典型山地草甸草原主要牧草生長發(fā)育情況分析

買買提·阿布來提，陳 亮，葛怡成，沙拉木，王 珂，馮麗曄，哈布拉哈提，木拉提，瓦哈提，普宗朝

（新疆烏魯木齊市牧業(yè)氣象試驗站，新疆 烏魯木齊 830002）

草原是牧區(qū)畜牧業(yè)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。天山北坡中山帶典型山地草甸草原生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)者的主體是禾本科、豆科和菊科等草本植物。其中，優(yōu)勢植物以禾本科植物為主。近年來，由于人們對自然資源的不合理利用，導(dǎo)致天山北坡中山帶典型山地草甸草原生態(tài)系統(tǒng)失調(diào)，優(yōu)良牧草的生長發(fā)育受到阻礙，甚至有些優(yōu)良牧草已從生態(tài)系統(tǒng)中完全衰退。天然草原不僅是天山北坡中山帶典型山地草甸草原畜牧業(yè)的主要載體，還是該區(qū)域脆弱生態(tài)環(huán)境的天然保護(hù)屏障。然而，近幾十年來，由于忽視天然草場的載畜能力而片面追求家畜存欄數(shù)，致使天山北坡中山帶典型山地草甸草原超載過牧十分嚴(yán)重，導(dǎo)致新疆烏魯木齊地區(qū)的天然草場出現(xiàn)了不同程度的退化，從而使其草場植被覆蓋度和草層高度降低，產(chǎn)草量和載畜能力下降，天然草場保持水土、涵養(yǎng)水源、凈化空氣、降低溫室氣體濃度的生態(tài)功能趨于減弱［1-4］。我國對短時期天然牧草各類發(fā)育規(guī)律研究比較多，對其長時期連續(xù)研究卻較少［5-7］，而對典型山地草甸草原牧草物候期的觀測研究則更少［8-9］。因此，該試驗對天山北坡中山帶典型山地草甸草原4種主要牧草——老芒麥（Elymus sibiricus）、黃芪（Astragalus membranaceus）、老鸛草（Geranium wilfordii）、千葉蓍（Achillea millefolium）生長發(fā)育情況進(jìn)行了研究，旨在為烏魯木齊地區(qū)的生態(tài)環(huán)境恢復(fù)和牧業(yè)生產(chǎn)全面規(guī)劃提供一定的參考。

圖1 4種牧草生長季歷年平均高度

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于天山北坡中山帶烏魯木齊南山片區(qū)的典型山地草甸草原區(qū)域，地理位置為東經(jīng)87°11′、北緯 43°27′，海拔 1 941.0 m，年平均氣溫為3.1℃，最低氣溫為-11.5℃，最高氣溫為16.0℃，年平均總?cè)照諘r數(shù)為2 419.2 h，年平均總降水量為489.5 mm，年平均總蒸發(fā)量為1 193.6 mm，土壤類型是山地栗鈣土［10］。

1.2 數(shù)據(jù)來源

該試驗選取天山北坡中山帶典型山地草甸草原最具代表性的4種優(yōu)質(zhì)天然牧草：老芒麥（Elymus sibiricus）、黃芪（Astragalus membranaceus）、老鸛草（Geranium wilfordii）、千葉蓍（Achillea millefolium）作為研究對象，并結(jié)合2004—2017年烏魯木齊市牧業(yè)氣象試驗站的物候期觀測數(shù)據(jù)，對這4種主要牧草的生長發(fā)育情況進(jìn)行了研究。其中，老芒麥、黃芪、老鸛草的物候期觀測資料起止時間均為2004年5月—2017年10月，千葉蓍的物候期觀測資料起止時間為2006年5月—2017年10月。

1.3 研究方法

在研究區(qū)內(nèi)選擇具有代表典型山地草甸草原植被類型的地段作為觀測場，并設(shè)圍欄保護(hù)，其面積為2.67 hm2。把觀測場劃分為4個觀測區(qū)域，作為4個重復(fù)，每年輪換一個區(qū)域，在每個觀測區(qū)域各隨機(jī)選取10株老芒麥、黃芪、老鸛草、千葉蓍，然后掛標(biāo)簽標(biāo)記，以進(jìn)行高度、蓋度及產(chǎn)量的測定，并對其物候期進(jìn)行觀測。

在牧草返青期至黃枯期內(nèi)，每2d進(jìn)行1次物候期觀測，每旬進(jìn)行1次牧草高度測定，每月末進(jìn)行1次蓋度、產(chǎn)量的測定。其中，每種植物的高度用卷尺進(jìn)行測量，并設(shè)3次重復(fù)取平均值；蓋度采用目測法，即在觀測區(qū)域內(nèi)設(shè)1m×1m樣方，從牧草的上方與地面垂直目測估計混合牧草的蓋度；產(chǎn)量的測定采用收獲干燥法，即在所觀測的牧草返青后，當(dāng)觀測場內(nèi)的優(yōu)勢牧草高度≥5cm時，在1m×1m樣方內(nèi)，以留茬高度約3cm為基礎(chǔ)，將這4種牧草全部刈割后稱鮮質(zhì)量，然后將這4種牧草放入帶編號的布袋中，將裝好的布袋放在通風(fēng)處風(fēng)干后稱干質(zhì)量，并設(shè)4次重復(fù)取平均值。物候期生長速率是指牧草在某一物候期生長的絕對高度與物候期的比值。

表1 4種牧草的物候期與生長速率變化

2 結(jié)果與分析

2.1 4種牧草的高度

由圖1可以看出，4種牧草生長高度的變化趨勢基本一致，均表現(xiàn)為“慢—快—慢”的植物基本生長規(guī)律，且其生長高度達(dá)最大值的日期分別出現(xiàn)在8月和9月。但是，如果遇到不利氣象條件，則會使牧草過早地停止生長。

2.2 4種牧草的物候期和生長速率

由于牧草物候期的出現(xiàn)時間有差異，因此，各類牧草生長速率最大值的出現(xiàn)時間也不同［10］。由表1可以看出，該試驗所選用的4種牧草在生育期內(nèi) （除返青期外）生長速率的變化趨勢各有差別，其中，老芒麥、千葉蓍、老鸛草的生長速率在返青期到分蘗期時較快，而黃芪的生長速率則在返青后就較快，分蘗期后4種牧草的生長速率開始變慢，直到種子成熟后期生長停止。

2.3 4種牧草的蓋度與產(chǎn)量

根據(jù)2004—2017年資料分析，4種牧草的蓋度和產(chǎn)量變化趨勢基本相同，即蓋度增加時，其產(chǎn)量也增加（見圖2），且蓋度每增加1%總產(chǎn)量增加390 g/m2。由圖2還可以看出，蓋度和產(chǎn)量的最大值出現(xiàn)在6月和7月。

圖2 牧草生長季蓋度和產(chǎn)量變化

3 結(jié)論

天山北坡中山帶典型山地草甸草原4種牧草的高度變化趨勢表現(xiàn)為“慢—快—慢”的植物基本生長規(guī)律；老芒麥、千葉蓍、老鸛草的生長速率在返青期到分蘗期時較快，而黃芪的生長速率則在返青后就較快，分蘗期后4種牧草的生長速率開始變慢；蓋度和產(chǎn)量的最大值出現(xiàn)在6月和7月。