河西荒漠鹽爪爪草地生物量動態(tài)研究

孫 斌，王炳煜，馮 今，姜佳昌，潘冬榮，王 惠，李 霞

（甘肅省草原技術推廣總站，蘭州 730010）

河西荒漠鹽爪爪草地生物量動態(tài)研究

孫 斌，王炳煜，馮 今，姜佳昌，潘冬榮，王 惠，李 霞

（甘肅省草原技術推廣總站，蘭州 730010）

于2011—2014年對河西荒漠鹽爪爪草地群落生物量進行了研究。結果表明：鹽爪爪草地生物量的年度動態(tài)變化較大，變幅在57.67%～100%，生物量的月變化動態(tài)不穩(wěn)定，高峰期出現(xiàn)在7、8、9月都有可能，大多表現(xiàn)為單峰型，也有雙峰型出現(xiàn)。相對生長速率（RGR）動態(tài)變化也不穩(wěn)定，一般是在牧草生長前期較快，7—8月以后逐漸減慢直至為零，但受環(huán)境因子的影響差別較大。

鹽爪爪；生物量；動態(tài)

鹽爪瓜（Kalidium）系藜科鹽爪爪屬多年生木本，是甘肅荒漠區(qū)的常見耐鹽小灌木。由于其葉片退化，蒸騰強度比一般沙生植物低，產量在沙生植物中相對較高，冬季地上部殘存量保持較好，有利于干旱地區(qū)畜群冬季放牧與補飼［1］。以鹽爪瓜為建群種的荒漠草地在甘肅近70萬hm2，占全省荒漠半荒漠草地面積的15%，廣泛分布于甘肅黃土高原北部及河西走廊沖積扇緣和丘間低地，以鹽湖盆地覆沙地段最為典型。在干河谷和河谷階地重鹽漬化地段與檉柳、白刺等灌木組成鹽生灌木草地［2］。

目前有關對鹽爪瓜草地生產力進行連續(xù)定位的監(jiān)測研究報道甚少。本研究于2011—2014年通過對甘肅省張掖市山丹縣荒漠草地分布較為廣泛的鹽爪爪草地進行連續(xù)4年的定位監(jiān)測，旨在揭示該類草地地上植物量年度、季節(jié)動態(tài)變化規(guī)律，以科學評價其生產力水平，為合理保護和可持續(xù)利用該類草地資源提供依據(jù)。

1 試驗方法

1.1 試驗地概況

試驗地設在甘肅省山丹縣位奇鎮(zhèn)，地理位置北緯38°41′40.2″，東經101°26′47.8″，海拔2 064 m。年均氣溫0～3℃，極端最低氣溫-33.3℃、最高氣溫37.8℃。日照時數(shù)2 993 h，年均降水量195 mm，年蒸發(fā)量2 246 mm，是降水量的11倍，土壤為灰鈣土。

草群中伴生種有合頭草（Sympegma regelii Bunge）、珍珠（Salsola passerina Bunge）、霧濱藜（Bassia dasyphylla kuntza）、多根蔥（Allium polyrhizum Turcz．Ex Regel）、沙生針茅（Stipa glareosa P.Smirn）。

1.2 樣地設置

樣地大小210 m×160 m，周圍架設圍欄。為了保持樣地自然面貌，除圍封外，不采取任何其他人工措施。樣地內植物群落組分和生長狀況基本一致。

1.3 測定指標與方法

在2011—2014年牧草生長季5—9月的每月中旬，進行主要植物種群和群落生物量測定。草本及矮小灌木樣方面積為1 m×1 m，灌木及高大草本類植物樣方面積為10 m×10 m，3次重復，每次觀測都選取未曾取樣的地方隨機布設樣方。草本產草量測定采用齊地面刈割法，灌木及高大草本產草量計算公式：總產草量=草本及矮小灌木產草量×（100-灌木覆蓋面積）/100+灌木及高大草本產草量。相對生長速率（RGR）計算公式：RGR=（lnw2-lnw1）/（t2-t1），公式中w1、w2分別為期初和期末生物量，t1、t2分別為測定開始和結束的時間。月動態(tài)系數(shù)為當年內某月生物量與最高月份生物量的百分比，年動態(tài)系數(shù)為某年內出現(xiàn)的最高產量與4年內出現(xiàn)的最高產量的比值。

2 結果與分析

2.1 群落結構特征

試驗區(qū)土礫質荒漠草地鹽爪爪主要是細枝鹽爪爪，是群落優(yōu)勢種。鹽爪爪群落在垂直結構上有2個層片，灌木層有2個物種組成，即鹽爪爪和紅砂，草本層有霧濱藜、沙生針茅、多根蔥、驢驢蒿等多年生草本植物，在不同年份或季節(jié)物種數(shù)不同。草地植物組分貧乏，群落結構簡單。如表1所示，各年度灌木層物種數(shù)沒有變化，密度和蓋度以2012年最高，分別比平均值提高18%和15.3%。草本層物種數(shù)為2～4種，變化相對灌木層而言比較明顯，各年度的蓋度小于5%，雖然沙生針茅、多根蔥、霧濱藜等都是該群落中的優(yōu)良牧草，但其數(shù)量嚴重依賴降水量，降雨稀少時，它的生物量極低。

表1 鹽爪爪群落結構特征

2.2 生物量月動態(tài)與年動態(tài)

從表2看出，各年度生物量高峰不同，動態(tài)系數(shù)在57.67%～100%之間，變幅較大；高峰值亦不同，從7—9月都有，2011年高峰期出現(xiàn)在9月下旬，2012年高峰期為7月下旬，而2013年和2014年則出現(xiàn)在8月下旬。說明該草地類型生物量高峰期和高峰值的不穩(wěn)定性，其原因與各年度5—9月降雨時間分布有密切關系。

從圖1的動態(tài)曲線看出，該類型草地的地上生物量曲線主要為單峰型，但也有雙峰型的情況出現(xiàn)，如2014年。而且各年度曲線圖形差異較大，試圖用數(shù)學方法模擬各年度動態(tài)曲線，結果不很理想。

因為沒有相對穩(wěn)定的高峰期，所以預測高峰期出現(xiàn)的時間就沒有相對固定的模式，只能從其他因素來估測起決定作用的因素，內部是植物的相對生長速率，外部則是降雨的均勻程度和時間［3］。

圖1 生物量動態(tài)曲線

2.3 相對生長速率

草原生物量與降水和溫度等氣候因素有著密不可分的內在聯(lián)系［4］。按照牧草一般生長發(fā)育規(guī)律，春季返青后，隨著氣溫升高，降水增多，草地的生物量會逐漸增大并達到一個高峰值，此后生物量會緩慢下降，整個生育期內群落生物量曲線多呈單峰型［5-7］，相對生長速率（RGR）應為先正值后負值。但鹽爪爪草地生物量的變化情況較為復雜，除了出現(xiàn)雙峰型生物量曲線外，各年度相對生長速率（RGR）的變化也不一致。表3顯示，鹽爪爪草地生物量RGR大多在5—6月和6—7月最快，有個別是在8—9月最快（2011年），且RGR的月動態(tài)在不同年份表現(xiàn)各異，2011年各月RGR均為正值，2013年RGR表現(xiàn)為先正值后負值，2012年和2014年RGR則為正負交替出現(xiàn)。各月的動態(tài)系數(shù)變化也較大，歷年相對應的月份其動態(tài)系數(shù)差異也很大，這主要是受降雨因子支配。以2014年為例，圖2顯示，各月生物量的變化隨降雨量的變化非常明顯，所以其RGR的快慢以及各時期干物質的積累亦隨之發(fā)生變化。

表3 鹽爪爪群落相對生長速率的月動態(tài)

圖2 生物量與降雨量對照（2014年）

3 結論

鹽爪爪草地植被組分少，群落結構簡單。4年試驗期內灌木植物種數(shù)沒有變化，可見在長期的演替過程中已經形成穩(wěn)定的群落結構，群落內伴生種也較穩(wěn)定，特別是灌木伴生植物。草本層伴生植物種的多寡主要受制于當?shù)亟涤炅考皶r空分布的影響。

鹽爪爪群落地上生物量的年度動態(tài)不穩(wěn)定，變幅較大，變幅在57.67%～100%，各年度間沒有固定或相近的生長曲線。生物量的月變化動態(tài)也不穩(wěn)定，高峰期主要受降雨因子的制約，出現(xiàn)在7、8、9月都有可能，大多表現(xiàn)為單峰型，也有雙峰型出現(xiàn)。

鹽爪爪草地植物的相對生長速率一般是在牧草生長前期較快，7—8月以后逐漸減慢直至為零，但受環(huán)境因子的影響差別較大，RGR動態(tài)變化并不穩(wěn)定。

［1］ 任繼周.草業(yè)大辭典［M］.北京：中國農業(yè)出版社，2008.

［2］ 甘肅省草原總站.甘肅草地資源［M］.蘭州：甘肅科學技術出版社，1997.

［3］ 黃富祥，王躍思，傅德山，等.毛烏素沙地低地草甸芨芨草-鹽爪爪群落地上生物量對氣候因子的動態(tài)回歸分析［J］.草業(yè)學報，2001，10（4）：24-30.

［4］ 才吉，謝民生.高寒牧區(qū)草原生物量與降水溫度的關系［J］.中國草食動物，2011，31（2）：44-46.

［5］ 周蘭萍，楊俊，賀訪印，等.民勤鹽漬荒漠草地鹽爪爪群落和蘆葦群落的季相變化特征［J］.中國農學通報，2015，31（14）：226-231.

［6］ 彭玉梅，崔鮮一，程渡.天然針茅草地生物產量及營養(yǎng)動態(tài)的研究［J］.中國草食動物，1999，1（2）：26-28.

［7］ 趙忠，韓天虎，王安祿.青藏高原東緣珠芽蓼+線葉嵩草草地植物群落組成及生產力動態(tài)監(jiān)測［J］.草原與草坪，2006，118（5）：8-11.

S54

A

2095-3887（2016）05-0042-03

10.3969/j.issn.2095-3887.2016.05.011

2016-08-28

甘肅省草原監(jiān)測指標體系研究與應用項目；甘肅天然草原退化評價指標體系構建與監(jiān)測技術研究應用（gcz201403）

孫斌（1968-），男，高級畜牧師，本科，主要從事草原資源與生態(tài)監(jiān)測。