全 文 ：文章编号: 1007-0435( 2002) 01-0074-05
放牧强度对土壤物理性质的影响
张蕴薇, 韩建国, 李志强
(中国农业大学草地研究所,北京 100094)
摘要: 在华北农牧交错带, 研究放牧强度对新麦草人工草地土壤物理性质的影响。结果表明, 随着放牧强度的增
加,土壤孔隙度和水分渗透率随之降低,而土壤容重则呈增加趋势。土壤表层( 0～10 cm)的物理特性对放牧强度的
反应比较敏感。
关键词: 放牧强度; 土壤; 渗透率; 孔隙度
中图分类号: S812. 8　　文献标识码: A
A Study of the Effects of Different Grazing Intensities
on Soil Physical Properties
ZHANG Yun-w ei, HAN Jian-guo, LI Zhi-qiang
( Inst itute of G rassland Science, China Agr icultur al Univer sity , Beijing 100094, China )
Abstract: The experiment of the effects of dif ferent grazing intensit ies on so il physical char acter s w as
conducted on Russian w ildry e ( Pasathy rostachy s j uncea) pastur e in the m ixed farm ing and raching region
in north China. T he results show ed that the soil porosity degree and penetrat ion rate decreased, while soil
bulk density increased w ith grazing intensity incr eased. Ef fects of grazing intensities on soil physical
characters reduced w ith increase of soil depth. The so il pr opert ies of the surface layer ( 0～10cm ) w ere the
most sensit ive to grazing intensity .
Key words : Grazing intensit ies; Soil; Poro sity degree; M oisture penet rate rate
　　放牧是人工草地利用的主要方式之一。我国近
20年来, 由于超载放牧等不合理利用造成草地退化
日益严重,如何解决资源开发利用与保护资源和环
境间的矛盾, 关键之一是掌握科学合理的放牧强度。
土-草-畜是一个相互影响的生态系统,土壤是牧草
和家畜的载体,在放牧影响土壤性质的同时,土壤性
质变化必然间接或直接的反映到牧草和家畜生产,
因此研究土壤对于草地和放牧的影响是非常重要和
必要的。研究放牧强度对土壤物理性质的影响, 可以
从根源出发, 探讨减缓草地退化进程的措施。国内外
许多学者在放牧强度对土壤压实效应 [ 1] [ 2] [ 3]及水分
动态监测 [ 4]等方面作了大量工作, 而关于放牧强度
对土壤孔隙度和渗透能力方面的研究在国内尚不多
见,且多定位于天然草原。本文针对华北农牧交错地
带,放牧强度对新麦草人工草地土壤物理性质的影
响,旨在为放牧强度的研究提供基础数据,同时为当
地特殊自然环境和生产方式的放牧实践提出有益的
参考。
1　材料与方法
1. 1　试验区自然概况
试验区位于河北省承德地区鱼儿山牧场, 地处
蒙古高原东南前沿, 农牧交错带地区。位于东经
140°16′,北纬 41°44′,海拔 1460m。属寒温带大陆性
季风气候,年均气温 1℃, 7月月均气温最高,为 20.
7℃, 无霜期 85d 左右,≥10℃积温 1513. 1℃, 年均
降水量 430. 7mm, 主要集中于 7、8、9 月, 约占全年
的 79% ,年蒸发量是降水量的 4倍, 5～8月蒸发量
较高。春季干旱少雨, 风沙较大。主要土壤类型为沙
收稿日期: 2001-11-08; 修回日期: 2001-12-06
作者简介: 张蕴薇( 1974-) ,女, 1992～1999年于内蒙古农牧学院草原系获得学士和硕士学位,现在中国农业大学草地研究所攻读博士学位
第 10卷　第 1期
　Vo l. 10　　No. 1
草　地　学　报
ACT A AGRESTIA SIN ICA
　2002 年　3月
March 　2002
质栗钙土。天然植被为“克氏针茅( Stipa kry lovii ) +
羊草( L eymus chinensi s)草原”。
2000 年 气 候 条 件比 较 特 殊, 降 水 量 仅
349. 2mm , 蒸发量 1464. 1mm ,年均气温 1. 6℃。由
于降水量分布不均, 7、8月仅为全年的 18. 6%, 而同
期蒸发量是降水量的 12. 2 倍, 干旱严重, 进入 8月
则连降暴雨又造成严重的地表径流。
1. 2　试验设计
1. 2. 1 　 试 验 地 为 1989 年 条 播 的 新 麦 草
( P sathy rostachy s p erennis)人工草地。1998年补播
改良, 可分为三种类型, 即“新麦草+ 杂花苜蓿
(Madicago var ia)”, “杂花苜蓿+ 新麦草+ 扁穗冰
草 ( A gropy ron cr istatum )”和“无芒雀麦 ( Br omus
inermis) + 杂花苜蓿+ 新麦草”。
1. 2. 2　1999年进行羔羊育肥试验,试验为单因子
设计,设轻牧、中牧和重牧三个处理及对照区。放牧
处理理论利用率分别为地上生物量的 30%、50%和
70%。
1. 2. 3　试验区为全天侯放牧, 围栏面积 2. 41hm2 ,设
21个小区(小区面积 24m×48m)。实行划区轮牧,每
个放牧类型设 7个小区,其中对照各一区, 放牧处各
设2个小区。2000年6月10日开始第2年放牧,设3
个轮牧周期,共 84d。本文以“新麦草-杂花苜蓿”类型
为对象,研究放牧强度对土壤物理性质的影响。
1. 2. 4　供试家畜为 4月龄杂交公羔,试前平均体重
分别为 22. 88、23. 14和 23. 56kg ,组间差异不显著,
健康状况良好。根据公式( a)计算,轻牧、中牧和重牧
分别放牧 4、7、9只羔羊。
各 小 区
放牧头数=
处理面积×实际产草量×设计利用率
家畜日食量×放牧天数 ( a)
1. 3　测定内容
实验采取随机布点进行测定, 每次放牧后 1周
取样。
1. 3. 1　土壤容重　采用环刀法[ 1] , 用容积为
100cm
3的环刀,每 10cm 分层取样,重复 9次。
土壤容重 dv ( g / cm 3) = w / v
式中: v—环刀内容积( cm3 ) (本实验中为 100cm 3)
w——环刀内干土重( g )
1. 3. 2　比重　比重瓶法[ 5]
1. 3. 3　含水量　烘干法 [ 5]
含水量( % ) = ( w2- w 3 ) / ( w 2- w 1)×100%
式中: w 1—铝盒重( g )
w 2—铝盒重+ 湿样重( g )
w 3—铝盒重+ 烘干样品重( g )
1. 3. 4　土壤孔隙度　孔隙度值用比重和容重值计
算得出。
总孔隙度( p1 ) %= ( 1- dv/ ds)×100[ 5]
式中: dv—土壤容重( g / cm3 )
ds—土壤比重
1. 3. 5　土壤渗透率　双模法 [ 6]。
土壤渗透率 K = Q/ S/ T ( mm / min)
式中: Q- 渗水量( mL)
S- 渗透截面积( cm2 )
T- 渗透时间( min)
1. 4　数据用数理统计分析软件( SAS)处理
2　结果与分析
2. 1　放牧强度对土壤水分的影响
0～10cm 土层含水量对放牧强度的反应较为敏
感,随着放牧强度的变化呈现一定规律(表 1)。在放
牧前,对照区含水量最高, 重牧区最低, 轻牧和中牧
区居中。2000年放牧前不同土壤深度各处理的含水
量呈现一定变化。第 1次和第 2次牧后测定结果表
明,随着放牧强度的增加,不同深度的土壤含水量随
之下降,和牧前趋势一致,但第 3次牧后出现相反趋
势, 即随着放牧强度的增加,土壤含水量随之增加。
由表 1可以看出,土壤含水量由轻牧区的 6. 72%增
加到重牧区的 9. 55%, 结果与戎郁萍的试验结果相
同[ 7]。主要是由于放牧导致地上生物量减少、植被盖
度降低、水分蒸发和土壤紧实度增加,在雨后(尤其
是大雨) , 水分下渗很慢, 滞留在土壤表层,放牧强度
越大滞留越多, 而该地区日照强烈,地表水分迅速蒸
发,在一段时间后,放牧强度大的处理土壤含水量较
低。第 2次牧后, 0～10cm 土层含水量,放牧处理间
差异不显著,而牧前和第 3次牧后, 则差异显著, 表
明随着干旱的加剧,放牧强度对土壤含水量的影响
减弱。随着土层的加深, 土壤含水量呈下降趋势。
75第 1期 张蕴蕴等:放牧强度对土壤物理性质的影响
表 1　放牧强度对土壤含水量的影响( % )
T able 1　The influence of the gr azing intensities on the soil mo isture content ( % )
土壤层次
( cm )
Soil l ayer( cm )
土壤含水量(S oil moisture content )
放牧强度
Grazing intensity
放牧前
Before grazing
第 1次牧后
After the f irst graz ing
第 2次牧后
After the 2nd graz ing
第 3次牧后
After the 3rd grazing
0～10 对照 CK 6. 85Aa 4. 13Bb 2. 25Aa 7. 72Cc
轻牧 LG 6. 54Cc 3. 73Cd 2. 16Aa 6. 72Dd
中牧 MG 6. 67Bb 4. 61Aa 2. 22Aa 8. 55Bb
重牧HG 6. 60BCc 4. 00Bc 2. 21Aa 9. 55Aa
10～20 对照 CK 7. 90ABab 6. 86Aa 3. 51Bb 8. 73Bb
轻牧 LG 7. 94ABa 6. 09Bc 3. 28Cc 9. 25Aa
中牧 MG 7. 75Bb 6. 86Aa 3. 67ABa 8. 63Bb
重牧HG 8. 06Aa 6. 62Bb 3. 77Aa 7. 16Cc
20～30 对照 CK 9. 15Aa 7. 65Aa 3. 91Bb 9. 56Aa
轻牧 LG 8. 40Bb 6. 23Cc 3. 67Cc 8. 41Bb
中牧 MG 9. 01Aa 7. 64Aa 3. 68Cc 8. 01Cc
重牧HG 8. 51Bb 6. 69Bb 4. 15Aa 6. 89Dd
　　注:同列中不同大写字母间差异极显著( P< 0. 01) ,不同小写字母间差异显著( P< 0. 05)
　　Note: T he com paris ons are dif f erent grazing inten sit ies at the same depth of th e soil, the mean s with dif f erent capital let ters in dicate
ext rem ely sig nifi cant dif f erence (P< 0. 01) , and small let ters for s ignif icant d iff erence ( P< 0. 05)
　　对照 CK ;轻牧 LG- Light graz ing intens ity; 中牧 MG- Medium g razin g in tensity; 重牧 HG- Heavy grazing inten sity
2. 2　放牧对土壤容重的影响
容重是土壤物理性质中对放牧强度较为敏感的
指标之一。
表 2　放牧强度对土壤容重的影响( g/ cm3)
T able 2　The dynamics of bulk density of soil under different g ra zing intensities
土壤层次( cm)
Soil l ayer( cm)
土壤容重( Soil bu lk dens ity)
放牧强度
Grazing intensity
第 1次牧后
After the f irst grazing
第 2次牧后
After the 2nd grazing
第 3次牧后
After the 3rd grazing
0～10 对照 CK 1. 44Bb 1. 46Bb 1. 40Bd
轻牧 LG 1. 44Bb 1. 51Aa 1. 43Bc
中牧 MG 1. 48Bb 1. 53Aa 1. 48Ab
重牧 HG 1. 52Aa 1. 54Aa 1. 51Aa
10～20 对照 CK 1. 45Bb 1. 47Cc 1. 42Cc
轻牧 LG 1. 50ABa 1. 51Bb 1. 46BCc
中牧 MG 1. 53Aa 1. 56Aa 1. 50ABb
重牧 HG 1. 53Aa 1. 56Aa 1. 55Aa
20～30 对照 CK 1. 51Ab 1. 48Cc 1. 47Bb
轻牧 LG 1. 55Aa 1. 52CBb 1. 49BAb
中牧 MG 1. 54Aa 1. 55ABb 1. 55Aa
重牧 HG 1. 54Aa 1. 62Aa 1. 56Aa
　　注:同列中不同大写字母间差异极显著( P< 0. 01) ,不同小写字母间差异显著( P< 0. 05)
　　Note: T he com paris ons are dif f erent grazing inten sit ies at the same depth of th e soil, the mean s with dif f erent capital let ters in dicate
ext rem ely sig nifi cant dif f erence (P< 0. 01) , and small let ters for s ignif icant d iff erence ( P< 0. 05)
　　对照 CK ;轻牧 LG- Light graz ing intens ity; 中牧 MG- Medium g razin g in tensity; 重牧 HG- Heavy grazing inten sity
　　各放牧区的土壤容重在不同土层均高于对照
区,而且随着放牧强度的增加亦有不同程度的增加。
第 2次牧后的容重值均较第一次有所增加, 说明随
着放牧时间的延长, 放牧对土壤容重的影响逐渐加
强。第 3次牧后土壤容重虽有不同程度降低,但仍呈
现随着放牧强度的增加而增加的趋势,而且不同放
牧强度对土壤容重造成的差异愈加明显, 其中在 0
～10cm 土层,重牧区和轻牧区、土壤容重间差异显
著( P< 0. 05)。降雨会减缓土壤坚实度, 降低容重
值,同时湿润的土壤比干燥土壤受放牧的影响更大。
数据显示,随着土层的加深土壤容重逐渐增加,以中
牧处理为例, 各次牧后, 0～10cm 层土壤容重为
76 草　地　学　报 第 10卷
1. 50、10～20cm 层为 1. 53、20～30cm 层为 1. 55
(表 2)。
2. 3　放牧强度对土壤孔隙度的影响
单位体积土壤孔隙所占的百分数称作土壤总孔
隙度,土壤总孔隙度包括毛细孔隙和非毛管孔隙, 是
由土壤容重和比重决定的。
表 3　放牧强度对土壤孔隙度的影响( % )
T able 3　The changes of por osit y degr ee of so il under differ ent gr azing intensities( % )
土壤层次( cm)
Soil l ayer( cm)
土壤孔隙度( Soil poros ity)
放牧强度
Intesity
第 1次牧后
After the f irst grazing
第 2次牧后
After the s econd graz ing
第 3次牧后
After the third grazing
0～10 对照 CK 42. 76Aa 41. 03Bb 41. 56Aa
轻牧 LG 42. 40Aa 40. 19Aa 40. 90Aa
中牧 MG 39. 39Bb 38. 69Cc 39. 83Aa
重牧 HG 38. 79Bb 38. 70Cc 39. 94Bb
10～20 对照 CK 41. 79Aa 39. 00ABa 41. 15Aa
轻牧 LG 41. 00Bb 39. 24Aa 38. 63Bb
中牧 MG 38. 80Cc 39. 03ABab 39. 54Bb
重牧 HG 38. 80Cc 39. 03Bb 38. 33Bc
20～30 对照 CK 38. 59Aa 39. 31Aa 38. 83Aa
轻牧 LG 39. 19Bb 38. 99Aa 38. 68Aa
中牧 MG 38. 35Cc 38. 44Bb 38. 96Aa
重牧 HG 38. 32Cc 38. 21Bb 38. 63Aa
　　注:同列中不同大写字母间差异极显著( P< 0. 01) ,不同小写字母间差异显著( P< 0. 05)
　　Note: T he com paris ons are dif f erent grazing inten sit ies at the same depth of th e soil, the mean s with dif f erent capital let ters in dicate
ext rem ely sig nifi cant dif f erence (P< 0. 01) , and small let ters for s ignif icant d iff erence ( P< 0. 05)
　　对照 CK ;轻牧 LG- Light graz ing intens ity; 中牧 MG- Medium g razin g in tensity; 重牧 HG- Heavy grazing inten sity
　　放牧区的土壤孔隙度均小于对照区, 0～10cm
土层的孔隙度比相应对照区低 3. 9%～9. 3%, 其间
差异极显著( P< 0. 01)。随着放牧强度的增加, 各层
土壤孔隙度均呈下降趋势, 但 10～20cm 和 20～
30cm 土层间孔隙度的差异小于 0～10cm,说明随着
土层的加深, 放牧对土壤孔隙度的影响减弱,土壤孔
隙度降低,其中第 3次放牧后处理间孔隙度的差异
不显著,说明降雨将减轻放牧强度对孔隙度的影响
(表 3)。
2. 4　放牧强度对土壤透水性的影响
透水性是土壤的重要物理性质之一, 其强弱反
映土壤水分和养分保蓄能力的大小,还影响土壤通
气状况、水分利用,也是土壤肥力状况指标之一 [ 1]。
随着放牧强度的增加,土壤水分渗透率呈现下
降趋势,开始时渗透率最大, 随着渗透时间的推移,
渗透率降低。在渗透各阶段,重牧区土壤渗透率都明
显低于其他处理,在前 10min, 对照、轻牧、中牧、重
牧区的土壤渗透率分别为 3. 04、2. 85、2. 82和 2.
29mm/ m in, 其中重牧区土壤渗透率分别为对照、轻
牧和中牧区的 75. 33%、80. 35%和 81. 21% , 30min
内分别为 61. 01%、59. 30%和 72. 22% ,在第 2h 内
分别为 56. 96%、53. 69%和74. 86%。说明重牧严重
破坏了土壤结构, 使土壤紧实、渗透率下降,而且随
着渗透时间的推移,重牧区渗透率下降幅度明显增
大,重牧导致土壤蓄水能力下降。10m in 内重牧区的
渗透率较中牧区低 18. 19%, 中牧区较轻牧区低
1. 05%,而第 2h内分别低 25. 14%和 28. 28% ,说明
随着放牧时间的延续,放牧处理间差异增大(图 1)。
3　结论
3. 1　土壤含水量受放牧的影响,同时与降水量有直
接关系,在降雨后,土壤表层含水量随着放牧强度的
增加而增加,在较长期干旱无雨时,随着放牧强度的
增加,土壤含水量随之下降。
3. 2　随着放牧强度的增加和土层的加深,土壤容重
随之增加。
3. 3　土壤孔隙度与土壤容重的变化规律相近,即随
着放牧强度的增加, 土壤孔隙度随之增大。孔隙度值
在 40%左右变化。
77第 1期 张蕴蕴等:放牧强度对土壤物理性质的影响
图 1　不同放牧强度下土壤渗透率的变化( mm/ m in)
F ig . 1　The changes of mo istur e penetr ation rate o f
the soil under different g ra zing intensities
注　 Note: 　 1: 10min 内　During ten minutes　 2: 30min 内　
Du ring thirty m inutes　3: 60min内　Du ring six ty minutes　4:第 2h
　During the second h ou r　对照 CK; 轻牧 LG - Light grazing
inten sity; 中牧 MG - Medium grazing in tensi ty; 重牧 HG- Heavy
grazing intens ity
3. 4　土壤渗透率随着放牧强度的增加呈现下降
趋势。
3. 5　放牧对土壤表层( 0～10cm )结构性质的影响
较明显。
参考文献
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78 草　地　学　报 第 10卷