冬季火燒對(duì)高寒草甸牧草產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

鄒小艷，羅彩云，趙 亮，徐世曉

(中國(guó)科學(xué)院西北高原生物研究所高原生物適應(yīng)與進(jìn)化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海 西寧 810001)

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冬季火燒對(duì)高寒草甸牧草產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

鄒小艷，羅彩云，趙 亮，徐世曉

(中國(guó)科學(xué)院西北高原生物研究所高原生物適應(yīng)與進(jìn)化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海 西寧 810001)

中國(guó)科學(xué)院海北高寒草甸定位站以圍欄封育草地冬季火燒為研究對(duì)象、圍欄封育未火燒草地為對(duì)照，對(duì)其產(chǎn)草量、牧草營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)進(jìn)行測(cè)定，探討了冬季草原火燒對(duì)第二年牧草產(chǎn)量和品質(zhì)的影響。結(jié)果表明：圍欄封育草地冬季火燒之后第二年地上鮮草生物量顯著高于圍欄封育未火燒草地，火燒之后第二年地上枯草的積累量顯著低于圍欄封育未火燒草地。圍欄封育草地火燒之后牧草粗蛋白含量比圍欄封育未火燒草地粗蛋白含量顯著提高；粗脂肪含量與圍欄封育未火燒草地之間沒(méi)有顯著差異(P>0.05)。圍欄封育草地冬季火燒之后中性洗滌纖維(NDF)、酸性洗滌纖維(ADF)含量比圍欄封育未火燒草地顯著升高，酸性洗滌木質(zhì)素(ADL)含量與圍欄封育未火燒之間沒(méi)有顯著差異。該研究表明草原火燒短期內(nèi)對(duì)牧草產(chǎn)量和品質(zhì)有一定的促進(jìn)作用，加速了退化草地的恢復(fù)進(jìn)程。

草原火燒；產(chǎn)量；品質(zhì)

近年來(lái)，隨著政府“退牧還草”、“圍封轉(zhuǎn)移”和“生態(tài)移民”工程等政策的實(shí)施，草原牧區(qū)草地的放牧率大大降低。一方面使原來(lái)過(guò)度放牧草地得以休養(yǎng)生息，而另一方面枯草累積量也不斷增加，這可能會(huì)潛在的導(dǎo)致冬春季節(jié)的草原火災(zāi)。草原經(jīng)常著火，火燒是草原地區(qū)冬春季節(jié)時(shí)有發(fā)生的一種生態(tài)現(xiàn)象，是與草原同生同滅的環(huán)境要素。在草原形成和演變的地質(zhì)歷史過(guò)程中，火一直在調(diào)控著草原的結(jié)構(gòu)與動(dòng)態(tài)[1]。國(guó)內(nèi)關(guān)于火燒對(duì)草原生態(tài)系統(tǒng)影響的研究集中在羊草草原[1-3]和森林草原[4]，但目前有關(guān)火燒對(duì)青藏高原高寒草甸牧草產(chǎn)量和品質(zhì)影響的研究可供參考的研究資料較少。本文以圍欄封育草地冬季火燒和圍欄封育未火燒草地為研究對(duì)象，對(duì)其產(chǎn)草量、牧草營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)進(jìn)行測(cè)定，以探討冬季草原火燒對(duì)第二年牧草產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，以期為草場(chǎng)經(jīng)營(yíng)管理提供參考依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地自然概況

試驗(yàn)地設(shè)在中國(guó)科學(xué)院西北高原生物研究所海北高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)定位站，海北站地處青藏高原東北隅的青海海北藏族自治州門(mén)源縣境內(nèi)。地處祁連山北支冷龍嶺東段南麓坡地的大通河河谷西段，地理位置為N 37°29°′～37°45′，E 101°12′～101°23′。試驗(yàn)地地形開(kāi)闊，海拔3 200～3 600 m(氣象觀測(cè)站海拔高度為3 220 m)；1981～2013年平均降水量524.96 mm，2013年降水量為417.8 mm，主要集中在5～9月牧草生長(zhǎng)季。年平均蒸發(fā)量1 238 mm，年平均(1981～2013)氣溫-1.14℃。年內(nèi)無(wú)絕對(duì)無(wú)霜期，相對(duì)無(wú)霜期為20 d，在最熱的7月仍可出現(xiàn)霜凍、結(jié)冰、降雪(雨夾雪)等冬季的天氣現(xiàn)象。表現(xiàn)出冷季寒冷、干燥、漫長(zhǎng)，暖季涼爽、濕潤(rùn)、短暫[5]。試驗(yàn)地土壤化學(xué)性質(zhì)如表1所示。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以圍欄封育草地冬季火燒為研究對(duì)象，圍欄封育未火燒草地為對(duì)照，設(shè)置6個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積為5 m×5 m，每處理重復(fù)3次。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 草產(chǎn)量測(cè)定 于2013年8月22日用1 m×

表1 試驗(yàn)地土壤化學(xué)性質(zhì)Table 1 Chemical properties of the soil at research site

1 m的樣方框在每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取3個(gè)點(diǎn)刈割，然后將枯草和鮮草分開(kāi)，風(fēng)干至恒重，計(jì)算干草和枯草產(chǎn)量。

1.3.2 營(yíng)養(yǎng)成份測(cè)定 自然風(fēng)干恒重的草樣將鮮草和干草混合，圍欄封育草地部分混合，部分不混合，用微型植物樣品粉碎機(jī)粉碎，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法過(guò)不同孔徑的篩子，粉碎后的植物樣品用于測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)。牧草中粗蛋白含量測(cè)定采用凱氏定氮法[6]；粗脂肪含量測(cè)定采用索氏浸提法[7-8]；酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維含量測(cè)定采用Van Soest的方法[9]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2003和SPSS 16.0,統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析處理。生物量和牧草品質(zhì)的差異采用One-way ANOVA或者采用一般線性模型-Univariate進(jìn)行分析，LSD法進(jìn)行多重比較，顯著性水平為P≤0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 冬季火燒對(duì)牧草產(chǎn)量的影響

圍欄封育草地冬季火燒之后地上鮮草量顯著高于圍欄封育未火燒草地地鮮草量(圖1)，火燒之后地上枯草的積累量顯著低于圍欄封育未火燒草地。

圖1 草地產(chǎn)草量Fig.1 The yield of grasslands

2.2 牧草品質(zhì)比較

2.2.1 鮮草與枯草營(yíng)養(yǎng)成分含量 圍欄封育草地鮮草粗蛋白和粗脂肪含量顯著高于枯草粗蛋白和粗脂肪含量，而中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維和酸性洗滌木質(zhì)素含量顯著低于枯草含量(表 2)。

2.2.2 冬季火燒對(duì)牧草品質(zhì)的影響 火燒之后牧草粗蛋白含量比圍欄封育草地粗蛋白含量有所提高，粗脂肪含量與圍欄封育未火燒草地之間沒(méi)有顯著差異。圍欄封育草地冬季火燒之后中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維含量比圍欄封育未火燒草地顯著升高，酸性洗滌木質(zhì)素含量與圍欄封育未火燒草地之間沒(méi)有差異(表 3)。

表2 圍欄封育下草地鮮草和枯草營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)含量Table 2 The nutritional comparison of fresh forage and thatch

表3 圍欄封育草地冬季火燒下牧草的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)Table 3 Effects of winter fire on nutritient contents

3 討論

研究發(fā)現(xiàn)，與圍欄封育未火燒草地相比，圍欄封育草地冬季火燒之后顯著提高了地上綠色部分植物生物量，而顯著降低了枯落物的量，這與李政海等[14]的研究結(jié)果一致。火燒首先是去除了地面枯枝落葉層，使土壤表面的水分和積雪狀況發(fā)生變化，也影響著地表的光熱狀況[10]?；馃螽a(chǎn)量的變化同樣受水熱狀況影響，降水豐年，火燒后產(chǎn)量增加，而降水欠年，火燒后產(chǎn)量降低[11]。試驗(yàn)地2013年生長(zhǎng)季的降水量較高，這可能也是導(dǎo)致火燒之后地上生物量增加的原因之一。加之火燒可能改善表土養(yǎng)分狀況[10]，所以火燒可以明顯地提高鮮草的產(chǎn)量?；馃布觿×瞬菰寥烙袡C(jī)質(zhì)的分解，有利于禾本科草和豆科草在生長(zhǎng)季中后期保持旺盛的生長(zhǎng)，達(dá)到較高的產(chǎn)量，從而提高草場(chǎng)質(zhì)量，加速退化草原的恢復(fù)進(jìn)程[10]。綜上所述，火燒對(duì)高寒草甸有明顯的改良作用，建議在草地利用和管理中合理用火，使火燒成為草原畜牧業(yè)的有利工具。李政海等[10]研究證明有計(jì)劃的火燒可以提高草群質(zhì)量和利用價(jià)值，是一種投資少見(jiàn)效快、簡(jiǎn)便易行、具有應(yīng)用前景的草場(chǎng)改良措施。通過(guò)對(duì)圍欄封育草地冬季火燒和圍欄封育草地冬季未火燒草地次年的牧草營(yíng)養(yǎng)成分含量進(jìn)行測(cè)定，發(fā)現(xiàn)圍欄封育草地冬季火燒之后次年牧草粗蛋白含量比圍欄封育草地冬季未火燒草地次年牧草粗蛋白含量顯著提高。因CP和EE主要含于綠色植物葉綠體中，故鮮草CP、EE高于枯草，而NDF、ADF、ADL低于枯草(表 2)。李曉波等[12]研究發(fā)現(xiàn)，火燒之后植物氮含量顯著下降，這與本試驗(yàn)的研究結(jié)果不太一致。火燒之后地上枯草量比圍欄封育顯著減少(圖 1)，而枯草粗蛋白含量顯著低于當(dāng)年鮮草粗蛋白含量(表 2)。這說(shuō)明火燒之后粗蛋白含量比圍欄封育草地升高一方面是由火燒導(dǎo)致枯草量減少引起。圍欄封育草地火燒之后粗脂肪含量與自然恢復(fù)草地和圍欄封育草地之間沒(méi)有顯著差異(表 3)，而火燒之后枯草含量顯著降低(圖1)?？莶荽种竞匡@著低于鮮草，這說(shuō)明火燒之后粗脂肪含量降低不是由枯草含量降低引起，是由火燒之后引起豆科和禾本科的比例不同[10]引起的還是由于火燒對(duì)土壤養(yǎng)分含量產(chǎn)生變化引起的有待于進(jìn)一步研究?；馃笾行韵礈炖w維、酸性洗滌纖維含量比圍欄封育草地和自然放牧草地顯著升高，酸性洗滌木質(zhì)素含量與圍欄封育草地之間沒(méi)有差異(表 3)，這可能主要是由于火燒之后枯草含量發(fā)生了變化引起的(表2和3)。

4 結(jié)論

綜合牧草的產(chǎn)量和品質(zhì)分析，草原火燒短期內(nèi)對(duì)牧草產(chǎn)量和品質(zhì)有一定的促進(jìn)作用，加速了退化草地的恢復(fù)進(jìn)程。

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ZOU Xiao-yan,LUO Cai-yun,ZHAO Liang,XU Shi-xiao

(KeyLaboratoryofAdaptationandEvolutionofPlateauBiota,NorthwestInstituteofPlateauBiology,ChineseAcademyofSciences,Xining810001,China)

In order to investigate the influence of grassland fire in winter on forage yield and quality in the following year,the relevant experiment was conducted at Haibei Alpine Meadow Ecosystem Research Station of Chinese Academy of Sciences.The results showed that the grass biomass and contents of crude protein,NDF and ADF of the treated group were significantly higher than the control.In the second year,the thatch accumulation in treated group was significantly lower than the control.There was no significant difference between the treatment and control as for the contents of crude fat and ADL.It could be concluded that fire treatment benefits the enclosed alpine meadow in the short term.

grassland burning;yield;quality

2016-04-18；

2016-06-21

青海省科技廳項(xiàng)目(2015-ZJ-706)；國(guó)家科技支撐計(jì)劃(2012BAD13B01、2014BAC05B04)資助

鄒小艷(1983-),女，湖南衡陽(yáng)人,碩士,工程師,主要從事牧草營(yíng)養(yǎng)生理研究。

E-mail：dayan2200@163.com

S 812.4

A

1009-5500(2016)05-0095-04

羅彩云為通訊作者。