放牧強(qiáng)度對(duì)喀斯特地區(qū)混播草地植物群落及生物量的影響

柳嘉佳， 丁磊磊， 王普昶， 謝彩云

(貴州省草業(yè)研究所， 貴州 貴陽(yáng) 550006)

放牧強(qiáng)度是一種草地變化的重要驅(qū)動(dòng)因子，也是草地生態(tài)系統(tǒng)管理和利用的重要環(huán)節(jié)之一，直接或間接地影響草地生態(tài)系統(tǒng)的各個(gè)變量，尤其是對(duì)于草地植物群落特征以及生物量有重要影響[1-4]。楊晶晶等[5]對(duì)天山北坡山地草甸地區(qū)研究表明，放牧強(qiáng)度增加不僅改變山地草甸植物群落物種組成，還對(duì)植物群落的高度、密度、蓋度和現(xiàn)存量有顯著影響；李碩等[6]對(duì)貴州威寧人工草地研究發(fā)現(xiàn)，重度放牧不僅降低植物群落的高度和生物量，20～30 cm土壤容重也隨之增大；劉絲雨等[7]對(duì)內(nèi)蒙古典型草原植物群落研究表明，放牧強(qiáng)度增大導(dǎo)致群落生物量減少和土壤容重增加。筆者等通過(guò)測(cè)定不同放牧強(qiáng)度對(duì)喀斯特地區(qū)人工混播草地植物群落及其生物量的變化，探討不同放牧強(qiáng)度對(duì)草地植物群落特征的影響，以期為喀斯特地區(qū)人工草地建植、草地資源可持續(xù)利用和適度放牧的科學(xué)決策提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)在貴州省草業(yè)研究所獨(dú)山基地(屬典型的喀斯特地貌)進(jìn)行，圍欄內(nèi)是以多年生黑麥草、鴨茅、高羊茅、白三葉為主的人工混播草地，其中，水城高羊茅(FestucaarundinaceaSchrebcv Shuicheng)和DG05鴨茅(DactylisglomerataL.cv.QiancaoNO.4)為貴州省草業(yè)研究所自主選育的品種。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

圍欄放牧試驗(yàn)采用輪牧制、系牧法，設(shè)中度放牧(1 720 m2)和重度放牧(720 m2)2個(gè)強(qiáng)度處理。選擇地勢(shì)平坦、長(zhǎng)勢(shì)一致的人工草地，休牧50 d，在2015年10月13日選擇6只體重大小一樣的半細(xì)毛羊開(kāi)始放牧試驗(yàn)。試驗(yàn)共計(jì)60 d，15 d為1個(gè)輪牧周期，共計(jì)4個(gè)輪牧周期，放牧?xí)r間3 d，各設(shè)置5個(gè)輪牧點(diǎn)。其中，中度放牧系牧繩長(zhǎng)6 m，重度放牧系牧繩長(zhǎng)2 m。試驗(yàn)結(jié)束后每個(gè)定點(diǎn)放牧處理設(shè)置5個(gè)1 m×1 m草本樣方取樣調(diào)查。

1.3 指標(biāo)測(cè)定

1.3.1 植物群落特征測(cè)定 2015年10月13日至11月27日，每15 d測(cè)定1次。于放牧開(kāi)始前采用對(duì)角線法設(shè)置3個(gè)1 m×1 m固定樣方，分種測(cè)定植物高度、蓋度和植物群落高度后，齊地面剪割，恒溫箱105℃殺青15 min，65℃烘24 h稱(chēng)干重，用于計(jì)算植物群落地上生物量。高度指自然高度，采用直尺測(cè)定，群落高度為植物群落上層的高度。蓋度采用針刺法測(cè)量，群落蓋度為各植物蓋度之和。

相對(duì)高度=某種植物的高度/全部植物的高度之和×100

相對(duì)蓋度=某種植物的個(gè)體數(shù)/全部植物的個(gè)體數(shù)×100

相對(duì)地上生物量=某種植物的地上生物量/全部植物的地上生物量之和×100

植物重要值(Importance Value，IV)=(相對(duì)高度+相對(duì)蓋度+相對(duì)地上生物量)/3

植物群落Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H′)=-ΣPiLn(IV/ΣIV)

1.3.2 土壤物理性質(zhì) 土壤容重：用環(huán)刀(內(nèi)徑70 mm，高100 mm)采取2層土樣測(cè)定，每層10 ，每個(gè)放牧小區(qū)沿對(duì)角線設(shè)置3個(gè)重復(fù)。土壤含水率：用土壤水分測(cè)定儀測(cè)定。

土壤容重(g/cm3)=烘干土重/環(huán)刀內(nèi)容積

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft excel 2007整理，用軟件SPSS 19.0進(jìn)行單因素方差分析(one-way ANOVA)，差異顯著時(shí)用 Duncan氏法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同放牧強(qiáng)度的植物群落特征

2.1.1 相對(duì)高度 從表1看出，放牧強(qiáng)度和取樣時(shí)間對(duì)禾草高度的影響不顯著，但隨取樣時(shí)間延長(zhǎng)呈先降低后增加趨勢(shì)，在11月2個(gè)取樣時(shí)間中度放牧高于重度放牧。紫花苜蓿高度隨取樣時(shí)間延長(zhǎng)呈先降低后增加趨勢(shì)，在11月2個(gè)取樣時(shí)間中度放牧高于重度放牧，且11月12日的差異顯著。放牧強(qiáng)度對(duì)白三葉高度的影響顯著，隨取樣時(shí)間延長(zhǎng)呈先降低后增加趨勢(shì)。雜草高度隨取樣時(shí)間延長(zhǎng)呈降低趨勢(shì)，11月2個(gè)取樣時(shí)間中度放牧顯著低于重度放牧。表明，放牧強(qiáng)度對(duì)禾草的影響不顯著，對(duì)雜草的影響顯著；中度放牧可增加禾草、紫花苜蓿和白三葉高度及降低雜草高度。

表1 不同放牧強(qiáng)度不同取樣時(shí)間植物的相對(duì)高度 cm

2.1.2 相對(duì)蓋度 從表2看出，總體上放牧強(qiáng)度對(duì)植物蓋度影響顯著，并隨取樣時(shí)間變化表現(xiàn)出不同的變化趨勢(shì)。紫花苜蓿、白三葉植物的蓋度均為中度放牧大于重度放牧，禾草、雜草則為重度放牧大于中度放牧。隨取樣時(shí)間延長(zhǎng)，禾草和雜草、紫花苜蓿和白三葉的植物群落蓋度變化趨勢(shì)一致，總體呈減少趨勢(shì)。

表2 不同放牧強(qiáng)度不同取樣時(shí)間植物的相對(duì)蓋度 %

2.1.3 相對(duì)地上生物量 生物量是評(píng)價(jià)草地生態(tài)系統(tǒng)以及可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用草地資源的重要指標(biāo)。從表3看出，除雜草外，中度放牧、重度放牧植物群落地上生物量隨取樣時(shí)間推移整體呈下降趨勢(shì)，表明重度放牧對(duì)植物群落地上生物量的降低作用比中度放牧大?？傮w上，10月13日中度放牧、重度放牧的植物群落地上生物量差異不顯著，其余取樣時(shí)間中度放牧顯著大于重度放牧。

表3 不同放牧強(qiáng)度不同取樣時(shí)間植物的相對(duì)地上生物量 g/m2

2.1.4 相對(duì)重要值 重要值可以綜合反應(yīng)不同放牧強(qiáng)度對(duì)混播草地中不同植物在群落中相對(duì)重要性的影響。從表4看出，紫花苜蓿和白三葉植物群落的相對(duì)重要值總體為中度放牧小于重度放牧，而禾草的變化趨勢(shì)則相反。隨取樣時(shí)間延長(zhǎng)，禾草、雜草植物群落中度和重度放牧的相對(duì)重要值分別呈相同的變化趨勢(shì)趨勢(shì)，紫花苜蓿、白三葉植物群落重度相對(duì)重要值變化比較明顯。

表4 不同放牧強(qiáng)度不同取樣時(shí)間植物的相對(duì)重要值

2.1.5 多樣性 從表5看出，總體上放牧強(qiáng)度對(duì)植物群落Shannon-Wiener多樣性指數(shù)的影響不明顯，中度和重度放牧下植物群落多樣性指數(shù)都呈先減少后增加的變化趨勢(shì)；取樣時(shí)間對(duì)于人工混播草地系統(tǒng)植物群落多樣性的影響不大。

表5 不同放牧強(qiáng)度不同取樣時(shí)間的植物群落Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H′)

2.2 土壤物理性質(zhì)

從表6看出，放牧強(qiáng)度對(duì)土壤含水率和土壤容重影響不顯著。土壤含水率、土壤容重均隨放牧強(qiáng)度增大和土壤深度增加呈增大趨勢(shì)，土壤深度導(dǎo)致土壤含水率的變化較為明顯，土壤深度導(dǎo)致土壤容重的變化大于放牧強(qiáng)度。

表6 不同放牧強(qiáng)度下土壤物理性質(zhì)

3 結(jié)論

放牧強(qiáng)度對(duì)喀斯特地區(qū)混播放牧草地植物群落的影響隨指標(biāo)不同而異，其中，禾草和雜草、紫花苜蓿和白三葉的部分指標(biāo)變化趨勢(shì)一致，草地植物群落的生物量隨時(shí)間推移呈降低趨勢(shì)；放牧強(qiáng)度對(duì)植物群落多樣性指數(shù)的影響不明顯，中度和重度放牧下植物群落多樣性指數(shù)都呈先減少后增加的變化趨勢(shì)；放牧強(qiáng)度對(duì)土壤含水率和土壤容重的影響不顯著，土壤含水率和土壤容重均呈隨放牧強(qiáng)度增大和土壤深度增加呈增大趨勢(shì)。