放牧強度對高寒草地產(chǎn)草量及羊體質(zhì)量增加的影響

鄧潮洲，儲少林，李瑞年，李曉敏，艾山江

(1.新疆畜牧科學院草業(yè)研究所，新疆 烏魯木齊 830000； 2.烏魯木齊市環(huán)保局，新疆 烏魯木齊 830000； 3.克孜勒蘇柯爾克孜自治州草原站，新疆 阿圖什 845350)

放牧是草地最簡單而又有效的利用方式，能為牲畜提供營養(yǎng)物質(zhì)[1]，并且放牧通過影響草地生物量、植被組成、土壤化學組成和氣候等因素直接影響草地載畜能力[2-4]。而牲畜只采食優(yōu)質(zhì)可食牧草的地上部分，適口性差的雜草及毒草則會在放牧過程中被保留。長期超載放牧會使可食牧草產(chǎn)量降低，毒草增多，從而導致草地退化，影響牧場的可持續(xù)性利用[5]。托云牧場高寒草地地處昆侖山和帕米爾高原的交匯地帶，主要以山區(qū)為主，地理偏僻，人煙稀少，但其獨特的草地資源為當?shù)氐男竽翗I(yè)提供了大量的優(yōu)良牧草。由于該區(qū)海拔較高，氣候寒冷，一直以來都被作為夏牧場進行草地利用。然而當?shù)貙Σ莸氐牟缓侠砝?，超載放牧，對草地造成較大的破壞，直接表現(xiàn)為草地資源退化，可食牧草產(chǎn)量降低，毒草雜草增多等一系列生態(tài)問題。長久以來對托云高寒夏季牧草的利用沒有系統(tǒng)性和科學性，無法確定草地的合理載畜量及植被系統(tǒng)的退化程度。有關(guān)不同放牧強度對草地的影響有較多的研究[6-10]，根據(jù)草地資源量確立了合理的載畜量[11]，并且探討了不同放牧強度對植被系統(tǒng)的影響[12-13]。地上生物量反映了當?shù)啬翀龅纳a(chǎn)能力，同時也是確立牧場載畜量的主要依據(jù)之一[14-16]。李文嬈等[10]對鹽池縣草地地上生物量進行了分析，確立了該區(qū)域合理載畜量為0.75羊單位·hm-2。高寒草地因分布位置及海拔等原因，開展研究的區(qū)域主要以青藏高原為主[11,15,17]，在新疆開展的研究較少[18]。關(guān)于托云牧場高寒草地地上生物量及放牧試驗的研究均未見報道。本研究通過在托云牧場設(shè)立圍欄放牧樣地，分析不同放牧強度地上生物量存量變化，比較不同放牧強度下羊只體質(zhì)量增加效果，確定合理載畜量，為合理、有效利用當?shù)啬敛葙Y源提供科學參考，同時對高寒草地自然生態(tài)系統(tǒng)的保護具有重要意義。

1 研究區(qū)概況

托云牧場位于克州烏恰縣境內(nèi)，地理坐標為40°27′53.7″ N，75°21′55.9″ E，海拔3 450 m，為典型的高寒草地夏牧場。托云鄉(xiāng)位于烏恰縣東北部，西鄰烏魯恰克提鄉(xiāng)，南連巴音庫魯提鄉(xiāng)和鐵列克鄉(xiāng)，北部和西端則與吉爾吉斯斯坦共和國接壤，邊境線長達115 km。烏恰縣屬溫帶干旱氣候區(qū)，年平均氣溫6.8 ℃，極端最高氣溫34.7 ℃，極端最低氣溫-29.9 ℃。年平均日照時數(shù)2 797.2 h，≥10 ℃的積溫2 529.3 ℃·d，無霜期138 d。年平均降水量163 mm，年平均蒸發(fā)量2 564.9 mm。主要分布植物有銀穗草(Leucopoaalbida)、高山羊茅(Festucaovinavar.brachyphylla)、針茅(Stipacapillata)、冰草(Agropyroncristatum)、新疆絹蒿(Seriphidiumkaschgaricum)、早熟禾(Poapretensis)、木賊麻黃(Ephedraequisetina)、蒲公英(Taraxacummongolicum)、棘豆(Oxytropisfalcatae)、委陵菜(Potentillachinensis)和點地梅(Androsaceumbellata)。

2 研究方法

2.1試驗設(shè)計 試驗地設(shè)在新疆維吾爾自治區(qū)克孜勒蘇柯爾克孜自治州烏恰縣托云牧場，試驗地總面積為26.8 hm2，將總樣地用鐵絲網(wǎng)分割成4個6.7 hm2的子樣地，設(shè)為4個水平放牧梯度，分別為輕度、中度、重度及對照(禁牧)樣地。選擇烏恰縣當?shù)仄贩N柯爾克孜羊進行放牧試驗，樣地載畜量為輕度放牧區(qū)4羊單位，中度放牧區(qū)7羊單位，重度放牧區(qū)10羊單位[10]，載畜量分別為0.6、1.05、1.5羊單位·hm-2。輕度、中度、重度試驗羊單位平均體質(zhì)量分別為60.38、62.00和61.83 kg，各試驗羊體質(zhì)量差異不顯著(P>0.05)，試驗羊只打耳標，不同放牧區(qū)羊只采用不同顏色區(qū)分，并采用白天放牧，夜晚圈養(yǎng)的放牧管理方式。放牧前調(diào)查樣地植被組成，每個樣地選取5個1 m×1 m樣方記錄植物種類、高度(直尺測量)、多度(數(shù)株數(shù))和蓋度(目測)，同時在圍欄周圍自由放牧區(qū)選取5個1 m×1 m樣方采用相同方法進行調(diào)查。

2.2地上生物量及羊體質(zhì)量測定方法 地上生物量測定采用收割法，在每個樣地及自由放牧區(qū)各設(shè)置5個1 m×1 m共20個樣方進行生物量測定。2010年7月20日用剪刀對樣方內(nèi)所有植物齊地剪割，分種放入布袋內(nèi)進行稱量，8月23日采用同樣方法進行第2次生物量測定。布袋內(nèi)植物在稱完鮮質(zhì)量后帶回實驗室自然風干后稱取干質(zhì)量。試驗中將銀穗草、羊茅、絹蒿、棘豆等可食牧草及點地梅、麻黃、委陵菜等不可食牧草進行分別統(tǒng)計。

2010年6月24日-8月23日進行放牧試驗，共61 d，所有試驗羊在6月24日、7月20日和8月23日各進行一次活體稱量。

2.3數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用Excel及SPSS 13.0軟件進行統(tǒng)計與方差分析。

3 結(jié)果與分析

3.1托云牧場植物組成與風干率 托云牧場有13種草本植物(表1)，分屬于7科13屬，其中禾本科有6種，菊科有2種，其他科各1種。禾本科占多數(shù)的植物組成說明該牧場牧草可利用率較高。從各物種重要值看，最高的3種植物分別是銀穗草、高山羊茅和點地梅，棘豆的重要值也超過10%。其他植物重要值除蒲公英低于1%外，均在2%～8%。各植物風干率主要集中40%～60%，銀穗草和點地梅超過60%，蒲公英和布頓大麥低于40%。

表1 托云牧場植物重要值及風干率Table 1 Importance value of plants and air-dried rate of Tuoyun pasture %

3.2放牧與地上生物量的關(guān)系 放牧過程中羊群主要啃食禾本科和藜科牧草，較少或不啃食其他雜草和毒草。分析各試驗樣地干草產(chǎn)量(圖1)，第1次(7月20日)測產(chǎn)各樣地干草產(chǎn)量差異顯著(P<0.05)，重度放牧區(qū)可食牧草干草產(chǎn)量最低，僅為117 kg·hm-2；禁牧樣地可食牧草干草產(chǎn)量最高，達522 kg·hm-2?？墒衬敛莞刹莓a(chǎn)量從低到高依次為重度放牧區(qū)、自由放牧區(qū)、輕度放牧區(qū)、中度放牧區(qū)和禁牧區(qū)。在可食牧草中銀穗草占可食牧草的比例最高的為輕度放牧區(qū)(54.1%)，最低的為禁牧區(qū)(31.2%)；羊茅比例最高的為中度放牧區(qū)(50.4%)，最低的為輕度放牧區(qū)(22.7%)。與可食牧草產(chǎn)量不同，不可食牧草干草產(chǎn)量最低的為自由放牧區(qū)，最高的為禁牧區(qū)。在3個放牧圍欄內(nèi)，輕度放牧區(qū)不可食牧草干草產(chǎn)量最高，其次是重度、中度放牧區(qū)。點地梅占不可食牧草的比例最高的為重度放牧區(qū)(66.2%)，最低的為禁牧區(qū)(17.2%)。在牧草總產(chǎn)量上，各放牧樣地干草產(chǎn)量由低到高順序為重度放牧區(qū)、自由放牧區(qū)、輕度放牧區(qū)、中度放牧區(qū)和禁牧區(qū)，與可食牧草干草產(chǎn)量順序一致，各樣地間地上生物量差異顯著。

第2次(8月23日)測定時可食牧草干草產(chǎn)量最低的為重度放牧區(qū)，最高的為禁牧區(qū)，除中度放牧區(qū)干草產(chǎn)量低于輕度外，其他各試驗區(qū)干草產(chǎn)量與第1次保持一致(圖1)。各樣地干草產(chǎn)量與第1次相比均有較大幅度的下降，其中下降最多的為中度放牧區(qū)，達到63.4%，下降最少的為輕度放牧區(qū)(42.7%)，各試驗區(qū)可食牧草干草產(chǎn)量差異顯著(P<0.05)。不可食牧草干草產(chǎn)量與第1次相比除禁牧區(qū)產(chǎn)量最高相同外，最低產(chǎn)量變?yōu)橹卸确拍羺^(qū)，其中自由放牧區(qū)與第1次產(chǎn)量下降僅有4.3%，而輕度放牧區(qū)產(chǎn)量下降則達到了67.6%，禁牧區(qū)產(chǎn)量也下降了40.3%。各試驗樣地牧草干草總產(chǎn)量最低的為重度放牧區(qū)，最高為禁牧區(qū)，各樣地總產(chǎn)量由高到低依次為禁牧、自由、輕度、中度和重度放牧區(qū)。與第1次測產(chǎn)相比，自由放牧區(qū)總產(chǎn)量下降了28.7%，輕度放牧區(qū)下降54.7%，中度放牧區(qū)下降62%，重度下降39.1%，禁牧區(qū)則下降 了54.1%。4塊樣地地上生物量下降幅度達到43%。

圖1 不同放牧強度下牧草干草產(chǎn)量Fig.1 Hay production under different grazing intensities

3.3不同放牧強度下羊群體質(zhì)量的增加效果 在相同面積草地放養(yǎng)不同數(shù)量羊只區(qū)分輕度、中度和中度放牧。母羊體質(zhì)量在第1次(6月24日)稱量中，輕度放牧區(qū)羊群平均體質(zhì)量最高，中度放牧區(qū)最低，各試驗區(qū)母羊個體間差異不顯著(P>0.05)(圖2)。到了第2次(7月20日)稱量時，羊群體質(zhì)量增加水平發(fā)生變化，重度放牧區(qū)羊群平均體質(zhì)量最高，輕度放牧區(qū)最低，各試驗區(qū)母羊個體間差異不顯著。第3次(8月23日)稱量，羊群平均體質(zhì)量最高的為中度放牧區(qū)，最低為重度放牧區(qū)，中度和重度放牧區(qū)母羊個體差異顯著(P<0.05)，而輕度和中度及輕度和重度間差異不顯著。在整個放牧試驗中，輕度放牧區(qū)母羊體質(zhì)量平均增加量為4 kg，中度放牧區(qū)為7.29 kg，重度放牧區(qū)為3.95 kg。中度放牧區(qū)母羊體質(zhì)量增加能力較強。

羔羊體質(zhì)量在第1次稱量時各放牧區(qū)個體差異不顯著(P>0.05)，平均體質(zhì)量順序為中度>重度>輕度放牧區(qū)。第2次稱量時個體間差異不顯著，平均體質(zhì)量大小順序與第1次測定結(jié)果一致。第3次稱量各試驗區(qū)平均體質(zhì)量順序為中度>重度>輕度放牧區(qū)，但輕度與中度放牧區(qū)羔羊個體間差異顯著(P<0.05)，輕度與重度、中度與重度間個體差異不顯著。輕度放牧區(qū)羔羊體質(zhì)量平均增加量為10 kg，中度放牧區(qū)為12.57 kg，重度放牧區(qū)為11.22 kg，中度放牧區(qū)羔羊體質(zhì)量增加量最高。對羊群進行體質(zhì)量增加量比較，第1次稱量各放牧羊群個體間無明顯差異，其中羊單位平均體質(zhì)量最高的為中度放牧區(qū)，最低的為輕度放牧區(qū)(圖2)。

圖2 不同放牧強度下羊群體質(zhì)量增加的效果Fig.2 Weight gain of sheep under different grazing intensities

第2次稱量中度和重度放牧區(qū)羊群平均體質(zhì)量較接近，輕度放牧羊群平均體質(zhì)量最低，各羊群個體間差異不顯著。第3次稱量羊群平均體質(zhì)量大小順序為中度>重度>輕度放牧區(qū)，其中輕度和中度及中度和重度放牧區(qū)羊群個體間差異顯著(P<0.05)，輕度與重度間差異不顯著(P>0.05)。中度放牧區(qū)羊體質(zhì)量平均增量在各試驗區(qū)中最高，為19.86 kg；重度放牧區(qū)次之，為15.17 kg；輕度放牧區(qū)最低，僅14 kg。

4 討論與結(jié)論

4.1不同放牧強度對地上生物量的影響 托云牧場是以銀穗草、羊茅、點地梅和棘豆為優(yōu)勢種的高山草地。該草地類型由于溫度低，草地生長時間較短，作為牧場進行利用時間較短，僅夏季6月底到9月初可進行放牧。牧場地上生物量決定了載畜量，而可食牧草產(chǎn)量則直接決定了羊群生產(chǎn)性能[8]。8月23日與7月20日相比，各放牧試驗區(qū)可食牧草、不可食牧草及牧草干草總產(chǎn)量均有不同程度降低，其中禁牧區(qū)總產(chǎn)量降低了54.1%，放牧區(qū)總產(chǎn)量降低了43%。對高寒草地而言，溫度是限制牧草地上生物量的主要因素[18]，托云牧場7月份水分充沛、氣溫較高，為一年中生長旺季，牧草產(chǎn)量較高；到了8月底，氣溫下降使草本植物生長緩慢，營養(yǎng)枝進入凋零狀態(tài)，因此表現(xiàn)出第2次產(chǎn)量遠低于第1次。萬里強等[6]的研究也表明地上生物量在各月份具有差異性。

各放牧區(qū)可食牧草產(chǎn)量由于放牧強度不同表現(xiàn)出明顯差異，第1次產(chǎn)量大小順序為中度、輕度、自由、重度放牧區(qū)，第2次大小順序為輕度、中度、自由、重度放牧區(qū)?？墒衬敛莓a(chǎn)量決定了各圍欄區(qū)域內(nèi)草地載畜量，在兩次測定中，中度和輕度放牧區(qū)可食牧草產(chǎn)量都較自由放牧及重度放牧區(qū)產(chǎn)量高。自由放牧及重度放牧區(qū)與輕度和中度放牧區(qū)相比，放牧壓力明顯加大，具體表現(xiàn)為對可食牧草需求量增大，可食牧草產(chǎn)量下降。重度放牧區(qū)放養(yǎng)羊只數(shù)量接近輕度和中度總和，因此對牧草有更大需求。不可食牧草產(chǎn)量由于其適口性差，羊群不采食或者采食量很少，因此理論上各試驗區(qū)不可食牧草產(chǎn)量會比較接近，但在實際放牧過程中，各區(qū)產(chǎn)量差異較大。與禁牧區(qū)相比，第1次測產(chǎn)自由放牧區(qū)不可食牧草產(chǎn)量下降最多，達到了62.3%，輕度放牧區(qū)下降最少，為33.8%。第2次測產(chǎn)中中度放牧區(qū)下降最多，為67.4%，自由放牧區(qū)下降了39.7%。不可食牧草產(chǎn)量的影響因素主要是羊群的踩踏以及羊群采食，在牧草豐富的情況下，羊群會優(yōu)先采食可食牧草而棄食其他適口性差牧草，并且在實際放牧過程中，不可食牧草也有可能被采食。各試驗區(qū)牧草總產(chǎn)量在第1次測產(chǎn)時，自由放牧區(qū)牧草總產(chǎn)量均較輕度和中度放牧區(qū)低，而在第2次測產(chǎn)時則比輕度和中度放牧區(qū)高，其原因可能是羊群在活動過程中會影響植物生長，特別是在自由放牧區(qū)這點表現(xiàn)更為明顯。自由放牧區(qū)為開放放牧，由于羊群活動具有集中性，在羊群采食到達區(qū)域會發(fā)生嚴重踩踏行為，直接對植物生長造成破壞，導致某一階段內(nèi)產(chǎn)量明顯下降。相關(guān)研究也表明羊群在不同放牧壓力下采食方式及對植被破壞存在差異[19]。與此相反，自由放牧區(qū)植被在恢復過程中由于受到羊群重復踩踏機會較小，并且羊群留下排泄物能為植被生長提供養(yǎng)分，因此在后期其產(chǎn)量會明顯恢復，這可能是第2次測產(chǎn)中自由放牧區(qū)牧草產(chǎn)量較高的原因。重度放牧區(qū)在兩次牧草總產(chǎn)量測產(chǎn)中均為各區(qū)最低，表明重度放牧明顯影響到了地上植被生物量，重度放牧對植被會有較大破壞。

4.2不同放牧強度對羊體質(zhì)量增加的影響 放牧強度不同導致單位羊獲得牧草量不同，從而影響到羊只生長。母羊在整個放牧期體質(zhì)量平均增加了5.1 kg，羔羊體質(zhì)量增加了11.4 kg，兩者差距較大。母羊作為生產(chǎn)羊只，其主要功能是繁育后代，攝取的營養(yǎng)物質(zhì)主要用于維持自身生長及哺育羔羊，因此母羊體質(zhì)量增加較少。羔羊正處于育肥生長期，營養(yǎng)物質(zhì)來源除了采食牧草外，還從母羊身上攝取營養(yǎng)物質(zhì)。

重度放牧條件下母羊和羔羊的體質(zhì)量增加能力明顯低于中度放牧，但強于輕度放牧。過度放牧不但破壞地上植被，導致草地退化，而且影響自身生產(chǎn)性能[20]。本研究中輕度放牧條件下羊只體質(zhì)量增加能力低于中度和重度放牧，這可能與羊群本身群體性有關(guān)，由于輕度放牧僅有4羊單位，羊群較小，難以建立穩(wěn)定群體關(guān)系，導致羊群食欲下降，采食行為減弱，并且大部分時間在圍欄邊上尋覓其他羊群，導致羊只體質(zhì)量增加較少。重度放牧區(qū)放養(yǎng)10羊單位，能夠建立比較穩(wěn)定群體關(guān)系，進行正常牧場采食，但由于羊只較多，每只羊可食牧草量較少，屬于超載放牧，因此也影響到羊群體質(zhì)量增加。中度放牧條件下放養(yǎng)7羊單位，羊群能建立比較穩(wěn)定群體關(guān)系，同時平均可食牧草量也較高，因此羊只體質(zhì)量增加較多。在載畜量為1.05羊單位·hm-2條件下羊只能獲得比較理想體質(zhì)量增長效果。

[1] Mclntyre S，Lavorel S，Landsber J．Disturbance response in vegetation towards a global perspective on functional traits[J].Vegetation Science，1999,10:621-630.

[2] Donkor N T，Hudson R J，Bork E W．Simulation and quantification of pasture condition and animal performance on boreal grasslands in Alberta[J]．Agricultural Systems，2007，93：229-251．

[3] Fraser M D，Davies D A，Vale J E，etal．Effects on animal performance and sward composition of mixed and sequential grazing of permanent pasture by cattle and sheep[J]．Livestock Science，2006，(11)：1-16.

[4] Reedera J D，Schumanb G E．Influence of livestock grazing on C sequestration in semi-arid mixedgrass and short-grass rangelands[J]．Environmental Pollution，2002，116：457-463．

[5] 包維楷,陳慶恒.生態(tài)系統(tǒng)退化的過程及其特點[J].生態(tài)學雜志,1999,18(2):36-42．

[6] 萬里強,李向林,蘇加楷,等.不同放牧強度對三峽地區(qū)灌叢草地植物產(chǎn)量的影響[J].草業(yè)學報,2002,11(2):51-58.

[7] 賈志海，王培．不同放牧強度對草地和綿羊生產(chǎn)性能影響[J]．中國畜牧雜志，1990，26(5):6-9．

[8] 胡民強，廖國藩．亞熱帶地區(qū)不同放牧強度與草地產(chǎn)量和放牧家畜生產(chǎn)性能之間的關(guān)系[J]．草業(yè)科學，1992，9(2)：69-73.

[9] 李建龍,許鵬,孟林,等．不同輪牧強度對天山北坡低山帶蒿屬荒漠春秋場草畜影響研究[J]．草業(yè)學報，1993，2(2):60-65．

[10] 李文嬈,張歲歧,楊剛,等.不同放牧強度對灘羊生產(chǎn)性能影響的研究[J].草業(yè)科學,2006,23(1):65-70.

[11] 楊政禮,楊改河．中國高寒草地生產(chǎn)潛力與載畜量研究[J]．資源科學,2000,22(4):72-77．

[12] 袁建立，江小蕾，黃文冰,等.放牧季節(jié)及放牧強度對高寒草地植物多樣性的影響[J].草業(yè)學報,2004,13(3):16-21.

[13] 左萬慶，王玉輝，王風玉,等.圍欄封育措施對退化羊草草原植物群落特征影響研究[J].草業(yè)學報,2009,18(3):12-19.

[14] 董寬虎,靳宗立,王印魁,等.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．

[15] 李海英,彭紅春,王啟基,等.高寒矮嵩草草甸不同退化演替階段植物群落地上生物量分析[J].草業(yè)學報,2004,13(5):26-32．

[16] 韓文軍,春亮,侯向陽,等.過度放牧對羊草雜類草群落種的構(gòu)成和現(xiàn)存生物量的影響[J].草業(yè)科學,2009,26(9):195-199.

[17] 董全民,恰加,趙新全,等.高寒草甸放牧生態(tài)系統(tǒng)研究現(xiàn)狀[J].草業(yè)科學,2007,24(11):60-65.

[18] 李凱輝,胡玉昆,王鑫,等.不同海拔梯度高寒草地地上生物量與環(huán)境因子關(guān)系[J].應(yīng)用生態(tài)學報,2007,18(9):2019-2024.

[19] 李英年.高寒草甸牧草產(chǎn)量和草場載畜量模擬研究及對氣候變暖的響應(yīng)[J].草業(yè)學報,2000,9(2):77-82．

[20] 滕星,王德利,程志茹,等.不同放牧強度下綿羊采食方式的變化特征[J].草業(yè)學報，2004,13(2):67-72.