放牧鸡对沙草地土壤理化性质的影响

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摘要：以浑善达克沙地巴音胡舒试验基地草地土壤为研究对象，在两种不同植被类型的养鸡棚中采样，分析了放牧鸡对不同类型草地土壤的含水量，硝态氮，铵态氮及土壤微生物碳、氮的影响。结果表明，灌丛草地含水量、硝态氮随距离变化差异显著，草地含水量随深度的变化差异显著。对于两种不同植被类型，深度２０～５０ ｃｍ的土壤铵态氮含量明显高于深度０～１０ ｃｍ土壤的含量；０～１０ ｃｍ土层中土壤微生物碳含量随着放牧距离的增加逐渐减小，但其他层次中没有明显变化；不同的放牧距离对土壤微生物氮的影响差异不明显，但不同层次间存在显著差异。

关键字：放牧鸡；放牧距离；土壤深度；土壤理化性质

中图分类号：Ｘ１７１．１；Ｓ８１２．２；Ｓ８１２．８文献标识码：Ａ文章编号：0439－８114（２０11）13－2626-04

Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｆｒｅｅ－ｒａｎｇｅ Ｃｈｉｃｋｅｎｓ ｏｎ Ｐｈｙｓｉｃａｌ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ of Ｓａｎｄｙ Ｇｒａｓｓｌａｎｄ Ｓｏｉｌ

ＺＨＡＮＧ Ｘｉａｎ－lｏｎｇ１，２，ＳＯＮＧ Ｚｈｉ－hｕｉ２，ＨＵ Ｎａ２

（１． Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｎｄ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｊｉｌｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １３００２６， Ｃｈｉｎａ；

２． Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｎｄ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｓｈｅｎｙａｎｇ １１０１４２， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｓｏｉｌ ｓａｍｐｌｅｓ ｗｅｒｅ ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ ｆｒｏｍ ｔｗｏ ｃｈｉｃｋｅｎ ｆａｒｍｓ with ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｙｐｅｓ ｏｆ ｇｒａｓｓｌａｎｄｓ ｉｎ Ｂａｉｎｈｕｓｈｕ ｏｆ Ｈｕｓｈａｎｄａｋｅ； ａｎｄ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｆｒｅｅ－ｒａｎｇｅ ｃｈｉｃｋｅｎｓ ｏｎ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔ， ＮＨ４＋－Ｎ， ＮＯ３－Ｎ， ｓｏｉｌ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｂｉｏｍａｓｓ ｃａｒｂｏｎ （ＳＭＢＣ）， ａｎｄ ｓｏｉｌ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｂｉｏｍａｓｓ ｎｉｔｒｏｇｅｎ （ＳＭＢＮ） ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｙｐｅｓ ｏｆ ｇｒａｓｓｌａｎｄｓ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ． Ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ ＮＯ３－Ｎ in ｂｒｕｓｈｗｏｏｄ ｌａｎｄ at ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｗｅｒｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ． Ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｏｉｌ ｌａｙｅｒｓ ｏｆ ｇｒａｓｓｌａｎｄ ｗｅｒｅ ａｌｓｏ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ． Ｆｏｒ ｂｏｔｈ ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ ｆｏｒｍｓ， ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ＮＨ４＋－Ｎ ｉｎ ｓｏｉｌ ｌａｙｅｒ ２０~５０ ｃｍ ｗａｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ that in ０~１０ ｃｍ． Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｅｃｒｅａｓｉｎｇ ｏｆ ｇｒａｚｉｎｇ ｒａｄｉｕｓ， ＳＭＢＣ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｉｎ ｔｈｅ ｓｏｉｌ ｌａｙｅｒ ｏｆ ０~１０ ｃｍ， but ｎｏｔ changed ｉｎ other ｓｏｉｌ ｌａｙｅｒｓ． Ｔｈｅｒｅ ｗａｓ ｎｏ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｉｎ ＳＭＢＮ ａｍｏｎｇ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｇｒａｚｉｎｇ ｒａｄｉｕｓ； ｗｈｉｌｅ ｏｂｖｉｏｕｓ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｏｉｌ ｌａｙｅｒｓ ｗｅｒｅ ｆｏｕｎｄ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｆｒｅｅ－ｒａｎｇｅ ｃｈｉｃｋｅｎｓ； ｇｒａｚｉｎｇ distance； ｓｏｉｌ ｄｅｐｔｈ； ｓｏｉｌ ｐｈｙｓｉｃａｌ ａｎｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ

草地是以生长草本和灌木植物为主并适宜发展畜牧业生产的土地。一方面，草地为草食动物提供食料，为人类生产高质量食物、药品、衣着和工业原料；另一方面，对培育土壤的肥力、保持水土、改善地球环境与维持其表面生态平衡等方面起着重大的作用［１］。

对我国而言，拥有各类草地面积约４亿ｈｍ２。但由于几十年的连续超载放牧，造成了我国９０％以上的草地出现了不同程度地退化，严重地影响和制约了其生态服务功能的发挥。而草地退化的主要原因是家畜的过度放牧，其中造成草地过度放牧的直接原因是牛羊。为此，中国科学家首次提出了“以放牧鸡代替牛羊”的新的草地利用方式［２，３］。

针对目前草地退化严重，恢复过程中生态和经济之间存在的巨大矛盾的问题，许多国家利用草地饲养放牧鸡，这种养殖模式的特点是利用围栏将鸡圈养在草原上，并且在围栏内建有棚舍，可供鸡休憩，这样既可为鸡提供较大的活动场地，又有利于鸡采食到可食牧草、昆虫及小型的爬行动物，从而达到减少饲养成本的目的［４］。

草地放牧鸡在英国、法国和东非的坦桑尼亚等国家的研究较多。在美国，放牧鸡的份额不到百分之一，但价格超过传统笼养鸡的２倍。美国农业部给放牧鸡的概念是鸡舍门保持敞开，鸡可以随意进出。欧盟的概念更为严格，要求放牧鸡每天至少在放牧场中放牧８ ｈ，对放牧密度也有要求，一般为每公草地放养１ ０００只以下［４］。对于草地养鸡方面，国内外的研究相对而言还是较少的，且主要是从有机鸡肉生产的角度涉及草地牧鸡的适宜密度，很少涉及草地养鸡对土壤养分、土壤动物和土壤微生物组成的影响。本研究提出的模式，主要是用来揭示草地牧鸡的生态价值，以期为退化草地生态系统的恢复提供理论依据。

１材料与方法

１．１试验地概况

研究地点位于内蒙古正蓝旗的中国科学院植物研究所浑善达克沙地生态研究站巴音胡舒试验示范基地，位于锡林郭勒盟南部，地处东经１１５°００′－１１６°３７′，北纬４１°０９′－４３°１２′。海拔约１ ３００ ｍ，属中温带半干旱大陆性季风气候。春秋多风，冬季漫长寒冷，夏季炎热。雨季为７～８月。年平均气温１．５ ℃，１月平均气温－１８．３ ℃，极端最低气温－３６．６ ℃，７月平均气温１８．７ ℃，极端最高气温３４．８ ℃。年日均气温５ ℃以上的持续时间为１５９ ｄ，年日均气温０ ℃以上的持续时间为１９５ ｄ，无霜期年平均为１０７ ｄ。年平均降水量３６５．１ ｍｍ。土壤类型主要为风沙土。

１．２试验设计

本研究依托中国科学院植物研究所浑善达克沙地生态研究站草地牧鸡大型试验平台进行处理，处理时间约为１００ ｄ。鸡品种选择莱芜黑柴鸡，选择大小一致的脱温雏鸡进行放养，放养开始时对试验用鸡挂签编号。在放养期间，如遇鸡意外死亡，及时清理死禽后立即补充与该群体平均体重相当的健康鸡，以保证社区内设定的牧压。

１．３采样与指标测定方法

１．３．１采样方法２００９年１０月，根据不同的植被类型，分别对养鸡棚一和养鸡棚二（养鸡棚一为灌丛草地，养鸡棚二为草地）所在地土壤进行采样，距离鸡棚５０、１００、１５０、２００、２５０ ｍ处分三条线进行采样（图１、图２，其中养鸡棚一采样点为４点），重复３次。在纵向上分３个层次采样，深度分别为０～１０ ｃｍ，１０～２０ ｃｍ，２０～５０ ｃｍ。测定土壤的含水量，硝态氮，铵态氮和土壤微生物碳、氮指标。

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１．３．２样品的预处理及测定方法①土壤自然含水量。各样方用直径为３ ｃｍ土钻取新鲜的土壤样品，用改锥刮去土钻中的上部浮土，将土捏碎后迅速装入已知准确质量并编号的铝盒内，盖紧，装入木箱，带回实验室内，将铝盒外表擦拭干净，称重。然后揭开盒盖，将盒盖置于铝盒底部，放入已预热至１０５ ℃±２ ℃的烘箱中烘烤６ ｈ。取出，盖好，在干燥器中冷却至室温，称重。所有土壤样品均做３份平行测定。②土壤硝态氮和铵态氮的含量。采用２ ｍｏｌ／Ｌ的ＫＣｌ浸提-流动分析仪法测定。具体步骤为：称取２５．００ ｇ新鲜土样，放入１００ ｍＬ的三角瓶中，加入２ ｍｏｌ／Ｌ的ＫＣｌ溶液５０ ｍＬ。用橡皮塞塞紧，置于往复式振荡机上振荡３０ ｍｉｎ后立即过滤于１００ ｍＬ的塑胶瓶中，盖紧，冰柜内７ ℃±２ ℃条件下储存。测定前将浸提液从冰柜中取出，放在冰箱内冷藏融化，然后采用流动分析仪测定土壤硝态氮和铵态氮的含量。③土壤微生物碳、氮的测定。土壤微生物碳的测定采用氯仿熏蒸-０．５ ｍｏｌ／Ｌ的Ｋ２ＳＯ４提取法，ＴＯＣ自动分析仪测定。土壤微生物氮的测定采用熏蒸提取-凯氏定氮法测定微生物氮量。具体步骤为：称取新鲜土２５．００ ｇ分别放入６个烧杯中，全部放入塑胶桶中培养，同时放入ＮａＯＨ溶液和蒸馏水培养，一周后取出。其中一半以５０ ｍＬ Ｋ２ＳＯ４溶液浸提，浸提液立即处理测定或在－１５ ℃保存。另一半熏蒸２４ ｈ后取出，放净氯仿气体后浸提，同时做空白对照，再用Ｋ２ＳＯ４提取法进行测定。

１．４数据处理

测定的数据用Ｅｘｃｅｌ处理后，采用ＳＰＳＳ １１．５软件中的单因素方差分析（Ｏｎｅ－Ｗａｙ ＡＮＯＶＡ）方法分析土壤硝态氮，铵态氮，微生物碳、氮的显著性，试验数据采用平均值±标准差表示。

２结果与分析

２．１放牧鸡对土壤水分的影响

由表１可知，对于鸡棚一，土壤含水量整体上呈现出随着离鸡舍距离的增加而减少的趋势，同一深度，不同距离之间的土壤含水量存在显著差异；在不同深度间，除距离鸡舍２００ ｍ外，其他同一距离，不同深度间的土壤含水量均存在显著差异。由表２可知，对于鸡棚二，各土层之间土壤含水量存在显著差异；不同距离间土壤含水量差异不明显，但总体上仍呈现随着放牧距离的增加逐渐减少的规律。因在鸡棚附近，放牧鸡的数量增加，鸡排出的粪便、尿液高于远离鸡棚的地方，因此在鸡棚附近的土壤含水量要高于远离鸡棚的土壤含水量；此外，因鸡排出的水分只能停留在表层土壤中，所以在２０～５０ ｃｍ的土层中土壤含水量明显减少。

２．２放牧鸡对土壤硝态氮、铵态氮的影响

２．２．１对土壤硝态氮的影响由图１、图２可知，养鸡棚一中不同距离间土壤硝态氮含量存在显著差异，在同一距离的不同深度间也存在显著差异。０～１０ ｃｍ的土壤硝态氮含量＞１０～２０ ｃｍ土壤硝态氮含量＞２０～５０ ｃｍ土壤硝态氮含量（距离鸡舍50 m处除外）；这可能是由于放牧鸡的数量有限，体积小，排出的粪便量有限，因而只能增加表层土壤硝态氮含量。对于养鸡棚二，植被类型为草地，其自身植被可能吸收部分的养分，因此养鸡棚二的０～１０ ｃｍ土壤硝态氮含量大都比１０～２０ ｃｍ土壤硝态氮含量低。

２．２．２对土壤铵态氮的影响由图３、图４可知，养鸡棚一和养鸡棚二中２０～５０ ｃｍ土壤的铵态氮含量明显高于０～１０ ｃｍ的含量；总体上是随着放牧距离的增加有逐渐增加的趋势，各土层之间差异不明显。由于在距离养鸡棚近的地方，放牧鸡数量增加，排出的粪便对土壤铵态氮含量有影响；但放牧鸡的体积小，排出的粪便有限，土壤铵态氮没有停留在表层，深层土壤铵态氮含量增加，由于长年累积，土壤铵态氮已经存积在土壤深层，而且少有植物的吸收，所以２０～５０ ｃｍ土壤的铵态氮含量要明显高于０～１０ ｃｍ土壤的铵态氮含量。

２．３放牧鸡对土壤微生物碳、氮含量的影响

２．３．１微生物碳由表３、表４可知，养鸡棚一和养鸡棚二中０～１０ ｃｍ土层中土壤微生物碳含量整体上呈随着放牧距离的增加逐渐减小的态势，但其他深度中没有明显变化。０～１０ ｃｍ的土壤微生物碳的含量明显小于２０～５０ ｃｍ的含量，具有显著差异，但不同距离间差异不明显。由于在距离养鸡棚近的地方，放牧鸡的活动强度大，鸡排出粪便也相对较多，而距离鸡舍远的地方，放牧鸡密度小，排泄出的粪便有限，所以靠近养鸡棚的土壤微生物碳含量高于远离养鸡棚的土壤微生物碳含量。对于土壤深度，土壤肥料随着时间的推移，沉积在土壤深层，因此２０～５０ ｃｍ土壤微生物碳含量明显高于０～１０ ｃｍ、１０～２０ ｃｍ的土壤微生物碳含量。

２．３．２微生物氮由表５、表６可知，在养鸡棚一和养鸡棚二中，０～１０ ｃｍ土层的土壤微生物氮含量随着放牧距离的增加呈现减少趋势；且１０～２０ ｃｍ土层中的微生物氮含量明显高于其他两个土层。其原因是距离养鸡棚近处，放牧鸡数量增加，放牧鸡的觅食可以疏松土壤，有利于土壤微生物的生存；鸡的粪便也是肥料，靠近养鸡棚的土壤微生物氮含量高于远离鸡棚的土壤微生物氮含量。由于是１０月份取样，土壤微生物氮沉积在１０～２０ ｃｍ，０～１０ ｃｍ土层土壤微生物氮被植被吸收，因此１０～２０ ｃｍ的土壤微生物氮含量明显高于０～１０ ｃｍ、２０～５０ ｃｍ的土壤微生物氮含量。

３结论与讨论

３．１结论

１）灌丛草地含水量、硝态氮随距离变化差异显著，且在０～１０ ｃｍ和１０～２０ ｃｍ土层之间存在显著差异；草地含水量随深度的变化差异显著。

２）对于两种不同植被类型，深度２０～５０ ｃｍ的土壤铵态氮含量明显高于深度０～１０ ｃｍ土壤的含量；０～１０ ｃｍ土层中土壤微生物碳含量随放牧距离的增加逐渐减小，但其他层次中没有明显变化，０～１０ ｃｍ的土壤微生物碳的含量明显小于２０～５０ ｃｍ的含量，存在显著差异。

３）不同的放牧距离对土壤微生物氮的影响差异不明显，灌丛草地和草地的１０～２０ ｃｍ土层的微生物氮含量均明显高于其他两个土层。出现上述变化的原因是放牧鸡对牧草以及昆虫的采食量是有限的，主要依靠补充饲料来满足营养需要，这样放牧鸡通过排泄而归还土壤的养分要高于通过采食牧草而获得的养分，所以在不同距离、不同深度间对土壤产生一定的影响。因此可以利用这种新的模式来揭示草地牧鸡的生态价值，为退化草地生态系统的恢复提供理论依据。

３．２讨论

本研究在内蒙古浑善达克沙草地进行，其土质主要是沙土，本试验研究表明放牧鸡对土壤水分的影响在距离鸡舍５０ ｍ处最为显著，并且随着放牧距离的增加呈现减少的趋势，主要原因是这部分距离鸡舍最近［５］，放牧鸡的活动强度最大，土壤水分蒸发量大［６］。放牧鸡主要集中在鸡舍附近和鸡群相对集中的草地觅食，鸡群集中的地方草地易因过度采食和践踏遭受破坏，但仍好于其他放牧方式的草地［６］。本研究表明，不同放牧距离下对土壤的硝态氮、铵态氮及土壤的微生物具有一定的影响，但是并没有明显的变化规律，其中放牧鸡对表层土壤的影响较为显著，这主要是由于放牧鸡体积较小，采食量也较少，对草地造成负荷相比其他家畜也就较小［７］。通过研究不同放牧距离下放牧鸡对土壤的影响，可以得出放牧鸡能影响表层土壤的一些性质，对距鸡舍近的土壤产生的影响较大。

目前对于放牧牛羊对草地生态环境的影响研究相对较多，对于放牧鸡对草地生态环境的影响研究相对较少。本研究仅对放牧鸡对草地０～５０ ｃｍ深度以及距离鸡舍核心区２５０ ｍ范围内土壤的含水量，硝态氮，铵态氮，土壤微生物碳、氮几个理化指标的影响进行了分析。由于对比资料较少，分析结论有待于进一步论证。在放牧鸡对地上植物多样性、植物群落和对地下理化性质及微生物的影响方面，放牧鸡对生态环境影响方面需进行进一步研究，以揭示放牧鸡在环境、生态和经济方面的价值。

参考文献：

［１］ 刘忠宽． 不同放牧压草原休牧后土壤养分和植物群落变化的研究［Ｄ］． 北京：中国农业大学，２００４．

［２］ 蒋高明． “畜南下， 禽北上” ――畜禽换位新思路促农牧业双赢［Ｊ］． 发明与创新，２００９（５）：２３－２４．

［３］ 蒋高明．恢复草原新思路：畜南下，禽北上［Ｊ］．人与自然，２００６（９）：１８－２０．

［４］ 迟晖，王． 放牧鸡的研究进展［Ｊ］． 中国畜牧杂志，２００７，４３（５）：４０－４２．

［５］ 戎郁萍，韩建国，王培，等． 放牧强度对草地土壤理化性质的影响［Ｊ］． 中国草地，２００１，２３（４）：４１－４７．

［６］ ＧＬＡＴＺ Ｐ Ｃ， ＲＵ Ｙ Ｊ， ＭＩＡＯ Ｚ Ｈ， ｅｔ ａｌ． Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｎｇ ｐｏｕｌｔｒｙ ｉｎｔｏ ａ ｃｒｏｐ ａｎｄ ｐａｓｔｕｒｅ ｆａｒｍｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］． Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｏｕｌｔｒｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ， ２００５，４（４）：１８７－１９１．

［７］ 王峰，胡旭．滩鸡放牧对荒漠草原植被和土壤水分的影响［Ｊ］．当代畜牧，２００７（９）：４５－４８．

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