全 文 ：22卷 6期 草　业　科　学 65　
Vol. 22 , No. 6 P RAT ACULT URA L SCIENCE 6 /2005
草地
畜牧业
江河源区披碱草和星星草混播草地土壤　
物理性状对牦牛放牧强度的响应　
董全民1 , 2 ,赵新全1 ,马玉寿2 ,代 勇2 ,施建军2 ,王启基1
(1. 中国科学院西北高原生物研究所 ,青海西宁 810002;2. 青海省畜牧兽医科学院 ,青海西宁 810003)
摘要:在江河源区披碱草 E lymus natans+星星草 Puccine llia tenu f lora 混播人工草地上研究了牦牛放牧强
度对土壤物理性状的影响 , 2 年的试验结果表明:随着放牧强度的增加 ,不同土壤层含水量均呈降低趋势 , 土
壤容重 、土壤坚实度呈增大趋势。相关分析表明 , 放牧强度与不同土壤层含水量呈极显著的负相关(P
<0. 01), 与土壤容重和坚实度呈极显著的正相关(P<0. 01),而且土壤容重和坚实度均具有累积效应。
关键词:牦牛放牧强度;混播禾草草地;土壤含水量;土壤容重;土壤坚实度;江河源区
中图分类号:S812. 32　　　文献标识码:A　　　文章编号:1001-0629(2005)06-0065-06
　江河源区地处青藏高原腹地 ,是黄河 、长江 、
澜沧江的发源地 ,素有“三江源”之称 ,有“中华水
塔”之美誉 ,同时也是我国生态环境的极敏感区和
气候变化的启动区 ,而且该区也是青海省乃至整
个青藏高原主要的畜牧业基地[ 1-3] , 草场面积
1. 625 6 ×105 km2 , 占该区 土地总 面积的
85. 9%[ 4] 。但由于自然和人为因素的破坏 ,以“黑
土型”退化草地为主的草地退化现象日趋严重 ,
草地生态平衡失调 ,生态环境恶化 。近 4年来 ,国
家和青海省投入大量的人力 、物力 ,在江河源区共
建植人工草地约 16万 hm 2 ,缓解了该区天然草地
压力及草畜矛盾问题 ,也在一定程度上遏制了局
部生态环境进一步恶化的趋势 。但由于该区人工
草地合理利用和管理技术的研究较少 ,技术储备
不足 ,尤其是人工草地“草─畜”系统的优化集成
技术的研究更为缺乏[ 5 , 6] ,因此如何合理利用和
科学管理江河源区来之不易的人工草地 、实现其
持续利用与稳定发展迫在眉睫 ,这不仅对长江 、黄
河上游地区的发展有直接的作用 ,而且直接关系
和影响着中下游地区的经济发展和我国 21世纪
的可持续发展 ,对解决黄河断流 、治理长江水患 、
改善长江和黄河流域及全球的生态环境也有着极
其重大的意义。
试验以国家“十五”科技攻关项目为依托 , 运
用放牧生态学原理和可持续发展理论 ,旨在研究
江河源区退耕还林草和生态建设工程建立的多年
生人工草地保持永续利用这一亟待解决的问题 ,
探讨人工草地的合理利用和科学管理 ,以达到草
地资源永续利用的目的。
江河源区天然草地放牧试验的研究报道尚不
多见[ 7-11] ,多年生混播人工地的放牧试验还未见
报道 。本文针对放牧强度对江河源区披碱草
Elymus natans +星星草 Puccinel lia tenu f lora
多年生混播人工草地土壤物理性状效应的研究 ,
旨在为多年生混播人工草地合理放牧强度的确定
提供基础数据 ,并为当地严酷自然环境和特殊生
产方式下多年生混播人工草地的合理利用提供参
照 , 进而达到多年生混播人工草地合理永续利用
的目的。
1　材料与方法
1. 1 试验地自然概况　试验地设在青海省果
洛州大武乡的格多牧委会 , 位于北纬 34°17″～
34°25″、东经 100°26″～ 100°43″,为一山间小盆地 ,
平均海拔 4 500 m 左右 ,年均温- 4 ℃左右 ,无绝
对无霜期 ,年均降水量 513 mm;总面积约 16万
hm
2 ,其中滩地约 1. 2万 hm 2 ,山地约 1 700 hm2 ,
黄河的支流格曲发源并流经这里。草场的原生植
被为嵩草类高寒草甸 ,放牧试验地在 2002年建植
的披碱草+星星草混播人工草地上 。
收稿日期:2004-04-21　修回日期:2005-01-26
基金项目:国家“十五”攻关项目(2001BA606A-02)
作者简介:董全民(1972-), 男, 甘肃天水人 ,助理研究员 , 在
读博士生。E mail:dqm 850@sina. com
66　 PRAT ACULT URA L SCIENCE(Vol. 22 , No. 06) 6 /2005
1. 2 试验设计　在当地牧户牛群内 ,选取健康 、
生长发育良好的 2. 5岁阉公牦牛 16头 、体重95 ～
105 kg ,随机分为 4组(每组 4头),分别是极轻放
牧(牧草利用率为 20%)、轻度放牧(牧草利用率
为 40%)、中度放牧(牧草利用率为 60%)、重度放
牧(牧草利用率为 80%)和对照(牧草利用率为
0)。根据草场地上生物量 、牦牛的理论采食量和
草场面积确定放牧强度。试验从 2003开始 ,试验
期为每年 6月 20日 —9月 20日 。
表 1　人工草地牦牛放牧试验设计
处理 放牧牦牛(头)
草地面积
(hm2)
放牧强度
(头 /hm2)
极轻放牧(D) 4 1. 52 2. 63
轻度放牧(C) 4 0. 76 5. 26
中度放牧(B) 4 0. 50 8. 00
重度放牧(A) 4 0. 38 10. 52
对照(CK) 0 1. 00 0
1. 3 测定内容　从试验开始每 15 d取样 1次 ,
每次沿各处理小区对角线 100 m 样条各取 5个重
复样方(0. 25 m×0. 25 m),测定各放牧小区的土
壤含水量和土壤坚实度 , 土壤容重只在试验始末
与土壤含水量和土壤坚实度同期测定。土壤含水
量用土钻按 0 ～ 10 ,10 ～ 20 , 20 ～ 30 cm 3层取样;
土壤坚实度在每个样点上测 10次 ,每个处理共计
50次 ,然后求其平均值 。
2　结果与分析
2. 1 土壤含水量的响应　随着放牧强度的增
大 ,2003和 2004年各土壤层含水量均呈降低趋
势(图 1)。由于该地区大气降水主要集中在 7 ,9
月份 ,导致 8月份水分蒸发量过大 ,地下水分严重
减少 ,各土壤层含水量总体低于 9 月份 。试验开
始前(6月 20日)各处理土壤 0 ～ 10 cm 的含水量
无显著差异(P>0. 05);试验开始后随放牧强度
的增大 ,土壤含水量逐渐下降且变化较为明显 ,表
明放牧强度使草地表层含水量前期高 ,后期降低。
这是因为随放牧强度的增大 ,牦牛践踏作用的增
强 ,草地土壤表面硬度增大 ,土壤总孔隙度减小 ,
土壤的渗透阻力加大 ,从而导致土壤保水和持水
能力下降 。另外 , 随放牧强度的增加 ,土壤通气
透水性变差 , 导致降水多集中在土壤表层而不能
向下渗透 ,土壤水分向下运动量少 ,所以水分蒸发
快 ,造成降水后不同放牧强度草地 0 ～ 10 cm 土层
土壤含水量上升 ,其后又很快蒸发使各处理土壤
含水量又低于对照 ,并且放牧强度越大降低的越
多。在10 ～ 20和20 ～ 30 cm 土壤层中 ,土壤水分
含量的变化趋势与 0 ～ 10 cm 相似 ,但各放牧处理
间差异不显著(P>0. 05),且土壤层越深 , 含水量
的变化越不明显 , 这说明放牧强度对下层土壤含
水量的影响不大 。
2. 2 土壤容重的响应　土壤容重是土壤紧实
度的指标之一 ,与土壤的孔隙度和渗透率密切相
关[ 12] 。容重的大小主要受到土壤有机质含量 、土
壤结构及放牧家畜践踏程度的影响 。贾树海
等[ 13]认为土壤容重对草地放牧退化具有敏感性 ,
可作为评价草地的数量指标[ 14 , 15] 。土壤愈疏松
或土壤中有大量的根孔 、小动物洞穴或裂隙 ,则孔
图 1　放牧强度对土壤水分含量的影响
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表 2　不同放牧强度下土壤坚实度的动态变化 kg /cm2
处理 2003 年(月-日)
07-05 07-20 08-05 08-20 09-05 09-20
2004 年(月-日)
07-05 07-20 08-05 08-20 09-05 09-20
A 0. 53 0. 69 0. 68 1. 11 1. 35 1. 36 0. 65 0. 79 1. 39 1. 73 1. 63 2. 30
B 0. 46 0. 53 0. 63 0. 96 0. 91 0. 97 0. 41 1. 33 1. 40 1. 05 1. 24 1. 74
C 0. 52 0. 52 0. 55 0. 80 0. 73 0. 83 0. 44 0. 80 0. 80 0. 82 0. 87 0. 89
D 0. 55 0. 44 0. 47 0. 43 0. 49 0. 46 0. 45 0. 55 0. 78 0. 91 0. 96 0. 96
CK 0. 46 0. 37 0. 46 0. 36 0. 41 0. 39 0. 41 0. 40 0. 34 0. 44 0. 50 0. 55
图 2　放牧强度对土壤容重的影响
隙度大而容重小;反之 ,土壤愈紧实则容重愈大。
随放牧强度的增大 , 2003 和 2004 年土壤容
重均呈上升趋势 ,且 0 ～ 10 cm 的土壤容重比10 ～
20 cm 大(图 2)。这一结果与戎郁萍等[ 16] 在华北
地区人工草地 ,蒲小鹏等[ 17] 在东祁连山金强河段
金露梅灌丛草地 ,红梅等[ 18] 在内蒙古草原所做的
放牧试验结果一致 。2004年各放牧处理组的土
壤容重均大于 2003年 ,这说明土壤容重的增加具
有累积效应 。
2. 3 土壤坚实度的响应　土壤坚实度的大小 ,
受土壤质地 、结构性和松紧度等的影响而变
化[ 15] 。由表 2可以看出 ,随着放牧强度的增大和
放牧时间延续 , 土壤坚实度随之明显增加 , 各放
牧处理组的坚实度均高于同期对照组 ,且 2004年
各处理组同期的土壤坚实度均高于 2003年 ,这说
明在较高放牧强度下 ,随放牧时间的延长 ,牦牛的
践踏导致土壤孔隙分布的空间格局发生变化 ,土
壤变的僵硬 、结构变得紧实[ 13 , 15 , 18 , 19] ,且土壤坚实
度也具有累积效应 。
2. 4 放牧强度与土壤含水量 、容重和坚实度
之间的关系　相关分析表明 , 放牧强度与不同
土层含水量呈极显著的负相关 , 与土壤容重和坚
实度呈极显著的正相关 , 它们与放牧强度之间的
回归方程见表 3。这与贾树海等[ 20] 人在内蒙古草
原上的结论有所不同。这可能是因为该试验地是
2龄人工草地 ,建植时破坏了原生植被 ,土壤结构
松散 、空隙度较高 ,对试验结果有了一定影响;另
外由于该试验只进行了 2年 , 对于放牧试验来说
可能时间太短 , 因此尚需进一步研究和探讨 , 以
便科学合理地确定放牧强度与人工草地物理性状
之间的真实关系。
表 3　放牧强度与土壤含水量 、容重和坚实度之间的回归方程
土壤物理性状 土层(cm)
回归方程 y=a - bx
a b
相关系数(R) 显著性检验
含水量(%) 0 ～ 10 cm 27. 969 0. 412 8 - 0. 990 7 P<0. 01
10 ～ 20 cm 24. 152 0. 271 2 - 0. 939 3 P<0. 01
20 ～ 30 cm 21. 489 0. 160 2 - 0. 949 5 P<0. 01
容重(g /cm3) 0 ～ 10 cm 1. 278 1 - 0. 103 5 0. 982 9 P<0. 01
10 ～ 20 cm 1. 113 3 - 0. 059 3 0. 976 4 P<0. 01
坚实度(kg /m2) 3. 859 5 - 0. 031 4 0. 983 1 P<0. 01
　注:回归方程中 y 分别表示土壤含水量 、土壤容重和土壤坚实度 , x表示放牧强度 , a、b为回归方程系数。
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3　讨论
在草地畜牧业领域中人工草地的管理及持续
利用的研究是一个倍受人们重视的发展方向 。在
许多国家 ,通过建植人工草地来快速恢复退化草
地和发展草地畜牧业 ,仍是当前生态畜牧业和集
约化畜牧业经营管理的主要途径 。针对江河源区
生态环境恶化 ,气候寒冷 ,风沙 、干旱灾害频繁的
特点 ,从理论上探讨江河源区人工草地生态系统
在家畜放牧以及生态环境变化对人工草地生态系
统稳定性和可持续能力的作用 ,从而为该区人工
草地合理持续利用和生态畜牧业的持续发展奠定
基础。人工草地的可持续利用与放牧管理密切相
关 ,不同的放牧强度对草地土壤性状的影响也不
尽相同[ 20] 。在重度放牧下 , 由于家畜活动范围
小 ,对土壤践踏程度高 ,地上植被盖度明显下降 ,
土壤表层蒸发量增加 , 土壤含水量下降[ 21 , 22] ,土
壤表面变的紧实 , 因此大气降水后 ,地表水分不
易下渗 ,土壤水分向上传导的速度减慢 , 导致下
层土壤的含水量变化不大 。另外 ,土壤容重和坚
实度也随放牧强度的增加而增大 , 压实效应显
著[ 19 , 20 , 23] , 这不仅打破了人工草地土壤水分 、容
量和坚实度空间分布的时间稳定性[ 24-26] , 而且对
草地植 物的生 长和群 落结构产 生不利 影
响[ 12 , 19 , 27] 。从中长期来看 ,这将严重危害这些生
境的稳定性和存在 ,因为过度放牧对土壤和植物
的破坏是不可复原的[ 27] 。
人工草地的生产力主要决定于草地的管理和
降水分配的制约 , 而这种制约作用在很大程度上
是通过土壤实现的 , 土壤的水分 ,几乎决定着植
物的生长 、产量及种群的组成 。David等人[ 23] 的
研究表明:土壤水分含量是河滩草甸植物多样
性 、植被演替 、草地恢复的决定因素 ,而且土壤通
气状况和土壤表面硬度是植物根系生长 、光合作
用的主要因素;曹广明等人[ 21] 在中国科学院海北
高寒草甸生态系统定位站的研究表明:土壤含水
量随放牧强度的增加而减小 ,且因土壤容重和土
壤表面硬度的增加 ,土壤呼吸率下降 。试验土壤
水分的变化与戎郁萍[ 16] 等在华北地区人工草地
上 、红梅等人[ 22] 在内蒙古典型草原上的结论一
致 , 土壤容重和坚实度的变化与贾树海等人[ 20] 对
内蒙古羊草草原和大针茅草原放牧生态系统研究
得出的土壤容重和表面硬度随牧压增加而增加的
结论一致 ,他们认为这些特征对草场的放牧退化
是敏感的 ,可作为草场退化的数量指标;但贾树海
等人[ 13]在内蒙古隐子草 Cleistogenes squarrosa+
冷蒿 Artem isia f rigida 退化草原得出的土壤容
重与放牧强度成二次回归关系[ 13] 的结论不一致 ,
他认为牧压对土壤容重的影响仅限于 0 ～ 10 cm
的土壤层 ,这也与 Maria 等人[ 28] 的结果一致;王
仁忠[ 29]在松嫩平原羊草草地的放牧试验表明:随
放牧强度增大 ,土壤容重逐渐增加 ,特别是重度放
牧后 ,增加显著 ,但土壤水分随放牧强度增加却逐
渐下降 ,重度放牧阶段 ,土壤水分含量比轻度放牧
阶段分别下降了 43. 2%;另外 ,戎郁萍等人[ 16] 和
Greenw ood等人[ 30]认为:土壤容重的增加具有累
计效应 ,这与本试验的结果一致 。
研究放牧和草地土壤理化性质的关系 ,既能
阐明放牧的生态学后果 ,又有助于揭示过度放牧
导致土壤退化的机理。从中长期来看 ,这将严重
危害这些生境的稳定性和存在 ,因为过度放牧对
土壤和植物的破坏是不可复原的[ 27] 。放牧主要
影响表层土壤的理化性质[ 13 , 16 , 22 , 28 , 31] ,如家畜践
踏的直接影响和刈割的间接影响[ 12] , 但在试验
中 , 不同放牧强度对 10 ～ 20 cm 土壤容重也有明
显的影响 ,这一结果与姚爱兴和王培[ 32] 在奶牛放
牧试验的结果一致 。另外 ,该试验只进行了 2年 ,
对于放牧试验来说可能时间太短 , 因为土壤的理
化性质对放牧强度的反应表现出“滞后效应” [ 33] ,
因此放牧强度试验要有足够的试验时间 、应包含
尽可多的草地和气候类型 ,以便科学合理地确定
放牧强度与人工草地物理性状之间的真实关系 。
4　结论
4. 1 放牧第 1年和第 2 年 ,不同土壤层含水量均
随放牧强度的增大而逐渐降低;它们与放牧强度
呈极显著的负相关(P<0. 01)。
4. 2 放牧第 1年和第 2 年 ,不同土壤层土壤容重
均随放牧强度的增大而增加;它们与放牧强度呈
极显著的正相关(P <0. 01);土壤容重的增加具
有累积效应 。
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4. 3 土壤坚实度随放牧强度的增加而增加 ,它们
与放牧强度呈极显著的正相关(P<0. 01);土壤
坚实度也具有累积效应。
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甸生态系统(第 4 集)[ C] . 北京:科学出版社 ,
1995. 365-376.
Study on responses of soil physical character to stocking rate of yaks on mixed sown pastures
of perennial grasses in Yangtze and Yel low Rivers source region
DONG Quan-min1 , 2 ,ZHAO Xin-quan1 ,MA Yu-shou2 ,DAI Yong2 ,WANG Qi-ji1 ,SHI Jianjun2
(1.Northw est Plateau Inst itute of Biology , Chine se Academy o f Sciences , Xining 810002 , China;
2. Qinghai A cademy of A nimal and Veterinary Sciences , Xining 810003 , China)
Abstract:Effect of stocking rate on soil phy sical characte r has been studied on mixed sow n pasture of
perennial g rasses (E lymus natans+Puccinel l ia tenu f lora) in Yangtze and Yellow River s source re-
g ion. The results show ed:w ith the increase of stocking rates , wate r contents o f dif fe rent soil st ra-
tums decreased , and soil bulk density and hardness increased. Furthermore , co rrela tive analy sis
show ed that sto cking rate w as significant ly and negatively correlated w ith w ater contents of different
soil stratums (P<0. 01), and significantly and posit ively co rrelated w ith soil bulk density and hard-
ness (P<0. 01). Soil bulk densi ty and hardness have accumulat ion effect.
Key words:stocking rate o f y aks;mixed sow n perennial grasses pasture;soil physical character;Yan-
g tze and Yellow Rivers headw ater region
青海省引昆仑山雪水治理生态环境初见成效
位于我国沙尘暴发源地中心地带的青海省海西藏族自治州茫崖地区 ,从 2003年开始引昆仑
山雪水植树造林 、治沙育草 ,目前这一沙尘暴治理工程进展顺利 ,已有 1 000万 hm2 戈壁沙漠披
上了绿色。
中共茫崖工作委员会书记刘巴矜说 ,从 2003年开始 ,茫崖政府部门计划在 10年内投入7 000
万元 ,引昆仑山雪水在荒漠化地区建造 3 333 hm2 防护林 ,全面实施生态工程治理沙尘暴 ,目前这
项工程进展顺利 。
这项沙尘暴治理计划还包括:建设绿洲生态区 2 133 hm2 、改良草地 6 000 hm2 、建设天然林
防护围栏 5 333 hm2 。目前茫崖已投入 2 000万元用于筑渠引水 、封滩育草和种植防护林 。
中国气象局有关资料显示 ,目前全球共有 4个沙尘暴高发区 。中国西北地区是中亚沙尘暴
高发区的重要组成部分 ,其中青海 、新疆南部和甘肃一带沙化面积达 70多万 km2 。茫崖是青海
省主要的荒漠分布区 ,处于西北地区沙尘暴中心地带。
茫崖气象局局长卢国祥说 ,通过 2年的生态治理 ,茫崖的周边环境得到有效改善 ,2005年以
来茫崖沙尘天气比往年明显减少。 (王圣志)