典型草原定居牧户放牧对土壤有机质的影响

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　　摘  要：通过野外考察，典型牧户采样及室内试验，研究了内蒙古阿巴嘎典型草原定居牧户放牧对土壤有机质的影响。结果表明：2个牧户相同土层之间土壤有机质对比，土层0～10cm，10～20cm土壤有机质含量达极显著差异水平（P<0.01），土层20～30cm土壤有机质含量达显著差异水平（P<0.05）。冬、夏季草场土壤有机质含量垂直方向土层之间达显著差异水平，随土壤深度增加而降低。土壤有机质变异系数介于0.088～0.291，属于中等或弱变异。冬季草场的土壤有机质含量普遍高于夏季草场的。
　　关键词：典型草原;定居放牧;土壤有机质;定居点
　　中图分类号 S812 文献标识码 A 文章编号 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
　　有机质是土壤的重要组成组分，为植物和土壤微生物的生命活动提供所需的养分和能量，对于土地的可持续利用及环境保护等方面有着重要作用和意义[1]。土壤有机质与其他土壤特性一样，具有高度的空间变异性，即在相同的区域内，同一时刻不同的空间位置，其含量存在明显的差异[2]。很多学者对土壤有机质的空间变异性进行了研究[3]，结果表明：土壤有机质含量在不同空间位置存在明显差异，属于中等程度变异性，具有明显的空间自相关结构[4]。由于土壤有機质转化过程极其复杂，温度、降水、土壤理化性质、植被类型及不同的土地利用方式等因素，都会对有机质的蓄积与分解产生影响[5-10]。其中，不同的土地利用方式如放牧、种地等人为作用，是影响草地生态系统土壤有机质含量的主要因素，已经超过了自然变化对有机质影响的速率和程度。土壤有机质主要来源于动植物的残体，但是各类土壤差异很大，不同的植被类型，动植物的残体的数量和成分也存在一定的差异。
　　管理措施是放牧以及草原管理系统的重要组成部分，影响着草原生态系统的土壤养分动态循环[11-12]。放牧是影响草地生态系统土壤有机质含量的重要因素之一，不同放牧强度对草地环境的影响较显著。放牧强度是指单位草地面积在一定时间内放牧家畜的头数或单位草地面积上的载畜量。由于不合理的放牧方式，对草地植被、土壤养分及其周围环境有极严重的负面影响，使得草层高度、地表盖度密度显著降低，表层土壤裸露化，加速了土壤风蚀，而土壤的风蚀以及家畜的采食践踏又进一步降低了草地的生产力和凋落物的积累，导致草地生态系统土壤有机碳含量降低，进而影响土壤有机质的积累。合理放牧或适当践踏，有利于枯落物分解，提高土壤的有机质含量，而过度放牧活动则不利于土壤养分、水分的输入，造成草地退化[13-14]。
　　内蒙古草原放牧方式以定居连续放牧为主，放牧管理主要体现在连续放牧、季节营地放牧、抓膘放牧、少部分地区的划区轮牧等，基本放牧制度仍是“无计划”或“少计划”的方式[15-17]。包秀霞通过对草原植被生态学评价结果显示，蒙古四季游牧草原出现轻度退化，四季轮牧和两季轮牧方式下草场中度退化，定居方式下草原存在极度退化现象[18]。牲畜的采食、践踏及排泄物，直接或间接地影响草原生态系统的组成，改变草原生态系统原有的结构和功能特性，包括植被特征、土壤物理性质等，从而对草场的可持续利用产生影响[19-20]。因此，有必要进一步研究草原土壤有机质的性质及形成转化问题，为草原生态系统的恢复与重建提供科学依据。 　　1 材料与方法
　　1.1 研究区概况 研究区位于内蒙古自治区锡林郭勒盟北部的阿巴嘎旗，东临东乌珠穆沁旗、锡林浩特市，南连正蓝旗，西邻苏尼特左旗，北与蒙古国交界，东经113°27′～116°11′，北纬43°04′～45°26′。阿巴嘎旗地形系蒙古高原低山丘陵区，地势由东北向西南倾斜，海拔960～1500m，最高点海拔1648m。总面积2.75万km2，其中可利用草场面积2.7万km2，占总面积的98.2%。研究区处于中纬度西风气流带内，气候为中温带半干旱大陆性气候。年平均温度0.7℃，年平均相对湿度59%，年日照时数3126.4h，年平均降水量244.7mm。土壤呈地带性分布，北部主要为暗栗钙土，也有少量的淡栗钙土;中部以栗钙土和淡栗钙土为主;由于南部与浑善达克沙地相连，大多分布着风沙土及少量的栗钙土。植被属典型草原类型，主要植物种类为克氏针茅（Stipa krylovii）、羊草（Leymus chinensis）、冷蒿（Artemisia frigid）和局部大针茅（Stipa grandis P Smirn）等。
　　1.2 研究方法
　　1.2.1 样地选取 研究区为锡林郭勒盟阿巴嘎旗北部娜仁宝力格苏木，选取典型牧户ND和牧户AL，位置（E114°04′46.09″，N44°49′23.85″）（E114°04′33.63″，N44°53′31.32″）。典型牧户的方式为季节轮牧：夏季草场，冬季草场。地形地貌、气候等自然背景相同或近似。其中主要夏季草场放牧时间为6—10月，冬季草场放牧时间为11月至次年3月。冬、夏季草场的放牧强度接近，单位草地面积上的载畜量相同。放牧的牲畜主要为绵羊（80%）和山羊（20%），并且保持在300只左右，另外还有十几头牛。
　　1.2.2 采样与测定方法 牧户以定居点为中心，呈现一定的梯度向周边辐射，由内到外依次可分200m取一个样，冬、夏季草场一共30个样品。每个样点分别采集0～10cm，10～20cm，20～30cm3个深度的土样。采样点挖土壤剖面，铲去表面草皮将相同土层的土壤样品混均，再用四分法保留混合土样约500g，将样品放入纸袋中带回实验室化验分析。采用重铬酸钾容量法—外加热法测定土壤有机质含量。
　　1.2.3 数据统计分析 用Excel对得到的实验数据进行处理与整理。利用SPSS19.0数理统计分析软件，以ANOVA单因子方差分析法检验各处理在P=0.05显著水平上的差异，研究定居牧户不同深度土壤有机质的差异性。
　　2 结果与分析
　　2.1 土壤有机质在土层垂直方向的变化 从表1可以看到，2个牧户冬夏季草场土壤有机质土层之间存在差异，土壤有机质均值介于1.15%～3.74%。其中AL冬季草场20～30cm土层的有机质含量均值最小，为1.15%，ND冬季草场0～10cm土层的有机质含量均值最大，为3.74%。其次，牧户ND有机质含量均大于牧户AL有机质含量，牧户ND有机质含量随土壤深度增加而降低，牧户AL土层10～20cm的有机质含量大于其他2层。单因素方差分析显示，牧户ND夏季草场：土层0～10cm和20～30cm之间有显著差异（P<0.05），牧户AL冬季草场：土层0～10cm和10～20cm，以及10～20cm和20～30cm之间均有显著差异。因为2个牧戶季节性围栏放牧，同一季节草场相同土层之间土壤有机质对比：土层0～10cm，10～20cm土壤有机质含量有极显著差异（P<0.01），土层20～30cm土壤有机质含量有显著差异（P<0.05），冬季草场的土壤有机质含量普遍高于夏季草场。由于气候的变化，定居点饮水点不同，定居围栏羊单位的变化以及采食，行走，反刍，饮水，休息，嬉戏，排粪和排尿等行为不同而影土壤特性的差异。
　　通常用变异系数（CV）反映土壤有机质含量的相对变异程度，即区域化土壤有机质变量的离散程度[21]。CV的值越小，表示土壤有机质空间离散程度越弱，土壤有机质空间越稳定;CV的值越大，表示土壤有机质空间离散程度越强，则土壤有机质结构越不稳定[22-23]。通常认为，CV≥1.0属于强变异，0.1≤CV≤1.0属于中等变异，CV<0.1属于弱变异[24-25]。定居围栏放牧2个牧户土层0～30cm土壤有机质变异系数介于0.088～0.291，属于中等或弱变异。ND冬季草场20～30cm土层有机质变异系数最大，其值为0.291，AL夏季草场10～20cm土层有机质变异系数最小，为0.088。
　　表1 定居牧户土壤有机质含量比较
　　[草场类型 深度
　　（cm）   土壤有机质均值（%）     变异系数CV    牧户ND 牧户AL 牧户ND 牧户AL 夏季草场 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 冬季草场 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异显著，显著水平为P<0.05，不同大写字母代表极显著水平为P<0.01。
　　2.2 定居牧户不同放牧对草地的影响 从表2得出，牧户ND放牧时间为3个月，围栏分割冬夏两场利用，饮水点安排在冬季草场，在夏季饮水时穿过夏季草场，再进入冬季草场，牲畜在饮水时用的时间和路程较长，因此夏季饮水次数2次，践踏和采食较轻。牧户AL在冬夏季草场的放牧时间为5个月，围栏分割冬、夏季两场利用，饮水点安排在分栏中间，牲畜在2个季节饮水时用的时间和路程较段，因此夏季饮水3次，践踏和采食较重。冬天下雪可补充牲畜一定的饮水问题，因此冬季饮水次数2d1次。Landsberg[28]在澳大利亚干旱和半干旱区的牧场，研究发现，距离饮水点10km的区域范围内都会受到由于饮水点的存在所导致的放牧压力的影响。随着定居放牧时间的延续，牲畜也跟进适应，夏季晚休地在自由行走中随地休息，冬季温度低，风大，休息地为棚圈。从以上分析得出，草场利用时间，饮水，晚休地的不同导致牲畜的践踏频率、采食次数都不一样，从而影响土壤理化性质。 　　表2 定居牧户草地利用管理
　　[牧户                              夏季                                                    冬季                      放牧时间 分围栏数 饮水次数 晚休地 放牧时间 分围栏数 饮水次数 晚休地 ND 3个月 2 2次/d 自由随地休息 3个月 1 1次/2d 棚圈 AL 5个月 2 3次/d 自由随地休息 5个月 2 1次/2d 棚圈 ]
　　由于干旱和半干旱草原地区地水资源分布不均匀，牧民定居后牲畜饮水是首要考虑的问题。牧民把水草放在第1位，牲畜放在第2位，一直坚持“草-畜-人”关系的理念。有研究者指出草场划分使得饮水半径设计不合理，造成牲畜饮水和采食之间的往返距离增大。据计算，定居后牲畜每天游走的距离是游牧时期的游走距离的1.6倍[26]。因此，定居不仅仅是改变了居住方式，更重要的是改变了草场利用的方式，定居牧户对草场利用方式的不同，出现局部载畜不均或过量[27]。围绕定居点饮水点草场退化沙化，已成为不争论的事实，几乎所有定居点都被裸露化，裸地面积随畜群数量变化而扩散。
　　3 讨论与结论
　　日本学者大久保正彦认为，牲畜为了生存要逐草追水地移动，而牧民的全体家庭成员则要和畜群结为一体一起移动，因为他们的生存与生活资料主要取之于牲畜。游牧就是人畜的生存与生活只有在移动中方能实现和建立[29]。游牧中四季牧场是根据牲畜在四季的不同生理需求而划定的草原牲畜放牧生态适宜区[30]。然而定居后，季节性游牧变成季节性围栏放牧，固定的时间牧食有限的草地面积，从而有了固定的牧食路程，使定居点和饮水点周围的草场连续踩踏现象严重，践踏是近期草原退化的主要原因。从游牧到定居过程中，草原生态系统遭受了很大的挑战，人们忽略了生产模式的转变以及生态效益的差异。每块围栏草场的保护土壤、水分及肥力的功能及枯草层下降，原有的抗灾能力、繁殖能力和生存能力慢慢减弱，从而降低了天然草场的生产力。平时牲畜的牧食距离更远才能采食足够的食物和水资源，同时连续践踏使植被不断的破坏，这就形成了一种恶性循环[31]。随着更多的围栏放牧，面积较大的草地变成块状草场，同一块草场1天来回践踏的次数增多，井水以及居住点周边无法生长植被，加速了草场的退化。
　　定居牧户围栏放牧对草场带来的影响主要表现在定居点，围栏門口，饮水点都被践踏成了裸地，即使远离围栏的中心部位，由于牲畜采食践踏和风蚀作用下，一定的裸露化。因为围栏内放牧的牲畜总想走出围栏，但受制于围栏的阻挡，就会随着围栏游走而踏出与围栏并行的密集牧道，在围栏中心虽无牧道，但是植被覆盖度普遍低，裸斑面积大，在不同的地形条件下，或者经风力作用，草丛根部高出地面，造成地面凹凸不平。有的地段地表砂石化，有的地段被浮沙覆盖，随地形起伏而变化。由于反复践踏，使得枯枝落叶层普遍荡然无存，从而增加了地表的暴露程度和干旱化趋势。
　　总之，在典型草原定居牧户围栏放牧对土壤有机质含量影响超过自然变化影响的速率和进度，定居牧户季节性围栏放牧冬、夏季草场分栏一致，但是草场利用以及定居点、饮水点的不同而影响土壤有机质含量，土层之间有显著差异，牧户之间土壤有机质含量有极显著差异。在持续强度践踏和采食下，植被退化，表土被裸露化，定居牧户围栏放牧方式对草地的影响差异显著。
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　　（责编：张宏民）
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