Effects of summer decomposition of yak and Xizang sheep dung on soil nutrients in the Peri-Qinghai Lake Region

doi:10.11686/cyxb2025269

Abstract

Abstract:

Yaks and Xizang sheep are the primary grazing livestock on the Qinghai-Tibet Plateau. The decomposition of their dung exerts a direct effect on alpine grassland ecosystems， yet the mechanisms and differences in how these two types of dung affect soil nutrients remain poorly understood. In this study， the nylon mesh bag method was used to monitor nutrient release dynamics from fresh yak and Xizang sheep dung of equal dry weight. A concentric-circle stratified sampling approach was employed to investigate the migration and enrichment patterns of nutrients released from dung decomposition along the vertical （below-dung） and horizontal （around-dung） directions in the soil. The results indicated that： 1） The total carbon （TC）， total nitrogen （TN）， and total phosphorus （TP） contents in fresh yak and Xizang sheep dung were 333.39 and 311.41 g·kg?1， 22.25 and 15.51 g·kg?1， and 6.95 and 7.47 g·kg?1， respectively； 2） After 45 days of natural decomposition， the losses in dry matter， TC， TN， and TP were 28.58% and 12.82%， 23.68% and 17.85%， 9.35% and 15.54%， and 22.45% and 30.21% for yak and Xizang sheep dung， respectively； 3） On the 45th day of decomposition， the soil TC content reached its peak under both dung treatments. The TP content in the soil around Xizang sheep dung was slightly higher than that around yak dung， while the TN content beneath and around yak dung was higher than that in the Xizang sheep dung treatment； 4） The enrichment rate for TC beneath Xizang sheep dung was significantly higher than that beneath yak dung after 45 days of decomposition， but no significant differences were detected in the TN enrichment rates between the two types of dung in either the below-dung or around-dung soil sampling. In summary， fresh yak dung contained higher TC and TN than Xizang sheep dung， decomposed more rapidly， and released nitrogen more strongly. In contrast， Xizang sheep dung facilitated more sustained soil carbon enrichment. Both types of dung promoted phosphorus accumulation， and nutrient migration was more pronounced in the vertical direction than in the horizontal direction.

Key words: alpine grassland, yak, Xizang sheep, dung decomposition, soil nutrients, nutrient enrichment

Meng-qi LI, Quan-min DONG, Cai-cai SUN, Wei-dong LYU, Wei XU, Yu-zhen LIU, Wen-ting LIU, Xiao-xia YANG. Effects of summer decomposition of yak and Xizang sheep dung on soil nutrients in the Peri-Qinghai Lake Region[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2026, 35(4): 42-53.

Figures/Tables 6

References 32

[1]	Zhang Y J， Zhu J T， Shen R N， et al. Research progress on the effects of grazing on grassland ecosystem. Chinese Journal of Plant Ecology， 2020， 44（5）： 553-564.
	张扬建，朱军涛，沈若楠，等. 放牧对草地生态系统影响的研究进展. 植物生态学报， 2020， 44（5）： 553-564.
[2]	Dong S K， Shang Z H， Gao J X， et al. Enhancing sustainability of grassland ecosystems through ecological restoration and grazing management in an era of climate change on Qinghai-Tibetan Plateau. Agriculture Ecosystems and Environment， 2019， 287（C）： 106684.
[3]	Willott J S， Miller J A， Incoll D L， et al. The contribution of rabbits （Oryctolagus cuniculus L.） to soil fertility in semi-arid spain. Biology and Fertility of Soils， 2000， 31（5）： 379-384.
[4]	Gao Z Y， Wang H Y， Zhang Y F. Soil carbon， nitrogen and phosphorus stoichiometric characteristics and driving factors： a review. Journal of Zhejiang A & F University， 2025， 42（3）： 645-656.
	高子滢，王海燕，张亦凡. 土壤碳氮磷化学计量特征及其驱动因素. 浙江农林大学学报， 2025， 42（3）： 645-656.
[5]	Jiang S C， Zhou D W. The impact of cattle dung deposition on grasslands in the Songnen Grassland. Acta Prataculturae Sinica， 2006， 15（4）： 30-35.
	姜世成，周道玮. 牛粪堆积对草地影响的研究. 草业学报， 2006， 15（4）： 30-35.
[6]	Wang C H， Xing X R， Han X G. Advances in study of factors affecting soil N mineralization in grassland ecosystems. Chinese Journal of Applied Ecology， 2004， 15（11）： 2184-2188.
	王常慧，邢雪荣，韩兴国. 草地生态系统中土壤氮素矿化影响因素的研究进展. 应用生态学报， 2004， 15（11）： 2184-2188.
[7]	Liu X M， Chen H Y， Zheng R， et al. Decomposition of sheep and cattle dung in a steppe in Inner Mongolia， China. Chinese Journal of Applied and Environmental Biology， 2011， 17（6）： 791-796.
	刘新民，陈海燕，峥嵘，等. 内蒙古典型草原羊粪和牛粪的分解特征. 应用与环境生物学报， 2011， 17（6）： 791-796.
[8]	Liu X M. Assemblage characteristics of dung beetles in livestock dung in Inner Mongolian typical steppe. Chinese Journal of Ecology， 2011， 30（1）： 24-29.
	刘新民. 内蒙古典型草原家畜粪中的粪金龟子群落特征. 生态学杂志， 2011， 30（1）： 24-29.
[9]	Zhang Z Y， Zhang S T. Effects of yak dung deposition on soil enzyme activities in an alpine meadow in the Tibetan Plateau. Pratacultural Science， 2021， 38（5）： 803-811.
	张志阳，张世挺. 牦牛粪沉积对青藏高原高寒草甸土壤酶活性的影响. 草业科学， 2021， 38（5）： 803-811.
[10]	Zhao Y， Li S Y， Dong B W， et al. Effects of fresh sheep manure addition on vegetation and soil characteristics of moderately saline-alkali degraded Leymus chinensis grassland. Chinese Journal of Grassland， 2023， 45（9）： 57-65.
	赵宇，李思宇，董博文，等. 鲜羊粪添加对中度盐碱退化羊草草地植被及土壤特征的影响. 中国草地学报， 2023， 45（9）： 57-65.
[11]	Sun P F. Research progress on the impacts of yak dung deposition from grazing on grassland-based animal husbandry. China Animal Industry， 2021， 7（2）： 57.
	孙鹏飞. 放牧牦牛粪对草地畜牧业影响研究进展. 中国畜牧业， 2021， 7（2）： 57.
[12]	Wang J L， Cao W X， Li W. Response of foraging preference of Tibetan sheep to forage plants in different topographies on Qilian Mountains. Acta Ecologica Sinica， 2024， 44（16）： 7213-7225.
	王金兰，曹文侠，李文. 祁连山不同地形饲用植物对藏羊偏食性的影响. 生态学报， 2024， 44（16）： 7213-7225.
[13]	Illius A W， Gordon I J. The allometry of food intake in grazing ruminants. Journal of Animal Ecology， 1987， 56（3）： 989-999.
[14]	Du Z Y， Cai Y J， Wang X D， et al. Temporal variation of yak and Tibetan sheep dung nutrients from an alpine steppe in northern Tibet， China. Mountain Research， 2014， 32（4）： 423-430.
	杜子银，蔡延江，王小丹，等. 牦牛和藏绵羊粪便降解过程中的养分动态变化. 山地学报， 2014， 32（4）： 423-430.
[15]	Cao J M， Guo Y Y， Li N N， et al. Effects of dung beetles on characteristics of nutrient changes in cattle and horse feces and soil in Seirphidium semidesert. Chinese Journal of Grassland， 2021， 43（2）： 75-81， 114.
	曹佳敏，郭亚亚，李娜娜，等. 绢蒿荒漠粪甲虫对牛粪、马粪分解及粪下土壤养分的影响. 中国草地学报， 2021， 43（2）： 75-81， 114.
[16]	Huang C， Yan P， Liang C N. Current status and development directions of the yak breeding industry in China. Chinese Livestock and Poultry Breeding， 2023， 19（7）： 121-127.
	黄纯，阎萍，梁春年. 中国牦牛种业现状与发展方向. 中国畜禽种业， 2023， 19（7）： 121-127.
[17]	Lyu W D， Dong Q M， Sun C C， et al. Effects of yak and Tibetan sheep grazing on the nitrogen pool of plant communities of alpine grasslands in the Qinghai-Tibetan Plateau. Acta Agrestia Sinica， 2024， 32（5）： 1420-1428.
	吕卫东，董全民，孙彩彩，等. 牦牛和藏羊放牧对青藏高原高寒草地植物群落氮库的影响. 草地学报， 2024， 32（5）： 1420-1428.
[18]	Sun C C， An H T， Dong Q M， et al. Responses of soil microbial activity to grazing intensity in alpine grasslands of Qinghai-Tibetan Plateau. Chinese Journal of Ecology， 2024， 44（9）： 2930-2937.
	孙彩彩，安海涛，董全民，等. 青藏高原高寒草地土壤微生物活性对放牧强度的响应. 生态学杂志， 2024， 44（9）： 2930-2937.
[19]	Du Z Y， Wang X D， Hong J T， et al. Effects of seasonal freeze-thaw cycles and livestock excreta returning on soil physical properties， and nitrogen and phosphorus dynamics in alpine grassland. Mountain Research， 2022， 40（1）： 29-42.
	杜子银，王小丹，洪江涛，等. 冻融及牲畜排泄物作用下的高寒草地土壤物理特性和氮磷变化. 山地学报， 2022， 40（1）： 29-42.
[20]	Shen Y L. Study on optical measurement method of leaf moisture content of lettuce. Zhengzhou： Hebei Agricultural University， 2019.
	申艳路. 生菜叶片含水率光学测量方法研究. 郑州：河北农业大学， 2019.
[21]	Ren X， Chu G X， Song R Q， et al. The characteristics of “fertile island” on Haloxylon ammodendron at an oasis-desert ecotone in the south edge of Junggar Basin. Chinese Journal of Soil Science， 2010， 41（1）： 100-104.
	任雪，褚贵新，宋日权，等. 准噶尔盆地南缘绿洲——荒漠过渡带梭梭“肥岛”效应特征. 土壤通报， 2010， 41（1）： 100-104.
[22]	Wan J X， Wang X F， Yang T J， et al. Livestock manure type affects microbial community composition and assembly during composting. Frontiers in Microbiology， 2021， 12： 621126.
[23]	Wu X W， Li G Y， Sun S C. Effect of rainfall regimes on the decomposition rate of yak dung in an alpine meadow of northwest Sichuan Province， China. Acta Ecologica Sinica， 2011， 31（23）： 28-36.
	吴新卫，李国勇，孙书存. 降水量对川西北高寒草甸牦牛粪分解速率的影响. 生态学报， 2011， 31（23）： 28-36.
[24]	Williams P H， Haynes R J. Effect of sheep， deer and cattle dung on herbage production and soil nutrient content. Grass and Forage Science， 1995， 50（3）： 263-271.
[25]	Wachendorf C， Lampe C， Taube F， et al. Nitrous oxide emissions and dynamics of soil nitrogen under ^{15^}N‐labeled cow urine and dung patches on a sandy grassland soil. Journal of Plant Nutrition and Soil Science， 2008， 171（2）： 171-180.
[26]	Ran X L， Deng Y， Sai N G， et al. Hotspots and future trends of phosphorus recycling from livestock manure： A bibliometric review. The Science of the Total Environment， 2023， 892： 164346.
[27]	Kong Y Y， Yu Y W， Hou F J. Interspecific associations in plant communities under yak dung depositions in an alpine meadow. Acta Prataculturae Sinica， 2017， 26（3）： 44-52.
	孔杨云，于应文，侯扶江. 牦牛粪沉积下高寒草甸植物群落种间关联研究. 草业学报， 2017， 26（3）： 44-52.
[28]	Nargiza G L， Xiao Y X， Song B Y， et al. Effects of “fertile island” effects of desert plants on spatial distribution of soil nutrients. Bulletin of Botanical Research， 2023， 43（6）： 868-880.
	阿力甫那尔格孜，肖钰鑫，宋泊沂，等. 荒漠植物“肥岛”效应对土壤养分空间分布的影响. 植物研究， 2023， 43（6）： 868-880.
[29]	MacDiarmid B N， Watkin B R. The cattle dung patch. 2. Effect of a dung patch on chemical status of soil， and ammonia nitrogen losses from patch. Journal of the British Grassland Society， 1972， 27（1）： 43-48.
[30]	Sager M. Trace and nutrient elements in manure， dung and compost samples in Austria. Soil Biology & Biochemistry， 2006， 39（6）： 1383-1390.
[31]	Aarons R S， O'Connor R C， Gourley P J C. Dung decomposition in temperate dairy pastures. I. Changes in soil chemical properties. Soil Research， 2004， 42（1）： 107-114.
[32]	Finzi A， Mattachini G， Lovarelli D， et al. Technical， economic， and environmental assessment of a collective integrated treatment system for energy recovery and nutrient removal from livestock manure. Sustainability， 2020， 12（7）： 2756.

项目 Item	全碳含量Total carbon content （g·kg^-1）	全氮含量Total nitrogen content （g·kg^-1）	全磷含量Total phosphorus content （g·kg^-1）	干基含水率Dry basis moisture content （%）
牦牛粪Yak dung	333.39±2.74A	22.25±0.63A	6.95±0.10B	387.71
藏羊粪Xizang sheep dung	311.41±1.93B	15.51±0.53B	7.47±0.15A	173.75
0~10 cm土壤深度Soil depth	39.55±0.82a	2.11±0.04a	0.60±0.01a
10~20 cm土壤深度Soil depth	35.31±0.82b	1.53±0.05b	0.54±0.01b
20~30 cm土壤深度Soil depth	33.93±0.51b	0.92±0.07c	0.44±0.01c

项目 Item	全碳含量Total carbon content （g·kg^-1）	全氮含量Total nitrogen content （g·kg^-1）	全磷含量Total phosphorus content （g·kg^-1）	干基含水率Dry basis moisture content （%）
牦牛粪Yak dung	333.39±2.74A	22.25±0.63A	6.95±0.10B	387.71
藏羊粪Xizang sheep dung	311.41±1.93B	15.51±0.53B	7.47±0.15A	173.75
0~10 cm土壤深度Soil depth	39.55±0.82a	2.11±0.04a	0.60±0.01a
10~20 cm土壤深度Soil depth	35.31±0.82b	1.53±0.05b	0.54±0.01b
20~30 cm土壤深度Soil depth	33.93±0.51b	0.92±0.07c	0.44±0.01c