新疆沙爾套山主要草地類型可食牧草產(chǎn)量動態(tài)變化規(guī)律

張凡凡，楊開虎，于磊，魯為華，楊國林，和海秀

(1.石河子大學動物科技學院，新疆石河子 832003；2.新疆生產(chǎn)建設兵團第四師76團，新疆昭蘇 835600)

0 引 言

【研究意義】四季放牧草地是牧區(qū)牧業(yè)生產(chǎn)的重要經(jīng)營地。其中生長的各類牧草是家畜日糧飼料的基本供給者，牧草的種類、品質優(yōu)劣、生長時期等不同制約放牧家畜飼草的質量和營養(yǎng)供給水平，從而限制家畜生產(chǎn)與草地畜牧業(yè)的成效性[1，2]。新疆天然草地因所處地理位置、地形及海拔等不同，特別是水熱條件的垂直地帶分布，構成了不同草地類型的變化特征[1]。目前，新疆天然草地生產(chǎn)經(jīng)營仍然為適宜性的季節(jié)放牧，放牧草地利用時期牧草所處生長發(fā)育階段的不同，直接影響家畜對牧草的利用效率，天然草地中不同類型草地的季節(jié)性產(chǎn)量狀況直接影響放牧家畜對基礎日糧的需求。研究天然草地牧草產(chǎn)量的季節(jié)性變化規(guī)律尤為重要?！厩叭搜芯窟M展】天然草地由于水熱組成季節(jié)和群落生長發(fā)育節(jié)律的變化，導致地牧草產(chǎn)量具有明顯的季節(jié)性[2-7]。典型草原不同季節(jié)牧草產(chǎn)量變化情況可劃分為2個階段，牧草自返青后隨著氣溫的增高及降水量的增加牧草產(chǎn)量不斷增長到高峰這一階段為增長階段；峰值期過后隨著溫度的降低牧草產(chǎn)量不斷衰減到翌年返青之前為地上生物量下降階段[8-11]。但由于建群種生活型和氣候條件的差異，不同類型草地牧草產(chǎn)量增長及衰減速度各不相同，使其在家畜利用方面存在一定差異。此外，新疆天山北坡季節(jié)牧場年際間牧草營養(yǎng)成分變化不大，而季節(jié)間牧草營養(yǎng)成分差異很大[12]。而不同草地型牧草的總產(chǎn)量和各經(jīng)濟類群產(chǎn)量變化規(guī)律必定也存在一定差異。【本研究切入點】由于建群種生活型不同和氣候條件差異，不同類型草地牧草產(chǎn)量增長及衰減速度各不相同。當前對于新疆典型草地畜牧業(yè)經(jīng)營地域沙爾套山天然草地中，分布的各優(yōu)勢種草群牧草產(chǎn)量的季節(jié)性變化規(guī)律還尚未明確。研究新疆沙爾套山主要草地類型可食牧草產(chǎn)量動態(tài)。【擬解決的關鍵問題】研究以沙爾套山天然草地為切入點，分析該山地四季放牧草地中主要草地類型牧草產(chǎn)量的動態(tài)變化規(guī)律，為評價該區(qū)域放牧草地的經(jīng)濟價值、放牧畜牧業(yè)的合理經(jīng)營提供基礎數(shù)據(jù)和科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

研究區(qū)位于新疆昭蘇縣的沙爾套山，該山屬天山山脈西段分支，是形成昭蘇盆地的主體山脈之一。東西長約41.5 km；南北寬約26～28 km。地理坐標為E 80°15′～80°54′，N 42°54′～43°11′；山脈整體海拔高度為1 650～3 400 m，山脊線海拔高度為3 200～3 400 m[1，13]。該山地貌類型分為山前傾斜平原(海拔1 650～1 800 m，年降水量450 mm)、低山丘陵及山間淺谷地(海拔1 800～2 200 m，年降水量520～580 mm)、中、高山帶(海拔2 200 m以上至山頂，年降水量≥600 mm)[1，2，13]。昭蘇盆地氣候屬中溫帶山區(qū)半濕潤、半干旱冷涼氣候，年均溫2.9℃，具有降水多、積溫少等氣候特征。牧草生長季節(jié)內(nèi)的降水量約占年降水量的50%～60%。各類草地屬新疆生產(chǎn)建設兵團第四師76團和77團利用。

研究區(qū)域共有4個草地類，分別為溫性草甸草原類、山地草甸類、高寒草甸類，除溫性草甸草原類的3個草地類。其中，溫性草原類草地選擇針茅(Stipacapillata)+芨芨草(Achnatherumsplendens)型(海拔1 679 m，E 80°41′，N 42°55′，春、秋季)，針茅為優(yōu)勢種，草地構成為豆科草、禾草(除針茅外)、雜類草。山地草甸類草地分別選擇紫花鳶尾(Irisruthenica)+假梯牧草(Phleumphleoides)型(海拔1 835 m，E 80°45′，N 43°02′，秋、冬季)，紫花鳶尾為優(yōu)勢種，草地構成為禾草、豆科草、雜類草；鴨茅(Dactylisglomerata)+雜類草型(海拔1 991 m，E 80°42′，N 43°00′，夏、秋季)，鴨茅為優(yōu)勢種，草地構成為禾草(除鴨茅外)、豆科草、雜類草。山地草甸類亞高山草甸亞類草地選擇西伯利亞羽衣草(Alchemillasibirica)+雜類草型(海拔3 134 m，E 80°38′，N 43°07′，夏季)，西伯利亞羽衣草為優(yōu)勢種，草地構成為禾草、雜類草。高寒草甸類草地選擇線葉嵩草(Kobresiacapillifolia)+細果苔草(Carexstenocarpa)型(海拔3 176 m，E 80°38′，N 43°08′，夏季)，線葉嵩草為優(yōu)勢種，草地構成為小禾草、小雜類草。

1.2 方 法

于2014年7至8月對選定的5個草地型分別設置5個1 000 m2(100 m×10 m)圍欄，以防止牲畜采食和其他擾動。2015年5～11月每月15～20日進行采樣，其中，以針茅、紫花鳶尾、鴨茅為優(yōu)勢種的3個草地型采樣時間為5～11月；以西伯利亞羽衣草和線葉嵩草為優(yōu)勢種的2個草地型由于分布在高海拔的夏牧場，僅在7～8月采樣。在圍欄內(nèi)隨機選取3個1 m×1 m的樣方，將樣方內(nèi)牧草全部刈割(留茬高度2～3 cm)，刈割后挑出家畜不食或有毒的植物，剩余部分為該草地型總鮮草產(chǎn)量。同時將樣方內(nèi)優(yōu)勢種牧草挑出，并將所有牧草按經(jīng)濟類群劃分(豆科草、禾草、雜類草)，分別稱出各類牧草的重量(鮮重)，稱重完將各樣品(200～300 g)帶回實驗室通風處自然風干，折算干草產(chǎn)量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010、SPSS 18.0進行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析[14]。將5個草地型中總產(chǎn)量、優(yōu)勢種產(chǎn)量和各經(jīng)濟類群產(chǎn)量均按照測定時間(5～11月)進行比較，得出各產(chǎn)量不同月份的差異；同時將優(yōu)勢種牧草和各經(jīng)濟類群牧草全年產(chǎn)量進行方差分析。方差分析采用單因素方差分析(one-way ANOVA)，多重比較采用Duncan法。

2 結果與分析

2.1 主要草地類型基本特征

研究表明，針茅+芨芨草型草地主要分布在近特克斯河的河岸階地處的山前平原，分布區(qū)海拔1 650～1 750 m。此處是76團的農(nóng)田集中分布區(qū)，草地只呈斑塊狀存在于農(nóng)田間；地勢開闊平坦，土層深厚。草群中除優(yōu)勢種外，伴生種由禾草、豆科草、雜類草組成。草群優(yōu)勢種芨芨草一般高度在40～85 cm，其他種草層在10～70 cm。覆蓋度55%～65%。產(chǎn)草量構成是芨芨草占50.9%，針茅占28.6%，羊茅14.3%，其他占6.2%。紫花鳶尾+假梯牧草型草地主要分布格登莊正北海拔1 800～2 000 m的低山緩坡面，局部大陽坡和緩坡面；該地形相對起伏小，土壤肥力高，草地植被發(fā)育好，由中生雜類草、禾草、豆科草組成，植物種類繁雜，種群密度大，草層高度25～65 cm，覆蓋度85%～95%。產(chǎn)草量構成是紫花鳶尾占32.7%，禾草占57.2%，其他占10.1%。鴨茅+雜類草型草地分布在76團團部松柏鎮(zhèn)以北海拔1 900～2 300 m的中山帶，分布于緩陰坡、半陽坡坡地，是研究區(qū)中分布最廣、面積最大的草地植被，組成草群種類多、密度大，草層高30～130 cm，覆蓋度95%～100%。主要由禾草和雜類草組成，產(chǎn)草量構成是禾草占54.2%，其他占45.8%。西伯利亞羽衣草+雜類草型草地分布在76團東北部沙爾套山中山帶上部海拔2 600～3 200 m的大陽坡面，這里山體坡面相對和緩延展，相對高度較?。徊萑喊l(fā)育好，種群密度大，種類參與數(shù)量較多，草層高度10～50 cm，覆蓋度90%～100%。主要由禾草和雜類草組成，產(chǎn)草量構成是禾草占30.2%，羽衣草占28.9%，占40.9%。線葉嵩草+細果苔草型草地分布在沙爾套山海拔3 000～3 300 m的山體頂端和分水嶺處的緩坡地，草地由耐寒中生的小莎草占絕對優(yōu)勢地位，群落結構非常簡化，草層低矮，植物種類少，草層高度8～30 cm，覆蓋度80%～90%。草群產(chǎn)草量構成為嵩草占32.9%，苔草占21.6%，禾草占13.2%，其他占32.3%。表1

2.2 各草地類型牧草產(chǎn)量動態(tài)

研究表明，針茅+芨芨草型草地牧草產(chǎn)量組成中，針茅產(chǎn)量最高為9和10月，其顯著高于月份(P<0.05)，5和6月產(chǎn)量最低，其顯著低于月份(P<0.05)。禾草產(chǎn)量是指除針茅外的禾本科牧草產(chǎn)量之和，其最高值在9月，顯著高于月份(P<0.05)，最低干草產(chǎn)量同針茅相同。豆科草產(chǎn)量按高低排序為6月>5月和7月>8月(P<0.05)。雜類草產(chǎn)草量最高為8月，最低為5月，二者與月份差異均顯著(P<0.05)。各月份總產(chǎn)草量按高低排序為9和10月>8月>6月和7月>5月和11月(P<0.05)。

紫花鳶尾+假梯牧草型草地牧草產(chǎn)量組成中，紫花鳶尾產(chǎn)量最高為7月，其顯著高于月份(P<0.05)，產(chǎn)量最低為5和11月，其顯著低于月份(P<0.05)。禾草產(chǎn)量最高在9月，最低在5月，二者與月份差異均顯著(P<0.05)。豆科草產(chǎn)量按高低排序為8月>6、7月>5月(P<0.05)。雜類草產(chǎn)量按高低排序為8月>7月>6月>5月>9月(P<0.05)。各月份總產(chǎn)草量按高低排序為8月>7月>9月>6月、10月>5月>11月(P<0.05)。

鴨茅+雜類草型草地牧草產(chǎn)量組成中，鴨茅產(chǎn)量最高為8月，最低為5月，二者與月份差異均顯著(P<0.05)。禾草產(chǎn)量最高也為8月，最低為5月，二者與月份差異均顯著(P<0.05)。豆科草按高低排序為7月>6月>5月和8月(P<0.05)。雜類草產(chǎn)量最高為7月，最低為10月，二者與月份差異顯著(P<0.05)。各月份總產(chǎn)草量按高低排序為8月>7月>9月>6月>10月>5月和11月(P<0.05)。

西伯利亞羽衣草+雜類草型草地牧草產(chǎn)量組成中，僅西伯利亞羽衣草產(chǎn)草量7月>8月(P<0.05)，其余禾草、雜類草產(chǎn)量均為8月最高(P<0.05)。各月份總產(chǎn)草量7月>8月(P<0.05)。

線葉嵩草+細果苔草型草地牧草產(chǎn)量組成中，雜類草產(chǎn)量8月>7月(P<0.05)，線葉嵩草、禾草均為7月最高(P<0.05)。各月份總產(chǎn)草量排序同西伯利亞羽衣草+雜類草型草地。表2

2.3 各草地類型牧草總產(chǎn)量

研究表明，各草地型牧草年總產(chǎn)量按高低排序為鴨茅+雜類草型(12 080.1 kg/hm2)>紫花鳶尾+假梯牧草型(9 599.6 kg/hm2)>針茅+芨芨草型(9 280.4 kg/hm2)>西伯利亞羽衣草+雜類草型(2 763.0 kg/hm2)>線葉嵩草+細果苔草型(1 830.0 kg/hm2)。其中，針茅+芨芨草型草地牧草年總產(chǎn)量組成中針茅產(chǎn)量最高(6 070.5 kg/hm2)，顯著高于其余組成牧草(P<0.05)。紫花鳶尾+假梯牧草型草地牧草年總產(chǎn)量組成中，產(chǎn)量按高低排序為紫花鳶尾(3 448.7 kg/hm2)>禾草(2 935.4 kg/hm2)>雜類草(2 190.0 kg/hm2)>豆科草(1 025.57 kg/hm2)(P<0.05)。鴨茅+雜類草型草地牧草年總產(chǎn)量組成中，產(chǎn)量按高低排序為鴨茅(4 281.0 kg/hm2)>雜類草(3 887.0 kg/hm2)>禾草(3 458.1 kg/hm2)>豆科草(454.0 kg/hm2)(P<0.05)。西伯利亞羽衣草+雜類草型草地牧草年總產(chǎn)量組成中，西伯利亞羽衣草產(chǎn)量最高(2 305.5 kg/hm2)，顯著高于其余組成牧草(P<0.05)。線葉嵩草+細果苔草型草地牧草年總產(chǎn)量組成中，產(chǎn)量按高低排序線葉嵩草(843.0 kg/hm2)>雜類草(588.0 kg/hm2)>禾草(399.0 kg/hm2)(P<0.05)。表2

2.4 沙爾套山四季牧場利用特征

夏牧場分布在北部的沙爾套山海拔2 200(2 300)m以上的中山帶和高山帶，這里整體山體的起伏規(guī)模不大，山脊分水嶺一般海拔在3 000～3 200 m；最高山脊主峰嶺海拔3 400～3 500 m。坡面相對和緩延展，相對高差較小。草地植被發(fā)育完好，產(chǎn)草量較高。每年在6月中旬進入夏牧場放牧至9月底前轉出，放牧時間為110 d。夏牧場面積15 794.6 hm2，其中凈草地面積15 388.7 hm2。夏牧場存在的草地類主要包括山地草甸類、高寒草甸類和溫性草甸類草原類，三者分別占夏牧場面積的83.2%、14.2%和2.6%[15]。以山地草甸類植被居于主體地位，其中包括研究中山地草甸類的3個主要草地型，構成放牧家畜日糧的基本牧草主是早熟禾、鴨茅、短柄草、羽衣草、苔草、嵩草等。此外，山地草甸類植被分布面積占草地面積總數(shù)的60.1%，山地草甸類植物種類豐富，草群結構復雜，種群密度大，草層高，生物積累量大等，是當?shù)靥烊徊莸刭Y源的最大優(yōu)勢體現(xiàn)。表1

春秋牧場位于特克里斯河北岸的山前傾斜平原或局部低山丘陵區(qū)內(nèi)，分布區(qū)海拔從1 650～1 800(1 900)m處，與農(nóng)田區(qū)交互分布或同冬牧場相接?？傮w而言，春秋牧場地形起伏小，地形單一，平坦而視野開擴。草地植被結構簡化，種群密度較小，種類參與數(shù)少等。放牧畜每年春、秋兩次進行轉入利用；即春、秋各兩個月的放牧期(120 d)。草地面積8 493.9 hm2，其中凈草地面積8 357.1 hm2。春秋牧場存在的草地類有溫性草原類、溫性草甸草原類和山地草甸類；三者分別占春秋牧場總面積的67.3%、29.0%和3.7%[15]。以溫性草原類所占面積比例最大，其中包括研究中溫性草原類的1個主要草地型。構成放牧家畜日糧的基本牧草是芨芨草、針茅、羊茅、鴨茅、鵝觀草、早熟禾、苜蓿等。表1

冬牧場位于北部沙爾套山的低山帶，分布區(qū)海拔一般在1 800～2 200(2 300)m的范圍內(nèi)，其上連接夏牧場，向下與春秋牧場或農(nóng)業(yè)區(qū)相接。海拔高度的相對高差不大，山體起伏小，坡面和緩。草地植被發(fā)育較好，種類參與多，種群密度較大。家畜每年自12月進入冬牧場，至次年4月初轉出，整個放牧季計135 d。冬牧場面積7 904.0 hm2，其中凈草地面積7 748.1 hm2。整個冬牧場內(nèi)見有的草地類是溫性草原類、溫性草甸草原類和山地草甸類，三者分別占冬牧場面積的29.6%、48.4%和22.0%[15]。以溫性草甸草原類占面積比例最大。放牧家畜冬季放牧日糧的基本牧草構成是針茅、早熟禾、鵝觀草、鴨茅、紫花鳶尾、新疆亞菊、苔草、老鸛草等。

3 討 論

以往對分布于內(nèi)蒙古典型溫性草原東北部的大針茅(Stipagrandis)草原研究表明，牧草生長情況從5～10月呈現(xiàn)“波浪”變化，其中8和10月牧草生長達到全年頂峰，6、7月生長速度較快，9月表現(xiàn)為緩慢下降。而克氏針茅(Stipakrylovii)草原4月(枯草期)保存率與大針茅草原相似，5～8月增長較快，9月上旬達峰值(1 057.7 kg/hm2)。分布于內(nèi)蒙古典型草原的西南部的本氏針茅(Stipabungeana)草原受暖溫氣候影響返青及開花較早，6月中旬牧草產(chǎn)量積累已達峰值的65.4%，8月中旬為峰期，峰值期牧草產(chǎn)量較低(399.3 kg/hm2)，枯草期4月的保存率也較低[16]。研究中，針茅+芨芨草型草地亦屬溫性草原類，風干草產(chǎn)量在年內(nèi)均為單峰型增長曲線，峰值期牧草產(chǎn)量(1 886.3 kg/hm2)均高于內(nèi)蒙古典型溫性草原各類針茅草地，而較內(nèi)蒙古針茅草原峰值期(8月)相比，研究中針茅+芨芨草型草地產(chǎn)量峰值期出現(xiàn)在(9月)，其主要原因取決于研究地的地理位置和水熱條件[17，18]。紫花鳶尾+假梯牧草草地型中，紫花鳶尾在青鮮狀態(tài)的葉片有澀味，適口性很差，僅山羊對其有特殊的嗜好，所以該草地型青草期要作充分合理地利用，減少牧草的荒棄率[2]。此外，紫花鳶尾在秋霜之后適口性可提高，干枯狀態(tài)牛羊都樂食[19]。在研究中，9～11月該草地型中紫花鳶尾和禾草均見有分布，其干枯的葉片能較好地保留在草地上，所以霜后枯草季節(jié)利用效率大大提高。鑒于目前對紫花鳶尾利用效率的研究較少，因此，還需要深入探究紫花鳶尾的利用規(guī)律。鴨茅優(yōu)勢種草地和紫花鳶尾優(yōu)勢種草地的變化趨勢較相似，牧草產(chǎn)量年內(nèi)呈單峰型增長曲線。以往在天山北坡相似地域(昭蘇縣馬場)的研究結果表明，鴨茅在早春比重較大，主要是由于早春鴨茅萌發(fā)地較早，一些短命植物和雜類草還未萌發(fā)，此時割草場主要是由小莎草、豆科草和鴨茅構成整個群落[20]；隨著降水量的增大，短命植物逐漸增多，鴨茅比重下降。而進入7～8月短命植物結束生長，鴨茅競爭能力增大，逐漸通過光合作用促進生長，積累的生物量逐漸增大，比重也隨之增加[21]。研究與這一結論相似。亞高山草甸亞類的西伯利亞羽衣草和高寒草甸類的線葉嵩草草地，由于組成草地植被是由耐寒中生性草本構成，整體草群種類參與數(shù)量少、草群結構簡單、草層較低矮，且植被發(fā)育不完整，在許多地段草群中大量參與亞高山草甸植物，過度性群落特征明顯。僅在牧草生長的峰值期(7、8月)進行測產(chǎn)，其中7月產(chǎn)量最高，8月隨之下降，這一結論與除多等在西藏研究的高寒草甸類牧草變化規(guī)律一致[22]。天然草地由于水熱組合的季節(jié)變化和群落生長發(fā)育節(jié)律的變化，導致地上物量具有明顯的季節(jié)性，牧草產(chǎn)量積累總體變化可分為2個階段；牧草自返青后隨著氣溫的增高及降水和融雪水的共同作用，促進草地牧草物質量增長至高峰，此時期為牧草產(chǎn)量增長階段；峰期過后隨著溫度的降低使地上生物量不斷衰減到翌年返青之前，這一時期為牧草產(chǎn)量下降階段[23]。研究中的主要草地類型的產(chǎn)量測定及動態(tài)變化特征只代表研究當年的實際狀況，揭示總體草地產(chǎn)量及月季物質積累動態(tài)變化規(guī)律需要進行多年的定位測定，尚待繼續(xù)研究。

4 結 論

4.1 針茅+芨芨草型草地產(chǎn)草量最高月份為9和10月；紫花鳶尾+假梯牧草型、鴨茅+雜類草型草地產(chǎn)草量最高月份均為8月；西伯利亞羽衣草+雜類草型、葉嵩草+細果苔草型草地牧草產(chǎn)草量最高月份為7月。

4.2 各草地型全年總產(chǎn)量按高低排序為：鴨茅+雜類草型>紫花鳶尾+假梯牧草型>針茅+芨芨草型>西伯利亞羽衣草+雜類草型>線葉嵩草+細果苔草型。