草原放牧雞對(duì)沙化草地土壤理化性質(zhì)的影響

張顯龍， 雷克成， 王姝涵

(1.吉林大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，吉林長(zhǎng)春 130026;2.沈陽(yáng)化工大學(xué)環(huán)境與安全學(xué)院，遼寧沈陽(yáng) 110142)

草地是一種寶貴的自然資源，是草原畜牧業(yè)賴(lài)以生存發(fā)展的基礎(chǔ)，在社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境保護(hù)中起到十分重要的作用［1］.但近年來(lái)，由于受到溫室效應(yīng)和人類(lèi)不合理活動(dòng)的影響，草地退化已經(jīng)成為全世界普遍關(guān)注的問(wèn)題［2］.我國(guó)約有草地4億公頃，其中內(nèi)蒙古草原占全國(guó)草地面積的35%，是我國(guó)最大的草場(chǎng)和天然牧場(chǎng).在我國(guó)以草原為生產(chǎn)資料的畜牧業(yè)生產(chǎn)中，占據(jù)著重要地位.同時(shí)，內(nèi)蒙古草原也是我國(guó)北部邊疆重要的生態(tài)屏障，對(duì)保衛(wèi)我國(guó)的生態(tài)安全起著重要作用［3-5］.

多年來(lái)，由于過(guò)度放牧、草地的不合理利用導(dǎo)致內(nèi)蒙古草原逐漸陷入草地退化和牲畜生產(chǎn)量降低的惡性循環(huán)中，造成草地荒漠化嚴(yán)重、草地承載能力下降，直接誘發(fā)了生物多樣性降低、植被退化、土壤沙化、沙塵暴頻發(fā)等生態(tài)環(huán)境惡化現(xiàn)象［6-9］，嚴(yán)重威脅著國(guó)家的生態(tài)安全，影響草地生態(tài)功能的發(fā)揮.然而草地退化的主要原因是牛羊的過(guò)度放牧.面對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和草原恢復(fù)的困局，蔣高明學(xué)者首次提出“以放牧雞代替牛羊”新的草地利用方式［10］，用雜食性的家禽替代部分牛羊，利用草原上夏季雨熱同期、植物生長(zhǎng)旺盛、蝗蟲(chóng)較多的特點(diǎn)，在草原上放養(yǎng)雞群，既能防控害蟲(chóng)，增加當(dāng)?shù)啬撩竦氖杖?，為市?chǎng)提供優(yōu)質(zhì)的禽產(chǎn)品，還能改善土壤性質(zhì)，通過(guò)自然力恢復(fù)草地活力，達(dá)到經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)保護(hù)的雙贏局面［11-13］.目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)草地放牧牛羊等對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響的研究較多，對(duì)沙草地放牧家禽對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響詳細(xì)研究還是空白.作者與中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)所一起承擔(dān)了中國(guó)科學(xué)院知識(shí)創(chuàng)新工程重要方向項(xiàng)目(KZCXYW-Q1-13)中部分子課題，依托中科學(xué)院植物研究所渾善達(dá)克沙地生態(tài)研究站巴音胡舒試驗(yàn)示范基地平臺(tái)，以禽代畜放牧對(duì)渾善達(dá)克沙草地土壤理化性質(zhì)的影響，詳細(xì)分析了草原牧雞對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響，為合理放養(yǎng)草原牧雞提供科學(xué)依據(jù).

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)地概況

研究地點(diǎn)位于中國(guó)科學(xué)院植物研究所渾善達(dá)克沙地生態(tài)研究站巴音胡舒試驗(yàn)示范基地，位于錫林郭勒盟南部正藍(lán)旗，地處東經(jīng)115°00'～116°37'，北緯 41°09'～43°12'.海拔約 1 300 m，屬中溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候.春秋多風(fēng)，冬季漫長(zhǎng)寒冷，夏季炎熱.年平均氣溫為1.5℃，1月平均氣溫-18.3℃，7月平均氣溫18.7℃，極端最低氣溫-36.6℃，極端最高氣溫35.9℃.年日均氣溫5℃以上的持續(xù)時(shí)間為159 d.年平均降水量365.1 mm，主要集中在7～9月.其土壤類(lèi)型主要為黑鈣土和栗鈣土，土壤有機(jī)質(zhì)含量豐富.

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)研究依托中國(guó)科學(xué)院植物研究所渾善達(dá)克沙地生態(tài)研究站草原放牧雞大型試驗(yàn)平臺(tái)，平臺(tái)設(shè)計(jì)為:選擇均勻一致、地勢(shì)平坦的草地10 000 m2，布置4個(gè)雞放牧密度100只/hm2、200只/hm2、400 只/hm2和 800 只/hm2，每個(gè)處理重復(fù)4次，另外，設(shè)置4個(gè)空白對(duì)照，處理時(shí)間為100 d.

1.3 采樣與指標(biāo)測(cè)定方法

1.3.1 采樣方法

采樣時(shí)間為2010年8月.按試驗(yàn)設(shè)計(jì)在每個(gè)處理中分別設(shè)置5個(gè)采樣點(diǎn)，距離雞舍S1=2 m，S2=4 m，S3=8 m，S4=16 m，S5=32 m.4個(gè)不同放牧密度處理及1個(gè)空白對(duì)照.重復(fù)4次，共計(jì)20個(gè)樣地，100個(gè)樣品.

1.3.2 樣品的測(cè)定方法

經(jīng)過(guò)預(yù)處理后的土樣分別進(jìn)行測(cè)定土壤的含水量，pH值，硝態(tài)氮，銨態(tài)氮，全氮，有機(jī)質(zhì)和速效磷.其中硝態(tài)氮、銨態(tài)氮經(jīng)2 mol/L的KCl浸提后，同時(shí)采用注射流動(dòng)分析儀測(cè)定;有機(jī)碳采用重鉻酸鉀氧化法測(cè)定;全氮采用半微量凱氏消煮法;速效磷采用硫酸鉬銻抗比色采用法;土壤含水量的測(cè)定采用質(zhì)量分析法;pH值采用電位測(cè)定法.測(cè)定數(shù)據(jù)經(jīng) Excel處理后，采用SPSS20軟件中的單因素方差分析(One-wav ANOVA)方法分析土壤含水量，pH值，硝態(tài)氮，銨態(tài)氮，全氮，有機(jī)質(zhì)和速效磷的顯著性.

2 結(jié)果與討論

2.1 放牧雞對(duì)土壤含水率的影響

放牧雞對(duì)土壤含水率的影響見(jiàn)表1、表2和圖1.

表1 不同放牧密度和雞舍距離土壤含水率的方差分析Table 1 Different density and henhouse distance of the moisture content of the soil analysis of variance

表2 不同放牧密度和雞舍距離土壤含水率的多重比較分析Table 2 Different density and henhouse distance of the moisture content of the multiple comparison analysis

圖1 不同放牧密度和雞舍距離對(duì)土壤含水率的影響Fig.1 Soil moisture content for different density and distance

方差分析表明:放牧密度、離雞舍的距離均對(duì)土壤含水率存在顯著的影響(P＜0.05);即在不同放牧密度、雞舍距離條件下，土壤含水率存在顯著差異.具體由表2可知，對(duì)照組中，距離2 m、8 m與4 m、16 m之間的含水率存在顯著差異(P＜0.05);放牧密度100只/hm2下，距離2 m、8 m、16 m相互之間的含水率存在顯著差異(P＜0.05);放牧密度200只/hm2下，距離4 m、8 m、16 m相互之間的含水率存在顯著差異(P＜0.05);放牧密度400只/hm2下，距離8 m與16 m、32 m的含水率存在顯著差異(P＜0.05);放牧密度800只/hm2下，距離2 m、4 m與其他距離下的含水率存在顯著差異(P＜0.05).2 m距離下，對(duì)照組、放牧密度200只/hm2與其他放牧密度之間的含水率均存在顯著差異(P＜0.05);4 m距離下，放牧密度100只/hm2、800只/hm2與其他放牧密度的含水率存在顯著差異(P＜0.05);距離8 m下，放牧密度200只/hm2與400只/hm2之間的含水率均存在顯著差異(P＜0.05).由圖1可知，放牧后，土壤含水率總體有所下降，在放牧密度為200只/hm2時(shí)，土壤含水率接近對(duì)照組，且8 m處的土壤含水率高于其他距離，這可能與雞的活動(dòng)習(xí)性有關(guān).

2.2 放牧雞對(duì)土壤pH的影響

放牧雞對(duì)土壤pH值的影響見(jiàn)表3和圖2.

方差分析表明:放牧密度、離雞舍的距離對(duì)pH值均不存在顯著的影響(P＞0.05)，即不同放牧密度、離雞舍距離間的pH值不存在顯著差異.由圖2可知:土壤pH值在8.13～9.09間變動(dòng)，呈弱堿性，這可能與當(dāng)?shù)氐耐寥李?lèi)型有關(guān).

表3 不同放牧密度和雞舍距離土壤pH值的方差分析Table 3 Different density and distance soil pH value of the analysis of variance

2.3 放牧雞對(duì)土壤銨態(tài)氮含量的影響

放牧雞對(duì)土壤銨態(tài)氮含量的影響見(jiàn)表4、表5和圖3.方差分析表明，放牧密度和離雞舍的距離均對(duì)銨態(tài)氮存在顯著的影響(P＜0.05)，即不同放牧密度和雞舍距離條件下，銨態(tài)氮存在顯著差異.具體表現(xiàn)為(見(jiàn)表5):對(duì)照中距離32 m與其他距離的銨態(tài)氮均存在顯著差異(P＜0.05)，距離8 m與2 m、16 m的銨態(tài)氮之間存在顯著差異(P＜0.05).放牧密度100只/hm2下距離8 m與16 m之間的銨態(tài)氮存在顯著的差異(P＜0.05);放牧密度400只/hm2下距離2 m、4 m與其他距離的銨態(tài)氮均存在顯著的差異(P＜0.05);2 m距離下，放牧密度為100只/hm2、400只/hm2、800只/hm2的銨態(tài)氮均存在顯著的差異(P＜0.05);4 m距離下，放牧密度400只/hm2下的銨態(tài)氮最低，并與其他放牧密度的銨態(tài)氮存在顯著差異(P＜0.05);8 m距離下，對(duì)照、放牧密度100只/hm2與其他密度的銨態(tài)氮均存在顯著的差異(P＜0.05);在距離32 m下，對(duì)照與其他放牧密度之間的銨態(tài)氮均存在顯著差異(P＜0.05).由圖3可知，對(duì)照中不同距離存在較大差異，放牧后銨態(tài)氮含量有所下降，且總體低于空白對(duì)照，這可能與土壤微生物分解作用有關(guān).

表4 不同放牧密度和雞舍距離土壤銨態(tài)氮含量的方差分析Table 4 Different density and distance soil ammonium nitrogen content of analysis of variance

表5 不同放牧密度和雞舍距離土壤銨態(tài)氮含量的多重比較分析Table 5 Different density and distance soil ammonium nitrogen content of the multiple comparison analysis

圖3 不同放牧密度和雞舍距離對(duì)土壤銨態(tài)氮含量的影響Fig.3 Different density and distance soil ammonium nitrogen content

2.4 放牧雞對(duì)土壤硝態(tài)氮含量的影響

放牧雞對(duì)土壤硝態(tài)氮含量的影響見(jiàn)表6、表7和圖4.方差分析可知:離雞舍距離對(duì)硝態(tài)氮不存在非常顯著的影響(P＞0.05)，而放牧密度對(duì)硝態(tài)氮存在顯著的影響(P＜0.05)，即在不同雞舍距離條件下，硝態(tài)氮不存在顯著差異，不同放牧密度條件下，硝態(tài)氮存在顯著差異.具體表現(xiàn)為(見(jiàn)表7):2 m距離下，放牧密度400只/hm2與其他放牧密度之間的硝態(tài)氮均存在顯著差異(P＜0.05);4 m距離下，放牧密度800只/hm2、400只/hm2與其他放牧密度的硝態(tài)氮存在顯著差異(P＜0.05);距離8 m下，放牧密度100只/hm2與其他放牧密度之間的硝態(tài)氮均存在顯著差異(P＜0.05);距離16 m下，對(duì)照、100只/hm2與其他放牧密度的硝態(tài)氮存在顯著差異(P＜0.05);距離 32 m下，放牧密度 800只/hm2、對(duì)照與其他放牧密度之間的硝態(tài)氮均存在顯著差異(P＜0.05).由圖4可知，隨著放牧密度的增加土壤硝態(tài)氮含量升高，放牧密度為400只/hm2時(shí)，硝態(tài)氮含量總體提高較大，放牧密度為800只/hm2時(shí)，硝態(tài)氮含量基本穩(wěn)定，且略高于空白對(duì)照.

表6 不同放牧密度和雞舍距離土壤硝態(tài)氮含量的方差分析Table 6 Different density and distance soil nitrate nitrogen content of analysis of variance

表7 不同放牧密度和雞舍距離土壤硝態(tài)氮含量的多重比較分析Table 7 Different density and distance of soil nitrate nitragen conten of the multiple comparison analysis

圖4 不同放牧密度和雞舍距離對(duì)土壤硝態(tài)氮含量的影響Fig.4 Different density and distance soil nitrate nitrogen content

2.5 放牧雞對(duì)土壤全氮含量的影響

放牧雞對(duì)土壤全氮含量的影響見(jiàn)表8、表9和圖5.方差分析表明:放牧密度對(duì)全氮存在非常顯著的影響(P＜0.05)，而離雞舍距離對(duì)全氮不存在顯著的影響(P＞0.05);即在不同放牧密度條件下，全氮存在顯著差異，而不同雞舍距離條件下，全氮不存顯著差異.由表9分析:各距離下的所有放牧密度之間的全氮均不存在顯著差異，可能是由于放牧密度和離雞舍距離產(chǎn)生了交互影響，所以導(dǎo)致差異不顯著.由圖5可知，放牧后土壤全氮總體有所下降，但在放牧密度為400只/hm2時(shí)，土壤全氮含量總體比其他放牧密度高，且接近空白.

表8 不同放牧密度和雞舍距離土壤全氮的方差分析Table 8 Different density and distance soil total nitrogen analysis of variance

表9 不同放牧密度和雞舒距離土壤全氮的多重比較分析Table 9 Different density and distance soil total nitrogen of multiple comparison analysis

圖5 不同放牧密度和雞舍距離對(duì)土壤全氮含量的影響Fig.5 Different density and distance soil total nitrogen content

2.6 放牧雞對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響

放牧雞對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響見(jiàn)表10和圖6.由表10結(jié)果可知:放牧密度、離雞舍的距離均對(duì)有機(jī)質(zhì)不存在非常顯著的影響(P＞0.05).由圖6可知，土壤有機(jī)質(zhì)含量變化趨勢(shì)不明顯，但總體比空白都有提高，可能是由于雞糞便增加了土壤有機(jī)質(zhì)含量，在放牧密度為100只/hm2有機(jī)質(zhì)總體含量總體含量最大.

表10 不同放牧密度和雞舍距離土壤有機(jī)質(zhì)含量的方差分析Table 10 Different density and distance soil organic matter content of analysis of variance

圖6 不同放牧密度和雞舍距離對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響Fig.6 Different density and distance organic matter content of the soil

2.7 放牧雞對(duì)土壤磷含量的影響

放牧雞對(duì)土壤磷含量的影響見(jiàn)表11和圖7.方差分析表明:放牧密度對(duì)磷含量存在顯著影響(P＜0.05)，而雞舍的距離對(duì)磷含量不存在顯著的影響(P＞0.05).具體由表12可知:4 m距離，400只/hm2下的磷含量最高，并與其他放牧密度的磷含量存在顯著差異(P＜0.05)，密度800只/hm2與200只/hm2之間的磷含量也存在顯著差異(P＜0.05);在距離8 m、16 m下放牧密度800只/hm2與400只/hm2之間的磷含量存在顯著差異(P＜0.05);在距離32 m下放牧密度400只/hm2與200只/hm2之間的磷含量均存在顯著差異(P＜0.05).由圖7可以看出:隨著放牧密度的增大，土壤磷含量變化趨勢(shì)不明顯，放牧后土壤磷含量高于對(duì)照，在放牧密度為400只/hm2時(shí)土壤磷含量明顯高于其他放牧密度，總的來(lái)說(shuō)放牧雞有利于提高土壤磷含量.

表11 不同放牧密度和雞舒距離土壤磷含量的方差分析Table 11 Different density and distance of soil phosphorus content analysis of variance

表12 不同放牧密度和雞舍距離土壤磷含量的多重比較分析Table 12 Different density and distance soil phosphorus content of multiple comparison analysis

圖7 不同放牧密度和雞舍距離對(duì)土壤磷含量的影響Fig.7 Different density and distance soil phosphorus content

3 結(jié)論

(1)放牧雞對(duì)土壤含水率存在顯著影響，隨著放牧密度的增加，含水率總體降低，放牧密度為200只/hm2時(shí)土壤含水率接近未放牧，且8 m處的土壤含水率高于其他距離.

(2)放牧雞對(duì)土壤pH值、有機(jī)質(zhì)不存在顯著影響，但土壤有機(jī)質(zhì)總體高于未放牧.

(3)放牧雞對(duì)土壤銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、全氮存在顯著影響.放牧后銨態(tài)氮含量有所下降.隨著放牧密度的增加土壤硝態(tài)氮含量升高，放牧密度為400只/hm2時(shí)，硝態(tài)氮含量總體提高較大，放牧密度為800只/hm2土壤硝態(tài)氮含量基本穩(wěn)定.放牧后土壤全氮總體有所下降，但在放牧密度為400只/hm2時(shí)，土壤全氮含量總體比其他放牧密度高，且接近空白.

(4)放牧密度對(duì)土壤磷含量存在顯著影響，隨著放牧密度的增大，土壤磷含量變化趨勢(shì)不明顯，但是在放牧密度為400只/hm2時(shí)土壤磷含量明顯高于其他放牧密度和空白，適度放牧雞有利于提高土壤磷含量.

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