一种提升喀斯特牧草地生态系统多功能性的方法

本发明涉及恢复生态系统，尤其涉及一种提升喀斯特牧草地生态系统多功能性的方法。背景技术：1、喀斯特生态系统脆弱，土层浅薄且养分含量低，抗干扰能力差，独特的地上地下二元结构极易加剧水土地下淋溶损失。人多土少的现状导致不合理的滥砍滥伐及开荒种植，呈现严重石漠化现象。喀斯特草地是该区植被恢复过程的关键过渡阶段的地貌，维系并制约形成区域石漠化治理与特色农牧产业的融合。传统的翻耕干扰导致喀斯特土壤大团聚体崩解-微生物群落改变，进而加速土壤退化。翻耕扰动的玉米种植不适合该区土壤肥力的可持续发展，而免耕牧草种植通过生物结皮提高土壤水源涵养能力，可以有助于提升土壤肥力。因此，人工牧草种植在喀斯特地区用于代替传统的玉米-红薯种植模式。如牧草(桂牧一号)作为多年生草本植物，由于生物量大且生长速度快而在该区广泛种植，可直接喂养牛羊或制备饲料。然而，牧草生长的过程需要大量的氮素，牧草刈割和不合理的施肥会造成土壤氮素的不足，进而影响牧草产量。因此，亟需针对氮限制的喀斯特牧草地开展提升土壤肥力和生态效益的技术研究，为退化的喀斯特生态系统恢复及土壤氮素营养调控提供技术支撑。技术实现思路1、本发明的目的在于提供一种提升喀斯特牧草地生态系统多功能性的方法，不仅提高土壤肥力和牧草产量，还能减少农业管理过程氮肥的施用，对维持农业生态系统的稳定性和可持续经营管理具有重要的应用和推广价值。2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：3、本发明提供了一种提升喀斯特牧草地生态系统多功能性的方法，包括如下步骤：4、(1)种植牧草；5、(2)在所述牧草地上套种紫穗槐；6、(3)所述紫穗槐定植后配施磷肥；7、(4)于第二年开始，每年刈割牧草，维持牧草地的生态系统多功能性。8、优选的，步骤(1)所述牧草的品种为桂牧一号。9、优选的，所述桂牧一号是通过插植法按行距1.8～2.2m、株距0.4～0.6m的密度进行种植，穴深为18～22cm。10、优选的，所述紫穗槐与所述牧草交错套种，所述紫穗槐行距为1.8～2.2m，每株距离为0.8～1.2m，穴深为35～45cm。11、优选的，所述交错套种是指1行牧草旁边种植1行紫穗槐，以此交替。12、优选的，所述磷肥为磷酸二氢钙，施用量为15g·m-2，每年施加5～7次，每次间隔1个月。13、优选的，步骤(4)所述刈割牧草的次数为2～4次。14、优选的，评估所述牧草地的生态系统多功能性的指标包括初级生产力、微生物活性、植物与土壤互惠能力和养分的有效性指数。15、优选的，所述初级生产力的有效性指数是计算地上牧草生物量和地下根系生物量；微生物活性的有效性指数是计算土壤dna浓度；植物与土壤互惠能力的有效性指数是计算丛枝菌根真菌丰度、物种丰富度和香农指数；养分有效性的有效性指数是计算土壤有机碳、可溶性有机碳、总氮、可溶性有机氮、铵态氮、硝态氮、总磷和速效磷；所述计算的方法是采用最小值-最大值转化后求平均值得到所述初级生产力、微生物活性、植物与土壤互惠能力和养分有效性指数，再取所述有效性指数的平均值作为生态系统多功能性指数。16、本发明相较于现有技术，具有以下有益效果：17、(1)喀斯特人多土少，传统翻耕扰动的玉米种植方式加速水土流失导致不适合该区土壤肥力的可持续维持，而防止土壤物理扰动的保护性牧草种植相比玉米种植更为低碳绿色，本发明提出的提升牧草地生态系统多功能性有助于进一步推动该区牧草种植的大规模推广与示范；18、(2)结合喀斯特特殊的生境，独特的背景和高钙高ph的土壤条件决定农业管理过程关联的氮素损失和过程有别于非喀斯区域。相比非喀斯特，氮肥添加极易通过地下淋溶损失，加剧地下硝酸盐污染风险，造成土壤生物活性和养分可利用性低。因此，引种豆科灌木是维持牧草种植过程氮输入的有效途径；19、(3)与传统农业管理过程氮肥的施用，引种的豆科灌木紫穗槐通过形成根瘤的共生固氮将氮素转移到土壤中供非固氮植物利用，是一种生态、经济和高效的提升土壤氮有效性的方式。在生物固氮提供氮输入的同时，添加磷肥不仅能直接为牧草提供磷素，而且能提高固氮速率，增加土壤氮输入，反过来又会进一步促进牧草地上的生长。相比于单独种牧草、牧草引种紫穗槐和牧草单独添加磷肥，牧草地引种紫穗槐同时配施磷肥的牧草生物量最高，并且呈现的生态系统多功能指数最高。牧草地引种紫穗槐同时配施磷肥的处理分别比单独种牧草、牧草引种紫穗槐和牧草单独添加磷肥处理分别提高牧草地生态系统多功能性的123％、26％和90％。可见，在喀斯特牧草种植过程引种紫穗槐并且配施一定量的磷肥有助于提高牧草生产力、微生物活性、土壤养分有效性等，是一种促进喀斯特地区牧草可持续经营管理模式。20、(4)本发明创新提出喀斯特牧草地豆科固氮灌木引种配施磷肥与牧草混种的人工诱导土壤肥力提升技术，能有效缓解喀斯特牧草地氮供应不足，同时明显提高牧草生产力，推动畜牧业的发展，牧草养牛相比传统玉米种植显著增加了农民的经济收入。技术特征：1.一种提升喀斯特牧草地生态系统多功能性的方法，其特征在于，包括如下步骤：2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述牧草的品种为桂牧一号。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述桂牧一号是通过插植法按行距1.8～2.2m、株距0.4～0.6m的密度进行种植，穴深为18～22cm。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述紫穗槐与所述牧草交错套种，所述紫穗槐行距为1.8～2.2m，每株距离为0.8～1.2m，穴深为35～45cm。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述交错套种是指1行牧草旁边种植1行紫穗槐，以此交替。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述磷肥为磷酸二氢钙，施用量为15g·m-2，每年施加5～7次，每次间隔1个月。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)所述刈割牧草的次数为2～4次。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，评估所述牧草地的生态系统多功能性的指标包括初级生产力、微生物活性、植物与土壤互惠能力和养分的有效性指数。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述初级生产力的有效性指数是计算地上牧草生物量和地下根系生物量；微生物活性的有效性指数是计算土壤dna浓度；植物与土壤互惠能力的有效性指数是计算丛枝菌根真菌丰度、物种丰富度和香农指数；养分有效性的有效性指数是计算土壤有机碳、可溶性有机碳、总氮、可溶性有机氮、铵态氮、硝态氮、总磷和速效磷；所述计算的方法是采用最小值-最大值转化后求平均值得到所述初级生产力、微生物活性、植物与土壤互惠能力和养分有效性指数，再取所述有效性指数的平均值作为生态系统多功能性指数。技术总结本发明提供了一种提升喀斯特牧草地生态系统多功能性的方法，属于恢复生态系统技术领域。本发明提供的一种提升喀斯特牧草地生态系统多功能性的方法，包括如下步骤：种植牧草；在所述牧草地上套种紫穗槐；所述紫穗槐定植后配施磷肥；于第二年刈割牧草，维持牧草地的生态系统多功能性。本发明的技术方案不仅提高土壤肥力和牧草产量，还能减少农业管理过程氮肥的施用，对维持农业生态系统的稳定性和可持续经营管理具有重要的应用和推广价值。技术研发人员：肖丹,张伟,刘欣,何寻阳,胡培雷,王克林受保护的技术使用者：中国科学院亚热带农业生态研究所技术研发日：技术公布日：2024/3/31