草原放牧鸡对沙化草地土壤理化性质的影响

张显龙， 雷克成， 王姝涵

(1.吉林大学环境与资源学院，吉林长春 130026;2.沈阳化工大学环境与安全学院，辽宁沈阳 110142)

草地是一种宝贵的自然资源，是草原畜牧业赖以生存发展的基础，在社会、经济和生态环境保护中起到十分重要的作用［1］.但近年来，由于受到温室效应和人类不合理活动的影响，草地退化已经成为全世界普遍关注的问题［2］.我国约有草地4亿公顷，其中内蒙古草原占全国草地面积的35%，是我国最大的草场和天然牧场.在我国以草原为生产资料的畜牧业生产中，占据着重要地位.同时，内蒙古草原也是我国北部边疆重要的生态屏障，对保卫我国的生态安全起着重要作用［3-5］.

多年来，由于过度放牧、草地的不合理利用导致内蒙古草原逐渐陷入草地退化和牲畜生产量降低的恶性循环中，造成草地荒漠化严重、草地承载能力下降，直接诱发了生物多样性降低、植被退化、土壤沙化、沙尘暴频发等生态环境恶化现象［6-9］，严重威胁着国家的生态安全，影响草地生态功能的发挥.然而草地退化的主要原因是牛羊的过度放牧.面对经济发展和草原恢复的困局，蒋高明学者首次提出“以放牧鸡代替牛羊”新的草地利用方式［10］，用杂食性的家禽替代部分牛羊，利用草原上夏季雨热同期、植物生长旺盛、蝗虫较多的特点，在草原上放养鸡群，既能防控害虫，增加当地牧民的收入，为市场提供优质的禽产品，还能改善土壤性质，通过自然力恢复草地活力，达到经济发展与生态保护的双赢局面［11-13］.目前国内外学者对草地放牧牛羊等对土壤理化性质的影响的研究较多，对沙草地放牧家禽对土壤理化性质的影响详细研究还是空白.作者与中国科学院沈阳应用生态所一起承担了中国科学院知识创新工程重要方向项目(KZCXYW-Q1-13)中部分子课题，依托中科学院植物研究所浑善达克沙地生态研究站巴音胡舒试验示范基地平台，以禽代畜放牧对浑善达克沙草地土壤理化性质的影响，详细分析了草原牧鸡对土壤理化性质的影响，为合理放养草原牧鸡提供科学依据.

1 实验部分

1.1 试验地概况

研究地点位于中国科学院植物研究所浑善达克沙地生态研究站巴音胡舒试验示范基地，位于锡林郭勒盟南部正蓝旗，地处东经115°00'～116°37'，北纬 41°09'～43°12'.海拔约 1 300 m，属中温带半干旱大陆性季风气候.春秋多风，冬季漫长寒冷，夏季炎热.年平均气温为1.5℃，1月平均气温-18.3℃，7月平均气温18.7℃，极端最低气温-36.6℃，极端最高气温35.9℃.年日均气温5℃以上的持续时间为159 d.年平均降水量365.1 mm，主要集中在7～9月.其土壤类型主要为黑钙土和栗钙土，土壤有机质含量丰富.

1.2 试验设计

实验研究依托中国科学院植物研究所浑善达克沙地生态研究站草原放牧鸡大型试验平台，平台设计为:选择均匀一致、地势平坦的草地10 000 m2，布置4个鸡放牧密度100只/hm2、200只/hm2、400 只/hm2和 800 只/hm2，每个处理重复4次，另外，设置4个空白对照，处理时间为100 d.

1.3 采样与指标测定方法

1.3.1 采样方法

采样时间为2010年8月.按试验设计在每个处理中分别设置5个采样点，距离鸡舍S1=2 m，S2=4 m，S3=8 m，S4=16 m，S5=32 m.4个不同放牧密度处理及1个空白对照.重复4次，共计20个样地，100个样品.

1.3.2 样品的测定方法

经过预处理后的土样分别进行测定土壤的含水量，pH值，硝态氮，铵态氮，全氮，有机质和速效磷.其中硝态氮、铵态氮经2 mol/L的KCl浸提后，同时采用注射流动分析仪测定;有机碳采用重铬酸钾氧化法测定;全氮采用半微量凯氏消煮法;速效磷采用硫酸钼锑抗比色采用法;土壤含水量的测定采用质量分析法;pH值采用电位测定法.测定数据经 Excel处理后，采用SPSS20软件中的单因素方差分析(One-wav ANOVA)方法分析土壤含水量，pH值，硝态氮，铵态氮，全氮，有机质和速效磷的显著性.

2 结果与讨论

2.1 放牧鸡对土壤含水率的影响

放牧鸡对土壤含水率的影响见表1、表2和图1.

表1 不同放牧密度和鸡舍距离土壤含水率的方差分析Table 1 Different density and henhouse distance of the moisture content of the soil analysis of variance

表2 不同放牧密度和鸡舍距离土壤含水率的多重比较分析Table 2 Different density and henhouse distance of the moisture content of the multiple comparison analysis

图1 不同放牧密度和鸡舍距离对土壤含水率的影响Fig.1 Soil moisture content for different density and distance

方差分析表明:放牧密度、离鸡舍的距离均对土壤含水率存在显著的影响(P＜0.05);即在不同放牧密度、鸡舍距离条件下，土壤含水率存在显著差异.具体由表2可知，对照组中，距离2 m、8 m与4 m、16 m之间的含水率存在显著差异(P＜0.05);放牧密度100只/hm2下，距离2 m、8 m、16 m相互之间的含水率存在显著差异(P＜0.05);放牧密度200只/hm2下，距离4 m、8 m、16 m相互之间的含水率存在显著差异(P＜0.05);放牧密度400只/hm2下，距离8 m与16 m、32 m的含水率存在显著差异(P＜0.05);放牧密度800只/hm2下，距离2 m、4 m与其他距离下的含水率存在显著差异(P＜0.05).2 m距离下，对照组、放牧密度200只/hm2与其他放牧密度之间的含水率均存在显著差异(P＜0.05);4 m距离下，放牧密度100只/hm2、800只/hm2与其他放牧密度的含水率存在显著差异(P＜0.05);距离8 m下，放牧密度200只/hm2与400只/hm2之间的含水率均存在显著差异(P＜0.05).由图1可知，放牧后，土壤含水率总体有所下降，在放牧密度为200只/hm2时，土壤含水率接近对照组，且8 m处的土壤含水率高于其他距离，这可能与鸡的活动习性有关.

2.2 放牧鸡对土壤pH的影响

放牧鸡对土壤pH值的影响见表3和图2.

方差分析表明:放牧密度、离鸡舍的距离对pH值均不存在显著的影响(P＞0.05)，即不同放牧密度、离鸡舍距离间的pH值不存在显著差异.由图2可知:土壤pH值在8.13～9.09间变动，呈弱碱性，这可能与当地的土壤类型有关.

表3 不同放牧密度和鸡舍距离土壤pH值的方差分析Table 3 Different density and distance soil pH value of the analysis of variance

2.3 放牧鸡对土壤铵态氮含量的影响

放牧鸡对土壤铵态氮含量的影响见表4、表5和图3.方差分析表明，放牧密度和离鸡舍的距离均对铵态氮存在显著的影响(P＜0.05)，即不同放牧密度和鸡舍距离条件下，铵态氮存在显著差异.具体表现为(见表5):对照中距离32 m与其他距离的铵态氮均存在显著差异(P＜0.05)，距离8 m与2 m、16 m的铵态氮之间存在显著差异(P＜0.05).放牧密度100只/hm2下距离8 m与16 m之间的铵态氮存在显著的差异(P＜0.05);放牧密度400只/hm2下距离2 m、4 m与其他距离的铵态氮均存在显著的差异(P＜0.05);2 m距离下，放牧密度为100只/hm2、400只/hm2、800只/hm2的铵态氮均存在显著的差异(P＜0.05);4 m距离下，放牧密度400只/hm2下的铵态氮最低，并与其他放牧密度的铵态氮存在显著差异(P＜0.05);8 m距离下，对照、放牧密度100只/hm2与其他密度的铵态氮均存在显著的差异(P＜0.05);在距离32 m下，对照与其他放牧密度之间的铵态氮均存在显著差异(P＜0.05).由图3可知，对照中不同距离存在较大差异，放牧后铵态氮含量有所下降，且总体低于空白对照，这可能与土壤微生物分解作用有关.

表4 不同放牧密度和鸡舍距离土壤铵态氮含量的方差分析Table 4 Different density and distance soil ammonium nitrogen content of analysis of variance

表5 不同放牧密度和鸡舍距离土壤铵态氮含量的多重比较分析Table 5 Different density and distance soil ammonium nitrogen content of the multiple comparison analysis

图3 不同放牧密度和鸡舍距离对土壤铵态氮含量的影响Fig.3 Different density and distance soil ammonium nitrogen content

2.4 放牧鸡对土壤硝态氮含量的影响

放牧鸡对土壤硝态氮含量的影响见表6、表7和图4.方差分析可知:离鸡舍距离对硝态氮不存在非常显著的影响(P＞0.05)，而放牧密度对硝态氮存在显著的影响(P＜0.05)，即在不同鸡舍距离条件下，硝态氮不存在显著差异，不同放牧密度条件下，硝态氮存在显著差异.具体表现为(见表7):2 m距离下，放牧密度400只/hm2与其他放牧密度之间的硝态氮均存在显著差异(P＜0.05);4 m距离下，放牧密度800只/hm2、400只/hm2与其他放牧密度的硝态氮存在显著差异(P＜0.05);距离8 m下，放牧密度100只/hm2与其他放牧密度之间的硝态氮均存在显著差异(P＜0.05);距离16 m下，对照、100只/hm2与其他放牧密度的硝态氮存在显著差异(P＜0.05);距离 32 m下，放牧密度 800只/hm2、对照与其他放牧密度之间的硝态氮均存在显著差异(P＜0.05).由图4可知，随着放牧密度的增加土壤硝态氮含量升高，放牧密度为400只/hm2时，硝态氮含量总体提高较大，放牧密度为800只/hm2时，硝态氮含量基本稳定，且略高于空白对照.

表6 不同放牧密度和鸡舍距离土壤硝态氮含量的方差分析Table 6 Different density and distance soil nitrate nitrogen content of analysis of variance

表7 不同放牧密度和鸡舍距离土壤硝态氮含量的多重比较分析Table 7 Different density and distance of soil nitrate nitragen conten of the multiple comparison analysis

图4 不同放牧密度和鸡舍距离对土壤硝态氮含量的影响Fig.4 Different density and distance soil nitrate nitrogen content

2.5 放牧鸡对土壤全氮含量的影响

放牧鸡对土壤全氮含量的影响见表8、表9和图5.方差分析表明:放牧密度对全氮存在非常显著的影响(P＜0.05)，而离鸡舍距离对全氮不存在显著的影响(P＞0.05);即在不同放牧密度条件下，全氮存在显著差异，而不同鸡舍距离条件下，全氮不存显著差异.由表9分析:各距离下的所有放牧密度之间的全氮均不存在显著差异，可能是由于放牧密度和离鸡舍距离产生了交互影响，所以导致差异不显著.由图5可知，放牧后土壤全氮总体有所下降，但在放牧密度为400只/hm2时，土壤全氮含量总体比其他放牧密度高，且接近空白.

表8 不同放牧密度和鸡舍距离土壤全氮的方差分析Table 8 Different density and distance soil total nitrogen analysis of variance

表9 不同放牧密度和鸡舒距离土壤全氮的多重比较分析Table 9 Different density and distance soil total nitrogen of multiple comparison analysis

图5 不同放牧密度和鸡舍距离对土壤全氮含量的影响Fig.5 Different density and distance soil total nitrogen content

2.6 放牧鸡对土壤有机质含量的影响

放牧鸡对土壤有机质含量的影响见表10和图6.由表10结果可知:放牧密度、离鸡舍的距离均对有机质不存在非常显著的影响(P＞0.05).由图6可知，土壤有机质含量变化趋势不明显，但总体比空白都有提高，可能是由于鸡粪便增加了土壤有机质含量，在放牧密度为100只/hm2有机质总体含量总体含量最大.

表10 不同放牧密度和鸡舍距离土壤有机质含量的方差分析Table 10 Different density and distance soil organic matter content of analysis of variance

图6 不同放牧密度和鸡舍距离对土壤有机质含量的影响Fig.6 Different density and distance organic matter content of the soil

2.7 放牧鸡对土壤磷含量的影响

放牧鸡对土壤磷含量的影响见表11和图7.方差分析表明:放牧密度对磷含量存在显著影响(P＜0.05)，而鸡舍的距离对磷含量不存在显著的影响(P＞0.05).具体由表12可知:4 m距离，400只/hm2下的磷含量最高，并与其他放牧密度的磷含量存在显著差异(P＜0.05)，密度800只/hm2与200只/hm2之间的磷含量也存在显著差异(P＜0.05);在距离8 m、16 m下放牧密度800只/hm2与400只/hm2之间的磷含量存在显著差异(P＜0.05);在距离32 m下放牧密度400只/hm2与200只/hm2之间的磷含量均存在显著差异(P＜0.05).由图7可以看出:随着放牧密度的增大，土壤磷含量变化趋势不明显，放牧后土壤磷含量高于对照，在放牧密度为400只/hm2时土壤磷含量明显高于其他放牧密度，总的来说放牧鸡有利于提高土壤磷含量.

表11 不同放牧密度和鸡舒距离土壤磷含量的方差分析Table 11 Different density and distance of soil phosphorus content analysis of variance

表12 不同放牧密度和鸡舍距离土壤磷含量的多重比较分析Table 12 Different density and distance soil phosphorus content of multiple comparison analysis

图7 不同放牧密度和鸡舍距离对土壤磷含量的影响Fig.7 Different density and distance soil phosphorus content

3 结论

(1)放牧鸡对土壤含水率存在显著影响，随着放牧密度的增加，含水率总体降低，放牧密度为200只/hm2时土壤含水率接近未放牧，且8 m处的土壤含水率高于其他距离.

(2)放牧鸡对土壤pH值、有机质不存在显著影响，但土壤有机质总体高于未放牧.

(3)放牧鸡对土壤铵态氮、硝态氮、全氮存在显著影响.放牧后铵态氮含量有所下降.随着放牧密度的增加土壤硝态氮含量升高，放牧密度为400只/hm2时，硝态氮含量总体提高较大，放牧密度为800只/hm2土壤硝态氮含量基本稳定.放牧后土壤全氮总体有所下降，但在放牧密度为400只/hm2时，土壤全氮含量总体比其他放牧密度高，且接近空白.

(4)放牧密度对土壤磷含量存在显著影响，随着放牧密度的增大，土壤磷含量变化趋势不明显，但是在放牧密度为400只/hm2时土壤磷含量明显高于其他放牧密度和空白，适度放牧鸡有利于提高土壤磷含量.

［1］ 高秀芳.不同放牧制度对荒漠草原土壤中全氮和速效氮含量的影响［J］.内蒙古草业，2009，21(3):56-58.

［2］ 闫瑞瑞，卫智军，辛晓平，等.放牧制度对荒漠草原生态系统土壤养分状况的影响［J］.生态学报，2010，30(1):43-51.

［3］ 杨红善，那·巴特尔，周学辉，等.不同放牧强度对肃北高寒草原土壤肥力的影响［J］.水土保持学报，2009，23(1):150-153.

［4］ 高雪峰，武春燕，韩国栋.放牧对典型草原土壤中几种生态因子影响的研究［J］.干旱区资源与环境，2010，24(4):130-133.

［5］ David C，Mark D，John H.Soil Respiration from Four Aggrading Forested Watersheds Measured over a Quarter Century［J］.Forest Ecology and Management，2002，157:247-253.

［6］ 裴海昆.不同放牧强度对土壤养分及质地的影响［J］.青海大学学报，2004，22(4):29-31.

［7］ 红梅，韩国栋，赵萌莉，等.放牧强度对浑善达克沙地土壤物理性质的影响［J］.草业科学，2004，21(12):108-111.

［8］ 侯扶江，杨中艺.放牧对草地的作用［J］.生态学报，2006，26(1):244-264.

［9］ 王明君.赵萌莉.崔国文，等.放牧对草甸草原植被和土壤的影响［J］.草地学报，2010，18(6):758-562.

［10］蒋高明.“畜南下、禽北上”——畜禽换位新思路促农牧业双赢［J］.发明与创新，2009(5):23-24.

［11］高英志，韩兴国，汪诗平.放牧对草原土壤的影响［J］.生态学报，2004，24(4):790-797.

［12］杜岩功，曹广民，王启兰，等.放牧对高寒草甸地表特征和土壤物理性状的影响［J］.山地学报，2007，25(3):338-343.

［13］耿玉辉，卢文喜，姜亦梅.不同改良措施对草原土壤理化性质的影响［J］.吉林农业科学，2009，34(6):54-57.