典型草原定居牧戶放牧對土壤有機(jī)質(zhì)的影響

阿木日門德 張衛(wèi)青 滿都呼 李曉佳 賽西雅拉圖 春風(fēng) 張智堯 烏日查呼

摘? 要：通過野外考察，典型牧戶采樣及室內(nèi)試驗(yàn)，研究了內(nèi)蒙古阿巴嘎典型草原定居牧戶放牧對土壤有機(jī)質(zhì)的影響。結(jié)果表明：2個牧戶相同土層之間土壤有機(jī)質(zhì)對比，土層0～10cm，10～20cm土壤有機(jī)質(zhì)含量達(dá)極顯著差異水平（P<0.01），土層20～30cm土壤有機(jī)質(zhì)含量達(dá)顯著差異水平（P<0.05）。冬、夏季草場土壤有機(jī)質(zhì)含量垂直方向土層之間達(dá)顯著差異水平，隨土壤深度增加而降低。土壤有機(jī)質(zhì)變異系數(shù)介于0.088～0.291，屬于中等或弱變異。冬季草場的土壤有機(jī)質(zhì)含量普遍高于夏季草場的。

關(guān)鍵詞：典型草原;定居放牧;土壤有機(jī)質(zhì);定居點(diǎn)

中圖分類號 S812文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 1007-7731（2019）01-0089-04

Effects of Grazing on The Soil Organic Matter in Typical Steppe Settled Herdsmen

A Murimende et al.

（College of Geographical Science，Inner Mongolia Normal University，Hohhot 010020，China）

Abstract：Through field investigation，sampling and laboratory experiments，the effects of grazing on the soil organic matter in the typical steppe of Abaga banner in Inner Mongolia were studied.The results showed that there were significant differences in soil organic matter between the two soil layers in the same soil layer，and the soil organic matter content in the soil layer was 0～10cm，10～20cm （P<0.01），and the soil organic matter content in the soil layer was significantly different （20～30cm）.P<0.05）.There is a significant difference between the soil organic matter content in the vertical and winter grassland in the winter and summer grassland，which decreases with the increase of soil depth.The coefficient of variation of soil organic matter is between 0.088 and 0.291，which is moderate or weak.The soil organic matter content in winter grassland is generally higher than that in summer grassland.

Key words：Typical steppe;Settlement and grazing;Soil organic matter;Settlement point

有機(jī)質(zhì)是土壤的重要組成組分，為植物和土壤微生物的生命活動提供所需的養(yǎng)分和能量，對于土地的可持續(xù)利用及環(huán)境保護(hù)等方面有著重要作用和意義[1]。土壤有機(jī)質(zhì)與其他土壤特性一樣，具有高度的空間變異性，即在相同的區(qū)域內(nèi)，同一時刻不同的空間位置，其含量存在明顯的差異[2]。很多學(xué)者對土壤有機(jī)質(zhì)的空間變異性進(jìn)行了研究[3]，結(jié)果表明：土壤有機(jī)質(zhì)含量在不同空間位置存在明顯差異，屬于中等程度變異性，具有明顯的空間自相關(guān)結(jié)構(gòu)[4]。由于土壤有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化過程極其復(fù)雜，溫度、降水、土壤理化性質(zhì)、植被類型及不同的土地利用方式等因素，都會對有機(jī)質(zhì)的蓄積與分解產(chǎn)生影響[5-10]。其中，不同的土地利用方式如放牧、種地等人為作用，是影響草地生態(tài)系統(tǒng)土壤有機(jī)質(zhì)含量的主要因素，已經(jīng)超過了自然變化對有機(jī)質(zhì)影響的速率和程度。土壤有機(jī)質(zhì)主要來源于動植物的殘?bào)w，但是各類土壤差異很大，不同的植被類型，動植物的殘?bào)w的數(shù)量和成分也存在一定的差異。

管理措施是放牧以及草原管理系統(tǒng)的重要組成部分，影響著草原生態(tài)系統(tǒng)的土壤養(yǎng)分動態(tài)循環(huán)[11-12]。放牧是影響草地生態(tài)系統(tǒng)土壤有機(jī)質(zhì)含量的重要因素之一，不同放牧強(qiáng)度對草地環(huán)境的影響較顯著。放牧強(qiáng)度是指單位草地面積在一定時間內(nèi)放牧家畜的頭數(shù)或單位草地面積上的載畜量。由于不合理的放牧方式，對草地植被、土壤養(yǎng)分及其周圍環(huán)境有極嚴(yán)重的負(fù)面影響，使得草層高度、地表蓋度密度顯著降低，表層土壤裸露化，加速了土壤風(fēng)蝕，而土壤的風(fēng)蝕以及家畜的采食踐踏又進(jìn)一步降低了草地的生產(chǎn)力和凋落物的積累，導(dǎo)致草地生態(tài)系統(tǒng)土壤有機(jī)碳含量降低，進(jìn)而影響土壤有機(jī)質(zhì)的積累。合理放牧或適當(dāng)踐踏，有利于枯落物分解，提高土壤的有機(jī)質(zhì)含量，而過度放牧活動則不利于土壤養(yǎng)分、水分的輸入，造成草地退化[13-14]。

內(nèi)蒙古草原放牧方式以定居連續(xù)放牧為主，放牧管理主要體現(xiàn)在連續(xù)放牧、季節(jié)營地放牧、抓膘放牧、少部分地區(qū)的劃區(qū)輪牧等，基本放牧制度仍是“無計(jì)劃”或“少計(jì)劃”的方式[15-17]。包秀霞通過對草原植被生態(tài)學(xué)評價結(jié)果顯示，蒙古四季游牧草原出現(xiàn)輕度退化，四季輪牧和兩季輪牧方式下草場中度退化，定居方式下草原存在極度退化現(xiàn)象[18]。牲畜的采食、踐踏及排泄物，直接或間接地影響草原生態(tài)系統(tǒng)的組成，改變草原生態(tài)系統(tǒng)原有的結(jié)構(gòu)和功能特性，包括植被特征、土壤物理性質(zhì)等，從而對草場的可持續(xù)利用產(chǎn)生影響[19-20]。因此，有必要進(jìn)一步研究草原土壤有機(jī)質(zhì)的性質(zhì)及形成轉(zhuǎn)化問題，為草原生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)與重建提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況 研究區(qū)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)錫林郭勒盟北部的阿巴嘎旗，東臨東烏珠穆沁旗、錫林浩特市，南連正藍(lán)旗，西鄰蘇尼特左旗，北與蒙古國交界，東經(jīng)113°27′～116°11′，北緯43°04′～45°26′。阿巴嘎旗地形系蒙古高原低山丘陵區(qū)，地勢由東北向西南傾斜，海拔960～1500m，最高點(diǎn)海拔1648m?？偯娣e2.75萬km2，其中可利用草場面積2.7萬km2，占總面積的98.2%。研究區(qū)處于中緯度西風(fēng)氣流帶內(nèi)，氣候?yàn)橹袦貛О敫珊荡箨懶詺夂?。年平均溫?.7℃，年平均相對濕度59%，年日照時數(shù)3126.4h，年平均降水量244.7mm。土壤呈地帶性分布，北部主要為暗栗鈣土，也有少量的淡栗鈣土;中部以栗鈣土和淡栗鈣土為主;由于南部與渾善達(dá)克沙地相連，大多分布著風(fēng)沙土及少量的栗鈣土。植被屬典型草原類型，主要植物種類為克氏針茅（Stipa krylovii）、羊草（Leymus chinensis）、冷蒿（Artemisia frigid）和局部大針茅（Stipa grandis P Smirn）等。

1.2 研究方法

1.2.1 樣地選取 研究區(qū)為錫林郭勒盟阿巴嘎旗北部娜仁寶力格蘇木，選取典型牧戶ND和牧戶AL，位置（E114°04′46.09″，N44°49′23.85″）（E114°04′33.63″，N44°53′31.32″）。典型牧戶的方式為季節(jié)輪牧：夏季草場，冬季草場。地形地貌、氣候等自然背景相同或近似。其中主要夏季草場放牧?xí)r間為6—10月，冬季草場放牧?xí)r間為11月至次年3月。冬、夏季草場的放牧強(qiáng)度接近，單位草地面積上的載畜量相同。放牧的牲畜主要為綿羊（80%）和山羊（20%），并且保持在300只左右，另外還有十幾頭牛。

1.2.2 采樣與測定方法 牧戶以定居點(diǎn)為中心，呈現(xiàn)一定的梯度向周邊輻射，由內(nèi)到外依次可分200m取一個樣，冬、夏季草場一共30個樣品。每個樣點(diǎn)分別采集0～10cm，10～20cm，20～30cm3個深度的土樣。采樣點(diǎn)挖土壤剖面，鏟去表面草皮將相同土層的土壤樣品混均，再用四分法保留混合土樣約500g，將樣品放入紙袋中帶回實(shí)驗(yàn)室化驗(yàn)分析。采用重鉻酸鉀容量法—外加熱法測定土壤有機(jī)質(zhì)含量。

1.2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析 用Excel對得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與整理。利用SPSS19.0數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析軟件，以ANOVA單因子方差分析法檢驗(yàn)各處理在P=0.05顯著水平上的差異，研究定居牧戶不同深度土壤有機(jī)質(zhì)的差異性。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤有機(jī)質(zhì)在土層垂直方向的變化 從表1可以看到，2個牧戶冬夏季草場土壤有機(jī)質(zhì)土層之間存在差異，土壤有機(jī)質(zhì)均值介于1.15%～3.74%。其中AL冬季草場20～30cm土層的有機(jī)質(zhì)含量均值最小，為1.15%，ND冬季草場0～10cm土層的有機(jī)質(zhì)含量均值最大，為3.74%。其次，牧戶ND有機(jī)質(zhì)含量均大于牧戶AL有機(jī)質(zhì)含量，牧戶ND有機(jī)質(zhì)含量隨土壤深度增加而降低，牧戶AL土層10～20cm的有機(jī)質(zhì)含量大于其他2層。單因素方差分析顯示，牧戶ND夏季草場：土層0～10cm和20～30cm之間有顯著差異（P<0.05），牧戶AL冬季草場：土層0～10cm和10～20cm，以及10～20cm和20～30cm之間均有顯著差異。因?yàn)?個牧戶季節(jié)性圍欄放牧，同一季節(jié)草場相同土層之間土壤有機(jī)質(zhì)對比：土層0～10cm，10～20cm土壤有機(jī)質(zhì)含量有極顯著差異（P<0.01），土層20～30cm土壤有機(jī)質(zhì)含量有顯著差異（P<0.05），冬季草場的土壤有機(jī)質(zhì)含量普遍高于夏季草場。由于氣候的變化，定居點(diǎn)飲水點(diǎn)不同，定居圍欄羊單位的變化以及采食，行走，反芻，飲水，休息，嬉戲，排糞和排尿等行為不同而影土壤特性的差異。

通常用變異系數(shù)（CV）反映土壤有機(jī)質(zhì)含量的相對變異程度，即區(qū)域化土壤有機(jī)質(zhì)變量的離散程度[21]。CV的值越小，表示土壤有機(jī)質(zhì)空間離散程度越弱，土壤有機(jī)質(zhì)空間越穩(wěn)定;CV的值越大，表示土壤有機(jī)質(zhì)空間離散程度越強(qiáng)，則土壤有機(jī)質(zhì)結(jié)構(gòu)越不穩(wěn)定[22-23]。通常認(rèn)為，CV≥1.0屬于強(qiáng)變異，0.1≤CV≤1.0屬于中等變異，CV<0.1屬于弱變異[24-25]。定居圍欄放牧2個牧戶土層0～30cm土壤有機(jī)質(zhì)變異系數(shù)介于0.088～0.291，屬于中等或弱變異。ND冬季草場20～30cm土層有機(jī)質(zhì)變異系數(shù)最大，其值為0.291，AL夏季草場10～20cm土層有機(jī)質(zhì)變異系數(shù)最小，為0.088。

表1 定居牧戶土壤有機(jī)質(zhì)含量比較

[草場類型 深度

（cm） ? 土壤有機(jī)質(zhì)均值（%）? ? ?變異系數(shù)CV? ? 牧戶ND 牧戶AL 牧戶ND 牧戶AL 夏季草場 0～10 3.55±0.87aA 1.19±0.31aB 0.245 0.261 10～20 2.85±0.76aA 1.81±0.16aB 0.266 0.088 20～30 2.04±0.53b 1.77±0.27a 0.259 0.153 冬季草場 0～10 3.74±0.84aA 1.86±0.39aB 0.224 0.209 10～20 2.99±0.56aA 1.19±0.19abB 0.187 0.159 20～30 2.78±0.81a 1.15±0.26b 0.291 0.226 ]

注：同一行列小字母不相同表示差異顯著，顯著水平為P<0.05，不同大寫字母代表極顯著水平為P<0.01。

2.2 定居牧戶不同放牧對草地的影響 從表2得出，牧戶ND放牧?xí)r間為3個月，圍欄分割冬夏兩場利用，飲水點(diǎn)安排在冬季草場，在夏季飲水時穿過夏季草場，再進(jìn)入冬季草場，牲畜在飲水時用的時間和路程較長，因此夏季飲水次數(shù)2次，踐踏和采食較輕。牧戶AL在冬夏季草場的放牧?xí)r間為5個月，圍欄分割冬、夏季兩場利用，飲水點(diǎn)安排在分欄中間，牲畜在2個季節(jié)飲水時用的時間和路程較段，因此夏季飲水3次，踐踏和采食較重。冬天下雪可補(bǔ)充牲畜一定的飲水問題，因此冬季飲水次數(shù)2d1次。Landsberg[28]在澳大利亞干旱和半干旱區(qū)的牧場，研究發(fā)現(xiàn)，距離飲水點(diǎn)10km的區(qū)域范圍內(nèi)都會受到由于飲水點(diǎn)的存在所導(dǎo)致的放牧壓力的影響。隨著定居放牧?xí)r間的延續(xù)，牲畜也跟進(jìn)適應(yīng)，夏季晚休地在自由行走中隨地休息，冬季溫度低，風(fēng)大，休息地為棚圈。從以上分析得出，草場利用時間，飲水，晚休地的不同導(dǎo)致牲畜的踐踏頻率、采食次數(shù)都不一樣，從而影響土壤理化性質(zhì)。

表2 定居牧戶草地利用管理

[牧戶 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?夏季? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 冬季? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 放牧?xí)r間 分圍欄數(shù) 飲水次數(shù) 晚休地 放牧?xí)r間 分圍欄數(shù) 飲水次數(shù) 晚休地 ND 3個月 2 2次/d 自由隨地休息 3個月 1 1次/2d 棚圈 AL 5個月 2 3次/d 自由隨地休息 5個月 2 1次/2d 棚圈 ]

由于干旱和半干旱草原地區(qū)地水資源分布不均勻，牧民定居后牲畜飲水是首要考慮的問題。牧民把水草放在第1位，牲畜放在第2位，一直堅(jiān)持“草-畜-人”關(guān)系的理念。有研究者指出草場劃分使得飲水半徑設(shè)計(jì)不合理，造成牲畜飲水和采食之間的往返距離增大。據(jù)計(jì)算，定居后牲畜每天游走的距離是游牧?xí)r期的游走距離的1.6倍[26]。因此，定居不僅僅是改變了居住方式，更重要的是改變了草場利用的方式，定居牧戶對草場利用方式的不同，出現(xiàn)局部載畜不均或過量[27]。圍繞定居點(diǎn)飲水點(diǎn)草場退化沙化，已成為不爭論的事實(shí)，幾乎所有定居點(diǎn)都被裸露化，裸地面積隨畜群數(shù)量變化而擴(kuò)散。

3 討論與結(jié)論

日本學(xué)者大久保正彥認(rèn)為，牲畜為了生存要逐草追水地移動，而牧民的全體家庭成員則要和畜群結(jié)為一體一起移動，因?yàn)樗麄兊纳媾c生活資料主要取之于牲畜。游牧就是人畜的生存與生活只有在移動中方能實(shí)現(xiàn)和建立[29]。游牧中四季牧場是根據(jù)牲畜在四季的不同生理需求而劃定的草原牲畜放牧生態(tài)適宜區(qū)[30]。然而定居后，季節(jié)性游牧變成季節(jié)性圍欄放牧，固定的時間牧食有限的草地面積，從而有了固定的牧食路程，使定居點(diǎn)和飲水點(diǎn)周圍的草場連續(xù)踩踏現(xiàn)象嚴(yán)重，踐踏是近期草原退化的主要原因。從游牧到定居過程中，草原生態(tài)系統(tǒng)遭受了很大的挑戰(zhàn)，人們忽略了生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)變以及生態(tài)效益的差異。每塊圍欄草場的保護(hù)土壤、水分及肥力的功能及枯草層下降，原有的抗災(zāi)能力、繁殖能力和生存能力慢慢減弱，從而降低了天然草場的生產(chǎn)力。平時牲畜的牧食距離更遠(yuǎn)才能采食足夠的食物和水資源，同時連續(xù)踐踏使植被不斷的破壞，這就形成了一種惡性循環(huán)[31]。隨著更多的圍欄放牧，面積較大的草地變成塊狀草場，同一塊草場1天來回踐踏的次數(shù)增多，井水以及居住點(diǎn)周邊無法生長植被，加速了草場的退化。

定居牧戶圍欄放牧對草場帶來的影響主要表現(xiàn)在定居點(diǎn)，圍欄門口，飲水點(diǎn)都被踐踏成了裸地，即使遠(yuǎn)離圍欄的中心部位，由于牲畜采食踐踏和風(fēng)蝕作用下，一定的裸露化。因?yàn)閲鷻趦?nèi)放牧的牲畜總想走出圍欄，但受制于圍欄的阻擋，就會隨著圍欄游走而踏出與圍欄并行的密集牧道，在圍欄中心雖無牧道，但是植被覆蓋度普遍低，裸斑面積大，在不同的地形條件下，或者經(jīng)風(fēng)力作用，草叢根部高出地面，造成地面凹凸不平。有的地段地表砂石化，有的地段被浮沙覆蓋，隨地形起伏而變化。由于反復(fù)踐踏，使得枯枝落葉層普遍蕩然無存，從而增加了地表的暴露程度和干旱化趨勢。

總之，在典型草原定居牧戶圍欄放牧對土壤有機(jī)質(zhì)含量影響超過自然變化影響的速率和進(jìn)度，定居牧戶季節(jié)性圍欄放牧冬、夏季草場分欄一致，但是草場利用以及定居點(diǎn)、飲水點(diǎn)的不同而影響土壤有機(jī)質(zhì)含量，土層之間有顯著差異，牧戶之間土壤有機(jī)質(zhì)含量有極顯著差異。在持續(xù)強(qiáng)度踐踏和采食下，植被退化，表土被裸露化，定居牧戶圍欄放牧方式對草地的影響差異顯著。

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（責(zé)編：張宏民）