短花針茅荒漠草原草地生物量與營養(yǎng)動態(tài)*

烏云其其格

(內(nèi)蒙古錫林郭勒盟正藍(lán)旗氣象局,內(nèi)蒙古 正藍(lán)旗 027200)

荒漠草原是一個重要的生態(tài)系統(tǒng)類型,生態(tài)環(huán)境異常嚴(yán)酷,年降水量少,冬季嚴(yán)寒,夏季短促,植物終年處于水分虧缺狀態(tài)之中,植被稀疏,土壤多礫石,養(yǎng)分貧瘠,不易改造〔1,2〕,屬于典型的生態(tài)脆弱帶。生物量是生態(tài)系統(tǒng)最基本的數(shù)量特征,通過對其研究,可以了解生物量的累積動態(tài),及時掌握草地發(fā)展動態(tài),更好地管理草地生態(tài)系統(tǒng),對草地的持續(xù)發(fā)展具有重大意義〔3,4〕。掌握草地的生物量動態(tài),可以為草地合理利用提供重要的依據(jù)〔5～7〕。研究揭示牧草產(chǎn)量及營養(yǎng)動態(tài)變化規(guī)律,對于確定牧草適宜的刈割飼喂期和經(jīng)濟有效的利用年限,進而提高草地利用率,特別對改善和調(diào)控放牧家畜營養(yǎng)狀況有重要意義。

1 試驗區(qū)域自然概況

試驗區(qū)位于內(nèi)蒙古高原短花針茅荒漠草原的東南部,地處錫林郭勒盟蘇尼特右旗都呼木蘇木,北緯 42°16′26.2″,東 經(jīng) 112°47′16.9″〔8〕。 海拔1100～1150m,年均降水量 183.0mm,無霜期177d。試驗區(qū)土壤為地帶性分布的淡栗鈣土,腐殖質(zhì)層厚20～30cm,腐殖質(zhì)含量在1.0%～1.8%之間。

2 群落類型

試驗區(qū)草地類型為短花針茅荒漠草原,植被草層低矮,且植被較稀疏,蓋度為15%～25%,種類組成較貧乏,植物群落由20多種植物組成,主要種為短花針茅(Stipabreviflora)、無芒隱子草(Cleistogenes songorica)、 堿 韭 (Allium polyrhizum)、冷蒿(Artemisiafrigida)、鋃灰旋花(Convolvulusammannii)、木地膚(Kochia prostrata)、細(xì)葉韭(Alliuntenuissimm)、阿爾泰狗娃花(Heteropappusaltaicus)、寸草苔(Carexduriuscula)等。

3 試驗設(shè)計與研究方法

自2008年3月開始每月中旬進行草地生物量的測定,方法如下:生物量=現(xiàn)存量+放牧消耗量〔9〕?，F(xiàn)存量的測定:齊地面刈割1×1m2內(nèi)全部地上混合草,陰干后稱干重。放牧消耗量的測定:用罩籠差額法估測〔10〕。

牧草消耗量=(c-f)×(logd-logf)÷(logclogf),c為初始籠外現(xiàn)存量(時間為0),d為時間1的籠內(nèi)現(xiàn)存量,f為時間1的籠外現(xiàn)存量。

將上述刈割的混合草樣自然陰干后經(jīng)粉碎并混勻,取200g用自封袋密封并記好標(biāo)簽后保存待用。測定牧草養(yǎng)分含量的方法如下:按實驗室常規(guī)分析方法,分析各月份樣品中的粗蛋白(CP)、粗脂肪(EE)、粗纖維(CF)、粗灰分(Ash)、鈣(Ca)、磷(P)等進行營養(yǎng)分析:采用凱氏定氮法測粗蛋白質(zhì)含量；索氏浸提法測定粗脂肪含量；酸堿法測定粗纖維含量；采用灼燒法(600℃,3h)測試粗灰分含量；利用EDTD快速測試鈣(Ca)含量；用鉬酸銨比色法測磷(P)含量。

采用EXCEL軟件進行數(shù)據(jù)初步處理和制圖表,采用SAS9.0軟件進行相關(guān)分析。

4 結(jié)果與分析

4.1 生物量變化動態(tài)

圖1 生物量變化動態(tài)

草地生物量從3月到5月呈下降趨勢,5月中旬達(dá)年最小值(6.50±1.40g/m2),從6月開始上升到9月中旬達(dá)年生物量最高峰值(68.47±0.81g/m2),9月以后生長停止生物量下降。據(jù)研究結(jié)果,可將該草地生物量的形成劃分成以下4個階段:初始階段(5月中旬至6月中旬):此時的植物是剛剛從休眠狀態(tài)恢復(fù)到生長階段,處于返青期,在這個階段植物基本以利用上年貯存在根、根頸以及莖基部的可塑性營養(yǎng)物質(zhì)來構(gòu)造新植物體,因此總體上看,這是依靠自身營養(yǎng)物質(zhì)為今后進行同化作用做物質(zhì)準(zhǔn)備的一種特殊異化過程。同時由于氣溫較高,降雨量少,導(dǎo)致生物量生長相當(dāng)緩慢。遞增階段(6月中旬至8月中旬):大部分植物處于旺盛的營養(yǎng)生長階段,而后期則陸續(xù)抽穗,植物進入生殖期。同時,這一時期該草地氣溫高,降雨量大,有利于植物生長,枝條數(shù)或分枝增多,因而生物量積累速率漸長。遞減階段(8月中旬至9月中旬):此階段大部分植物進入開花結(jié)實或果后營養(yǎng)期,光合產(chǎn)物的分配主要用于生殖器官的形成,營養(yǎng)生長居次要地位,生物量的積累速率亦開始緩慢。導(dǎo)致這種變化的原因之一是與植物的生長階段有關(guān),另一方面與氣溫逐漸降低也有關(guān)。終結(jié)階段(9月中旬之后):此階段植物生物量的積累趨于停止階段,牧草進入枯黃期。草地生物量是隨季節(jié)變化而變化的。牧草生物量的季節(jié)性積累和消失受草地植物群落變化的影響和生長條件的調(diào)節(jié)。

4.2 營養(yǎng)動態(tài)

圖2 營養(yǎng)動態(tài)圖

牧草營養(yǎng)成分分析結(jié)果表明:

4.2.1 粗蛋白質(zhì)含量動態(tài)

從圖表2中可以看出,在4月中旬呈最低值(2.40%),隨著牧草的生長,CP含量迅速上升,在5月中旬達(dá)14.8%,到7月中旬出現(xiàn)最高峰值(22.11%)。7月達(dá)最高值后CP含量開始下降到10月中旬為6.61%。

4.2.2 粗纖維含量動態(tài)

CF含量與CP含量呈負(fù)相關(guān)(P＜0.01),4月份達(dá)到最高值(36.70%),之后直線下降到5月中旬呈24.84%。經(jīng)過6,7月不顯著波動,該草地CF量在8月中旬出現(xiàn)最低值(21.64%),之后逐月上升,10月中旬達(dá)27.02%。

4.2.3 粗灰分含量動態(tài)

Ash含量與CP含量呈正相關(guān)(P＜0.01),與CF含量呈負(fù)相關(guān)(P＜0.01),該草地Ash含量從3月中旬開始下降,4月中旬達(dá)最小值(4.31%),4月中旬以后出現(xiàn)回升,5月中旬至7月中旬迅速遞增,在 7月中旬達(dá)最高峰值8.29%,之后Ash含量出現(xiàn)遞減趨勢,10月中旬將至6.10%。

4.2.4 粗脂肪含量動態(tài)

EF含量6月中旬出現(xiàn)最低值(1.81%),之后EF含量開始回升,并在7月中旬迎來一次牧草營養(yǎng)生長期間最高粗脂肪含量(2.76%),而在8月中旬達(dá)生長期間最低值(2.71%)。隨著牧草進入成熟期,EF含量迅速上升,并在10月中旬牧草成熟度最高,所以粗脂肪含量達(dá)全年最高峰值(4.72%)。

4.2.5 鈣含量動態(tài)

3月中旬出現(xiàn)最低值0.36%,之后便緩慢回升。7月中旬至9月中旬Ca含量迅速增加,并在9月中旬達(dá)最高峰值1.93%。9月中旬后Ca含量迅速下降,10月中旬降至0.96%。

4.2.6 磷含量動態(tài)

P含量與Ash含量和CP含量呈正相關(guān)(P＜0.01),與CF含量呈負(fù)相關(guān)(P＜0.01),磷含量逐月減少,最小磷含量(0.08%)出現(xiàn)于4月中旬。5月中旬P含量增加至0.09%,5月中旬至6月中旬迅速上升,6月中旬后較平緩遞增,并在7月中旬達(dá)全年最高峰值0.41%。之后P含量開始下降至8月中旬,8月中旬至9月中旬磷含量上升,9月中旬后磷含量迅速下降,在10月中旬降至0.16%。

5 結(jié)論

該草地生物量最高峰值出現(xiàn)于9月中旬,最小值出現(xiàn)于5月中旬,生物量月份動態(tài)呈明顯的單峰曲線。草地營養(yǎng)成分隨季節(jié)變化呈現(xiàn)不同的變化動態(tài)。夏季草地營養(yǎng)價值最高,秋季次之,冬春季最低劣。牧草在發(fā)育初期CP和Ash含量較高,隨著生育期的推移,植株變老,CP和Ash含量逐漸降低CF的含量則呈相反的趨勢?，F(xiàn)蕾期之后,葉片逐漸老化,細(xì)胞壁成分增加,細(xì)胞內(nèi)容物逐漸減少,而株叢中的木質(zhì)素和結(jié)構(gòu)性支撐物質(zhì)增加,從而CP含量迅速下降,CF含量增加。4月CF含量最高,而其他營養(yǎng)物質(zhì)含量呈現(xiàn)較低或最低值,對荒漠草原7月末到8月末CP含量、Ash含量、P含量和Ca含量較高,CF含量較低,生物量較高,這個時期對草地進行刈割,作冬季飼料的儲備將是最佳時期。

〔1〕韓國棟,衛(wèi)智軍,許志信.短花針茅草原劃區(qū)輪牧試驗研究〔J〕.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2001,22(1):60-67.

〔2〕李博.我國草地資源現(xiàn)況、問題及對策〔J〕.中國科學(xué)院院刊,1997,1:49-51

〔3〕白永飛,許志信,李德新.羊草草原群落生物量季節(jié)動態(tài)的研究〔J〕.中國草地,1994,(3):1-5.

〔4〕陳良,張春玲,劉晶.對隱子草地上生物量以及營養(yǎng)價值季節(jié)動態(tài)研究〔J〕.內(nèi)蒙古草業(yè),2002,14(2):39-41.

〔5〕董寬虎,靳宗立,王印魁.山西白羊草灌叢草地牧草產(chǎn)量動態(tài)研究〔J〕.中國草地,1995,(4):13-16,21.

〔6〕朱志誠,賈東林.陜北黃土高原白羊草群落生物量初步研究〔J〕.植物學(xué)報,1992,34(10):806-808.

〔7〕朱志誠,賈東林.達(dá)烏里胡枝子群落生物量初步研究〔J〕.中國草地,1994,(3):25-28.

〔8〕衛(wèi)智軍,常秉文,孫啟忠等.荒漠草原群落及主要植物種群特征對放牧制度的響應(yīng)〔J〕.干旱區(qū)資源與環(huán)境學(xué),2006,20(3):188-191.

〔9〕李永宏,陳左忠,汗詩平等.草原放牧系統(tǒng)持續(xù)管理試驗研究〔J〕.草地學(xué)報,1999(3):173-182.

〔10〕姜恕主編.草原生態(tài)學(xué)研究方法〔Z〕.北京:科學(xué)出版社,1980.23-31.