曹 彥，李寶賀，徐振朋，劉 凱，李秀萍，栗艷芳，趙逸雯，狄彩霞

（1. 烏蘭察布市農林科學研究所， 內蒙古 烏蘭察布 012000；2. 內蒙古自治區(qū)農牧業(yè)科學院， 內蒙古 呼和浩特

010031）

草地對維持自然生態(tài)系統(tǒng)格局具有特殊的生態(tài)學意義［1-3］。 草地放牧家畜的生產水平主要依賴于草地植物的營養(yǎng)供給， 植被的營養(yǎng)成分不僅是形成植物營養(yǎng)價值的重要指標， 決定著畜牧業(yè)生產的物質基礎， 也是評定放牧家畜生產水平的指標［4-5］。 由于牧草的生長受到季節(jié)限制，營養(yǎng)物質含量隨著生長階段的不同而不斷發(fā)生改變［6］。 草地退化中包括植被和土壤退化［7］，在眾多草地恢復措施之中， 土壤肥力評價是退化草地恢復狀況的重要指標［8］。 植被對土壤環(huán)境中的養(yǎng)分吸收具有一定的選擇性， 一般對土壤中有效成分較低的氮、磷、鉀吸收較多。 營養(yǎng)元素的吸收利用和流失是生態(tài)系統(tǒng)物質循環(huán)的關鍵過程［9-10］。 氮、磷參與植物生長和代謝的關鍵過程， 是陸地生態(tài)系統(tǒng)中最常見的植物生長限制元素［10］。

在草地生態(tài)系統(tǒng)中， 土壤養(yǎng)分是植物生長的基礎，為植物生長提供必需的營養(yǎng)元素，直接影響土壤健康與植物生長狀況［11］，但是同時土壤養(yǎng)分主要來自施肥和植物枯落物等的轉化， 所以土壤養(yǎng)分及植被養(yǎng)分關系密切。 陳佐忠等［12］對內蒙古典型草原中重要群落類型大針茅草原9 種植物氮、磷、鉀、鐵含量季節(jié)動態(tài)進行了研究。塔娜等［13］選擇內蒙古蘇尼特右旗天然草場，分析了0～30 cm土壤營養(yǎng)元素有效態(tài)含量及與土壤有機質、pH 值的關系。 李才才［14］對內蒙古四子王旗境內的退化荒漠草原實施澆水和施肥處理， 探討水肥條件改善對退化荒漠草原植被恢復和碳儲量的影響。 王瑩等［15］對內蒙古希拉穆仁草原4 種主要植物的營養(yǎng)成分進行測定，分析月動態(tài)變化規(guī)律。對于內蒙古草地營養(yǎng)狀況的研究比較多， 但是針對多個監(jiān)測點同時考查土壤和植被營養(yǎng)狀況的研究很少。

該研究依托國家農業(yè)環(huán)境長期性、 基礎性監(jiān)測研究項目， 以內蒙古多個典型草地類型為研究對象，對不同監(jiān)測點返青期、旺盛期和枯萎期草地土壤及植被的養(yǎng)分狀況進行監(jiān)測， 并通過主成分分析法對土壤、植被養(yǎng)分水平進行綜合量化評價，以期客觀、準確、全面地反映內蒙古典型草地土壤及植被營養(yǎng)狀況的差異及變化特點， 為內蒙古典型草地的合理利用、 退化草地的恢復治理以及畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供參考。

1 材料與方法

1.1 監(jiān)測點基本情況

共選取8 個典型草原監(jiān)測點。 監(jiān)測點G1，選址于鄂溫克草原， 位于內蒙古呼倫貝爾市鄂溫克族自治旗巴彥塔拉鄉(xiāng)，119°25′E，49°00′N， 屬溫性草甸草原，主要土壤類型為黑鈣土、暗栗鈣土，主要植物有羊草、貝加爾針茅、大針茅、冷蒿、線葉菊等。 監(jiān)測點G2，選址于烏拉特草原，位于內蒙古巴彥淖爾市烏拉特中旗南部，108°24′E，41°54′N，屬荒漠化草原，主要土壤類型為栗鈣土，主要植物有戈壁針茅、無芒隱子草、小針茅、錦雞兒、嵩草、松葉豬毛菜等。 監(jiān)測點G3，位于內蒙古烏蘭察布市察哈爾右翼前旗黃旗海附近，113°11′E，40°51′N，為天然草灘，主要土壤類型為栗鈣土，主要植物有嵩草、羊草、大針茅等。 監(jiān)測點G4，選址于輝騰錫勒草原， 位于內蒙古烏蘭察布市察哈爾右翼中旗和卓資縣交界處，112°42′E，41°12′N， 為五花草甸草原，主要土壤類型為栗鈣土、黑鈣土，主要分布菊科、薔薇科植物。 監(jiān)測點G5，選址于科爾沁草原，位于內蒙古通遼市扎魯特旗魯北鎮(zhèn)小黑山村，120°13′E，44°90′N，屬溫性草甸草原，主要土壤類型為栗鈣土，主要植物有中華隱子草、大針茅、達烏里胡枝子等。 監(jiān)測點G6，選址于內蒙古赤峰市阿魯科爾沁旗牧草種植核心區(qū)， 位于阿魯科爾沁旗紹根鎮(zhèn)額黑諾爾嘎查，120°22′E，43°37′N， 為人工草地，主要土壤類型為沙土，較貧瘠，種植苜蓿、飼用燕麥。 監(jiān)測點G7，選址于烏拉特草原，位于內蒙古包頭市達爾罕茂明安聯(lián)合旗巴音敖包蘇木，110°5′E，42°4′N，屬荒漠草原，主要土壤類型為栗鈣土， 主要植物有小針茅、 無芒隱子草。 監(jiān)測點G8，選址于格根塔拉草原，位于內蒙古烏蘭察布市四子王旗腦木更蘇木，111°85′E，41°79′N， 屬荒漠草原，主要土壤類型為淡栗鈣土和棕鈣土，主要分布旱生、叢生小禾草。

1.2 試驗方法

于2020 年在選取的8 個監(jiān)測點分3 個時期進行取樣。 ①返青期：指植物開始生長的時期［16］，植物越冬后，由黃色變?yōu)榫G色，并恢復生長的一段時間，大約在4 月初—6 月底，根據不同監(jiān)測點氣候條件不同，略有提前或推遲。 ②旺盛期：指植物生長最旺盛的時期，大約在7 月初—9 月底，不同監(jiān)測點情況略有不同。③枯萎期：指植物失去水分或失去生機的階段，大約在10 月初—11 月底。 在各個監(jiān)測點按“S”形隨機設置6 個1 m×1 m 的樣方，進行植物樣品和土壤樣品的采集。在每個樣方中隨機采樣， 取0～20 cm 土層土壤樣品以及植物樣品地上部分， 最后將6 個樣方采集的土壤樣品混合，將6 個樣方采集的植物樣品混合，裝入自封袋封存并正確編號， 送回實驗室進行相關指標測定。 試驗設3 次重復。

1.3 測定指標及方法

土壤樣品在室內通風處自然風干，嚴禁曝曬。磨碎去掉土塊顆粒、石塊、枯枝等雜物后，根據不同檢測項次要求過篩。 依據《土壤檢測第7 部分：土壤有效磷的測定》（NY/T 1121.7—2014）、《土壤速效鉀和緩效鉀含量的測定》（NY/T 889—2004）、《土壤全氮測定法 （半微量開氏法）》（NY/T 53—1987）、《土 壤 水 溶 性 鹽 總 量 的 測 定》 （NY/T 1121.16—2006）， 用鉬銻抗比色法測定有效磷（mg/kg）含量，用火焰光度計法測定速效鉀（mg/kg）含量， 用半微量凱氏法測定全氮（g/kg） 含量，用Mettler Toledo pH 計測定pH 值， 采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法測定有機質（g/kg）含量。

植物于105 ℃殺青15 min 后粉碎。 氮、磷、鉀含量測定按照《植物中氮、 磷、 鉀的測定》（NY/T 2017—2011）執(zhí)行，水分含量測定按照《飼料中水分的測定》（GB/T 6435—2014）執(zhí)行，灰分含量測定按照 《飼料中粗灰分的測定》（GB/T 6438—2007）執(zhí)行，粗纖維含量測定按照《飼料中粗纖維的含量測定 過濾法》（GB/T 6434—2006）執(zhí)行，粗脂肪含量測定按照《飼料中粗脂肪的測定》（GB/T 6433—2006）執(zhí)行。

1.4 數據處理

運用Excel 2007 對試驗數據進行初步整理。利用SPSS Statistics 26 統(tǒng)計學軟件進行單因素ANOVA 檢驗：應用事后多重比較，圖基s-b(K)，沃勒-鄧肯(W)和LSD 檢測各組數據之間的差異。 P＜0.05 表示差異顯著，P＜0.01 表示差異極顯著，P>0.05 表示差異不顯著。 利用主成分分析法計算土壤、植被養(yǎng)分價值綜合得分。試驗數據用“平均值±標準誤”表示。

2 結果與分析

2.1 不同監(jiān)測點不同時期土壤養(yǎng)分差異分析

2.1.1 返青期不同監(jiān)測點土壤養(yǎng)分差異分析

返青期不同監(jiān)測點土壤養(yǎng)分含量測定分析結果見表1。 由表1 可知，8 個監(jiān)測點的土壤全氮含量在0.54～5.09 g/kg，排序為：G4＞G3＞G5＞G8＞G1＞G6＞G7＞G2；G4 監(jiān)測點極顯著（P＜0.01）高于其他監(jiān)測點。 土壤有效磷含量在0.27～31.53 mg/kg；G6監(jiān)測點是施用肥料的人工種植草場， 土壤有效磷含量最高，但是速效鉀、全氮和有機質含量較低，這與前茬作物種植以及施肥情況有關。 土壤速效鉀含量在154.33～454.67 mg/kg，G3 監(jiān)測點顯著（P<0.05）高于G1、G2、G4、G5、G6 監(jiān)測點，G5 監(jiān)測點最低。土壤有機質含量在7.23～90.57 g/kg；G4 監(jiān)測點最高，極顯著（P＜0.01）高于其他監(jiān)測點，這與全氮含量的測定結果具有一致性。G7 監(jiān)測點的土壤有機質含量最低。土壤全鹽含量在0.40～1.43 g/kg，G1監(jiān)測點最高，G6 監(jiān)測點最低。 土壤pH 值在7.32～8.38。

表1 不同監(jiān)測點返青期土壤養(yǎng)分差異分析

2.1.2 旺盛期不同監(jiān)測點土壤養(yǎng)分差異分析

由表2 可以看出， 旺盛期不同監(jiān)測點的土壤全氮含量在0.67～5.06 g/kg；G4 監(jiān)測點最高， 極顯著（P＜0.01）高于其他監(jiān)測點，與返青期測定結果相同；G7 監(jiān)測點最低。 土壤有效磷含量在0.13～24.33 mg/kg；G6 監(jiān)測點最高，極顯著（P＜0.01）高于其他監(jiān)測點， 與返青期測定結果相同；G8 監(jiān)測點最低。 土壤速效鉀含量在110.67～1 070.33 mg/kg；G8 監(jiān)測點最高，極顯著（P＜0.01）高于其他監(jiān)測點；G6 監(jiān)測點最低。 與施用肥料的人工種植草場G6 相比，其他監(jiān)測點的土壤全氮、速效鉀含量大部分都較高，土壤有效磷含量都較低。土壤有機質含量在9.90～91.40 g/kg；G4 監(jiān)測點最高， 極顯著（P＜0.01）高于其他監(jiān)測點；G7 監(jiān)測點最低。 土壤全氮含量與有機質含量變化趨勢一致。 土壤全鹽含量在0.33～1.30 g/kg；G8 監(jiān)測點最高， 顯著（P<0.05） 高于其他監(jiān)測點；G6 監(jiān)測點最低。 土壤pH值在7.65～10.13。

表2 不同監(jiān)測點旺盛期土壤養(yǎng)分差異分析

2.1.3 枯萎期不同監(jiān)測點土壤養(yǎng)分差異分析

由表3 可以看出， 枯萎期不同監(jiān)測點的土壤全氮含量在0.34～4.42 g/kg；G4 監(jiān)測點最高， 極顯著（P＜0.01）高于其他監(jiān)測點，G7 監(jiān)測點最低，與旺盛期測定結果相同。 土壤有效磷含量在0.53～27.13 mg/kg；G6 監(jiān)測點最高，與返青期、旺盛期測定結果相同，顯著（P<0.05）或極顯著（P＜0.01）高于其他監(jiān)測點；G7 監(jiān)測點最低。 土壤速效鉀含量在116.00～262.00 mg/kg；G4 監(jiān)測點最高，其次為G3 監(jiān)測點，二者極顯著（P＜0.01）高于其他監(jiān)測點；G1 監(jiān)測點最低。 土壤有機質含量在5.37～80.13 g/kg；G4 監(jiān)測點最高，極顯著（P＜0.01）高于其他監(jiān)測點；G7 監(jiān)測點最低，與返青期、旺盛期測定結果相同。 土壤全鹽含量在0.20～1.23 g/kg，G4 監(jiān)測點最高，G6 監(jiān)測點最低。 土壤pH 值在7.87～8.37。

表3 不同監(jiān)測點枯萎期土壤養(yǎng)分差異分析

2.2 不同監(jiān)測點不同時期植被營養(yǎng)成分差異分析

2.2.1 返青期不同監(jiān)測點植被營養(yǎng)成分差異分析由表4 可知， 返青期不同監(jiān)測點的植被氮含量在1.38%～4.77%；G6 監(jiān)測點最高， 極顯著 （P＜0.01）高于其他監(jiān)測點；G1 監(jiān)測點最低。 植被磷含量在0.20%～0.59%；G6 監(jiān)測點最高， 極顯著 （P＜0.01）高于其他監(jiān)測點；G2 監(jiān)測點最低。 植被鉀含量在0.27%～0.94%；G6 監(jiān)測點最高， 極顯著 （P＜0.01）高于其他監(jiān)測點；G1 監(jiān)測點最低。 植被水分含量在1.16%～6.40%，G3 監(jiān)測點最高，其次為G4監(jiān)測點，二者極顯著（P＜0.01）高于其他監(jiān)測點；G2監(jiān)測點最低。 植被灰分含量在5.31%～14.09%；G6監(jiān)測點最高，極顯著（P＜0.01）高于其他監(jiān)測點；G8監(jiān)測點最低。 植被粗纖維含量在9.92%～15.83%；G5 監(jiān)測點最高， 其次為G2 監(jiān)測點， 二者極顯著（P＜0.01）高于其他監(jiān)測點；G4 監(jiān)測點最低。 植被粗脂肪含量在2.03%～3.80%，G7 監(jiān)測點最高，G4監(jiān)測點最低。

表4 不同監(jiān)測點返青期植被營養(yǎng)成分差異分析 單位：%

2.2.2 旺盛期不同監(jiān)測點植被營養(yǎng)成分差異分析由表5 可知， 旺盛期不同監(jiān)測點的植被氮含量在1.54%～3.21%；G8 監(jiān)測點最高，其次是G6 監(jiān)測點，二者極顯著（P＜0.01）高于其他監(jiān)測點；G5最低監(jiān)測點。 植被磷含量在0.35%～0.78%；G6 監(jiān)測點最高，極顯著（P＜0.01）高于G3、G4 監(jiān)測點；G3 監(jiān)測點最低。 植被鉀含量在0.48%～1.57%；G8監(jiān)測點最高，極顯著（P＜0.01）高于其他監(jiān)測點；G2 監(jiān)測點最低。 植被水分含量在1.36%～9.15%；G4 監(jiān)測點最高，極顯著（P＜0.01）高于其他監(jiān)測點；G2 監(jiān)測點最低。 植被灰分含量在5.72%～8.72%；G8 監(jiān)測點最高，極顯著（P＜0.01）高于G2、G5、G1 監(jiān)測點；G1 監(jiān)測點最低。 植被粗纖維含量在20.90%～34.73%；G5 監(jiān)測點最高，極顯著（P＜0.01）高于G2、G3、G4、G7、G8 監(jiān)測點；G4 監(jiān)測點最低。 植被粗脂肪含量2.41%～4.61%；G7 監(jiān)測點最高，極顯著（P＜0.01）高于G5、G6 監(jiān)測點；G5 監(jiān)測點最低。

表5 不同監(jiān)測點旺盛期植被營養(yǎng)成分差異分析 單位：%

2.2.3 枯萎期不同監(jiān)測點植被營養(yǎng)成分差異分析

由表6 可知， 枯萎期不同監(jiān)測點的植被氮含量在0.54%～1.08%；G3 監(jiān)測點最高， 極顯著 （P＜0.01）高于G5 監(jiān)測點，顯著（P<0.05）高于G2、G7監(jiān)測點；G5 監(jiān)測點最低。 植被磷含量在0.22%～1.07%；G3 監(jiān)測點最高，極顯著（P＜0.01）高于G4、G8、G6 監(jiān)測點；G6 監(jiān)測點最低。 植被鉀含量在0.17%～0.45%；G4 監(jiān)測點最高，極顯著（P＜0.01）高于G1、G6、G8、G5 監(jiān)測點；G5 監(jiān)測點最低。植被水分含量在9.97%～71.87%；G6 監(jiān)測點最高，極顯著（P＜0.01）高于其他監(jiān)測點；G1 監(jiān)測點最低。 植被灰分含量在6.17%～12.24%；G4 監(jiān)測點最高，極顯著（P＜0.01）高于其他監(jiān)測點；G8 監(jiān)測點最低。 植被粗纖維含量在25.83%～36.33%；G5 監(jiān)測點最高；極顯著（P＜0.01）高于G2、G3、G4、G8 監(jiān)測點；G4 監(jiān)測點最低。 植被粗脂肪含量在0.49%～2.24%；G2 監(jiān)測點最高，G4 監(jiān)測點最低，G2 監(jiān)測點極顯著（P＜0.01）高于G4 監(jiān)測點，其余監(jiān)測點差異均不顯著（P>0.05）。

表6 不同監(jiān)測點枯萎期植被營養(yǎng)成分差異分析 單位：%

2.3 土壤養(yǎng)分的主成分分析

2.3.1 試驗數據的無量綱化處理

土壤養(yǎng)分指標全氮含量、有效磷含量、速效鉀含量、有機質含量、全鹽含量、pH 值（X1～X6），雖然量綱相同（%），但是不同評價指標之間無法進行直接比較，因此，需要對數據進行標準化處理。

2.3.2 計算貢獻率和主成分提取

該部分研究中，對主成分進行提取時，依據方差累計貢獻率達到85%左右的原則。由表7 可知，共提取3 個主成分， 第1 主成分全氮含量對總方差的貢獻率為43.860%； 第2 主成分有效磷含量對總方差的貢獻率為24.283%， 累積貢獻率為68.143%；第3 主成分速效鉀含量對總方差的貢獻率為16.254%，累積貢獻率為84.397%。 這說明全氮、有效磷、速效鉀含量3 個主成分代表了該試驗中原始數據84.397%的信息。

表7 土壤數據方差分解主成分提取分析

2.3.3 計算綜合得分并排序

進一步以主成分的方差貢獻率為權重， 對該指標在各主成分線性組合中系數的加權平均歸一化，利用主成分分析方法計算指標權重。 首先，計算線性組合中的系數，計算公式為：

F=0.439F1+0.243F2+0.163F3。

應用主成分分析法對不同監(jiān)測點不同時期的土壤養(yǎng)分水平進行綜合評價， 即根據綜合得分的大小來評價土壤養(yǎng)分的高低， 綜合得分越大營養(yǎng)水平越高，反之越低。 8 個監(jiān)測點返青期（FQ）、旺盛期（WS）、枯萎期（KW）土壤養(yǎng)分主成分分析結果詳見表8。由表8 可知，位于輝騰錫勒草原的G4監(jiān)測點3 個時期排名1（WS）、2（FQ）、4（KW）位，位于達爾罕茂明安聯(lián)合旗烏拉特荒漠草原的G7監(jiān)測點3 個時期評分最低。

表8 土壤數據主成分得分及其排序 單位：分

2.4 植被營養(yǎng)成分的主成分分析

2.4.1 試驗數據的無量綱化處理

植被營養(yǎng)水平評價指標氮含量、磷含量、鉀含量、水分含量、灰分含量、粗纖維含量、粗脂肪含量（X1～X7）雖然量綱相同（%），但是不同評價指標之間無法進行直接比較，因此，需要對數據進行標準化處理。

2.4.2 計算貢獻率和主成分提取

該部分研究中，對主成分進行提取時，依據主成分特征值大于1 的原則。 從表9 結果共提取3個主成分， 第1 主成分氮對總方差的貢獻率為40.435%， 第2 主成分磷對總方差的貢獻率為22.385%，累積貢獻率為62.820%，第3 主成分鉀對總方差的貢獻率為17.581%， 累積貢獻率為80.401%，說明這3 個主成分氮磷鉀代表了該試驗中原始數據80.401%的信息。

表9 植被數據方差分解主成分提取分析

2.4.3 計算綜合得分并排序

進一步以主成分的方差貢獻率為權重， 對該指標在各主成分線性組合中系數的加權平均歸一化，利用主成分分析方法計算指標權重。 首先，計算線性組合中的系數，計算公式為：

F1=0.512X1-0.288X2+0.346X3-0.384X4+0.212X5-0.395X6+0.433X7；

F2=0.208X1+0.581X2+0.528X3-0.117X4-0.016X5+0.557X6+0.131X7；

F3=0.204X1+0.181X2+0.014X3+0.146X4+0.805X5-0.107X6-0.494X7；

F=0.404F1+0.224F2+0.176F3。

應用主成分分析法對植被營養(yǎng)水平進行綜合評價， 即根據綜合得分的大小評價植被營養(yǎng)水平的高低，綜合得分越大營養(yǎng)水平越高，反之越低。不同監(jiān)測點不同時期植被營養(yǎng)水平高低排序詳見表10。 由表10 可知，G2、G6 監(jiān)測點植被營養(yǎng)水平是返青期（FQ）＞旺盛期（WS）＞枯萎期（KW），G1、G3、G4、G5、G7、G8 監(jiān)測點植被營養(yǎng)水平均是旺盛期（WS）＞返青期（FQ）＞枯萎期（KW）。

表10 植被數據主成分得分及其排序 單位：分

3 討論

3.1 不同監(jiān)測點土壤養(yǎng)分差異分析

土壤有機質含量是衡量土壤肥力的重要指標之一［17］，土壤的物理、化學、生物等多種屬性與有機質含量密切相關，同時，土壤全氮、有機質含量也是衡量草地退化程度重要指標［18］。 該研究中返青期、旺盛期、枯萎期土壤全氮含量測定結果均為G4 監(jiān)測點最高，極顯著（P＜0.01）高于其他監(jiān)測點，旺盛期、枯萎期均為G7 監(jiān)測點最低。 研究表明， 土壤中的氮含量對植被有機質含量有顯著影響，土壤中氮含量增加，會使碳同化作用增強，表現為地上植物生長加快， 最終也會有更多的凋落物形成有機質進入土壤中［8］。 該研究中返青期、旺盛期、 枯萎期土壤有機質含量均為G4 監(jiān)測點最高，均極顯著（P＜0.01）高于其他監(jiān)測點，G7 監(jiān)測點最低，這與土壤全氮含量的測定結果一致，與氮素對土壤中有機質含量有重要貢獻的研究結果相符。 枯萎期土壤有效磷含量G6 監(jiān)測點最高，與返青期、旺盛期相同，顯著（P<0.05）或極顯著（P＜0.01） 高于其他監(jiān)測點。 有效磷包括全部水溶性磷、部分吸附態(tài)磷、一部分微溶性的無機磷和易礦化的有機磷等， 只是后二者需要經過一定的轉化過程方能被植物直接吸收。 磷循環(huán)受地球化學和生物過程的控制，受土地利用、植被狀況、土壤類型、地形等因素的影響［19-27］。 該研究中土壤有效磷含量3 個時期均是G6 監(jiān)測點最高，返青期、旺盛期植被磷含量G6 監(jiān)測點最高，枯萎期G6 監(jiān)測點最低， 這可能與有效磷在土壤和植被中的轉化有關。 土壤pH 值是衡量土壤酸堿性的指標，過高或過低都會改變土壤養(yǎng)分的分布及轉化情況， 決定了植物生長發(fā)育所需養(yǎng)分元素的有效性［28］。 該研究中土壤速效鉀含量3 個時期的測定結果并不完全一致。 速效鉀含量是表征土壤鉀素供應狀況的重要指標之一。大量研究表明，我國北方土壤富含鉀［29-30］，但是如果土壤中氮、磷元素含量偏高會增加植物對鉀素的需求，顯著降低土壤速效鉀含量。

3.2 不同監(jiān)測點植被養(yǎng)分差異分析

粗纖維是植物細胞壁的主要成分， 是牧草中不易或不能被動物消化利用的成分［31］。 牧草的粗纖維含量越高，品質越低［32］。該研究中植被粗纖維含量3 個時期均為G5 監(jiān)測點最高，G4 監(jiān)測點最低。 牧草粗灰分是除了碳、氫、氧、氮以外，所有其他元素氧化物的總和， 反映了牧草礦物質的總體含量，是生境條件的最好指示［32］。

不同時期不同監(jiān)測點植被成分差異分析結果顯示，返青期植被氮、磷、鉀含量均是G6 監(jiān)測點最高；旺盛期氮含量G8 監(jiān)測點最高，G6 監(jiān)測點排第二，磷含量G6 監(jiān)測點最高，鉀含量G8 監(jiān)測點最高，G6 監(jiān)測點排第三。 氮素在牧草生命活動中占據首要地位，堪稱生命元素［33］。 氮肥充足時，牧草表現枝多葉大，生長健壯，供氮不足會出現葉片衰老、植株矮小、產量低下等問題，因此，在實際農業(yè)生產中要保證牧草氮素的正常供應。 如果氮素不足，牧草體內核酸、蛋白質、葉綠素以及相關植物激素的合成都會受到阻礙， 導致牧草產量與品質降低［34-35］。 磷素作為大量必需元素在牧草體內的作用極為重要［3］。 磷是植物所需土壤營養(yǎng)元素中有效性最低的元素之一， 速效磷的缺失是影響作物產量最為關鍵的限制因子［36］。 磷素缺乏時植物代謝受阻，植株弱小，生長受到嚴重抑制［37］。 植物體內磷還會促進其他營養(yǎng)元素的吸收利用。 陳佐忠等［12］研究發(fā)現，植物含磷量的動態(tài)變化與氣候條件有一定關系， 并且含磷量支配著粗蛋白含量的變化［38］。楊娟［39］研究發(fā)現，在土壤中施用氮、磷、鉀肥會提高牧草氮、磷、鉀的含量及吸收。但藺蕊［40］研究發(fā)現，向土壤中施肥對植株體內氮、磷、鉀含量沒有影響。該研究中，植被粗脂肪、粗灰分、磷含量測定結果與劉敏等［41］的測定結果相近，在相同范圍內。

草地生產力受很多因素的影響，在宏觀方面，氣溫、海拔、降水、土壤類型等環(huán)境因素是影響草地生產力的關鍵， 并且植物的營養(yǎng)價值不僅與營養(yǎng)成分含量有關，還受品種、農藝性狀、適口性、消化率等多個因素的影響。 通過對草地土壤和植被營養(yǎng)狀況長期監(jiān)測，有針對性地配施一定的肥料，能夠迅速補充土壤中牧草生長需要且缺少的營養(yǎng)元素，同時還能調節(jié)土壤酸堿性，改善土壤結構和理化性質［42-43］，提高牧草產量和品質［44-45］。另外，養(yǎng)殖廢棄物制成的有機肥通過補充大量氮素， 可以增加天然草地的地上生物量［46］，也對植株的含氮量有極大的促進作用［47］。 但是在尋求草地恢復的不同途徑時，不能一味追求較高的生產力，有研究報道， 通過水分和養(yǎng)分處理可以提高草地地上生物量，但是也會導致植物群落結構簡單，多樣性降低， 群落結構的合理性及穩(wěn)定性才是退化草地恢復和草地可持續(xù)利用的關鍵［48-53］。

3.3 土壤養(yǎng)分主成分分析

荒漠草原是內蒙古草原的重要組成部分，是草原區(qū)向荒漠區(qū)過渡的旱生化草原生態(tài)系統(tǒng)，目前存在不同程度的退化［54］，主要是受自然和人為活動影響形成的。草甸草原是在雨水適中、氣候適宜的條件下， 由多年生叢生禾草及根莖性禾草占優(yōu)勢所組成的草原植被， 比疏林草原含有更多的中旱生植物，只有少量的一年生植物混生其間。甸是指相對高度在2 m 之內較平緩的沙土地， 土壤為黃沙土和栗沙土，植被主要有隱子草、羊草、冰草等。該研究中土壤養(yǎng)分的主成分得分，草甸草原G4WS、G4FQ、G4KW 排 名1、2、4 位。 草 甸 草 原G5FQ、G5WS、G5KW，分別排名7、8、12 位。位于包頭市境內烏拉特荒漠草原的G7 監(jiān)測點3 個時期評分最低。

3.4 植被養(yǎng)分主成分分析

草地植物的傳統(tǒng)營養(yǎng)成分評價中， 通常以營養(yǎng)物質成分的絕對含量作為評價指標， 但這種方法指標單一， 對各營養(yǎng)成分之間的比例關系及相互影響考慮較少。 主成分分析法采用綜合評價指標，可以客觀地確定評價指標的權重，避免了主觀任意性，評價結果更精確、可靠［3］。 該研究分析植被養(yǎng)分主成分得分發(fā)現， 除G2、G6 監(jiān)測點外，其余草地植被養(yǎng)分旺盛期得分均高于返青期、 枯萎期，所有監(jiān)測點旺盛期、返青期得分排序均高于枯萎期。 植物的營養(yǎng)成分受分布地域、品種、生長發(fā)育階段、土壤、海拔高度、季節(jié)、氣候條件、畜種和采食量等各種因素的影響［33，55-56］， 植物的部位不同，營養(yǎng)成分也不同。

4 結論

內蒙古典型草原的土壤及植被養(yǎng)分含量存在明顯的時空差異， 草原土壤和植物中的常規(guī)養(yǎng)分含量隨草地類型和牧草生長階段發(fā)生動態(tài)變化?？傮w來看，草甸草原返青期、旺盛期、枯萎期土壤中養(yǎng)分綜合評分較高， 荒漠草原3 個時期評分較低； 不同草原類型的植被養(yǎng)分綜合評分在旺盛期較高，枯萎期較低。