放牧强度对土壤物理性状和速效养分的影响

张风承　史印涛　李洪影　王明君　崔国文

摘要：在东北三江平原放牧季6月中旬～9月中旬，设置3个放牧强度即轻度（0.87头牛/hm2），中度（1.42头牛/hm2）和重度（1.94头牛/hm2），以不放牧作为对照，观测不同放牧强度对小叶章草地土壤物理性状和速效养分变化的影响。2010年放牧结果表明：放牧对土壤浅层物理性状产生影响，对土壤深层性状影响微弱。重度放牧强度下土壤含水量0～10 cm最低，为42.84%，并与其他放牧处理产生差异（P<0.05）；放牧对土壤容重的影响主要体现在0～5 cm的土层，与对照相比放牧处理对土壤容重略有增加趋势，放牧对土壤深层容重不能产生显著影响（P>0.05）；家畜对土壤有夯实作用，土壤孔隙度随放牧强度增加而降低，重度放牧土壤孔隙度最低，与对照相比降10.8%并与其产生显著差异（P<0.05）。放牧对土壤速效养分的影响表现在，重度放牧降低0～10 cm的土层速效氮含量，其他放牧强度对小叶章草地土壤速效氮的影响微弱，各放牧处理间差异不显著（P>0.05）；不同放牧强度与对照相比对速效磷含量影响微弱；土壤速效钾含量随放牧强度增加而降低，轻度、中度、重度分别较对照下降1.72%，3.8%和8.2%，但差异不显著（P>0.05），表明放牧对小叶章草地土壤速效养分含量影响微弱。

关键词：三江平原；小叶章草地；物理性状；速效养分

中图分类号：S 812.8 文献标识码：A 文章编号：10095500（2013）01000506

草地作为生态系统有机组成部分，可以起到涵养水源、调节气候、保持水土、防止土地退化等作用，而且，在改良和培养土壤等方面发挥着重要作用，同时是人类赖以生存的畜牧业生产基地＼[1＼]。三江平原＼[2，3＼]位于黑龙江省东北部，包括完达山以北的松花江、黑龙江和乌苏里江冲积形成的低地平原和完达山以南的乌苏里江支流冲积与兴凯湖的湖积形成的广袤的低湿平原。目前，国内外对三江平原小叶章草地的研究集中在草地植被形态和土壤性状在自然条件下变化＼[4-8＼]等方面，系统的研究放牧制度对三江平原小叶章湿地土壤性状的影响相关报道较少。

土壤是承载草地资源的物质基础，在草地生态系统中，土壤的状态又能预示和维系整个放牧生态系统的长期发展＼[9-11＼]。所以，为了确保该体系结构的完整以及功能的发挥，必须遵循生态学的基本规律才能保持该系统处于可持续的、相对稳定的动态平衡，所以在三江平原小叶章草地进行土壤理化性状的研究，对三江平原小叶章草地利用非常必要。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验地位于黑龙江省双鸭山市宝清县东升湿地，地理位置N 45°47′8″～N 46°35′55″N、E 131°14′16″～D 133°29′48″。放牧试验时间为2010年6月15～9月15日。试验地年平均气温为2.3～2.4 ℃，年平均降水量为551.5 mm。试验区域为小叶章草甸，植被绝对优势种为小叶章（Deyeuxia angustifolia），伴生种为小蓟（Cirsium setosum），苣荬菜（Sonchus brachyotus），垂梗繁缕（Stellaria radians），大叶章（Deyeuxia langsdorff），苔草（Carex tristachya），蒲公英（Taraxacum officinale），平车前（Plantago depressa），旋复花（Inula britannica），水蒿（Artemisia selengensis）等近30余种植物。小叶章草地土壤相对肥沃，土壤类型为黑土、黑钙土和草甸土，呈微酸性。

1.2 试验设计

试验设置轻度放牧（LG）、中度放牧（MG）、重度放牧（HG）和对照（ck不放牧） 4个处理，每处理设3个重复。通过对小叶章草地往年产草量的调查确定，轻度放牧载畜量为0.87头牛/hm2，中度放牧载畜量为1.42头牛/hm2，重度放牧载畜量为1.94头牛/hm2。由于家畜数量和草地条件的限制，轻度放牧、中度放牧以及重度放牧区和对照区的样地面积分别为3.40 hm2、2.10 hm2、1.50 hm2、0.25 hm2，用放牧小区的面积确定放牧强度，样地采用随机放牧。放牧时间为每天6∶00～18∶00，白天放牧后家畜驱赶出放牧小区。不同放牧处理随机取样，每个放牧小区6个取样点，采用土钻5点取样法分层取样（0～10、10～20 cm），环刀法分层取样（0～5，5～10 cm），以备测定。

1.3 测定内容和方法

将用土钻和环切法所取土样，进行测定。测定内容包括土壤容重、土壤含水量、土壤孔隙度，土壤比重，速效养分包括土壤速效N、速效P、速效K含量＼[12＼]。

1.4 数据分析

试验数据使用Excel软件进行初步整理，然后，采用SAS 9.1分析软件进行统计分析。

2 结果和分析

2.1 放牧对土壤物理性状的影响

2.1.1 放牧对含水量的影响 放牧对土壤水分的影响，主要集中在0～10 cm的表层土壤，对其他深度土壤水分影响程度（表1）。放牧开始后，各放牧强度对土壤含水量的影响没有显著差异（P>0.05），在9月放牧结束时，重度放牧强度下土壤含水量最低，含水量下降9.8%，并与其他放牧处理产生显著差异（P<0.05），同时轻度放牧下的土壤含水量也低于对照组和中度放牧强度下的含水量，但与之差异不显著（P>0.05）。在10 cm以下的土壤的含水量，随季节的变化范围很小，各放牧强度处理下差异不显著（P>0.05）。

注：同一测定时间时，同行不同小写字母表示差异显著（P<0.05），同行不同大写字母表示差异极显著（P<0.01），下表同2.1.2 放牧强度对土壤容重的影响 小叶章草地土壤容重随着植物生长，土壤容重降低，原因是植物的生长过程中根系对土壤结构会产生疏松作用，导致土壤容重降低（表2）。放牧对0～5 cm土层容重有影响，中度、重度放牧强度下对土壤容重的降低有减缓作用，放牧强度对5～10 cm土层容重影响作用微弱，放牧强度对2个土层的影响均差异不显著（P>0.05），并且小叶章草甸表层土壤0～5和5～10 cm 土层间的容重虽有差异，但差异不显著（P>0.05）。

2.1.3 放牧强度对土壤孔隙度的影响 土壤空隙度随着土壤深度的增加而降低，并随着植物的根系对土壤结构的改变而发生变化，土壤空隙度自然变化的规律为先增加后减少（表3）。随着放牧强度的增加，放牧小区土壤孔隙度含量降低。9月放牧结束时，轻度、中度和重度个处理分别较对照下降4.83%，2.94%和10.8%，重度放牧强度下土壤0～5 cm孔隙度的变化与对照相比较，产生了显著的差异（P<0.05），其他各月间的土壤空隙度的变化差异不显著。5～10 cm土层各个月不同处理间土壤孔隙度的变化差异不显著（P<0.05）。

2.2 放牧对土壤速效养分的影响

2.2.1 放牧对土壤速效氮含量的影响 土壤速效氮的主要形式是碱解氮和铵态氮，也是植物生长所需的直接氮源，试验地区的土壤速效氮含量丰富，平均含量

达到200 mg/kg。小叶章草地土壤速效氮其自然条件下的变化规律为随着土壤深度的增加，相同月土壤速效氮的含量呈降低趋势。并且土壤速效氮的含量随时间的推移也产生着变化，随放牧期的延长和植物利用导致速效氮含量降低，这是与植物的生长吸收氮元素有关。试验数据统计分析表明，各放牧处理对土壤深层的速效氮含量影响微弱，各放牧处理与对照间没有产生显著的差异（P>0.05）。放牧对速效氮的影响是植物吸收和家畜排泄作用共同决定，所以这种影响在数据中没体现出一定的规律性（表4）。

2.2.2 放牧对土壤速效磷含量的影响 土壤速效磷含量是指能够为当季作物吸收的磷量，可以被植物直接利用，速效磷能通过水分的移动在土壤中迅速的转移（表5）。0～20 cm土层中土壤速效磷的含量差异较小，无显著差异（P>0.05）。各放牧处理下土壤表层0～10 cm速效磷的含量差异较小；经过放牧的处理的土壤10～20 cm层土壤速效磷含量均低于对照，但是，各放牧强度处理对土壤速效磷的含量影响不具一致性性，各放牧处理之间的土壤有效磷含量差异不显著（P>0.05）。

2.2.3 放牧对土壤速效钾含量的影响 小叶章草地土壤自然条件下土壤0～10 cm层速效钾的含量随时间的推移而大幅度增加（表6），土壤0～20 cm层速效钾含量是随时间推移而呈降低趋势。放牧处理对土壤速效钾含量产生一定影响，土壤速效钾的含量随放牧强度的增加而降低，重度放强度下速效钾含量最少，轻度放牧、中度放牧、重度放牧较对照分别下降1.72%，3.8%和8.2%，各放牧处理间差异不显著（P>0.05）。

3 讨论与结论

（1）放牧使家畜的各种行为对土壤的结构产生影响，有研究报道放牧对土壤物理性状的影响主要表现在0～10 cm土层，但是不同土壤类型在放牧后物理性状变化不一致＼[9-13＼]。土壤有机质贫瘠，沙砾多的土壤类型，放牧后土壤结构变得疏松，土壤容重降低，空隙度增加，含水量增大。在有机质含量多且土壤本身水分含量较多的土壤类型上进行放牧，家畜的牧食活动对土壤是一种夯实作用，土壤容重增加，空隙度含量下降，土壤持水量降低，渗透率下降。土壤含水量跟降雨有重要的关系，降雨前土壤含水量随放牧强度的增大而降低，降雨后随放牧强度的增大含水量增加，原因是由于降雨前土壤被家畜践踏挤压作用使水分减少，降雨后孔隙度随放牧强度的增大而降低，导致水分扩散能力减弱，从而导致了雨后的土壤含水量随放牧强度的增加而减少。在小叶章草地上进行的放牧试验，放牧对土壤容重的影响只存在0～5 cm土层，对其他土层范围内影响较小。小叶章草地的土壤的孔隙度受小叶章种群根系的影响很大，小叶章是根系横走行植物，根系的扩散性导致了土壤孔隙含量大，但是家畜践踏行为影响到了土壤孔隙度含量。放牧虽然影响到了土壤的含水量，但是这种影响不至于严重干扰到植物正常生长，只是反应出了放牧条件下小叶章草地土壤的水含量状况。

（2）土壤的有效肥力是指在植物的生长发育过程中直接参与植物生长，并能被植物直接利用的土壤N、P、K成分。土壤的速效氮包括硝态氮和碱解氮等，这2种氮源受外界干扰很大，植被生长、降水、放牧都会影响到其在土壤中的含量变化。有研究表明重度放牧强度下可以提高土壤速效氮含量。在小叶章草地进行放牧研究发现，由于该地区速效氮含量丰富，放牧强度对速效氮含量的变化产生的影响较弱。土壤有效磷是指土壤中存在的磷能被作物吸收利用的程度，土壤中有效磷的含量高低，与降水有很大的关系，当田间持水量大时土壤中磷含量相对干旱时降低。放牧对土壤有效磷的影响在不同的土质下不同，研究报道＼[14，15＼]，放牧强度增大土壤有效磷含量降低。在小叶章草地放牧研究发现，放牧对土壤表层0～10 cm的速效磷含量影响不大，但是影响到了土壤深层速效磷含量，产生这种结果的原因是由于土壤水分含量大，当表层的土壤速效磷含量降低时，位于下层土壤的速效磷可以迅速补充到土壤表层，保证了植物被采食后补偿生长对速效磷的需要。植物对速效钾的需求非常大，土壤速效钾含量易受到温度、水分、植物吸收的影响。放牧时家畜对土壤的践踏作用，通过对土壤结构的影响改变了土壤对速效钾的缓冲能力。另有研究报道＼[16＼]放牧对土壤速效钾的影响很小，也有研究阐述放牧强度可以增加土壤速效氮含量。通过小叶章湿地放牧试验，发现放牧强度对土壤速效钾含量产生影响，中度放牧、轻度放牧和重度放牧下的土壤速效钾含量均低于对照组，可见植物被家畜采食后的生长需要大量的钾来完成自身的补偿生长。

（3）放牧时机的选择和放牧强度的确定选择更应考虑到降水量的变化，在春季多雨情况下适当降低放牧强度，减少对土壤的夯实作用，春季少雨可以适当的增加草场载畜量。放牧强度对土壤0～5 cm土层的土壤容重，0～10 cm土层土壤孔隙度和土壤含水量有影响，放牧强度对土壤深层的物理性状影响微弱；放牧强度对小叶章草地土壤速效氮、磷、钾含量的影响程度微弱；当小叶章草地降水量大，土壤土质柔软，与草甸草产量相比土壤结构更易受到放牧的影响，小叶章草地的合理利用更应当考虑到土壤的变化。

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