全 文 ：文章编号: 1007-0435( 2002) 04-0251-07
绵羊宿营法清除天然植被对土壤和植物的影响
张英俊
(中国农业大学草地研究所, 北京 100094)
摘要: 研究绵羊宿营法通过践踏和粪尿对土壤和对天然植被和人工草地的影响。结果表明,绵羊啃食和践踏对植
被地上部分损坏严重, 8 羊夜后草本植物被全部清除,但对土壤容重、紧实度和通气性无显著影响。新鲜粪尿入土
后, 氨态氮和亚硝态氮浓度迅速上升(最高值分别达 377 mg·kg -1和56. 1 mg·kg -1) , 对植物产生毒害作用。单纯尿
处理土壤氨态氮和亚硝态氮浓度分别达 139 mg·kg -1和 28. 1 mg·kg -1, 显著高于单一粪处理和对照。无毛丑柳叶
片粗蛋白质含量显著高于对照( P< 0. 01)。调查结果表明,羊奶果和黄花香发芽枝条数在试验前后变化不大 ,但宿
营后的无毛丑柳枝条数显著少于处理前。宿营处理的产草量明显高于践踏处理。
关键词: 绵羊宿营法; 尿; 粪; 践踏; 土壤无机氮
中图分类号: S812. 8　　　文献标识码: A
The Effects of Night Penning on Soil and Plants in the Process
of Natural Vegetation Removal by Sheep Corral Bedding
in Western Area of Guizhou Province
ZHANG Ying-jun
( Inst itute of Grass land S cience, Ch ina Agricultural University, Beijing 100094 China)
Abstract: A study on the ef fects of sheep tr ampling and excreta on so il and vegetat ion during sheep night
penning at 8 sheep units nights/ m2 was car ried out at Weining Rangeland Exper imental Stat ion Guizhou
fr om July to October 1998 with 4 t reatments ( UDT ( urine+ dung+ trampling ) , T ( sheep trampling ) , U
( sheep urine) , and D( sheep dung ) ) and an untr eated plot as check ( CK) . Salix inamoena var. tetr adenia
was the dominant species in the natural vegetat ion. Sheep grazing and tr ampling removed almost all of the
above ground natural v egetat ion, but did not signif icantly affect bulk density, penet ration resistance, and air
permeability . The peak concentrat ions o f ammonium-N ( max imum 377 mg·kg-1 ) and nitrite-N( max imum
56. 1 mg·kg -1) in soil for UDT wer e potent ially to xic to plants. The concentrat ion o f ammonium-N and
nit rite-N for U w ere 139 mg·kg-1 and 28. 1 mg·kg -1 , respectiv ely , and were significant ly ( P < 0. 05)
higher than those of D and the control. Cr ude protein ( N×6. 25) in the leaves o f Sal ix inamoena var.
tet radenia in t reatments UDT and U were significant than treatment D and the control ( P< 0. 01) . T he
number o f germinating branches o f S alix inamoena var . tetr adenia was few er in U DT than in T after sheep
night penning, but tho se of tw o o ther shr ubs ( Elaeagnus uitidi s var. delarag i and Hyper icum detulum) did
not dif fer betw een treatments. Herbage accumulat ion of the established pasture w as much higher for UDT
than for T .
Key word: Sheep night penning ; U rine; Dung; Trampling; Soil inorg anic nit ro gen
　　重度放牧可以导致草地退化, 而采用绵羊宿营
法,一种强度放牧方式,在我国南方山坡草地开发和
建植人工草地方面,作为一项成功的技术已被广泛
运用。绵羊宿营法是指绵羊放牧归来,在计划改良的
收稿日期: 2002-07-04; 修回日期: 2002-09-05
作者简介: 张英俊( 1971-) ,男,副教授,甘肃农业大学博士,日本国家畜产草地研究所博士后,现于中国农业大学草地研究所从事教学和
科研工作,专业方向为草地管理
第 10 卷　第 4 期
　Vol. 10　　No . 4
草　地　学　报
ACTA AGREST IA SINICA
　2002 年　12月
Dec. 　2002
天然草地或人工草地上夜营, 利用绵羊的践踏和排
泄的粪尿清除天然植被,并在宿营最后一天撒播牧
草种子作为建植人工草地或改良人工草地的一种方
法。用羊夜为单位表示宿营强度。1个羊夜指一只体
重 50～60 kg 的绵羊在 1 m 2上卧一个夜晚( 13h)。
绵羊宿营法在国家“八五”重大科技攻关项目“云贵
高原草地畜牧业综合效果研究”(项目编号: 85-011-
02-06)中,对其清除天然植被, 改良天然草地以及建
植人工草地的效果进行系统研究,结果表明,绵羊宿
营法可有效地彻底清除天然草本植物,而且对灌木
的清除也有一定的效果。绵羊宿营法已成为在贵州
岩溶山区开发利用山地资源的一种综合技术,具有
充分利用天然草地资源,清除天然植被,建植高产人
工草地和维护人工草地持续发展的功能。以提高草
地产量和质量为目的, 与绵羊宿营法相似的技术在
国内外也曾经有过报道 [ 1, 2]。
绵羊宿营法可以有效地清除云贵高原天然植
被[ 3] ,从生态干扰理论和进化的角度出发,清除天然
植被的主要原因是由于绵羊排泄粪尿的大量输入,
使土壤肥力迅速增加, 入变了原植被生存的环境。绵
羊宿营后三年, 土壤有机质含量, 有效 N、P、K 和
pH 值均显著高于对照区。利用绵羊宿营法建植的
人工草地中, 原天然植被中的植物种类全部消失,播
种的多年生黑麦草、白三叶、鸭茅、绒毛草都有很好
的长势和竞争力, 年产草量达11000kg DM / hm 2 [ 4]。
本研究旨在阐明绵羊宿营时践踏和排泄物对土壤和
植物的影响。
1　材料与方法
1. 1　试验区自然概况
试验区位于贵州省威宁县贵州高原草地试验
站,地处东经104°17′北纬26°52′,海拔 2435m。年均
气温 10. 3℃, 极端最高和最低气温为 30. 2℃和
-9. 1℃, 最热、最冷月平均气温为 16. 5℃和-1. 9℃,
≥0℃年积温 3644. 1℃,年均降水量 834. 9mm, 无霜
期 180d,年日照 1547. 8h。降水和气温的年模式相同,
冬春低, 夏秋高, 雨热同季。4～10 月的日均气温>
5℃,为牧草生长季节, 而同期降水量占全年的85%。
试验地土壤为黄壤土[ 5] , pH 值 4. 5～6. 5。绵羊
宿营期间( 7月 8日到 16 日)天天降雨, 0～20cm 土
层温度为 18～20℃, 平均温度变化在 12. 8℃和
21. 5℃。试验区植被属亚热带中部常绿阔叶林植被
带中的高原、山地常绿树林、常绿落叶混交林、云南
松林小区。周围顶极植被是由壳斗科栎属高山栎组
植物组成的山地硬叶常绿栎林,由于历史的原因, 现
时的自然植被大多为灌丛和灌草丛。主要有无毛丑
柳 ( Sal ix inamoena * tetr adenia ) , 羊 奶 果
( Elaeagnus ui tidis var . delaragi Lec. ) 和黄花香
( Hyper icum datulum T hunb) (中国科学院植物所
编, 1984)。“八五”期间引入白三叶 ( Trif olium
r ep ens)、红三叶( Trif olium p ratense) , 多年生黑麦
草 ( L ol ium p erenne )、意 大利 黑 麦 草 ( L olium
mutip l if lor ium )和鸭茅( Dacty lis glomer ata)等优良
草种在试验区表现极大的生态适应性, 既不存在越
冬问题,更无越夏困难,产草量比天然草地高出数倍
到十多倍[ 5]。
1. 2　试验处理
前期研究结果显示, 清除天然植被最佳强度为
8羊夜。本研究宿营强度采用 8羊夜和盖度为 90%
的优势种无毛丑柳为研究对象。试验为随机试验设
计。共设 5个处理。
1. 2. 1　尿处理( U) ,将夜营用集尿袋收集的新鲜尿
于翌晨均匀的撒在规定的试验小区。
1. 2. 2　粪处理( D) , 将夜营用集粪袋收集的新鲜粪
于翌晨均匀的撒在规定的试验小区。
1. 2. 3　啃食、践踏处理( T ) , 在绵羊进入宿营地之
前, 带上尿袋和粪袋, 防止粪尿撒落, 翌晨将绵羊赶
出试验小区,把粪尿袋解下。
1. 2. 4　绵羊宿营处理( UDT ) ,重复以前绵羊宿营
法试验, 将放牧绵羊于晚 7: 00 h 时在试验小区过
夜,翌晨 8: 00 h 赶出小区。
1. 2. 5　对照( CK) : 不做任何处理的小区。
1. 2. 6　UDT 处理、T 处理和 CK 小区面积为 4m×
4m, 而其它处理 ( U、D)为 4m×1m。小区间挖沟
0. 5m ,进行分隔,重复二次。64只体重为 55～60kg
的绵羊随机分为 4组,每组 16只, 随机安排于 UDT
和 T 处理。经测量, 试验期间每只绵羊平均每夜晚
排尿 731g、粪 856g。
252 草　地　学　报 第 10卷
1. 2. 7　绵羊宿营最后一天,按每公顷 78kg 多年生
黑麦草和 45kg 白三叶种子撒播于 UDT 处理和 T
处理区。
1. 3　测定项目
1. 3. 1　土壤物理性状　采用土壤含水量 (烘干
法[ 6] ) ,土壤容重(环刀法[ 6] ) ,土壤紧实度(紧实度计
法[ 7] )和土壤通气性(通气仪 Daki法 [ 7] )等 4项内容
评价绵羊践踏对土壤结构的影响。
1. 3. 2　土壤化学性状　用土钻,以对角线法( 5点)
对各小区取样,各点相隔不超过 10cm。土钻口直径
为 4cm。取样时间: 1998年 7月～9月中旬。
1. 3. 3　土壤 pH 值　酸度计法( pH 计: M ET ROHM
610-lon-Meter )。土壤可交换性氨态氮( NH4 + -N)、
可交换性亚硝态氮( NO 2 - -N )和可交换性硝态氮
( NO 3
- -N)用直接蒸汽蒸馏法[ 8]。
1. 3. 4　粗蛋白质含量　凯氏定氮仪法( 1030kjeltee
自动分析仪)。
1. 3. 5　植被变化　用针刺法每隔半个月测定各试
验区枯死与成活株数。
用样方法测试绵羊宿营试验小区的人工草地产
草量。
1. 3. 6　资料统计处理方法　使用 SPSS 统计软件
包[ 9]进行数据分析。
2　结果与分析
2. 1　绵羊啃食和践踏对植物地上部和土壤物理性
状的影响
2. 1. 1　绵羊啃食践踏后天然植被中草本植物地上
部全部被消除, 并对灌木的地上部去叶或折枝,造成
极大的破坏。
2. 1. 2　土壤物理性状　试验期间各处理土壤含水
量均在 30%左右,接近田间最大持水量。处理间土
壤容重变化集中于 1. 3 到 1. 4mg / m3 之间(表 1) ,
差异不显著( P> 0. 05)。UDT 处理和T 处理的土壤
紧实度均有所增加, 但与对照间差异不显著( P >
0. 05)。绵羊践踏增加土壤通气性,但效果同样不显
著( P> 0. 05)。
2. 2　土壤无机氮
试验期间土壤氨态氮、亚硝态氮、硝态氮和植物
粗蛋白质的变化(图 1)。大量绵羊鲜粪尿的输入影
响土壤无机氮含量。鲜粪尿养分含量见表 2。
表 1　绵羊宿营前、中和后期土壤水分、容重、紧实度和通气性变化
Table 1　So il wat er content, bulk density , penetrat ion and air permeability befo re , dur ing and after sheep night penning .
Each value is the mean o f 5 cor e samples and 2 replicates with standard er r or s
处理
T reatment
日期
Date
土壤含水量( % )
Water con tent of the soil
( % )
土壤容重( mg m- 3)
Bulk den sity
( mg m-3)
紧实度( M Pa)
Penet rat ion resis tance
(M Pa)
通气性( 10- 9m 2)
Air permeabil ity
( 10-9 m2)
对照( C K) 宿营前期
Pre-SCB
33±3 1. 37±0. 04 3. 2±0. 4 27. 6±6. 9
宿营后期
Post-SCB
38±1 1. 38±0. 03 3. 4±0. 3 22. 0±5. 3
绵羊践踏处理( T )
T ramplin g
宿营前期
Pre-SCB
34±2 1. 41±0. 02 3. 3±0. 2 16. 5±3. 8
宿营中期
Mid-SCB
29±3 1. 35±0. 03 5. 1±0. 3 33. 1±7. 0
宿营后期
Post-SCB
31±3 1. 34±0. 04 3. 9±0. 3 34. 5±11. 9
绵羊宿营法处理( UDT )
S heep corral bed ding
宿营前期
Pre-SCB
38±2 1. 31±0. 08 2. 9±0. 3 25. 3±12. 6
宿营中期
Mid-SCB
30±5 1. 31±0. 04 4. 1±0. 2 25. 3±7. 9
宿营后期
Post-SCB
36±1 1. 31±0. 05 4. 0±0. 3 29. 7±10. 4
253第 4期 张英俊:绵羊宿营法清除天然植被对土壤和植物的影响
图 1　土壤氨态氮(mg·kg-1 )A, 土壤亚硝态氮(mg·kg-1)B,土壤硝态氮 (mg·kg-1 )C,植物粗蛋白质( % )D
●:对照CK ;■:尿处理 U ;▲:粪处理 D;×:绵羊宿营法处理 U DT。* , P< 0. 05; ** , P< 0. 01。竖条为标准误
Fig . 1　T he mean concentr ations o f A , soil amm onium N ( mg·kg-1) ; B, soil nit rite N ( mg·kg-1) ;
C, so il nitrat e N ( mg·kg -1) ; D, plant crude protein( % ) , dur ing t he per iod o f the exper iment
●, cont rol; ■, t reatm ent U; ▲, t reatment D; ×, tr eatm ent UDT. * , P< 0. 05; * * , P< 0. 01. Vert ical bars are standar d errors
254 草　地　学　报 第 10卷
表 2　新鲜羊粪尿成分含量
T able 2　The composition o f exper imental fresh urine and dung
粗有机物( % )
Organic mat ter( % )
全N ( % )
T otal N( % )
NH4+ -N( % )
( % )
全 P( % )
T otal P( % )
全 K( % )
T otal K( % )
pH
　
Ca
( % )
M n
( m g·kg-1)
Fe
( mg·k g-1)
羊尿
U rine
- 2. 24 0. 95 - 4. 31 8. 77 - - 　2. 12
羊粪
Dung
45. 90 1. 10 0. 50 0. 07 0. 32 7. 76 0. 90 149. 15 985. 87
2. 2. 1　UDT 处理土壤氨态氮(图 1A )含量在绵羊
宿营 2 d后( 7月 10日)达到 174mg·kg -1 ,到 7月
16 日时, 已升至 377mg·kg-1 , 是对照和 D 处理的
20倍, 差异极显著( P< 0. 01) , 45d 后降至 59mg·
kg
-1。
2. 2. 2　D处理土壤氨态氮在 15mg·kg-1波动, 8月
11 日升到最高值 22mg·kg -1, 之后开始降低, 到 9
月为 2mg·kg-1。
2. 2. 3　U 处理氨态氮的峰值出现在 7 月 14 日
( 139mg·kg-1 ) , 7 月 16日后开始下降,但始终高于
D处理近 4倍, 差异极显著( P< 0. 05)。
2. 2. 4　土壤亚硝态氮在 UDT 处理于 8月 27 日达
最高值 56. 1mg·kg-1。在 U 处理峰值 28. 1mg·kg -1
出现于 8月 11日,二者显著高于对照和 D处理( P
< 0. 05) ,但 D 处理亚硝态氮也于 8月 11日达最高
值( 15. 1mg·kg-1 ) (图 1B)。
2. 2. 5　整个试验阶段土壤硝态氮(图 1C)在 D处理
和对照区几乎没有检测到, 而且 8月 11 日之前,在
UDT 和 U 处理区也非常低, 在 8月 11日分别测得
34. 5mg·kg -1 ( U 处理)和 26. 7mg·kg -1 ( U DT 处
理) ,之后U 处理硝态氮逐渐降低, 9月 12日达23. 5
mg·kg-1 , 而 UDT 处理则继续攀升, 9 月 12日达
47. 5mg·kg -1。
2. 3　植物粗蛋白质
处理间无毛丑柳叶粗蛋白质含量的变化差异显
著(图 1D)。U 和 D处理粗蛋白质含量于 8月 11日
分别增加为 18. 7%和 15. 3%, UDT 处理在绵羊宿
营 6周后升到最高值,之后逐渐降低。8月 11日和
27日测得的粗蛋白质含量与对照相比,均呈极显著变
化( P< 0. 01) ,但D处理间差异则不显著( P> 0. 05)。
2. 4　植被变化
绵羊宿营( UDT )和践踏( T )处理后植物生长观
察结果(表 3)表明, 经过绵羊宿营后天然草本植物
被彻底清除, 7月 22 日统计三种灌木均无发芽生
长。但到 11月 5日, UDT 和 T 处理的羊奶子果和
黄花香均恢复到 7月 7日水平, 而且 T 处理的无毛
丑柳枝条也恢复到原水平, 但 UDT 处理则没有恢
复。在 UDT 和 T 处理,人工草地于 9月5日分别产
干草 2800kg/ hm 2和 600kg / hm 2, 10月 20日则分别
达 5800kg / hm2和 1100kg/ hm 2。
表 3　绵羊宿营和践踏处理后灌木枝条发芽数
T able 3　T he number of liv e br anches o f three shrub species in one plot o f UDT and T treat ment
处理
T reatment
灌木
Shrub
7月 7日
7 July
7月 22日
22 July
8月 20日
20 Augu st
11月 5日
5 November
绵羊宿营
Sheep corral beddin g( UDT )
无毛丑柳
Salix inamoena
162 0 36 47
羊奶子果
Elaeagnu s uit id is
32 0 15 22
黄花香
Hyp er icum de tulum
66 0 20 52
绵羊践踏
T rampling (T )
无毛丑柳
Salix inamoena
155 0 84 167
羊奶子果
Elaeagnu s uit id is
26 0 8 22
黄花香
Hyp er icum de tulum
20 0 5 16
255第 4期 张英俊:绵羊宿营法清除天然植被对土壤和植物的影响
3　讨论
3. 1　8 羊夜绵羊宿营,土壤容重、紧实度和通气性
等项的变化差异不显著( P> 0. 05)。容重变化在1. 3
mg·m- 3和 1. 4 mg·m- 3之间, 对植物生长没有任
何不良影响,但紧实度大于 2Mpa 则可能限制土壤
水分和养分的流动,阻碍植物根的生长[ 10, 11]。但需
要指出,利用微型紧实度计测得的土壤紧实度误差
约±20% [ 8]。绵羊践踏后, 土壤的通气性增加, 但标
准误差较高, 原因可能与有限的重复有关, 另外也可
能与 2. 5cm 直径的土钻和绵羊宿营期间降雨有关。
3. 2　绵羊宿营时排泄的新鲜粪尿输入土壤,尿中的
尿素迅速水解,土壤可交换性氨态氮含量( 0～20cm
土层)急剧增加(图 1)。宿营 1夜U 和 UDT 处理土
壤氨态氮即由 19. 8mg·kg -1上升到 75. 57mg·kg -1
和 19. 3mg·kg -1到 174. 2mg·kg-1, 而 D 处理几乎
没有变化( P> 0. 05)。结果表明, 宿营开始时,主要
是尿素分解使土壤氨态氮水平上升。该结果同许多
研究的结果相似。Haynes[ 12]研究了尿斑处土壤溶液
成分的变化,指出尿中尿素水解相当快,尿斑处 0～
2. 5cm土层 1d 中积累 NH4+ -N 可达 70～370mg·
kg-1。T homas[ 13]研究尿斑中 N 元素对草地的影响,
指出尿 N 在施后 1到 2 d,主要是以 NH4+ 的形式存
在,且一直可以持续 14d左右, 而且主要存在于土壤
0～20cm 处,且家畜尿中尿素在雨天 24h 内可以全
部分解。本试验在绵羊宿营过程中几乎天天降雨,尿
N 快速水解成氨态氮, 而高浓度的可交换性氨态氮
的存在能使土壤在短时间内出现大量游离氨的积
累。Creamer [ 14]报道土壤 pH 值接近 9. 0时,氨态氮
浓度达 34mg·kg -1就会对玉米根部产生毒害。并
且, 在酸性土壤中, 游离氨对植物的毒害更为严
重[ 15 ]。土壤游离氨不能完全致死无毛丑柳, 但氨毒
害与绵羊的践踏肯定会致死草本植物,因为草本植
物在日后的观察中并没有再出现。
3. 3　UDT 和 U 处理中土壤亚硝态氮和硝态氮的
变化(图 1)显示绵羊宿营期间很少有硝化作用发
生。亚硝态氮浓度的增加是从 7月 22日开始, 而硝
态氮浓度增加则一直到 8月 11日, 结果与 T homas
等人[ 13]研究相似。氨态氮或游离氨浓度过高均会抑
制土壤 N 的硝化作用, 但通常抑制硝化细菌
Nitrobacter 的活性, 对亚硝化细菌 Nitrosomonas
没有抑制作用, 因此会造成 NO 2-N 的积累[ 13]。
Chapman等 [ 16]研究耕地土壤中 NO 2 -的积累时, 得
出高浓度 NH4 + 在中性或碱性土壤中, 都会产生
NO 2
-积累; 而且高 pH 值和尿素水解释放出的 NH3
都会阻止硝化作用进行, 形成亚硝态氮的积累。土壤
中亚硝态氮的积累对植物是十分有害的,尤其是在
酸性土壤中, 即使是短暂的也会对植物造成毒害。
Fradnk 等[ 17]指出,当土壤含水量达 20%以上时, 有
10mg ·kg -1亚硝态氮即会发生毒害, 且高浓度
NH 4
+ 会增加 NO 2 - 的毒害作用。另外, 土壤中
NO 2
- -N 达 10～50mg·kg-1即对植物有毒害作用,
且毒害作用随着pH 值和 O 2含量的减少而增大[ 18]。
本试验亚硝态 N形成了短暂的积累。在 0～20cm 土
层的亚硝态氮, UDT 处理最高值达 56. 1mg·kg-1 ,
U 处理最高值是 28. 1mg·kg-1。因而高浓度的亚硝
态氮对植物也一定产生毒害作用。
3. 4　家畜尿输入土壤后,有大量 N 2产生, 这一反
硝化作用导致土壤产生大量水溶性碳, 使 O 2 浓度
降低,常常对植物产生毒害[ 19]。无毛丑柳在UDT 处
理中成活的枝条数远远低于 T 处理。叶中粗蛋白质
含量变化显著, 但这些变化不能说明是氨毒害或亚
硝态氮毒害的结果。土壤中高N 水平对新建人工草
地没有显著影响。土壤硝态氮从 7 月 30日开始积
累,到 9月 12日在 UDT 处理达到 47mg·kg-1。因
此, 土壤中无机氮的毒害作用在多年生黑麦草和白
三叶开始生长之前已经减弱或消失。
3. 5　绵羊宿营后土壤被绵羊粪尿完全覆盖, 结果使
草本植物完全被清除,灌木的茎都被折断或去叶(表
3)。尽管后期植被调查显示 UDT 处理后仍然有灌
木发芽生长。但 UDT 处理的灌木发芽枝条数显著
少于 T 处理( P< 0. 05) , 因此,新鲜粪尿中高浓度氮
对植被的变化仍然发挥了巨大的作用。
4　结论
绵羊宿营过程中绵羊的啃食和践踏对植被地上
部分可以有效地清除,但对土壤物理性状没有显著
影响。绵羊粪尿输入土壤后形成高浓度的氨态氮和
亚硝态氮对植物的根形成致命的毒害。绵羊宿营处
理中,无毛丑柳的活枝条显著减少,人工草地生长速
度快。绵羊宿营法的研究对于我国南方草山草坡的
256 草　地　学　报 第 10卷
管理十分重要。本试验结果对于南方草山草坡的开
发具有重要的指示作用。
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257第 4期 张英俊:绵羊宿营法清除天然植被对土壤和植物的影响