貝加爾針茅草甸草原不同利用方式的草地生產力研究

王瑞珍，韓國棟*,李江文，阿 榮，王 靜，趙艷芳

(1.內蒙古農業(yè)大學生態(tài)環(huán)境學院，內蒙古 呼和浩特 010018;2.鄂溫克族自治旗動物疫病預防控制中心，內蒙古 呼倫貝爾 021100)

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貝加爾針茅草甸草原不同利用方式的草地生產力研究

王瑞珍1，韓國棟1*,李江文1，阿 榮1，王 靜1，趙艷芳2

(1.內蒙古農業(yè)大學生態(tài)環(huán)境學院，內蒙古 呼和浩特 010018;2.鄂溫克族自治旗動物疫病預防控制中心，內蒙古 呼倫貝爾 021100)

為了比較不同生產方式貝加爾針茅草甸草原的生產力差異，探討利用方式對草地生產力的影響。我們于2012年對呼倫貝爾市鄂溫克旗巴彥胡碩嘎查的貝加爾針茅草甸草原，同樣方法在不同利用方式下的草地植被進行調查，分析不同利用方式下的草地基況和草地生產力狀況。結果顯示：放牧干擾嚴重影響草地植物的生長狀況，也使草地植被生產力和多樣性顯著地降低。

貝加爾針茅；草甸草原；草地生產力；豐富度

天然草地是現(xiàn)如今自然界中存在的、非人類創(chuàng)造的自然體，占到全球陸地總面積大約25%,我國是世界上草地資源最多的國家之一。天然草地除了直接驚醒物質生產功能外,還具有多項生態(tài)服務價值〔1-4〕，如維持生物多樣性、保持水土、吸收大氣中CO2等，因此也被人類作為一個重要的資源來利用〔5〕。

放牧利用是對草地最直接的利用方式，對草地結構，生物多樣性等有重要影響。隨著經濟的發(fā)展和驅動，對草地的利用越來越呈現(xiàn)出掠奪性的經營方式，所以使草地遭到了不同程度的退化〔6-8〕，所以認識放牧影響下草原退化的過程和機制,采取合理的放牧方式及放牧強度，科學使用和保護草地防止草原退化〔9〕，保證草地畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，是近年來研究的重要課題。

除去放牧對草地生產力的影響，刈割對于草地的生產力也有一定的影響，但是與放牧相比，草群中的伴生種和常見種的重要值并沒有差異，但是放牧條件下群落中的物種總數(shù)的比刈割條件會減少〔10〕，根據“中度干擾假說”，放牧干擾可以通過改變土壤理化性質，增加生境異質性，造成草地群落植物組分、結構和多樣性格局的變化，從而對整個生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能產生影響〔11〕；刈割能減少植物光合作用面積，導致營養(yǎng)物質生產和積累下降，從而影響地上生物量的形成〔12〕。由此可以看出，刈割干擾對草地的影響要比放牧小。

草地初級生產力作為畜牧業(yè)發(fā)展的最大貢獻者，是我們檢測草地健康狀況的重要指標。降水、溫度、立地條件等不可控的變化在不同的年份之間對于草地生產力有一定的影響。作為人為影響的因素，放牧和刈割對草地的影響占到很大的比例。一般來說放牧對草地植物群落影響大小與草地的群落植被類型、放牧方式和放牧時間有關。放牧對草地生產力的影響主要通過對物種配置、種類、營養(yǎng)、均勻度等的影響進而影響草地的初級生產力。而草地的初級生產力對于畜牧業(yè)的發(fā)展又有很大的影響。但是不同的放牧強度對于草地的影響也會不同，如果放牧強度過大，還會引起草地的退化，草地生產力會越來越差；輕度或中度的放牧會維持草地的物種組成和生產力穩(wěn)定，但是劣質雜草成為優(yōu)勢種，草地生產力下降〔13〕；但如果長時間不放牧，由于沒有干擾的影響，草地的優(yōu)勢種會占據群落的上層，其他植物中會慢慢退出群落，造成物種的多樣性降低，穩(wěn)定性下降。同時會使大量高產草地的初級生產得不到利用，浪費了資源。

本文通過對呼倫貝爾鄂溫克旗的草地調查，確定在不同的利用方式下草地生產力和群落結構的變化，以實際調查數(shù)據確定不同利用方式下草地是否發(fā)生變化，從而為當?shù)匦竽翗I(yè)的可持續(xù)發(fā)展和草地的合理應用提供一定的參考。

1 材料和方法

1.1 研究區(qū)自然概況

本次實驗是在呼倫貝爾市鄂溫克旗巴彥胡碩嘎查的放牧場和打草場進行。鄂溫克旗位于內蒙古東部，大興安嶺西側、呼倫貝爾大草原東南部，地理坐標東經118°48′02″～121°09′25″，北緯47°32′50″～49°15′37″。氣候屬于溫帶大陸性氣候，年平均溫度在-2.4～2.2之間,年降水量250～400mm。年蒸發(fā)量為降水的2-7倍，年平均風速3.0～4.6m/s,無霜期80～120d土壤類型主要有栗鈣土、黑鈣土，部分地區(qū)有沙土、草甸土、沼澤土和鹽堿土〔14〕。全嘎查共有228戶人家，主要是蒙古族、鄂溫克族和達斡爾族，均從事牧業(yè)生產。

該地區(qū)的植被類型主要是溫性草甸草原類，主要草地類型為羊草(Leymuschinensis)+貝加爾針茅(Stipabaicalensis)+日蔭菅(Carexpediformis) 類型。主要植物種有麻花頭(Serratulacentauroides)、冰草(Agropyroncristatum)、糙隱子草(Cleistogenessquarrosa)、二裂萎陵菜(Potentillabifurca)、蓬子菜(Caliumverum)、射干鳶尾(Irisdichtoma)、囊花鳶尾(Irisventricosa)、展枝唐松草(Thalictrumsquarrosum)、細葉白頭翁(Pulsatillaturczaninovii)、羽茅(Achnatherumsibiricum)、洽草(Koeleriacristata)、硬質早熟禾(Poasphondylodes)、寸草苔(Carexduriuscula)、石竹(Dianthuschinensis)、多葉棘豆(Oxytropismyriophylla)、扁蓿豆(Melissitusruthenica)、斜莖黃芪(Astragalusadsurgens)等。還有部分低濕地區(qū)的植被類型為低地沼澤草甸，主要植物有寸草苔(Carexduriuscula)、馬藺(IrislactealPall.)等濕生植物。

1.2 研究區(qū)植被生長情況和利用情況

1.2.1 研究區(qū)草地生長基本狀況

鄂溫克旗巴彥胡碩地處高寒地區(qū)，無霜期短，枯草期長。4、5月份草地才開始返青并且生長緩慢，6月份植被由返青期進入生長期，隨著氣溫的升高，降水量的增加，植被生長速度逐漸增大。7月份雨熱同期草地生長迅速，達到高峰期。8月份，隨著積溫增加，草地蒸散量增大，土壤水分減少，對植被生長形成限制；8月下旬至9月，溫度開始降低，草類成熟，部分枯黃，9月下旬至10月牧草幾乎徹底枯黃。

1.2.2 研究區(qū)草地利用基本情況

鄂溫克旗是呼倫貝爾市牧業(yè)四旗之一，全嘎查共有羊單位40238只。鄂溫克旗巴彥呼碩嘎查擁有草地面積40297hm2，其中可利用草地面積36732hm2，占總面積的91%左右。嘎查共有打草場20536hm2；放牧地11493hm2，屬公共放牧地，載畜量為2.13hm2/hd/a；其余草地類型多為河谷灘地。家畜的飼養(yǎng)主要依靠天然草場放牧，在每年的5月份草地返青后開始在放牧場放牧，在放牧場一般會持續(xù)到9月份之后，入冬之后由于天氣寒冷，停止放牧，回到冬營地進行越冬。刈割打草時間一般為八月份，此時打草既要保證草質的營養(yǎng)成分，也要保證植物能夠有足夠的種子進行繁殖。在此之前打草場一般不進行放牧，所以植物種類豐富，生產力也比較高。由于冬季時間較長，所以越冬季節(jié)營養(yǎng)嚴重不足，主要通過夏季打貯青干草來補充。由于放牧場放牧時間長,所以植被相對打草場有很大差別，也出現(xiàn)了一定程度的退化。

1.3 實驗區(qū)設置和取樣方法

在2012年7月在鄂溫克旗巴彥胡碩嘎查按照不同草地類型共設置11個調查點，打草場4個，放牧場7個。在各個調查點設置500米的樣線。在每條樣線上，每隔50米取一個點，每個點周圍隨機取3個50cm×50cm的樣方作為重復。樣方中的植物分種取樣，裝袋帶回烘干，稱其干重。

1.4 群落植物多樣性

群落多樣性：根據描述樣方內植物種數(shù)目、所有植物種的現(xiàn)存量，利用以下公式計算群落α多樣性：

Margarlef豐富度指數(shù)(Ma) Ma=(S-1)/LnN

Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H`) H`=-∑PiLn(Pi)

其中，S：物種數(shù)目；N：所有物種個體數(shù)目；Pi：相對產量

1.5 數(shù)據處理

本文數(shù)據使用SAS9.0進行統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 不同利用方式下草地現(xiàn)存量

在放牧條件下，草地生產力與放牧就會有很大關系，放牧作為一種干擾，不僅會影響到生產力，還會對生物多樣性產生很大的影響。通過對打草場和放牧場的草產量的計算，結果顯示，在當前的放牧強度下，放牧場和打草場的現(xiàn)存量差異極其顯著(P<0.001)，放牧場相比打草場現(xiàn)存量下降了50.9%。植物的物種數(shù)也有顯著性差異(P<0.05)，下降了53.0%(表1)。說明放牧利用會顯著降低和減少草地的現(xiàn)存量和物種數(shù)。

表1 不同利用方式下草地現(xiàn)存量與植物種類關系Tab.e1.the relationship between grassland standing crop and plant species under different grassland using types

注：同列具有相同字母表示差異不顯著

Note: Values with different lowercases differ significantly in the same line

不同利用方式下主要的植物種的現(xiàn)存量的差異性也非常顯著，其中放牧場的羊草和貝加爾針茅現(xiàn)存量相比打草場明顯降低(P<0.05)，分別為60.6%和31.3%。糙隱子草的現(xiàn)存量變化不大，但是星毛萎陵菜的卻明顯增加了177.8%，枯落物的量也明顯降低。整體來看，打草場各種主要植物的現(xiàn)存量產別不大，但是放牧場中優(yōu)勢種星毛萎陵菜的現(xiàn)存量明顯高于其他植物種，差異性比較顯著(P<0.05)。如圖1

圖1 不同利用方式草地主要植物種類現(xiàn)存量圖Fig.1 the standing crop of main plant species under different grassland using ways

在不同的利用方式下，草群結構會發(fā)生變化，打草場和放牧場中主要的植物種的比例會發(fā)生顯著性的變化(P<0.001)。星毛萎陵菜、糙隱子草在放牧場的比例比打草場高出32.7%、8%，可以看出草地確實發(fā)生了一定的退化；但是枯落物的重量卻下降了13.6%。但是羊草和貝加爾針茅的比例變化很小(表2)。說明，雖然草地發(fā)生了一定程度的退化，但是草地的主要植物還沒有發(fā)生改變。

表2 不同利用方式草地主要植物種類在草群中的比例(%)Tab.e 2 the proportion of main plant species under different grassland using types(%)

注：同列具有相同字母表示差異不顯著。

Note: Values with different lowercases differ significantly in the same line

2.2 多樣性和豐富度指數(shù)

多樣性指數(shù)和豐富度指數(shù)是描述草地健康狀況的重要指標，根據對不同草地利用類型的α多樣性指數(shù)計算，結果顯示：在不同的利用方式下，打草場的物種數(shù)顯著高于放牧場(P<0.001)。同樣的。Margarlef豐富度指數(shù)也達到極顯著水平(P<0.001)。說明在該試驗區(qū)，在當前的載畜量下，草地群落發(fā)生了顯著變化。(表3)

表3 不同草地利用類型植物群落多樣性指數(shù)Tab.e 3 Diversity indices of plant community under different grassland using types

注：同列具有相同字母表示差異不顯著。

Note: Values with different lowercases differ significantly in the same line

3 結論與討論

3.1 放牧作為對草原最大的干擾行為，不同利用方式和不同的利用強度都會對草原造成不同的影響，一般來說群落的演替主要是在一定放牧壓力下不同植物種群消長來實現(xiàn)的，一般情況適宜的放牧強度會有利于群落多樣性〔15〕。根據本文的結果顯示，在不同的草地利用方式下，打草場的利用只有打草一次，干擾相對較低，所以能維持較高的生產力和多樣性。而在當前的載畜量下，由于放牧場長時間受到高強度放牧的利用，草地群落已顯示出了一定程度的變化，雖然優(yōu)勢植物種沒有發(fā)生變化，但是草地生產力、豐富度和多樣性相比打草場明顯的下降，這與韓國棟等〔16〕在內蒙古短花針茅草原的研究結果一致?；谶@些結果該研究區(qū)應該受到足夠的重視，防止草地進一步的退化，當?shù)夭莸乩梅绞降恼叻矫嬉D變當前的草地利用方式，將打草場和放牧場的利用方式實時進行調整，這樣將會大大改善草地由于長時間單種利用方式造成對草地的破壞。

3.2 每種植物對干擾的適應能力不同，有的植物在輕度干擾下是伴生種，但是在一定的干擾強度下會變?yōu)閮?yōu)勢種，如星毛萎陵菜；而有的在一定干擾下適應性降低就會退出群落的演替。這與彭少麟,黃忠良關于生產力與生物多樣性之間的相互關系研究是一致的。這主要原因是由于對植物的選擇性采食和對土壤的踩踏造成土壤和植物產生破碎化和矮小化。家畜的采食對植物產生一定的影響，植物為了適應長時間的采食，外部形態(tài)會變得矮小化，楊殿林等學者將這種隨著放牧強度增加草群結構的改變是一種適應性的生長。有些家畜喜食的植物由于長時間的采食，數(shù)量會降低，越來越少，最后消失。放牧干擾會造成土壤的理化環(huán)境產生變化，會使一些物種的適應性降低，進而在草地群落中的比例下降，最后隨著放牧的影響，漸漸退出群落。一些不能適應的植物種會直接退出群落，造成放牧場的物種數(shù)大量的減少。這些都會影響到草地的生產力。

3.3 枯落物是植物體死亡或食草動物采食后產生的，主要由草地生產力和放牧強度決定〔17〕?？萋湮锏恼麄€生態(tài)系統(tǒng)中具有眾多的生態(tài)作用。根據調查數(shù)據顯示，打草場和放牧場的枯落物的量也有很大差異，在放牧條件下，由于生產力低和牲畜的啃食，很少有枯枝落葉能夠凋落在地表；也可能是由于放牧場的植被低矮稀疏，枯枝落葉被風吹散所致，枯落物的減少，將會降低土壤的覆蓋度，也會減少土壤中有機質的含量，大量的枯落物不能保留在地表，就不能將養(yǎng)分和有機質再次歸還到土壤當中，土壤有機質的減少造成土壤越來越貧瘠，加之覆蓋度減少，很可能造成土壤的沙化，對草原的可持續(xù)發(fā)展極為不利。

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The Study of Productivity under Different Using Types inStipaMeadow Grassland

Wang rui-zhen1, Han Guo-dong1*，Li jiang-wen1, A rong1，Wang jing1， Zhao yan-fang2

(1.College of Ecology and Environment Science, Inner Mongolia Agricultural University,Hohhot, 010019;2. Ewenki Banner animal disease prevention and control center，Hulun Buir ,021100)

In order to compare the productivity differences in different ways of production inStipameadow grassland, explore using types influence on the grassland productivity. In 2012,We used line transect method to research on grassland plants under different using types inStipameadow grassland Bayanhushuo Ewenki Hulunbuir and to analysis the rangeland conditions and grassland productivity under different using types. The results showed that grazing seriously affect the grassland plant growth condition,also make the grassland plants significantly reduce productivity and diversity.

Stipabaicalensis； Meadow Grassland； Grassland Productivity； Abunbance

S812

2095—5952(2015)03—0026—06

2015-05-14

國家科技支撐計劃(2012BAD13B02)資助

王瑞珍(1991-)，內蒙古呼和浩特市清水河縣人，碩士研究生，主要從事草地生態(tài)管理學研究，E-mail:wrzlh159@163.com

韓國棟 E-mail: nmghanguodong@163.com