草皮+补播+施肥（C₄）4种草皮划破技术处理对土壤理化性质和植物群落地上生产力恢复的影响。 结果 4种草皮划破技术处理下土壤湿度分别比对照增加了0.09%、4.80%、3.58%和4.05%，对土壤碳、氮、磷和钾含量亦具有一定程度的提升效果。双因素方差分析结果表明，处理方式、土壤深度及两者的交互作用对土壤全碳和全氮含量存在极显著影响（P<0.01）。不同处理方式对植物群落及实生苗数量特征存在不同程度的提升效应（P<0.01），其中，C₂处理植物群落密度比对照增加了68.77 株/m²（P<0.05）；双子叶植物数量与土壤无机碳含量存在极显著负相关关系（P<0.01），相关系数为-0.37。基于不同处理的土壤物理性质（土壤湿度、土壤温度、土壤紧实度）、全量养分（全氮、全碳）和速效养分（有效磷、速效钾、铵态氮）含量的标准化多维数据分析结果表明，单一划破草皮处理（C₁）在短期内对土壤物理和化学性质的综合改善能力较弱，而在划破草皮之上辅以补播或施肥处理对土壤理化性质的改善和限制性养分的活化效果更优。 结论 采用划破草皮配合外源种库和外源养分添加的生态恢复措施可以在短期内提高退化小嵩草草甸生产能力和土壤限制性养分含量，在生态恢复实践中具有一定的应用前景。

Abstract

Objective To determine the effects of different sod cutting techniques on soil physico-chemical properties and above-ground productivity recovery of plant communities in Kobresia pygmaea alpine meadows. Method Using total soil nutrients （total carbon，total nitrogen，inorganic carbon），available soil nutrients （available phosphorus，available potassium，ammonium nitrogen），soil moisture，soil compactness and numerical characteristics of the plant community as indicators，the restoration effects on the degradation of alpine K. pygmaea were evaluated using the restoration measures of sod cutting （C₁），sod cutting+reseeding （C₂），sod cutting + fertilization （C₃） and sod cutting + reseeding + fertilization （C₄）. Result Soil moisture of C₁，C₂，C₃ and C₄ treatments was 0.09%，4.80%，3.58% and 4.05% higher than the control treatment （CK） ，and the concentrations of soil carbon （C），nitrogen （N），phosphorus （P） and potassium （K） were also significantly increased compared to CK（P<0.05）.Soil total C and N concentrations were significantly influenced by soil depth，treatments and their interactions based on two-way ANOVA analysis （P<0.01）.Different treatments had different effects on the increase of plant community characteristics and seed emergence （P<0.01），among which the density of the plant community in C₃ was increased by 68.77 plants/m² compared to CK （P<0.05）.The population of dicotyledonous plants was significantly negatively correlated with soil inorganic C （P<0.01） with a correlation coefficient of -0.37.The capacity of C₂，C₃ and C₄ in restoring the degraded meadows was higher than that of C₁ by comprehensively assessing the restoration effects of soil physical and chemical properties using the standardized multidimensional data analysis. Conclusion Sod cutting with exogenous seed bank and exogenous nutrient addition can improve the productivity and soil limited nutrient content of degraded Kobresia pygmaea meadow in a short period of time，and these methods have a certain application prospect in ecological restoration practic.

Graphical abstract

关键词

生态恢复 / 划破草皮 / 高寒小嵩草草甸 / 土壤养分

Key words

ecosystem restoration / sod cutting / Kobresia pygmaea meadow / soil nutrient

Author summay

樊博，硕士，工程师，主要从事土壤生态学方面研究。E-mail：[e-mail]

高寒嵩草草甸是青藏高原放牧生态系统的主体，其所处自然环境恶劣，地形地貌复杂，系统抗干扰及恢复力弱，为世界范围内公认的典型脆弱生态系统^［1］。自20世纪80年代以来，受到气候变化、人类活动、市场供需、政策干预等多种因素的影响，高寒嵩草草甸发生了大面积退化^［2-5］，其退化的主要表观特征包括：1）植物群落物质能量积累能力变弱、牧草有性及无性繁殖能力变弱^［6］；2）草毡表层极度加厚、土壤紧实度增加、地表水入渗难度变大、土壤湿度降低^［7］、土壤养分循环速率降低^［8］、土壤养分比例失衡^［9］、系统稳定性和抗干扰能力降低 ^［10-11］；3）植物群落覆盖度降低、土壤生物结皮的协同演变、休眠或死亡的隐花生物比例增多及其对降水入渗和种子萌发的阻碍作用增强^［12］；4）地表微斑块组成和结构特征的改变，如小嵩草草甸在过度放牧下容易形成一定强度的裂缝，高强度的裂缝会增加草地被风蚀和水蚀的风险，从而加速草地进一步退化。然而，适当强度的裂缝具有潜在改善草地水分和养分含量的能力^［13-14］，可以为退化草地的恢复提供契机^［15-16］。综上发现，高寒嵩草草甸的退化通常伴随着土壤限制性养分及水分等物源限制性因子的亏缺^［17］。

从改善种源亏缺的角度看，免耕补播是一种提高退化草地牧草产量和品质的高效模式^［18］，它可以在对原生植被不破坏或少破坏的前提下，增加系统优良牧草种库、草层植物种类和群落覆盖度。该技术在半人工和天然放牧草地生产服务能力维持或恢复中已得到广泛应用^［19］。从改善草地养分亏缺的角度看，施肥是一种常用的草地生产能力改良措施^［20］，在畜牧业发达国家已被广泛应用^［21］。大量研究表明，施肥可提升天然高寒草地和人工草地牧草生产力^［22-24］，尤其是对高放牧强度下的草场生产能力恢复效果更为明显，是目前解决天然草场牧草养分缺乏快速而有效的措施之一^［25-28］。草皮划破技术是指通过自身或辅助干扰使得土壤中不可以被植物直接吸收利用的潜在养分通过酸化、螯合、离子交换或还原等途径将其转化为可被植物吸收利用的有效养分的技术，这种技术对潜在养分的活化能力可以通过有效养分含量或/和植物生产性能力进行综合评估^［7］，是一种利用自然力或近自然力改善土壤养分亏缺的长效和环境友好型恢复技术。已有研究发现，以高寒嵩草草甸常见的裂缝为模板，在退化高寒嵩草草甸土表一定深度划出浅沟，来增加土壤表面积、土壤通气透水能力及种子的捕获能力以活化土壤潜在养分的划破草皮技术；以利用种子萌发生长力进行草毡表层破解，激发根围区有效养分持续供应的补播技术；以采用一次性限制性养分添加，来加速植被生长，加速土壤潜在养分长效分解的外源养分添加技术等，对促进牧草种子萌发和加速退化草地恢复均具有重要意义，也成为天然草地恢复实践中常用的草皮划破技术^［29］。

青藏高原气候环境恶劣，地形地貌复杂，生态系统脆弱，该区域是世界范围内退化草地恢复的难点和热点^［4］。高寒嵩草草甸退化演替的内外因耦合假说认为，小嵩草草甸加厚期和开裂期是高寒嵩草草甸退化演替过程中外因和内因驱动力转化的关键期，是阻止草地生产能力崩溃的防线，由于不断加厚的草毡表层、休眠和死亡的隐花生物及其代谢产物的固结，使对水分的阻滞和种子捕获能力的降低，导致土壤水分亏缺加剧，植物群落自我更新能力变弱，进一步加剧了退化草地自我更新和系统恢复的难度。本研究以该退化阶段的高寒小嵩草（Kobresia pygmaea）草甸为研究对象，以改善该阶段草地土壤限制性养分、水分和种库的亏缺为目标，采用内源养分活化集成技术，评估不同处理对限制性养分活化的效果、水分捕捉能力及植被恢复潜力，探讨受损高寒嵩草草甸内源养分的活化技术及其对植被恢复的短期效力，以期为建立退化小嵩草草甸恢复的养分调控技术集成模式及长效管理范式提供科学依据和技术支撑。

1 试验地概况及试验设计

1.1 试验地概况

试验地位于青海海北高寒草甸生态系统国家野外观测站“高寒草甸对人类活动响应及适应平台”，该平台位于青海省海北藏族自治州门源回族自治县皇城蒙古族乡桌子掌地区（37º42.089' N，101º15.928' E，3 278 m）。研究区域属典型的高原大陆性气候，平均海拔为3 200 m，年均气温-1.4 ℃，最冷月（1 月）平均气温为-14.8 ℃，最热月（7 月）平均气温为9.8 ℃，绝对最低气温可降至-37.0 ℃。多年平均降水量523 mm，主要集中于5~9 月，占年降水量的80%左右，雨热同期^［30-31］。成土母质为风积物，土壤类型为草毡土。根据《高寒嵩草草甸退化状态评估》DB63/T1414-2015和《高寒小嵩草草甸退化状态评估》DB63/T1413-2015标准，研究区域处于小嵩草草甸草毡表层开裂期，草地为单层片结构，禾本科植物频度小于莎草科植物，小嵩草（K.pygmaea）等莎草科植物为优势种，且分布格局呈明显的斑块化特征，小嵩草斑块中心区域存在大量无植被覆盖区域，并附着黑色或白色休眠或死亡的隐花生物，斑块边缘出现一定深度的裂缝，裂缝交接处存在大量水蚀三角区，区域内偶有裸露底土层，裂缝面积占比为（11.7±2.1）%；放牧时间每年的2月至5月；放牧家畜主要为藏系绵羊和牦牛，多年放牧强度为（11.75±0.95） 羊单位/hm²。

1.2 试验设计

2020年4月，在样地选取较为平坦的区域依次设置对照、划破草皮（C₁）、划破草皮+补播（C₂）、划破草皮+施肥（C₃）、划破草皮+补播+施肥（C₄）5种处理，每种处理设置3 个重复。样地概况及处理见表1。

1.4 采样方法、测定指标及方法

2020年8月，在每个处理小区内随机选择9 个25 cm × 25 cm的小样方，调查植物群落盖度（目测法）、高度、密度和生物量^［5］；采用土壤紧实度仪（SL-TSC）测定土壤水分（0~10 cm）、土壤温度（0~10 cm）和土壤紧实度（0~10、10~20、20~30、30~40 cm）；用环刀法测定土壤入渗率^［32-33］；用根钻（Ф=6 cm）采集0~10、10~20、20~30和30~40 cm的土壤样品，采用根钻法同步分层采集相同深度植物根系样品（每3钻一个重复），水洗法获得根系，48 ℃烘干至恒重后称重作为地下生物量，每个处理3~6次重复。土壤样品带回实验室风干后进行土壤理化性质分析。

土壤全量养分测定采用过0.25 mm土壤筛样品，测定指标包括土壤全碳（PE-2400II元素分析仪）、土壤全氮（PE-2400II元素分析仪）、无机碳（土壤碳酸盐测定仪 Eijkelkamp Calcimeter）；土壤速效养分测定采用过2 mm土壤筛样品，测定指标包括土壤铵态氮（氯化钾浸提-靛蓝比色法）、土壤有效磷（碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法）、土壤速效钾（酸溶-火焰光度法）^［34-35］。

1.5 数据分析与处理

采用Excel2007进行数据整理，使用R语言（4.1.2）进行方差分析和相关性分析。用Shapiro和Levene检验所有数据的正态性和方差齐性。采用双因素方差分析（two-way ANOVA）检验不同处理、土层深度及互作效应对各土壤养分含量的影响，所有图表数据均为平均值±标准差。采用最小显著极差法（LSD）检验不同处理下土壤理化性质差异的显著性。采用R语言分析植被群落生物量与土壤因素之间的相关性，采用双尾检验（two tailed）确定其显著性，P<0.05表示显著性差异，P<0.01表示极显著性差异。采用R语言对土壤氮、磷和钾养分的增加量（不同处理与对照之间的差值）进行Z-score标准化，采用最小显著极差法（LSD）检验和多维度雷达图比较不同处理方法之间的显著性^［36］。

2 结果与分析

2.1 土壤物理性质特征

不同处理表层（0~10 cm）土壤温度均小于对照组，但划破草皮+施肥和划破草皮+补播+施肥处理与对照之间差异显著，其余处理与对照之间的差异不显著。其中，表层土壤温度在植物生长旺季最高，划破草皮处理、划破草皮+补播处理、划破草皮+施肥处理和划破草皮+补播+施肥处理分别比对照组温度降低6.16、5.14、12.98、11.74 ℃。划破草皮、划破草皮+补播处理、划破草皮+施肥处理和划破草皮+补播+施肥处理土壤湿度分别比对照增加0.09%、4.80%、3.58%和4.05%，但不同处理之间差异不显著（P>0.05）。划破草皮、划破草皮+补播划、划破草皮+施肥、破草皮+补播+施肥处理比对照土壤平均入渗率分别提高了125.9%、68.07%、49.97%和61.63%（图1）。

处理与土层深度对土壤紧实度的变化没有显著的交互作用；土壤紧实度在相同处理条件下，随土层深度的递增呈逐渐增大趋势；不同土层深度土壤紧实度在不同处理间存在显著差异（P<0.001）；不同处理相同深度土壤紧实度之间差异不显著（P>0.05），表明不同处理短期没有显著影响土壤的紧实度（图1）。

2.2 土壤养分含量特征

不同处理、土层深度对土壤全碳、全氮、无机碳、有效磷、速效钾和铵态氮含量存在极显著性影响（P<0.001），两者之间对土壤全碳、全氮、有效磷、速效钾和铵态氮存在极显著（P<0.001）交互作用。

土壤全量养分随土层深度增加呈现递减趋势。土壤全碳含量：同一土层深度下划破草皮+补播的土壤全碳含量显著高于对照、划破草皮+施肥、划破草皮+补播+施肥；同一处理下的不同土层深度土壤全碳含量存在显著性差异，0~10 cm的土壤全碳显著高于10~20 cm和20~30 cm（图2）。

土壤全氮含量：同一土层深度不同处理对土壤全氮存在极显著性影响（P<0.001），划破草皮+补播处理土壤全氮含量最高，其中划破草皮+补播处理土壤全氮含量在0~10 cm比划破草皮+施肥、划破草皮、划破草皮+补播+施肥处理和对照分别高0.14%、0.16%、0.22%、0.23%；在10~20 cm土壤全氮含量分别比对照、划破草皮+施肥、划破草皮+补播+施肥、划破草皮处理高0.14%、0.16%、0.20%、0.21%；在20~30 cm土壤全氮含量分别比划破草皮+施肥、划破草皮+补播+施肥、对照、划破草皮处理高0.03%、0.06%、0.08%、0.26%；在30~40 cm土壤全氮含量分别比划破草皮、划破草皮+施肥、对照、划破草皮+补播+施肥处理高0.10%、0.10%、0.19%、0.20%。土壤无机碳含量从表层向下呈现递增趋势。各处理土壤无机碳含量在表层0~10 cm与30~40 cm存在极显著差异，其中0~10 cm无机碳含量在划破草皮+施肥、划破草皮、划破草皮+补播+施肥、划破草皮+补播处理比对照含量分别高0.31、0.48、0.59、1.54 g/kg；10~20 cm无机碳含量在划破草皮+补播+施肥处理分别比对照、划破草皮+补播、划破草皮+施肥、划破草皮处理高1.45、3.49、3.81、4.67 g/kg；20~30 cm无机碳含量在划破草皮+补播+施肥处理分别比划破草皮+补播、划破草皮+施肥、划破草皮和对照处理高1.28 、1.75、2.17、4.12 g/kg；30~40 cm无机碳含量在划破草皮+补播+施肥处理分别比划破草皮、对照、划破草皮+补播、划破草皮+施肥处理高0.50、0.73、0.94、3.14 g/kg（图2）。

土壤速效养分随土层深度增加呈现递减趋势。土壤有效磷：各处理、土层深度对土壤有效磷含量存在极显著影响（P<0.001）。0~10 cm划破草皮+施肥处理土壤有效磷含量分别比划破草皮+补播、对照、划破草皮、划破草皮+补播+施肥处理高0.06%、0.10%、0.23%、0.26%；10~20 cm土壤有效磷含量在划破草皮处理比划破草皮+补播、对照、划破草皮+施肥、划破草皮+补播+施肥处理高0.08%、0.15%、0.18%、0.31%；20~30 cm土壤有效磷含量在划破草皮+施肥处理比划破草皮+补播+施肥、对照、划破草皮+施肥、划破草皮处理高0.11%、0.12%、0.17%、0.19 %；30~40 cm土壤有效磷含量在划破草皮处理分别比划破草皮+施肥、划破草皮+补播+施肥、对照、划破草皮+补播处理高0.14%、0.27%、0.28%、0.31%（图2）。

土壤速效钾：试验处理、土层深度对土壤速效钾含量存在极显著性影响（P<0.001），且两者之间对土壤速效钾含量的影响存在极显著的交互作用（P<0.001）。0~10 cm划破草皮处理土壤速效钾含量分别比划破草皮+补播、划破草皮+补播+施肥、对照、划破草皮+施肥处理高23.39、45.27、66.06、137.20 mg/kg；10~20 cm土壤速效钾含量在对照分别比划破草皮、划破草皮+补播、划破草皮+施肥、划破草皮+补播+施肥处理高50.93、76.6、127.76、133.18 mg/kg；20~30 cm土壤速效钾含量在划破草皮处理分别比划破草皮+补播、划破草皮+施肥、对照、划破草皮+补播+施肥处理高8.85、18.0、18.19、23.49 mg/kg；30~40 cm土壤速效钾含量在划破草皮处理分别比划破草皮+补播、划破草皮+施肥、对照、划破草皮+补播+施肥处理高6.61、15.51、28.46、38.85 mg/kg（图2）。

土壤铵态氮含量：试验处理、土层深度对土壤铵态氮含量存在极显著性影响（P<0.001），两者之间对土壤铵态氮含量变化存在极显著交互影响作用（P<0.001）。0~10 cm划破草皮土壤铵态氮含量分别比划破草皮+补播、对照、划破草皮+施肥、划破草皮+补播+施肥处理高0.36%、0.36%、0.48%、0.71%；10~20 cm土壤铵态氮含量在划破草皮处理分别比对照、划破草皮+施肥、划破草皮+补播+施肥、划破草皮+补播处理高0.80%、1.07%、1.17%、1.24%；20~30 cm土壤铵态氮含量在划破草皮+补播+施肥处理分别比划破草皮+施肥、划破草皮、划破草皮+补播、对照处理高0.11%、0.35%、0.50%、0.61%；30~40 cm土壤铵态氮含量在对照分别比划破草皮+施肥、划破草皮、划破草皮+补播+施肥、划破草皮+补播处理高0.30%、0.35%、0.44%、1.32%（图2）。

综合分析发现，划破草皮+补播+施肥组可以显著提高表层土壤（0~10 cm）和深层土壤（20~30 cm和30~40 cm）土壤速效磷含量的10.38%，11.68%和11.80%。单纯的划破草皮、划破草皮+施肥、划破草皮+补播+施肥处理次表层（10~20 cm）土壤铵态氮含量没有显著改善作用，但划破草皮+补播处理显著提高了土壤中0~20 cm和10~20 cm铵态氮含量的36.0%和80.5%。

2.3 植物群落和实生苗萌发特征

处理方式对群落密度、高度、地上生物量、新生苗密度均存在显著影响（P<0.01）。群落密度：划破草皮+补播、划破草皮+施肥、划破草皮+施肥+补播处理群落密度较对照分别提高了68.77、17.32、41.92 株/m²，且达到极显著水平（P<0.01）；而单纯的划破草皮没有显著增加群落密度。划破草皮+补播和划破草皮+施肥处理群落盖度比对照分别显著增加了12.17%、1.10%（P<0.05）；划破草皮+施肥处理较对照植株地上生物量显著提高了56.61 g/m²。划破草皮、划破草皮+补播、划破草皮+施肥、划破草皮+补播+施肥处理平均高度分别比对照增加了9.56%、15.15%、73.24%和19.12%。划破草皮处理对双子叶植物实生苗密度作用最高，较对照增加14.17 个/m²；而处理对单子叶植物的实生苗密度没有显著增加效应（P=0.464 9）；划破草皮处理总实生苗密度较对照显著提高5.91倍。同一土层深度的不同处理对地下生物量不存在显著性差异，相同处理下表层0~10 cm深度的地下生物量显著高度底层的10~20、20~30、30~40 cm土层深度的地下生物量（图3）。

2.4 土壤养分含量和植物群落数量特征之间关系

植物群落数量特征同土壤养分含量之间的相关性很弱。除双子叶植物密度与土壤无机碳含量极显著负相关外（P<0.01），其他植物数量特征与土壤养分含量之间并不相关。不同土壤养分含量的相关性较其同植物群落数量特征之间的相关性强，其中，土壤有效磷与土壤全碳、全氮和铵态氮含量极显著正相关，相关系数分别为0.96、0.94和0.89；土壤速效钾与土壤全碳、全氮和铵态氮含量之间极显著正相关，相关系数依次为0.93、0.88和0.92；土壤全碳与土壤全氮、铵态氮含量之间极显著正相关，相关系数均为0.95。然而，土壤无机碳与土壤全碳、全氮和氨态氮含量之间呈极显著负相关关系。

标准化多维数据分析结果表明，不同处理对土壤养分含量影响的效果不同，其大小顺序依次为划破草皮+施肥>划破草皮+补播+施肥>划破草皮>划破草皮+补播。说明单一划破草皮处理短期内对改善土壤理化性质改善能力有限，而划破草皮配合施肥和补播处理在较短时间内对改善土壤理化性质和促进植物生长的效果更为明显（图4）。

3 讨论

3.1 草皮划破技术对退化高寒小嵩草草甸土壤物理性质的影响

农艺措施是改善土壤结构，协调水、肥、气、热环境因子，提高土壤通透性，优化水肥供应能力的有效措施^［36-37］。土壤温度是反映土壤热能状态的一个基础变量，对植物生长发育以及土壤中的各种物理、化学、生物性状及过程有重要影响^［38］。耕层土壤温度受到外界环境因素影响，同时土壤质地不同，升降温速度、导热速度亦不相同，其温度曲线的变化也会受到影响^［39］。本研究结果表明，4种处理在一定程度上均可缓解表层土壤的增温效应，降低土壤水分的散失及植物对高温产生的应激反应。

土壤紧实度是反映土壤结构特性的重要指标之一^［40］，过高的土壤紧实度会阻碍植物根系生长和对土壤养分的利用能力^［40-41］。有研究表明，划破草皮对表层及深层土壤紧实度均具有降低作用。本研究发现，不同处理在短期内并没有显著降低土壤紧实度，这可能是由于各处理样地放牧强度没有改变，放牧家畜的践踏抵消了划破草皮对表层土壤紧度过高的改善作用；也有可能是因为划破草皮增加了植物群落的密度和根系生长量，客观上抵消了划破草皮对草毡表层破解的作用和疏松土壤的作用；或其他原因，如机械作业过程产生的压力对土体全面的压实作用等。本研究发现，划破草皮土壤具有良好的水分捕获能力，提高了水分的入渗速度，为满足植物生长发育对水分的需求提供了有力的保障^［42］，同时划破草皮还可以增加土壤孔隙度，疏松土壤，增加表层土壤>0.25 mm 粒级水稳性团聚体含量，进而改善土壤结构和通气状况^［39］，使得土壤物理性质得到改善。

3.2 不同草皮划破技术对退化高寒小嵩草草甸土壤养分含量的影响

土壤化学性质的变化能够直接反映植物与土壤环境相互作用的结果^［43］。本研究发现，不同类型土壤理化性质对不同草皮划破技术的响应有所不同。本研究发现，不管是何种处理，全量养分（全碳、全氮）和速效养分（有效磷、速效钾、铵态氮）随土层加深出现依次递减的趋势，同时发现划破草皮+补播、划破草皮+施肥处理的表层土壤全氮、全磷、有效磷和速效钾含量均高于对照，说明草皮划破技术对土壤表层养分具有一定的活化作用。一方面，由于草皮划破技术可以通过破除草皮絮结层来改善土壤的通透性，改善土壤潜在养分和能量循环速率，间接提高了土壤有效养分含量；另一方面，外源限制性养分的添加，通过增加土壤限制性养分含量来增加植物的生长量，加速土壤有机物质的积累和转化。因此，划破草皮+补播处理同划破草皮+施肥处理均可提高根系主要分布层有效养分含量，对调控和改善退化草地土壤的养分状况存在显著提升作用。

3.3 不同草皮划破技术对退化高寒小嵩草草甸植物数量特征的影响

万秀莲等^［44］研究发现，划破草皮可显著提升草地地上生物量，显著提高优良牧草所占比例，对禾草类植物的影响随干扰强度的增加而增加，对莎类草和杂类草的影响与禾草类植物相反。本研究发现，划破草皮+施肥和划破草皮+施肥+补播处理显著增加了10~20 cm地下生物量。由于高寒小嵩草草甸划破草皮后，一方面增加了地表的粗糙度，有利于地表对种子的“捕获”能力；另一方面，划破草皮改变了地表高差及地表径流方向，使得降水的入渗区域从原来的相对集中变得相对均匀，为种子的萌发和水分对植物群落总体服务能力的增加提供支撑，有利于植被群落的恢复。此外，划破草皮和补播组合对植被恢复的短期效果显著优于单一的划破草皮，说明划破草皮和补播对优化土壤养分、水分和植物群落生产能力有互补作用，导致土壤养分的改变或活化对土壤养分总体特征存在优化潜力，对退化草地的植被恢复具有重要意义。

4 结论

1） 单一划破草皮即可实现增加高寒小嵩草草甸土壤水分、活化土壤限制性养分的目的，在划破草皮基础之上附加补播、施肥等措施，可以改善土壤养分有效性和土壤理化性质的综合改善作用。多维数据综合分析发现，不同处理对土壤-植被的恢复能力的作用大小依次为划破草皮+施肥>划破草皮+补播+施肥>划破草皮>划破草皮+补播。

2） 不同划破草皮技术对植物群落及实生苗数量特征存在不同程度的提升效应。土壤养分之间具有较强的相关性，说明土壤养分含量的改变对土壤总体理化性质存在潜在优化能力，对退化草地的植被恢复具有现实意义。不同土壤养分含量的相关性较其同植物群落数量特征之间的相关性强，土壤有效磷与土壤全碳、全氮和铵态氮含量极显著正相关，土壤速效钾与土壤全碳、全氮和铵态氮含量之间极显著正相关，土壤全碳与土壤全氮、铵态氮含量之间极显著正相关，土壤无机碳与土壤全碳、全氮和氨态氮含量之间呈极显著负相关关系。

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基金资助

青海省科技援青项目“内源养分活化技术对退化小蒿草草甸功能恢复实践研究”(2024-QY-211)

2023年度青海省“昆仑英才高端创新创业人才”培养拔尖人才项目(青人才字（2024）1号)