放牧強(qiáng)度對土壤物理性狀和速效養(yǎng)分的影響

張風(fēng)承　史印濤　李洪影　王明君　崔國文

摘要：在東北三江平原放牧季6月中旬～9月中旬，設(shè)置3個(gè)放牧強(qiáng)度即輕度（0.87頭牛/hm2），中度（1.42頭牛/hm2）和重度（1.94頭牛/hm2），以不放牧作為對照，觀測不同放牧強(qiáng)度對小葉章草地土壤物理性狀和速效養(yǎng)分變化的影響。2010年放牧結(jié)果表明：放牧對土壤淺層物理性狀產(chǎn)生影響，對土壤深層性狀影響微弱。重度放牧強(qiáng)度下土壤含水量0～10 cm最低，為42.84%，并與其他放牧處理產(chǎn)生差異（P<0.05）；放牧對土壤容重的影響主要體現(xiàn)在0～5 cm的土層，與對照相比放牧處理對土壤容重略有增加趨勢，放牧對土壤深層容重不能產(chǎn)生顯著影響（P>0.05）；家畜對土壤有夯實(shí)作用，土壤孔隙度隨放牧強(qiáng)度增加而降低，重度放牧土壤孔隙度最低，與對照相比降10.8%并與其產(chǎn)生顯著差異（P<0.05）。放牧對土壤速效養(yǎng)分的影響表現(xiàn)在，重度放牧降低0～10 cm的土層速效氮含量，其他放牧強(qiáng)度對小葉章草地土壤速效氮的影響微弱，各放牧處理間差異不顯著（P>0.05）；不同放牧強(qiáng)度與對照相比對速效磷含量影響微弱；土壤速效鉀含量隨放牧強(qiáng)度增加而降低，輕度、中度、重度分別較對照下降1.72%，3.8%和8.2%，但差異不顯著（P>0.05），表明放牧對小葉章草地土壤速效養(yǎng)分含量影響微弱。

關(guān)鍵詞：三江平原；小葉章草地；物理性狀；速效養(yǎng)分

中圖分類號(hào)：S 812.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：10095500（2013）01000506

草地作為生態(tài)系統(tǒng)有機(jī)組成部分，可以起到涵養(yǎng)水源、調(diào)節(jié)氣候、保持水土、防止土地退化等作用，而且，在改良和培養(yǎng)土壤等方面發(fā)揮著重要作用，同時(shí)是人類賴以生存的畜牧業(yè)生產(chǎn)基地＼[1＼]。三江平原＼[2，3＼]位于黑龍江省東北部，包括完達(dá)山以北的松花江、黑龍江和烏蘇里江沖積形成的低地平原和完達(dá)山以南的烏蘇里江支流沖積與興凱湖的湖積形成的廣袤的低濕平原。目前，國內(nèi)外對三江平原小葉章草地的研究集中在草地植被形態(tài)和土壤性狀在自然條件下變化＼[4-8＼]等方面，系統(tǒng)的研究放牧制度對三江平原小葉章濕地土壤性狀的影響相關(guān)報(bào)道較少。

土壤是承載草地資源的物質(zhì)基礎(chǔ)，在草地生態(tài)系統(tǒng)中，土壤的狀態(tài)又能預(yù)示和維系整個(gè)放牧生態(tài)系統(tǒng)的長期發(fā)展＼[9-11＼]。所以，為了確保該體系結(jié)構(gòu)的完整以及功能的發(fā)揮，必須遵循生態(tài)學(xué)的基本規(guī)律才能保持該系統(tǒng)處于可持續(xù)的、相對穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)平衡，所以在三江平原小葉章草地進(jìn)行土壤理化性狀的研究，對三江平原小葉章草地利用非常必要。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于黑龍江省雙鴨山市寶清縣東升濕地，地理位置N 45°47′8″～N 46°35′55″N、E 131°14′16″～D 133°29′48″。放牧試驗(yàn)時(shí)間為2010年6月15～9月15日。試驗(yàn)地年平均氣溫為2.3～2.4 ℃，年平均降水量為551.5 mm。試驗(yàn)區(qū)域?yàn)樾∪~章草甸，植被絕對優(yōu)勢種為小葉章（Deyeuxia angustifolia），伴生種為小薊（Cirsium setosum），苣荬菜（Sonchus brachyotus），垂梗繁縷（Stellaria radians），大葉章（Deyeuxia langsdorff），苔草（Carex tristachya），蒲公英（Taraxacum officinale），平車前（Plantago depressa），旋復(fù)花（Inula britannica），水蒿（Artemisia selengensis）等近30余種植物。小葉章草地土壤相對肥沃，土壤類型為黑土、黑鈣土和草甸土，呈微酸性。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)置輕度放牧（LG）、中度放牧（MG）、重度放牧（HG）和對照（ck不放牧） 4個(gè)處理，每處理設(shè)3個(gè)重復(fù)。通過對小葉章草地往年產(chǎn)草量的調(diào)查確定，輕度放牧載畜量為0.87頭牛/hm2，中度放牧載畜量為1.42頭牛/hm2，重度放牧載畜量為1.94頭牛/hm2。由于家畜數(shù)量和草地條件的限制，輕度放牧、中度放牧以及重度放牧區(qū)和對照區(qū)的樣地面積分別為3.40 hm2、2.10 hm2、1.50 hm2、0.25 hm2，用放牧小區(qū)的面積確定放牧強(qiáng)度，樣地采用隨機(jī)放牧。放牧?xí)r間為每天6∶00～18∶00，白天放牧后家畜驅(qū)趕出放牧小區(qū)。不同放牧處理隨機(jī)取樣，每個(gè)放牧小區(qū)6個(gè)取樣點(diǎn)，采用土鉆5點(diǎn)取樣法分層取樣（0～10、10～20 cm），環(huán)刀法分層取樣（0～5，5～10 cm），以備測定。

1.3 測定內(nèi)容和方法

將用土鉆和環(huán)切法所取土樣，進(jìn)行測定。測定內(nèi)容包括土壤容重、土壤含水量、土壤孔隙度，土壤比重，速效養(yǎng)分包括土壤速效N、速效P、速效K含量＼[12＼]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用Excel軟件進(jìn)行初步整理，然后，采用SAS 9.1分析軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果和分析

2.1 放牧對土壤物理性狀的影響

2.1.1 放牧對含水量的影響 放牧對土壤水分的影響，主要集中在0～10 cm的表層土壤，對其他深度土壤水分影響程度（表1）。放牧開始后，各放牧強(qiáng)度對土壤含水量的影響沒有顯著差異（P>0.05），在9月放牧結(jié)束時(shí)，重度放牧強(qiáng)度下土壤含水量最低，含水量下降9.8%，并與其他放牧處理產(chǎn)生顯著差異（P<0.05），同時(shí)輕度放牧下的土壤含水量也低于對照組和中度放牧強(qiáng)度下的含水量，但與之差異不顯著（P>0.05）。在10 cm以下的土壤的含水量，隨季節(jié)的變化范圍很小，各放牧強(qiáng)度處理下差異不顯著（P>0.05）。

注：同一測定時(shí)間時(shí)，同行不同小寫字母表示差異顯著（P<0.05），同行不同大寫字母表示差異極顯著（P<0.01），下表同2.1.2 放牧強(qiáng)度對土壤容重的影響 小葉章草地土壤容重隨著植物生長，土壤容重降低，原因是植物的生長過程中根系對土壤結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生疏松作用，導(dǎo)致土壤容重降低（表2）。放牧對0～5 cm土層容重有影響，中度、重度放牧強(qiáng)度下對土壤容重的降低有減緩作用，放牧強(qiáng)度對5～10 cm土層容重影響作用微弱，放牧強(qiáng)度對2個(gè)土層的影響均差異不顯著（P>0.05），并且小葉章草甸表層土壤0～5和5～10 cm 土層間的容重雖有差異，但差異不顯著（P>0.05）。

2.1.3 放牧強(qiáng)度對土壤孔隙度的影響 土壤空隙度隨著土壤深度的增加而降低，并隨著植物的根系對土壤結(jié)構(gòu)的改變而發(fā)生變化，土壤空隙度自然變化的規(guī)律為先增加后減少（表3）。隨著放牧強(qiáng)度的增加，放牧小區(qū)土壤孔隙度含量降低。9月放牧結(jié)束時(shí)，輕度、中度和重度個(gè)處理分別較對照下降4.83%，2.94%和10.8%，重度放牧強(qiáng)度下土壤0～5 cm孔隙度的變化與對照相比較，產(chǎn)生了顯著的差異（P<0.05），其他各月間的土壤空隙度的變化差異不顯著。5～10 cm土層各個(gè)月不同處理間土壤孔隙度的變化差異不顯著（P<0.05）。

2.2 放牧對土壤速效養(yǎng)分的影響

2.2.1 放牧對土壤速效氮含量的影響 土壤速效氮的主要形式是堿解氮和銨態(tài)氮，也是植物生長所需的直接氮源，試驗(yàn)地區(qū)的土壤速效氮含量豐富，平均含量

達(dá)到200 mg/kg。小葉章草地土壤速效氮其自然條件下的變化規(guī)律為隨著土壤深度的增加，相同月土壤速效氮的含量呈降低趨勢。并且土壤速效氮的含量隨時(shí)間的推移也產(chǎn)生著變化，隨放牧期的延長和植物利用導(dǎo)致速效氮含量降低，這是與植物的生長吸收氮元素有關(guān)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析表明，各放牧處理對土壤深層的速效氮含量影響微弱，各放牧處理與對照間沒有產(chǎn)生顯著的差異（P>0.05）。放牧對速效氮的影響是植物吸收和家畜排泄作用共同決定，所以這種影響在數(shù)據(jù)中沒體現(xiàn)出一定的規(guī)律性（表4）。

2.2.2 放牧對土壤速效磷含量的影響 土壤速效磷含量是指能夠?yàn)楫?dāng)季作物吸收的磷量，可以被植物直接利用，速效磷能通過水分的移動(dòng)在土壤中迅速的轉(zhuǎn)移（表5）。0～20 cm土層中土壤速效磷的含量差異較小，無顯著差異（P>0.05）。各放牧處理下土壤表層0～10 cm速效磷的含量差異較?。唤?jīng)過放牧的處理的土壤10～20 cm層土壤速效磷含量均低于對照，但是，各放牧強(qiáng)度處理對土壤速效磷的含量影響不具一致性性，各放牧處理之間的土壤有效磷含量差異不顯著（P>0.05）。

2.2.3 放牧對土壤速效鉀含量的影響 小葉章草地土壤自然條件下土壤0～10 cm層速效鉀的含量隨時(shí)間的推移而大幅度增加（表6），土壤0～20 cm層速效鉀含量是隨時(shí)間推移而呈降低趨勢。放牧處理對土壤速效鉀含量產(chǎn)生一定影響，土壤速效鉀的含量隨放牧強(qiáng)度的增加而降低，重度放強(qiáng)度下速效鉀含量最少，輕度放牧、中度放牧、重度放牧較對照分別下降1.72%，3.8%和8.2%，各放牧處理間差異不顯著（P>0.05）。

3 討論與結(jié)論

（1）放牧使家畜的各種行為對土壤的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，有研究報(bào)道放牧對土壤物理性狀的影響主要表現(xiàn)在0～10 cm土層，但是不同土壤類型在放牧后物理性狀變化不一致＼[9-13＼]。土壤有機(jī)質(zhì)貧瘠，沙礫多的土壤類型，放牧后土壤結(jié)構(gòu)變得疏松，土壤容重降低，空隙度增加，含水量增大。在有機(jī)質(zhì)含量多且土壤本身水分含量較多的土壤類型上進(jìn)行放牧，家畜的牧食活動(dòng)對土壤是一種夯實(shí)作用，土壤容重增加，空隙度含量下降，土壤持水量降低，滲透率下降。土壤含水量跟降雨有重要的關(guān)系，降雨前土壤含水量隨放牧強(qiáng)度的增大而降低，降雨后隨放牧強(qiáng)度的增大含水量增加，原因是由于降雨前土壤被家畜踐踏擠壓作用使水分減少，降雨后孔隙度隨放牧強(qiáng)度的增大而降低，導(dǎo)致水分?jǐn)U散能力減弱，從而導(dǎo)致了雨后的土壤含水量隨放牧強(qiáng)度的增加而減少。在小葉章草地上進(jìn)行的放牧試驗(yàn)，放牧對土壤容重的影響只存在0～5 cm土層，對其他土層范圍內(nèi)影響較小。小葉章草地的土壤的孔隙度受小葉章種群根系的影響很大，小葉章是根系橫走行植物，根系的擴(kuò)散性導(dǎo)致了土壤孔隙含量大，但是家畜踐踏行為影響到了土壤孔隙度含量。放牧雖然影響到了土壤的含水量，但是這種影響不至于嚴(yán)重干擾到植物正常生長，只是反應(yīng)出了放牧條件下小葉章草地土壤的水含量狀況。

（2）土壤的有效肥力是指在植物的生長發(fā)育過程中直接參與植物生長，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態(tài)氮和堿解氮等，這2種氮源受外界干擾很大，植被生長、降水、放牧都會(huì)影響到其在土壤中的含量變化。有研究表明重度放牧強(qiáng)度下可以提高土壤速效氮含量。在小葉章草地進(jìn)行放牧研究發(fā)現(xiàn)，由于該地區(qū)速效氮含量豐富，放牧強(qiáng)度對速效氮含量的變化產(chǎn)生的影響較弱。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，與降水有很大的關(guān)系，當(dāng)田間持水量大時(shí)土壤中磷含量相對干旱時(shí)降低。放牧對土壤有效磷的影響在不同的土質(zhì)下不同，研究報(bào)道＼[14，15＼]，放牧強(qiáng)度增大土壤有效磷含量降低。在小葉章草地放牧研究發(fā)現(xiàn)，放牧對土壤表層0～10 cm的速效磷含量影響不大，但是影響到了土壤深層速效磷含量，產(chǎn)生這種結(jié)果的原因是由于土壤水分含量大，當(dāng)表層的土壤速效磷含量降低時(shí)，位于下層土壤的速效磷可以迅速補(bǔ)充到土壤表層，保證了植物被采食后補(bǔ)償生長對速效磷的需要。植物對速效鉀的需求非常大，土壤速效鉀含量易受到溫度、水分、植物吸收的影響。放牧?xí)r家畜對土壤的踐踏作用，通過對土壤結(jié)構(gòu)的影響改變了土壤對速效鉀的緩沖能力。另有研究報(bào)道＼[16＼]放牧對土壤速效鉀的影響很小，也有研究闡述放牧強(qiáng)度可以增加土壤速效氮含量。通過小葉章濕地放牧試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)放牧強(qiáng)度對土壤速效鉀含量產(chǎn)生影響，中度放牧、輕度放牧和重度放牧下的土壤速效鉀含量均低于對照組，可見植物被家畜采食后的生長需要大量的鉀來完成自身的補(bǔ)償生長。

（3）放牧?xí)r機(jī)的選擇和放牧強(qiáng)度的確定選擇更應(yīng)考慮到降水量的變化，在春季多雨情況下適當(dāng)降低放牧強(qiáng)度，減少對土壤的夯實(shí)作用，春季少雨可以適當(dāng)?shù)脑黾硬輬鲚d畜量。放牧強(qiáng)度對土壤0～5 cm土層的土壤容重，0～10 cm土層土壤孔隙度和土壤含水量有影響，放牧強(qiáng)度對土壤深層的物理性狀影響微弱；放牧強(qiáng)度對小葉章草地土壤速效氮、磷、鉀含量的影響程度微弱；當(dāng)小葉章草地降水量大，土壤土質(zhì)柔軟，與草甸草產(chǎn)量相比土壤結(jié)構(gòu)更易受到放牧的影響，小葉章草地的合理利用更應(yīng)當(dāng)考慮到土壤的變化。

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