全 文 ：第 7 卷
V o l
.
7
第 3 期
N o
.
3
草 地 学 报
A C T A A G R E S T IA S IN IC A
1 9 9 9 年 9
Se Pt
.
月
1 9 9 ,
放牧强度和时期对内蒙古草原土壤压实效应的研究 ’
贾树海 王春枝 孙振涛
(浓阳农业大学土地与环境学院 , 沈阳 1 10 1 6 1)
李绍 良 陈有君 靳存旺
(内蒙古农牧学院农学系 , 呼和浩特 01 0 0 1 8)
摘要 : 在不同牧压下 , 测定土壤容重 (0 一 20c m ) 、硬度 (地表和 。一 2 0c m ) 、孔隙度 、毛管持水
量等与土壤压实作用的有关物理指标 。 结果表明 , 供试放牧强度 (0 ~ 6 . 67 羊 /h m , )对土壤容重
的影响仅局限于 。~ 10c m , 其中以 。~ sc m 最显著 。 o一 1 0c m 土壤容重的数学模型为 y 一 1 . 236 +
0
.
5 9 5 x 一 7 . 7 6 4 , 1 0 一 3 x 2 , R 一 0 . 9 7 8 。 相同放牧强度(2 0 羊 /h m Z)不同放牧时期(春牧 5 月 2 2 日~
6 月 1 日 , 夏牧 7 月 15 ~ 25 日 , 秋牧 9 月 3一 13 日 ) , 对土壤容重的影响表现在夏季放牧对于 土
壤的压实作用最轻 , 秋季最重 , 春季居中 。 每公顷 。~ 4 只羊 , 土壤硬度随着放牧强度的增加而增
大 , 每公顷 4 ~ 6 . 67 只羊 , 土壤硬度随着放牧强度的增加而降低 。 放牧强度对土壤表面硬度和毛
管持水量的影响不显著 。
关锐词 : 内蒙古 ; 温带草原 ; 放牧强度 ; 压实效应 ; 草原退化
1 前言
草原是陆地生态系统中的一个重要类型 , 也是畜牧业发展的重要基地 。 正因为如此 , 草
原生态系统由于放牧不合理等原因引起的草原退化问题 , 已越来越引起人们的广泛注意 。 目
前 , 许多国内外学者对放牧强度在水分动态监测 (贾树海 , 1 9 9 6 ;李绍 良 , 1 98 6 ) 、植被群落演
替(王炜 , 1 9 6 ) 、牧草繁衍对土壤理化性质的影响 (伍典汉 , 1 9 8 4) 等方面做 了大量研究工作 ,
而放牧强度和放牧方式对土壤压实作用的影响报道较少 (G u e r if , 1 9 9 0 ; S t e p h e n s o n , 1 9 8 7 ) 。
本研究通过对不同放牧强度和放牧方式下草原土壤物理性状的测定和分析 , 阐明放牧
强度和放牧方式与土壤压实的关系 , 进而为我国退化草原的科学评价与管理提供依据 。
2 材料与方法
2
.
1 自然概况
试验区位于内蒙古自治区锡林郭勒盟白音锡勒牧场 , 锡林河中游北岸阶地 , 中国科学院
植物研究所内蒙古草原生态系统定位研究站放牧样地 。属温带半干旱大陆性季风气候 , 年均
气温一 0 . 4 ℃ , 无霜期约 1 0 天 , 年均降水量 3 50 m m , 蒸发量 1 6 0 0 ~ 18 0 0 m m 。 土壤为砂质栗
钙土 , 钙积现象不明显 。 试验区在 60 年代是羊草小禾草草原 , 至 1 9 8 9 因过度放牧 已演替到
以隐子草 (Cl e isto群n e s so u a ro sa ) 、冷篙 (A rt e m is ia fr ig id a ) 、冰草 (A g ro iPy ro n e ri s ta tu m ) 、
寸草苔 (Ca re x d u r iu s c u za ) 、扁蓓豆 (沁 zis siz u : ; u t人e n ic a )为主的退化草原 , 原优势植物羊草
‘ 本文得到 “九五 ”攻关项 目 (96 一01 6 一01 一01 ) 、中国科学院“九五 ”特支项 目(KZ 95 T 一04 )和内蒙古草原生态系统定位研究站开放站基金资助
草 地 学 报 19 9 9 年
(L即m ‘, 5 c h in e n sis )等较为稀少 , 草原生产力低 ,地上生物量仅 7 3 9 . Ik g / hm Z (马奇 , 1 9 9 2 ) 。
2
.
2 试验于 1 9 9 0 年设置 , 1 9 9 6 年测定 。 试验地共 24 公顷 , 周围设围栏 , 栏内再围成面积各
1 公顷的小区 。 试畜为蒙古细毛羊周岁揭羊 。
2
.
3 共设对照 (不放牧 ) 、 1 . 3 3 、 2 . 6 7 、 4 . 0 0 、 5 . 3 3 、 6 . 6 7 只羊 / h m Z 六个处理 , 分别固定在三
个小区进行为期 15 天的轮牧 。 另设放牧强度为 20 只羊 /h m Z 在不同放牧时期 (春牧 5 月 2
一 6 月 1 日 , 夏牧 7 月 15 ~ 25 日 , 秋牧 9 月 3一 13 日 )的试验处理 。
2
.
4 容重测定采用环刀法 (5 0c m 3 ) , 测点成矩形 网格分布 (南北 3 行 , 东西 5 行 ) , 深度为 。
一 Zo e m , 即 。一 5 、 5 ~ 1 0 、 1 0 一 15 和 1 5一 Zo em 四个层次 。
2
.
5 采用 T E 3 型硬度计测试北 、中 、南三个小区的土壤硬度 , 共测 60 个点 , 并在点位附近
测试土壤含水量 。
2
.
6 毛管持水量测定 采用 looc m 3 环刀法 , 测定土层深度为 。一 10 和 10 一 2 0c m , 共测 12
次 。
2
.
7 土壤表面硬义测定 使用 T F一 l 型表面硬度计测定东西 10 点 、南北 6 点网格状分布 。
3 结果与分析
3
.
1 放收强度和放收时期对土攘容重的影响
表 1 土坡容互及其差异显著性分析
T a b le 1 50 11 b
u lk d e n s ity a n d it
’s t 一te s t o f s ig n ifie a n e e
放牧率
(羊/ hm Z )
S t o e k in g r a te
(Sh e e p / ha )
上壤客重
5 0 11 b u lk d e n s ify (g / e m 3 )
深度
De P
th (e m )
5 ~ 1 0 10 ~ 15 1 5 ~ 20
e k
1
.
33
2
.
67
4
.
0 0
5 33
6
.
67
1
.
2 0 9 b B
1
.
3 18 a A
1
.
3 2 6 a A
1
.
32 2 a A
1
.
2 6 2 b A B
1
.
2 8 6 a A B
1
.
38 1 b A
1
.
4 3 2 a e A
1
.
4 4 2 a A
1
.
4 1 1 a b A
1
.
4 3 8 a A
]
.
3 9 2 b e A
1
.
4 5 6
1
.
4 5 3
1
.
50 1
1
.
4 60
1 4 7 5
1
.
4 5 6
1
.
5 1 8
1
.
4 7 2
1
.
5 1 8
1
.
4 8 2
1 4 8 4
1
.
4 7 7
均值
M e a n
1 3 9 1
1 4 19
1
.
4 4 7
1
.
4 1 6
1
.
4 1 5
1
.
4 0 3
3
.
1
.
1 差异显著性分析结果表明 , o ~ 5 、 5一 1 0c m 两个层次间差异不显著 。放牧压力对土壤
容重的影响仅限于 。一 1 0c m , 其中以 。一 5 厘米最为明显 (表 1 ) 。
3
.
1
.
2 0 一 1 0c m 土壤容重随着放牧强度的增大而增加 , 在轻牧区 (2 . 67 羊/h m Z )达到最大 ,
而后随着放牧强度的增加而降低 。 在中牧区 , 牧羊的践踏客观上增加了土壤负荷 , 增加 。~
1 0c m 土壤容重 。从土壤性质和草原植被的情况分析 , 土壤尚处于可恢复的弹性阶段 , 在该阶
段 , 植被是以羊草 、隐子草 、寸草苔为主 , 如果放牧强度降低 , 土壤和植被可在 自身恢复力的
驱动下自然恢复 。
3
.
1
.
3 在重牧区 , 草丛高度和产草量进一步降低 , 试羊处干半饥饿状态 , 采食时间缩短 , 游
走时间延长 , 处 于运动中的羊蹄 , 增加土壤负荷 , 促使表层土壤松动 , 容重 因而变小降低 , 同
时出现一定的沙化现象 , 土壤进入实质退化阶段 。 在该阶段植被已演替为以冷篙 、星毛萎陵
第 3 期 贾树海等 : 放牧强度和时期 对内蒙古草原土壤压实效应的研究
菜 (尸ot en tl la o ca o lis )为主 , 土壤沙化颗粒粗大呈松散堆积 , 土壤容重 与可恢复阶段的数值
相比虽有所降低 。 但在此阶段即使降低放牧强度 , 如不采取人工改良措施 , 土壤和植被则很
难自然恢复 , 故称此阶段为草原土壤的实质退化阶段 。
3. L 4 土壤容重与放牧强度的关系为
y = 1
.
2 3 6 + 0
.
5 9 5 x 一 7 . 7 6 4 二 IO 3 x Z , R = 0 . 9 7 8
故建议将 2 . 67 羊 /h m Z 的放牧强度 (曲线的拐点或区间点 )作为该砂质粟钙土草原安全
承受牧压的上极限 。
3. 1
·
5 。一 2 0c m 层的土壤容重 F 检验结果差异不显著 。 该结论在一定程度上说明春牧 、夏
牧 、秋牧虽然对土壤容重有影响 , 但由于 1 9 9 6 年雨水丰足 , 频繁的干湿交替使不同放牧时期
对于土壤容重的影响有所减弱 (表 2 ) 。
表 2 放牧强度和放牧时期对土壤容重的影响 (19 , 6)
T a b le 2 5 0 11 b u lk d e n s it y in flu e n e e d b y g r a z in g s e a s o n u n d e r th e s a m e g r a z in g p r e s su r e ( 1 9 9 6 )
放牧率
(羊 / hm Z )
S t o e k in g r a t e
(
s
h e e P/ h a )
放牧时期
G r a z in g
土壤容重
5 0 11 b u lk d
e n s ity (g / e m 3 )
深度(e m )
d eP rh
0 ~ 5 5 ~ 1 0 1 0 ~ 1 5 15 ~ 2 0
夏牧
S u m m e r g r a z in g
秋牧
A u t u rn n g r a z in g
春牧
Sp
r
in g g
r a s in g
1 3 0 5 1
.
3 9 5 1
.
44 6 1
.
4 5 5
均值
M e a n
1 40 0
1 2 8 2 1 3 9 2 1
.
4 6 0 1
.
4 9 0 1 40 6
1
.
3 1 4 1
.
3 8 2 1
.
4 6 5 1
.
4 7 7 1
.
4 10
3. L 6 1 9 9 3 ~ 1 9 9 5 年测试结果 , 草本植物 在春季 、夏季 、秋 季放牧对土壤的压实效应并不
相同 , 其中以夏牧对土壤的压实作用最轻 , 春牧居中 , 秋季最重 。 这与夏季 、春季干湿交替与
冻融交替频繁 , 对土壤压实有一定的抑制作用有关 , 但春牧 、夏牧 、秋牧间土壤容重差异不显
著 (P< 0 . 0 5 ) 。 (表 3 )
表 3 放牧时期对土壤容重的影响 (1 993 一 19 9 5)
T a b le 3 50 11 b
u lk d e n s ily in flu e n e e d b y g r a z in g se a s o n u n d e r s a m e g r a z in g p r e s s u r e (1 9 9 3一 1 9 9 5 )
放牧率 (羊 / hm Z ) 放牧时期 容重 (g / e m 3 )( o一 zo e m )
S to e k in g r a t e ( sh e ep / h a ) G r a z Ln g
s e a s o n B u lk d e n s iry (g / e m 3 ) (o ~ l oe m )
2 0 春牧 S p r in g g r a z in g 1 . 3 12
2 0 夏牧 S u m m e r g ra z in g 1 . 3 0 2
2 0 秋牧 A u t u m n g ra z in g 1 . 3 2 3
从土壤容重单一因子考虑 , 夏季放牧可作为降低放牧强度对土壤压实作用的管理指标 ;
轻度一中度放牧可作为土壤退化的管理指标 。
3
.
2 放收强度对土攘硬度 (0 ~ 2 0c m )的影响
3
.
2
.
1 在不同牧压下 , o一 20 厘米土壤硬度呈先增后减趋势 。 在 。一 4 只羊 /h m Z 范围内 , 土
壤硬度随着放牧强度的增加而增加 。 在 4 一 6 . 67 羊/h m Z 处理范 围 , 土壤硬度随着放牧强度
的增加而下降 , 表明该放牧强度已进入土壤实质退化阶段 , 土壤结构破坏 , 土质松散 , 在每公
草 地 学 报 1 9 9 9 年
顷 6 . 67 只羊时则有所上升 , 而土壤硬度仍呈下降趋势 , 植被演替到星毛萎陵菜阶段 , 植被盖
度有所增加 。
T a b le 4
放牧率
(羊 / hm Z )
S toc k in g ra t e
(S h e e p / h a )
表 4 不同放牧强度 0 ~ 20 厘米土壤硬度均值 (l , % . 8)
50 11 h
a rd n e s s in o ~ 2 0 e m u n d e r d iffe r e n t g r a z in g p re s s u r e 1 9 9 6
.
8
放牧方式 土壤硬度(k g / e m Z )
G r a z in g w ay 50 11 h
a r d n e s
s
(k g / e m Z )
门了Q一h甘sq‘亡Jtln石叭j⋯J,J工J往LA工轮牧 R o ta t io n轮牧 R o ta t io n
轮牧 R o t a t io n
轮牧 R o ta t io n
轮牧 R o ta t io n
门rCJQ,.户n0gJb.⋯9孟吸巴db
表 5 不同放牧强度下土城硬度 (0 ~ 20C m )最大值及出现位t
T a b le 5 T h e e ffe e t o f 5 0 11 ha rd n e ss i n o ~ 20C m X m
a x a n d p o s it io n u n d e r d iffe r e n t g r a z in g p r e s s u r e
放牧率
(羊 / hm Z )
S toc k in g r a te
( Sh e e P/ h a )
放牧方式
G r a z in g w a y
最大值
M a x
.
( m m )
最大值
出现位置
( e m )
P O s it io n
轮牧 R o ta t io n
轮牧 R o ta t io n
轮牧 R o ta t io n
轮牧 R o ta t io n
轮牧 R o ta t io n
1 4
。
2 7
1 8
。
7 0
0OQ月b八J几内O
.⋯门了月了月b‘.且一1,.
通叹d3工bJ流吕0909通‘O时⋯口舀月了山b月l卜,J7.0I
.
k3
ho
,J
C
.⋯
3
.
2
.
2 放牧强度对土壤表层硬度的影响
由表 6 可以看出 , 土壤的表面硬度在一定范围内 , 先随着牧压的增加而增加 , 随之 出现
一个低谷 , 而后出现 回升现象 。 土壤水分与表面硬度的趋势完全一致 。 这也反映出在一定含
水量范围内 , 水分越大 , 压实效应越显著 。表层硬度在 4 只羊/公顷处最大 , 而含水量却最高 ,
因此单从水分对植物的需要性考虑 , 建议此放牧强度为该土壤类型安全承受放牧的上极限 。
农 ‘ 放牧强度对农层硬度的影响
T a ble 6 E ffe e t o f s u r fa e e h a rd n e s s u n d e r d iffe r e n t g r a z i n g p r e s s u r e
放牧率 土壤水分 ( % )
(羊 / hm Z ) 放牧方式 表面硬度 O~ sc m
S t o e k in g r a t e G r a z in g w a y S u r fa e e ha rd n e s s M o is t u r e ( % )
( S h e e p / ha ) 0 ~ se m
1
.
33 轮牧 R o ta t io n 3 0 . 9 3 5 . 4 7
2
.
67 轮牧 R o ta t io n 3 2 . 5 7 5 . 9 7
4
.
0 0 轮牧 R o ta t io n 3 5 . 3 8 6 . 66
5
.
33 轮牧 R o ta t io n 3 0 . 9 3 6 . 1 9
6
.
67 轮牧 R o ta t io n 3 4 . 7 1 6 . 32
3
.
3 放牡 强度对土峨毛管持水量的影响
3
.
3
.
1 0 ~ 1 0c m 土层毛管持水量明显高于 10 ~ 2 0c m 土层持水量 ,说明 。一 10 c m 土层毛管
第 3 期 贾树海等 : 放牧强度和时期对内蒙古草原土 壤压 实效应 的研究
作用强于 10 ~ 2 0c m , 同时表明毛管持水量与上壤有机质含量有一定的关 系 , 即有机质含量
高 , 土壤毛管持水量则相应增大 (表 7 ) 。
表 , 土层毛管持水t (% )
T a ble 7 50 11
e a p illa r y e a p a e ity u n d e r d iffe r e n t g r a z in g p r e ss u r e
深度
De Pth
毛管持水量
50 11
e a p illa r y ea Pa e ity
放牧率(羊 / hm Z )
S toc k in g ra t e (S he e p / ha )
0 ~ ] oe m
1 0 ~ 2 0C m
均值
2 8
.
0 7
2 2
。
6 3
2 5
.
3 5
1
.
3 3
2 8
.
9 9
2 3
。
8 1
2 6
。
4 0
28
.
77
2 4
。
4 1
2 6
。
5 9
4
.
0 0
3 0
。
3 6
2 4
。
0 1
2 7
.
1 9
5
.
3 3
3 1
.
9 3
2 6
.
3 3
2 9
.
1 3
3 0
。
5 5
2 5
。
8 2
2 8
.
1 9
3
.
3
.
2 0 ~ 2 0c m 土层毛管持水量在一定牧压范围 (0 一 5 . 3 羊 /h m Z )内随着牧压的增加而
增大 , 即在供试砂质栗钙土 , 放牧强度的增加客观上降低了土壤总孔隙度 , 使土壤毛管孔度
增加 , 故土壤毛管持水量在该范围内随着放牧强度的增加而增加 , 而随着牧压的继续增大 ,
土壤已出现一定程度的沙化 , 致使毛管孔度降低 , 毛管持水量下降(表 7 ) 。
4 结论
4
.
1 从土壤容重单一因子考虑 , 建议以每公顷四只羊为砂质栗钙土安全承受放牧强度的上
极限 , 即 1 . 3 ~ 4 羊/h m Z 为合理的放牧范围 。 若从土壤植被综合分析 , 建议以每公顷 2 . 67
只羊为安全承受牧压的上极限更为合适 。 这与植被退化和土壤退化的关系相吻合 。 从放牧
时间对土壤容重的影响考虑 , 夏牧可作为降低放牧对土壤压实作用的管理模式 。
4
.
2 建议以每公顷四只羊为砂质栗钙土安全承受牧压的上极限 。土壤表面硬度与放牧强度
之间相关关系不明显 。
4
.
3 分析土壤毛管持水量与放牧强度之间的关 系 , 在 。~ 5 . 3 羊 /h m Z 范围内 , 毛管持水量
随着放牧强度的增加而增加 , 在每公顷 6 . 67 只羊的放牧强度下毛管持水量降低是土壤沙化
和退化的具体表现 。
参 考 文 献
王炜 , 1 996 . 内蒙古草原退化群落恢复演替的研究 : 1 . 退化草原的基本特征与恢复动力 . 植物生态学报 ,
2 0 (5 )
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~ 2 0 2
贾树海 , 1” 7 . 草场退化与恢复改良过程中土壤物理性质 . 见 : 草原生态系统研究 (第五集) , 北京 : 科学
出版社 , 1 1 1~ 1 1 7
S te p he n s o n G R
,
V e ig e 1 A
,
1 9 8 7
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R e eo v e r y o f e o m p a e te d 5 0 11 o n p a s t u r e s u s e d fo r w in t e r ea ttle fe e d in g
.
Jo u r n a l o f R a n g e M
a n a g e m e n t
,
4 0 (1 ) : 2 5 3 ~ 2 5 7
G u e r if J
,
1 9 9 0
.
Fa ete r s in flu e n e in g e o m p a e tio n
一
in d u ee d in e re a s e s in 5 0 11 st r e n g th
.
5 0 11 乙 T illa g e
R e a s e r e h
,
1 6 : 1 6 7一 1 7 8
草 地 学 报 1 9 9 9 年
S tu d y o n G r a ss la n d D a r k S a n d y C h e s tn u t C o m Pa c tio n
b y G r a z in g In te n s ity a n d G r a z in g S e a so n
Jia S h u h a i W
a n g C h u n z h i S u n Z h e n t a o
(C o lle g e o f I a n d a n d E n v lr o n m e n t
,
S h e n ya n g A g r ie u lt u r a l U n iv e r s ity
,
S h e n ya n g 1 1 0 1 6 1 )
I
J
i S h a o lia n g C h e n Y o u ju n Jin C u n w a n g
(D e p a r tm e n t o f A g r o n o m y
,
In n e r M o n g o lia In st it u t e o f A g r ie u lt u r e a n d
A n im a lH u s ba n d ry
,
H u h ho t 0 1 0 0 1 8 )
A b s tr a e t : 5 0 11 b u lk d e n sity
, s u r fa e e h a rd n e s s
,
O一 2 0 e m h a r d n e s s a n d ea p illa ry e a p a e ity w e r e t e st ed in
g r a z in g g r a d ie n t in t e m p e r a t u r a l z o n e s e m i
一a r id s te e p
.
T h e 5 0 11 typ e 15 d a r k s a n dy e h e s t n u t
.
T h e g r a z in g in
-
t e n s ity r a n g e 15 fr o m 0 t o 6
.
6 7 s h e e p s / h
a
.
T h e r e se a r e h r e s u lt s ho w e d
:
( 1 ) It 15 lim it e d (o一 lo e m ) 5 0 11 b u lk
d e n s 一ty e ha n g e in flu e n e e d b y g r a z in g in te n s ity
.
T h e m a th e m a t le s m o d e l b e tw e e n 5 0 11 b u lk d e n s ity a n d g r a z
-
in g in te n s ity is y = 1
.
2 3 6 + 0
.
5 9 5X 一 7 . 7 6 5 ‘ IO 3 X 2 . 5 0 11 e o m p a e tio n 15 th e lig h t g r a z in g in su m m e r (1 5 ~
2 5
,
Ju ly )
.
th e h e a v y g r a z in g in a u t u m n (3 一 1 3 , S e p t e m be r ) , th e m id d le g r a z in g in s p rin g w it h s a m e g r a z in g
in te n s ity (2 0 s h e e p s / h
a )
.
(2 ) 5 0 11 h a r d n e s s (0 一Z Oe m )in e r e a se d w ith g r a z in g in te n sity in e r e a e s fr o m 0 t o 4
( s he e p s / h a )
,
w h ile 5 0 11 h a r d n e ss (O 一 Zo e m )d e e r e a s e d w ith g r a z in g in te n s ity fr o m 4 t o 6 . 6 7 (s h e e p s /h a ).
(3 ) 5 0 11 s u r fa e e h a rd n e s s a n d e a p一lla r y e a p a e lty e ha n g e s a r e n o t n o ra b le w ith g r a z in g in te n s ity
.
(4 ) B a s e d
r e se a r e h r e s u lt
, a u th o r d iv id e g r a z in g r a n g e in t o tw o s t a g e s
,
g r a z in g in t e n s it y fr o m 0 t o 4 (s he e p s / h
a )15
e a lle d t he r e silie n e e s t a g e o f a b le r e t u m
, o t he r 15 e a lle d r e a l d e g e n e r a tio n s t a g e t ha t g r a z in g in t e n s ity 15 fr o m
4 t o 6
.
6 7 s he e p s / h
a
.
In fir st s ta g e
, 5 0 11 a n d v e g e ta tio n e a n be r e t u r n e d u n d e r it
’5 r e t u r n a bility
,
b u t s ee e n d
s t a g e
, n a t u r a l r e t u r n 15 d iffieu lt u n le s s ta k e d s o m e a r tifie a l a m e lio r a te m e a s u r e s
.
( 5 ) A u t ho r p r o p o s e d 4
sh e e p s / h
a w o u ld be hig h lim ite th a t g r a z in g o n th e sa n d y d a r k e h e s t n u t s te e p
.
K ey w o rd s
:
In n e r M o n g o lia ; T e m p e r a t u r a l s te p p e ; G r a z in g p r e s u r e ; 5 0 11 e o m p a e tio n ; G r a s s la n d
d e g r a d a tio n