贝加尔针茅草甸草原不同利用方式的草地生产力研究

王瑞珍，韩国栋*,李江文，阿 荣，王 静，赵艳芳

(1.内蒙古农业大学生态环境学院，内蒙古 呼和浩特 010018;2.鄂温克族自治旗动物疫病预防控制中心，内蒙古 呼伦贝尔 021100)



贝加尔针茅草甸草原不同利用方式的草地生产力研究

王瑞珍1，韩国栋1*,李江文1，阿 荣1，王 静1，赵艳芳2

(1.内蒙古农业大学生态环境学院，内蒙古 呼和浩特 010018;2.鄂温克族自治旗动物疫病预防控制中心，内蒙古 呼伦贝尔 021100)

为了比较不同生产方式贝加尔针茅草甸草原的生产力差异，探讨利用方式对草地生产力的影响。我们于2012年对呼伦贝尔市鄂温克旗巴彦胡硕嘎查的贝加尔针茅草甸草原，同样方法在不同利用方式下的草地植被进行调查，分析不同利用方式下的草地基况和草地生产力状况。结果显示：放牧干扰严重影响草地植物的生长状况，也使草地植被生产力和多样性显著地降低。

贝加尔针茅；草甸草原；草地生产力；丰富度

天然草地是现如今自然界中存在的、非人类创造的自然体，占到全球陆地总面积大约25%,我国是世界上草地资源最多的国家之一。天然草地除了直接惊醒物质生产功能外,还具有多项生态服务价值〔1-4〕，如维持生物多样性、保持水土、吸收大气中CO2等，因此也被人类作为一个重要的资源来利用〔5〕。

放牧利用是对草地最直接的利用方式，对草地结构，生物多样性等有重要影响。随着经济的发展和驱动，对草地的利用越来越呈现出掠夺性的经营方式，所以使草地遭到了不同程度的退化〔6-8〕，所以认识放牧影响下草原退化的过程和机制,采取合理的放牧方式及放牧强度，科学使用和保护草地防止草原退化〔9〕，保证草地畜牧业的可持续发展，是近年来研究的重要课题。

除去放牧对草地生产力的影响，刈割对于草地的生产力也有一定的影响，但是与放牧相比，草群中的伴生种和常见种的重要值并没有差异，但是放牧条件下群落中的物种总数的比刈割条件会减少〔10〕，根据“中度干扰假说”，放牧干扰可以通过改变土壤理化性质，增加生境异质性，造成草地群落植物组分、结构和多样性格局的变化，从而对整个生态系统的结构和功能产生影响〔11〕；刈割能减少植物光合作用面积，导致营养物质生产和积累下降，从而影响地上生物量的形成〔12〕。由此可以看出，刈割干扰对草地的影响要比放牧小。

草地初级生产力作为畜牧业发展的最大贡献者，是我们检测草地健康状况的重要指标。降水、温度、立地条件等不可控的变化在不同的年份之间对于草地生产力有一定的影响。作为人为影响的因素，放牧和刈割对草地的影响占到很大的比例。一般来说放牧对草地植物群落影响大小与草地的群落植被类型、放牧方式和放牧时间有关。放牧对草地生产力的影响主要通过对物种配置、种类、营养、均匀度等的影响进而影响草地的初级生产力。而草地的初级生产力对于畜牧业的发展又有很大的影响。但是不同的放牧强度对于草地的影响也会不同，如果放牧强度过大，还会引起草地的退化，草地生产力会越来越差；轻度或中度的放牧会维持草地的物种组成和生产力稳定，但是劣质杂草成为优势种，草地生产力下降〔13〕；但如果长时间不放牧，由于没有干扰的影响，草地的优势种会占据群落的上层，其他植物中会慢慢退出群落，造成物种的多样性降低，稳定性下降。同时会使大量高产草地的初级生产得不到利用，浪费了资源。

本文通过对呼伦贝尔鄂温克旗的草地调查，确定在不同的利用方式下草地生产力和群落结构的变化，以实际调查数据确定不同利用方式下草地是否发生变化，从而为当地畜牧业的可持续发展和草地的合理应用提供一定的参考。

1 材料和方法

1.1 研究区自然概况

本次实验是在呼伦贝尔市鄂温克旗巴彦胡硕嘎查的放牧场和打草场进行。鄂温克旗位于内蒙古东部，大兴安岭西侧、呼伦贝尔大草原东南部，地理坐标东经118°48′02″～121°09′25″，北纬47°32′50″～49°15′37″。气候属于温带大陆性气候，年平均温度在-2.4～2.2之间,年降水量250～400mm。年蒸发量为降水的2-7倍，年平均风速3.0～4.6m/s,无霜期80～120d土壤类型主要有栗钙土、黑钙土，部分地区有沙土、草甸土、沼泽土和盐碱土〔14〕。全嘎查共有228户人家，主要是蒙古族、鄂温克族和达斡尔族，均从事牧业生产。

该地区的植被类型主要是温性草甸草原类，主要草地类型为羊草(Leymuschinensis)+贝加尔针茅(Stipabaicalensis)+日荫菅(Carexpediformis) 类型。主要植物种有麻花头(Serratulacentauroides)、冰草(Agropyroncristatum)、糙隐子草(Cleistogenessquarrosa)、二裂萎陵菜(Potentillabifurca)、蓬子菜(Caliumverum)、射干鸢尾(Irisdichtoma)、囊花鸢尾(Irisventricosa)、展枝唐松草(Thalictrumsquarrosum)、细叶白头翁(Pulsatillaturczaninovii)、羽茅(Achnatherumsibiricum)、洽草(Koeleriacristata)、硬质早熟禾(Poasphondylodes)、寸草苔(Carexduriuscula)、石竹(Dianthuschinensis)、多叶棘豆(Oxytropismyriophylla)、扁蓿豆(Melissitusruthenica)、斜茎黄芪(Astragalusadsurgens)等。还有部分低湿地区的植被类型为低地沼泽草甸，主要植物有寸草苔(Carexduriuscula)、马蔺(IrislactealPall.)等湿生植物。

1.2 研究区植被生长情况和利用情况

1.2.1 研究区草地生长基本状况

鄂温克旗巴彦胡硕地处高寒地区，无霜期短，枯草期长。4、5月份草地才开始返青并且生长缓慢，6月份植被由返青期进入生长期，随着气温的升高，降水量的增加，植被生长速度逐渐增大。7月份雨热同期草地生长迅速，达到高峰期。8月份，随着积温增加，草地蒸散量增大，土壤水分减少，对植被生长形成限制；8月下旬至9月，温度开始降低，草类成熟，部分枯黄，9月下旬至10月牧草几乎彻底枯黄。

1.2.2 研究区草地利用基本情况

鄂温克旗是呼伦贝尔市牧业四旗之一，全嘎查共有羊单位40238只。鄂温克旗巴彦呼硕嘎查拥有草地面积40297hm2，其中可利用草地面积36732hm2，占总面积的91%左右。嘎查共有打草场20536hm2；放牧地11493hm2，属公共放牧地，载畜量为2.13hm2/hd/a；其余草地类型多为河谷滩地。家畜的饲养主要依靠天然草场放牧，在每年的5月份草地返青后开始在放牧场放牧，在放牧场一般会持续到9月份之后，入冬之后由于天气寒冷，停止放牧，回到冬营地进行越冬。刈割打草时间一般为八月份，此时打草既要保证草质的营养成分，也要保证植物能够有足够的种子进行繁殖。在此之前打草场一般不进行放牧，所以植物种类丰富，生产力也比较高。由于冬季时间较长，所以越冬季节营养严重不足，主要通过夏季打贮青干草来补充。由于放牧场放牧时间长,所以植被相对打草场有很大差别，也出现了一定程度的退化。

1.3 实验区设置和取样方法

在2012年7月在鄂温克旗巴彦胡硕嘎查按照不同草地类型共设置11个调查点，打草场4个，放牧场7个。在各个调查点设置500米的样线。在每条样线上，每隔50米取一个点，每个点周围随机取3个50cm×50cm的样方作为重复。样方中的植物分种取样，装袋带回烘干，称其干重。

1.4 群落植物多样性

群落多样性：根据描述样方内植物种数目、所有植物种的现存量，利用以下公式计算群落α多样性：

Margarlef丰富度指数(Ma) Ma=(S-1)/LnN

Shannon-Wiener多样性指数(H`) H`=-∑PiLn(Pi)

其中，S：物种数目；N：所有物种个体数目；Pi：相对产量

1.5 数据处理

本文数据使用SAS9.0进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同利用方式下草地现存量

在放牧条件下，草地生产力与放牧就会有很大关系，放牧作为一种干扰，不仅会影响到生产力，还会对生物多样性产生很大的影响。通过对打草场和放牧场的草产量的计算，结果显示，在当前的放牧强度下，放牧场和打草场的现存量差异极其显著(P<0.001)，放牧场相比打草场现存量下降了50.9%。植物的物种数也有显著性差异(P<0.05)，下降了53.0%(表1)。说明放牧利用会显著降低和减少草地的现存量和物种数。

表1 不同利用方式下草地现存量与植物种类关系Tab.e1.the relationship between grassland standing crop and plant species under different grassland using types

注：同列具有相同字母表示差异不显著

Note: Values with different lowercases differ significantly in the same line

不同利用方式下主要的植物种的现存量的差异性也非常显著，其中放牧场的羊草和贝加尔针茅现存量相比打草场明显降低(P<0.05)，分别为60.6%和31.3%。糙隐子草的现存量变化不大，但是星毛萎陵菜的却明显增加了177.8%，枯落物的量也明显降低。整体来看，打草场各种主要植物的现存量产别不大，但是放牧场中优势种星毛萎陵菜的现存量明显高于其他植物种，差异性比较显著(P<0.05)。如图1

图1 不同利用方式草地主要植物种类现存量图Fig.1 the standing crop of main plant species under different grassland using ways

在不同的利用方式下，草群结构会发生变化，打草场和放牧场中主要的植物种的比例会发生显著性的变化(P<0.001)。星毛萎陵菜、糙隐子草在放牧场的比例比打草场高出32.7%、8%，可以看出草地确实发生了一定的退化；但是枯落物的重量却下降了13.6%。但是羊草和贝加尔针茅的比例变化很小(表2)。说明，虽然草地发生了一定程度的退化，但是草地的主要植物还没有发生改变。

表2 不同利用方式草地主要植物种类在草群中的比例(%)Tab.e 2 the proportion of main plant species under different grassland using types(%)

注：同列具有相同字母表示差异不显著。

Note: Values with different lowercases differ significantly in the same line

2.2 多样性和丰富度指数

多样性指数和丰富度指数是描述草地健康状况的重要指标，根据对不同草地利用类型的α多样性指数计算，结果显示：在不同的利用方式下，打草场的物种数显著高于放牧场(P<0.001)。同样的。Margarlef丰富度指数也达到极显著水平(P<0.001)。说明在该试验区，在当前的载畜量下，草地群落发生了显著变化。(表3)

表3 不同草地利用类型植物群落多样性指数Tab.e 3 Diversity indices of plant community under different grassland using types

注：同列具有相同字母表示差异不显著。

Note: Values with different lowercases differ significantly in the same line

3 结论与讨论

3.1 放牧作为对草原最大的干扰行为，不同利用方式和不同的利用强度都会对草原造成不同的影响，一般来说群落的演替主要是在一定放牧压力下不同植物种群消长来实现的，一般情况适宜的放牧强度会有利于群落多样性〔15〕。根据本文的结果显示，在不同的草地利用方式下，打草场的利用只有打草一次，干扰相对较低，所以能维持较高的生产力和多样性。而在当前的载畜量下，由于放牧场长时间受到高强度放牧的利用，草地群落已显示出了一定程度的变化，虽然优势植物种没有发生变化，但是草地生产力、丰富度和多样性相比打草场明显的下降，这与韩国栋等〔16〕在内蒙古短花针茅草原的研究结果一致。基于这些结果该研究区应该受到足够的重视，防止草地进一步的退化，当地草地利用方式的政策方面要转变当前的草地利用方式，将打草场和放牧场的利用方式实时进行调整，这样将会大大改善草地由于长时间单种利用方式造成对草地的破坏。

3.2 每种植物对干扰的适应能力不同，有的植物在轻度干扰下是伴生种，但是在一定的干扰强度下会变为优势种，如星毛萎陵菜；而有的在一定干扰下适应性降低就会退出群落的演替。这与彭少麟,黄忠良关于生产力与生物多样性之间的相互关系研究是一致的。这主要原因是由于对植物的选择性采食和对土壤的踩踏造成土壤和植物产生破碎化和矮小化。家畜的采食对植物产生一定的影响，植物为了适应长时间的采食，外部形态会变得矮小化，杨殿林等学者将这种随着放牧强度增加草群结构的改变是一种适应性的生长。有些家畜喜食的植物由于长时间的采食，数量会降低，越来越少，最后消失。放牧干扰会造成土壤的理化环境产生变化，会使一些物种的适应性降低，进而在草地群落中的比例下降，最后随着放牧的影响，渐渐退出群落。一些不能适应的植物种会直接退出群落，造成放牧场的物种数大量的减少。这些都会影响到草地的生产力。

3.3 枯落物是植物体死亡或食草动物采食后产生的，主要由草地生产力和放牧强度决定〔17〕。枯落物的整个生态系统中具有众多的生态作用。根据调查数据显示，打草场和放牧场的枯落物的量也有很大差异，在放牧条件下，由于生产力低和牲畜的啃食，很少有枯枝落叶能够凋落在地表；也可能是由于放牧场的植被低矮稀疏，枯枝落叶被风吹散所致，枯落物的减少，将会降低土壤的覆盖度，也会减少土壤中有机质的含量，大量的枯落物不能保留在地表，就不能将养分和有机质再次归还到土壤当中，土壤有机质的减少造成土壤越来越贫瘠，加之覆盖度减少，很可能造成土壤的沙化，对草原的可持续发展极为不利。

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The Study of Productivity under Different Using Types inStipaMeadow Grassland

Wang rui-zhen1, Han Guo-dong1*，Li jiang-wen1, A rong1，Wang jing1， Zhao yan-fang2

(1.College of Ecology and Environment Science, Inner Mongolia Agricultural University,Hohhot, 010019;2. Ewenki Banner animal disease prevention and control center，Hulun Buir ,021100)

In order to compare the productivity differences in different ways of production inStipameadow grassland, explore using types influence on the grassland productivity. In 2012,We used line transect method to research on grassland plants under different using types inStipameadow grassland Bayanhushuo Ewenki Hulunbuir and to analysis the rangeland conditions and grassland productivity under different using types. The results showed that grazing seriously affect the grassland plant growth condition,also make the grassland plants significantly reduce productivity and diversity.

Stipabaicalensis； Meadow Grassland； Grassland Productivity； Abunbance

S812

2095—5952(2015)03—0026—06

2015-05-14

国家科技支撑计划(2012BAD13B02)资助

王瑞珍(1991-)，内蒙古呼和浩特市清水河县人，硕士研究生，主要从事草地生态管理学研究，E-mail:wrzlh159@163.com

韩国栋 E-mail: nmghanguodong@163.com