內(nèi)蒙古克什克騰旗羊草草原打草場合理利用的研究＊

梁 燕，韓國棟，周 禾，趙萌莉，魏玉榮，郭海明，涂偉志，李旭薇

（1.內(nèi)蒙古呼和浩特市氣象局科技服務(wù)中心，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020；2.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)生態(tài)環(huán)境學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010019；3.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，中國 北京 100094；4.內(nèi)蒙古氣象局生態(tài)與農(nóng)業(yè)氣象中心，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010051）

引言

牧草的刈割是收獲干草的一項(xiàng)重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)，其作業(yè)質(zhì)量不僅直接關(guān)系到當(dāng)年收獲干草的產(chǎn)量和品質(zhì)，而且也間接影響到次年草地生產(chǎn)力水平的維持與提高，因此這一生產(chǎn)環(huán)節(jié)在打草場的合理利用中占有重要的地位〔3〕〔6〕。而刈割時(shí)期是影響打草場單位面積產(chǎn)量和干草品質(zhì)的一項(xiàng)重要因素，因?yàn)楹侠碡赘顣r(shí)期的選擇是關(guān)系到收獲干草產(chǎn)量和品質(zhì)的重要可控因子〔1，3，6〕。另外，降水作為影響收獲牧草品質(zhì)的關(guān)鍵氣象因子，也是在從事這項(xiàng)工作中需要重點(diǎn)考慮的問題，若收獲期遭遇降水，不僅會(huì)給牧民的作業(yè)增加難度，還會(huì)對牧草的品質(zhì)和運(yùn)輸、加工、貯藏等方面造成極為不利的影響〔6〕〔7〕。因此，在當(dāng)?shù)噩F(xiàn)有的生產(chǎn)力條件下，打草時(shí)間的選擇即為直接影響貯存牧草產(chǎn)量與品質(zhì)綜合狀況的重要因素。

本研究通過野外生態(tài)學(xué)調(diào)查，輔以室內(nèi)數(shù)據(jù)的收集整理，對內(nèi)蒙古自治區(qū)克什克騰旗達(dá)里諾爾境內(nèi)的羊草草原，在整個(gè)生長季內(nèi)的地上生物量、群落總氮（Total Nitrogan，TN）含量，以及1999～2009年內(nèi)20年的降水特征進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。在此基礎(chǔ)上，對上述3個(gè)主要影響因子做出進(jìn)一步分析，獲得該地區(qū)產(chǎn)量、品質(zhì)、時(shí)期均達(dá)到最優(yōu)的牧草收獲時(shí)間方案。

1 研究區(qū)域概況

研究區(qū)域地處內(nèi)蒙古高原，位于內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市克什克騰旗西部，達(dá)里諾爾鎮(zhèn)境內(nèi)的羊草草原。北緯116°38′～116°41′，東經(jīng)43°25′～43°27′。地貌主要由玄武巖臺(tái)地、沙地、湖泊和河流4種類型所組成。該區(qū)域?qū)僦袦匦痛箨懶詺夂颍昃鶜鉁貫?～2℃，≥10℃積溫為1 300～1 700℃，最大凍土厚度191cm；年降水量350～400mm；無霜期為60～80d；生長期4～9月；土壤類型為暗栗鈣土和草甸土。

試驗(yàn)區(qū)內(nèi)植被類型為典型草原，草地植物群落類型為羊草 （Leymus chinensis（Trin.）Tzvel.）＋黃囊苔草（Carex korshinskyiC.A.Mey）＋糙隱子草（Cleistogenes squarrosa （Trin.）Keng.），主要伴生植物種為冷蒿（Artemisia frigida Willd）、星毛委陵菜（Potentilla acaulis L.）和大針茅（Stipa grandis P.smirn.），植物種類豐富（表2－1）。試驗(yàn)樣地內(nèi)所調(diào)查到的植物，主要分布于禾本科（Gramineae）、豆科（Leguminosae）、菊科（Compositae）、莎草科（Cyperaceae）、薔薇科（Rosaceae）、傘形科（Umbelliferae）、毛茛科（Ranunculaceae）、唇形科（Labiatae）、十字花科（Cruciferae）、百合科（Liliaceae）、石竹科（Caryophyllaceae）等22科，共涉及49屬。

根據(jù)對當(dāng)?shù)啬撩竦淖咴L調(diào)查，該地區(qū)于20世紀(jì)70年代初已基本結(jié)束了游牧走場的生產(chǎn)生活方式，至70年代中后期已全部改為定居放牧。草原的利用制度是自由放牧，且這一粗獷的草原經(jīng)營管理制度一直沿用至今。近年來，當(dāng)?shù)夭菰嘶托竽翗I(yè)發(fā)展之間矛盾日益突出。本研究所選擇樣地為當(dāng)?shù)氐拇虿輬?，樣地南北間距為2.7km，東西間距為3.6km，整個(gè)樣地的面積大約為972hm2。該樣地于上世紀(jì)70年代用圍欄圍起，30多年未受放牧干擾的影響，僅為牧民在每年的8月中下旬作為打草場所用。

2 研究方法

2.1 植物群落特征動(dòng)態(tài)測定

于2006年及2007年生長季內(nèi)（6～9月）按月調(diào)查植物群落特征。具體為：在樣地內(nèi)隨機(jī)設(shè)置1m×1m樣方10個(gè)，具體測定樣方內(nèi)所有包含植物種類，及每種植物的高度、投影蓋度、密度，及凋落物的蓋度，分種齊地面剪下帶回試驗(yàn)室，并收集凋落物，測定鮮重；65℃烘干24h后測定干重〔8～10〕。

2.2 群落總氮（Total Nitrogen，TN）含量的測定

樣品為2006年6、7、8、9月分別采集。于樣地內(nèi)隨機(jī)設(shè)置20cm×50cm樣方10個(gè)，將樣方內(nèi)所有植物齊地面剪下后置于大信封袋中，65℃烘干24h后進(jìn)行粉碎，將粉碎后的每個(gè)小樣混合均勻，待測。

采用凱氏定氮法測定〔11〕。

她把頭抬得高高—-甚至當(dāng)我們深信她已經(jīng)墮落了的時(shí)候也是如此，仿佛她比歷來都更要求人們承認(rèn)她作為格里爾生家族末代人物的尊嚴(yán)，仿佛她的尊嚴(yán)就需要同世俗的接觸來重新肯定她那不受任何影響的性格。比如說，她那次買老鼠藥、砒霜的情況。那是在人們已開始說“可憐的愛米麗”之后一年多，她的兩個(gè)堂姐妹也正在那時(shí)來看望她。

配制40%NaOH溶液，1%硼酸溶液，配制并標(biāo)定0.1M鹽酸溶液。

簡要操作步驟：準(zhǔn)確稱取0.5g干燥樣品，加入濃硫酸和催化劑于400℃消化至顏色變?yōu)榍辶帘O(jiān)色，使用全自動(dòng)定氮儀測定氮含量。

（注：全氮含量單位為%DM，表示占單位干物質(zhì)百分比）。

2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與分析采用SAS（8.1）統(tǒng)計(jì)程序軟件〔12〕〔13〕。

均值正態(tài)分布的顯著性差異通過Shapiro—Wilk檢驗(yàn)。在方差分析檢驗(yàn)中，均值間的顯著性差異通過保護(hù)性最小顯著差數(shù)法（protected least significant difference，LSD）計(jì)算。

統(tǒng)計(jì)過程中各處理之間的差異采用單因素方差 分 析 （one － way Analysis of Variance，ANOVA），所有變量的結(jié)果均在P值為0.05的水平下進(jìn)行檢驗(yàn)，當(dāng)變量值小于或等于0.05時(shí)視為差異顯著。

該地區(qū)1999～2009年的降水?dāng)?shù)據(jù)由內(nèi)蒙古自治區(qū)氣象局提供。

3 結(jié)果與分析

3.1 群落產(chǎn)量動(dòng)態(tài)

2006年和2007年生長季內(nèi)（5～9月）群落的地上生物量動(dòng)態(tài)如圖1所示。2年間5月和9月群落的地上生物量雖然具有一定的高低消長變化，但均表現(xiàn)出了相同的規(guī)律，即從5月份牧草返青期開始，群落地上生物量不斷增加，至8月份達(dá)到生長盛期，此時(shí)群落的地上生物量達(dá)最大值；此后群落的地上生物量呈現(xiàn)較大程度的下降趨勢。

圖1 生長季內(nèi)群落地上生物量動(dòng)態(tài)變化

另外，由圖1也可以較為直觀的發(fā)現(xiàn)，兩年間群落地上生物量均為5～6月群落的地上生物量有較大幅度增長；但年際間有所不同的是，2006年的第二個(gè)大幅度增長時(shí)期為7～8月，而2007年這一時(shí)期則出現(xiàn)在6～7月。

3.2 群落總氮含量動(dòng)態(tài)

2006年生長季內(nèi)（5～9月）群落的總氮（TN）含量動(dòng)態(tài)如圖2所示。群落的TN含量在整個(gè)生長季內(nèi)呈現(xiàn)出很明顯的下降趨勢，且下降幅度最為明顯的時(shí)間段集中在7月下旬～8月中下旬。具體表現(xiàn)為：5月中旬～7月末，草群中TN含量雖有所下降，但幅度較??；7月末～8月中下旬，群落全氮含量出現(xiàn)大幅下降趨勢；到牧草枯黃期（9月中下旬），群落總氮含量進(jìn)一步以較大幅度下降，但較7月中下旬～8月中下旬這段時(shí)間下降幅度有所緩解。

圖2 生長季內(nèi)群落全氮含量動(dòng)態(tài)變化

3.3 生長季內(nèi)降水分布特征

1990～2009年的20年間，該地區(qū)的年降水量變化較大，極大值為499.5mm，出現(xiàn)在1990年；極小值為2005年的237.0mm。20年年平均降水量為395.81mm（表1）。

表1 1990～2009年當(dāng)?shù)亟邓刻卣鹘y(tǒng)計(jì)

7月下旬～8月下旬這段時(shí)間，是典型草原植物群落產(chǎn)量達(dá)到最高并迅速枯黃的時(shí)期，也是當(dāng)?shù)氐哪撩窦惺斋@牧草的日子?？紤]到降水是影響牧草收獲的關(guān)鍵因子，本研究統(tǒng)計(jì)了近20年內(nèi)這三個(gè)時(shí)間段當(dāng)?shù)亟邓康奶卣?，結(jié)果如表1：近20年內(nèi)，7月下旬、8月上旬，以及8月中旬的平均降水量均表現(xiàn)為30～40mm之間，而8月下旬則較前三個(gè)旬度偏少，平均為19.36mm；旬度平均降水量占總平均降水量百分比雖存在一定的高低變化，即7月下旬、8月上旬，與8月中旬平均降水量分別占總降水量的9.41%、7.85%和8.31%，但進(jìn)一步的方差分析結(jié)果顯示三個(gè)時(shí)間段內(nèi)的平均降水量與年度平均總降水量的比值，三者之間不存在顯著差異（P＞0.05）；而8月下旬的這一比值顯著低于之前的三個(gè)旬度（P＜0.05）。

4 討論與結(jié)論

氮素含量是確定農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)及營養(yǎng)價(jià)值的重要指標(biāo)〔14〕，是生物生命活動(dòng)必不可少的元素之一，其貯量和分配是影響草地生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的重要因素，同時(shí)也影響著生態(tài)系統(tǒng)的功能和動(dòng)態(tài)〔6，15〕。因此針對打草時(shí)期是否合理的問題，本次研究將該區(qū)域生長季內(nèi)群落TN含量，同群落地上生物量、刈割時(shí)期區(qū)域降水特征一起，作為確定牧草收割時(shí)期的三個(gè)制約因素。

整個(gè)生長季內(nèi)群落地上生物量及群落TN含量動(dòng)態(tài)變化如圖3所示，群落地上生物量由7月中下旬～8月中旬左右出現(xiàn)快速增長趨勢，最高值出現(xiàn)在8月中旬附近，此后生物量出現(xiàn)較為明顯的下降趨勢；而群落內(nèi)TN含量在整個(gè)生長季內(nèi)表現(xiàn)為持續(xù)下降趨勢，且7月中下旬以后這一下降趨勢更為明顯。

根據(jù)走訪調(diào)查，當(dāng)?shù)啬撩裼诿磕甑?月中旬左右開始收獲牧草，歷年來牧民的打草歷時(shí)約2～3周時(shí)間，一般至9月中旬前打草結(jié)束。而這段時(shí)間內(nèi)牧草的地上生物量和TN含量均處于大幅下降狀態(tài)；結(jié)合當(dāng)?shù)氐慕邓植继卣骺紤]，此時(shí)出現(xiàn)降水的概率要顯著少于7月下旬～8月中旬這三個(gè)旬度，因此可以認(rèn)為：該地區(qū)長期以來一直傳承下來的打草時(shí)間是較為安全的，但并非最佳的收獲時(shí)間。

圖3 打草場生長季內(nèi)群落總氮含量、地上生物量動(dòng)態(tài)變化

我們在利用草地資源進(jìn)行生產(chǎn)活動(dòng)時(shí)，所追求的是利用時(shí)間、利用方法、利用強(qiáng)度與處于不同時(shí)期、不同類型的草地資源相匹配，以盡可能的在不致草地資源遭到破壞的基礎(chǔ)上，提高生產(chǎn)效率〔6，15〕。這就要求在草地生產(chǎn)中應(yīng)提高對草地資源的認(rèn)識(shí)，對不同地域、不同生境條件及氣候條件、人為干擾情況等作出全面的了解，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行科學(xué)系統(tǒng)的分析后制定該地區(qū)草原利用的具體方案〔15〕〔16〕。

因此草地生產(chǎn)應(yīng)對草地資源作出客觀全面的了解后進(jìn)行，且應(yīng)因時(shí)、因地制宜，具體問題具體分析〔6，15，16〕。本次研究中，考慮到7月下旬、8月上旬與8月中旬這三個(gè)旬度內(nèi)的降水量占全年降水量的百分比，三者之間并無顯著性差異，因此若能將收獲開始時(shí)間由原來的8月中旬提前至7月末～8月初進(jìn)行，使整個(gè)牧草收獲時(shí)間在8月中旬左右結(jié)束，這樣就能使群落地上生物量和群落TN含量這兩方面因素達(dá)到最優(yōu)組合。為達(dá)到這樣的目的，就需要當(dāng)?shù)氐男竽翗I(yè)生產(chǎn)部門不固守長期沿襲下來的畜牧業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)傳承，積極與氣象部門相配合，為牧民適時(shí)提供及時(shí)準(zhǔn)確的畜牧業(yè)氣象信息；在條件適合的年份因時(shí)制宜，積極調(diào)整牧草收獲時(shí)間，使收獲牧草在產(chǎn)量和營養(yǎng)價(jià)值上均達(dá)到最優(yōu)，使當(dāng)?shù)氐哪撩瘾@得最大的收益。

〔1〕杜青林主編 .中國草業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略〔M〕.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2006，119.

〔2〕馬風(fēng)云 .生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性若干問題研究評(píng)述〔J〕.中國沙漠，2002，22（4）：401—407.

〔3〕姜恕 .草地退化及其防治策略〔J〕.自然資源，1988，（3）：54－61.

〔4〕劉增文，李雅素 .生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性研究的歷史與現(xiàn)狀〔J〕.生態(tài)學(xué)雜志，1997，16（2）：58—61.

〔5〕杜曉軍，高賢明，馬克平 .生態(tài)系統(tǒng)退化程度診斷：生態(tài)恢復(fù)的基礎(chǔ)與前提〔J〕.植物生態(tài)學(xué)報(bào)，2003，27（5）：700—708.

〔6〕戎郁萍，趙萌莉，韓國棟 .草地資源可持續(xù)利用原理與技術(shù)〔M〕.北京：化學(xué)工業(yè)出版社 .2004，17—33，68—99.

〔7〕廖國藩，賈幼陵主編 .中國草地資源〔M〕.北京：中國科學(xué)技術(shù)出版社.1996，37.

〔8〕姜恕 .草地生態(tài)研究方法〔M〕.北京：農(nóng)業(yè)出版社.1986，28－33.

〔9〕任繼周 .草業(yè)科學(xué)研究方法〔M〕.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社.1998，27.

〔10〕沼田真 .草地調(diào)查法手冊〔M〕.姜恕，祝廷成等譯 .北京：科學(xué)出版社.1986，21.47.

〔11〕AOAC（Association of Official Analytical Chemists）.1990.Protein（crude）in animaI feed.In Official methods of analysis of the Assoc.of Official Anal.Chem.15th ed〔M〕.Arlington，Virginia.

〔12〕裴喜春，薛河孺.SAS及應(yīng)用〔M〕.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社 .1997，81.

〔13〕辛賢，蔣乃華 .統(tǒng)計(jì)學(xué)原理〔M〕.北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社.2001，307.

〔14〕王學(xué)奎 .植物生理生化實(shí)驗(yàn)原理和技術(shù)（第二版）〔M〕.北京：高等教育出版社.2005.

〔15〕Bestelmeyer B T，Brown J R，Havstad K M，Chavez G，Alexander R，Herrick J E.Development and use of state—and—transition models for rangelands 〔J〕.Journal of Range Management，2003.50：114－126.

〔16〕Yan Liang，Guodong Han，He Zhou，Mengli Zhao，Hennie A.Snyman， Dan Shan， and Kris M.Havstad.Grazing Intensity on Vegetation Dynamics of a Typical Steppe in Northeast Inner Mongolia〔J〕.2009.Rangeland Ecology and Managemant，62（4）：328—337.