禁牧对乌鲁木齐市城市周边典型草地类群落数量特征的影响

高攀盛，张勇娟，安沙舟

(1. 新疆农业大学草业与环境科学学院，乌鲁木齐 830052；2.乌鲁木齐市畜牧水产草原站，乌鲁木齐 830063)



禁牧对乌鲁木齐市城市周边典型草地类群落数量特征的影响

高攀盛1，2，张勇娟2，安沙舟1

(1. 新疆农业大学草业与环境科学学院，乌鲁木齐 830052；2.乌鲁木齐市畜牧水产草原站，乌鲁木齐 830063)

【目的】新疆主要以传统的游牧为主，过度放牧是新疆草原退化的主要原因。禁牧作为生态恢复的重要手段，已成为新疆草地恢复和保护的一项重要措施。研究植被群落结构与草地经济效益对禁牧的响应，对理解草地退化与恢复机理以及合理利用封育后的草地等提供指导作用。【方法】以乌鲁木齐市周边禁牧3、4和5年的平原荒漠、山地荒漠、平原荒漠草原、山地荒漠草原、山地草原和低地草甸草地类型为对象，分别测定围栏内草地植被群落结构、高度、覆盖度、生物量，为新疆草地恢复和保护决策提供科学依据。【结果】(1)经过3年、4年、5年的禁牧后，不同类型草地植物群落的组成结构未发生明显的变化；围栏内主要植物种的高度存在一定差异，均表现为禁牧5年>禁牧4年>禁牧3年；除低地草甸草地外，其余各类型草地植被覆盖度均为禁牧4年>禁牧5年>禁牧3年。(2)不同草地类型间生物量总体上表现为禁牧4年>禁牧5年>禁牧3年。草地禁牧虽可以有效地禁止牲畜对植物的采食践踏干扰。【结论】禁牧时间对不同类型草地植物群落的组成结构不产生较为明显的影响，但对主要植物种的高度和草地类型间的生物量总和有较为明显的影响。

草地；禁牧；群落结构

0 引 言

【研究意义】草原禁牧促进了畜牧业生产经营方式的转变和牧区产业结构的调整；实行草原禁牧本身就是对传统的游牧生产经营方式的变革，有关禁牧措施的实施，从客观上加快了畜牧业生产经营方式的转变和畜牧业产业结构的调整步伐。首先在饲草料生产中，人工种草逐步增加，靠天养畜的游牧生产方式正在向定居方向发展。随着人工种草地的全面建设和投入使用，牧民的劳动收入成倍增长，大量天然草场被置换出来用于更有意义成效的建设，其次，草原禁牧促进了畜牧业饲养方式的转变；实行草原禁牧，大面积建设人工草料基地，牧民们逐步实现了定居或半定居，家畜舍饲圈养、半舍饲饲养方式得到了广泛推广应用，目前乌鲁木齐市已建设暖圈879座，舍饲牲畜16×104头。同时这对于集中防疫和较快形成销售生产也有很好的作用。第三，草原禁牧促进了畜牧业生产结构的调整；实行草原禁牧过程中，随着牲畜饲养量的减少和饲养成本的增加，乌鲁木齐市各区县积极调整畜牧业生产结构，使农牧民收入及生产和生活尽量不受影响。在畜群结构上，鼓励提高母畜比重，倡导农牧民提高牲畜出栏率，大规模应用推行胚胎移植等先进的生产技术，优化更新牲畜品种，促进了生产结构的整体优化。【前人研究进展】有研究指出，禁牧能够提高种群的地上生物量[10]，禁牧后的退化草地，植被群落结构发生很大改变，植株平均高度、植物群落密度、植被盖度、植物种类组成、种类组成多样性、地上部分生物量都有很大程度的增加[1]，增加的幅度受到禁牧年限、禁牧前的草地退化程度以及草地所处的地理位置等方面的影响[4]。【本研究切入点】荒漠、荒漠草原的面积比重约占乌鲁木齐市草原71%，同时又是春秋接羔育幼和出栏育肥的重要草场，在畜牧业生产环境作用较大。试验中选择乌鲁木齐市周边禁牧3、4和5年的平原荒漠、山地荒漠、平原荒漠草原、山地荒漠草原、山地草原和低地草甸草地类型，分别测定、研究、分析围栏内草地植被群落结构、高度、覆盖度、生物量等生产指标。【拟解决的关键问题】研究草原禁牧不同年份后，不同类型草地植物群落的组成结构的变化，植被生长高度的差异性表现，以及不同草地类型间生物量总体上的差异，为新疆草地恢复和保护提供参考。

1 材料与方法

1.1 材 料

乌鲁木齐市位于天山山脉北坡中段，地理坐标为E86°37′56″～88°07′40″，N43°01′08″～44°06′11″，以天山分水岭为界，西南与和静县毗邻，东南与托克逊县衔接，西北与昌吉市隔河相望。东西长约106 km，南北宽约120 km。土地总面积约452 095.7 hm2，其中：天然草地总面积332 595.7 hm2，占73.56%；森林面积35 540.1 hm2，占7.86%；农田23 779.5 hm2，占5.26%；其它地类60 180.4 hm2，占13.32%。天然草地中，可利用草地面积297 864.2 hm2，其中：冬草场134 122.3 hm2，占45%；夏草场79 193 hm2，占26.6%；春秋草场71 172 hm2，占23.9%；四季草场5 435.5 hm2，占1.8%；天然打草场3 747.1 hm2，占1.3%；人工草场4 194.3 hm2，占1.4%。

1.2 方 法

1.2.1 样地设置

平原荒漠草地样地设在乌鲁木齐县萨尔达坂乡，位于E87°20′30.63″，N43°42′58.75″的平原，海拔1 171 m，研究对象为小蓬(Nanophytonerinaceum)草地型，属砾石质土壤。利用方式为春秋草场。

山地荒漠草地样地设在水磨沟区芦草沟乡，位于E87°49′26.12″，N43°59′54.85″的低山，海拔711 m，研究对象为伊犁绢蒿(Seriphidumtransiliense)草地型，属砾石质土壤。利用方式为春秋草场。

平原荒漠草原草地样地设在达坂城区天山牧场，位于E87°33′05.09″，N43°31′16.30″的平原，海拔1 738 m，研究对象为洛氏锦鸡儿(Caraganaroborovskyi)、镰芒针茅(Stipacaucasica)草地型，利用方式为冬季草场。

山地荒漠草原草地样地设在乌鲁木齐县甘沟乡，位于E87°13′9.96″，N43°33′59.1″的山地，海拔1 569 m，研究对象为博乐绢蒿(Seriphidiumborotalense)、镰芒针茅草地型，利用方式为春秋草场。

山地草原草地样地设在乌鲁木齐县甘沟乡，位于E87°37′12.28″，N43°20′36.15″的山地，海拔2 006 m，研究对象为针茅(Stipacapillata)、羊茅(Festucaovina)、短柱苔草(Carexturkestanica)草地型，利用方式为冷季草场。

低地草甸草地样地设在达坂城区达坂城镇，位于E87°19′24.83″，N43°20′42.50″的平原，海拔1 084 m，研究对象为藨草(Scirpussp.)、杂类草草地型，利用方式为全年放牧。

2011、2012和2013年分别选择禁牧的乌鲁木齐市城市周边典型草原为代表，分析禁牧对不同草原类型的影响。

试验期间，在不同处理区分别随机布置10个样方，样方面积1 m×1 m，分种测定植物高度、盖度、密度和生物量。

1.2.2 指标测定

株高：各样方每种植物定株取10株，测自然高度，取平均值。

密度：在各样方测每种植物植株数。

盖度：目测法测定植株的覆盖程度。

生物量：采取模拟放牧的方法，刈割地面以上的植物体，测其鲜重，作为生物量指标。

1.3 数据统计

采用Excel 2003和SPSS 11.0进行数据统计及分析。

2 结果与分析

2.1 禁牧对城市周边典型草地类群落结构变化的影响

通过对群落结构的调查分析表明，禁牧对城市周边典型草地类群落物种结构组成没有明显差异。平原荒漠类样地群落优势种小蓬，伴生种假木贼，偶见种有沙葱(Alliummongolicum)，禁牧5年后出现盐生草(Halogetonglomeratus)。山地荒漠类样地群落优势种伊犁绢蒿、猪毛菜(Salsolacollina)，群落变化比较稳定，禁牧5年后未出现新物种。平原荒漠草原类样地群落优势种洛氏锦鸡儿、镰芒针茅和博乐绢蒿，偶见种有画眉草(Eragrostisminor)，禁牧5年后出现盐生草。山地荒漠草原类样地群落优势种博乐绢蒿和镰芒针茅，群落变化比较稳定，禁牧5年后植物种类未发生变化。山地草原类样地群落优势种针茅、羊茅和冷蒿，偶见种有盐生草，属1科1属，禁牧3年出现盐生草。低地草甸类样地群落优势种藨草、水蓼(Polygonumhydropiper)、苔草、黑麦草、早熟禾等和杂类草。表1

表1 禁牧对城市周边典型草地类群落结构变化
Table 1 The changes of community structure under grazing prohibition in peri-urban typical grassland

种类成分Plantcomponent草地类型Grasslandtypes禁牧时间Timeofgrazingprohibition3年3years4年4years5年5years优势种Dominantspecies平原荒漠小蓬小蓬小蓬山地荒漠伊犁绢蒿、猪毛菜伊犁绢蒿、猪毛菜伊犁绢蒿、猪毛菜平原荒漠草原洛氏锦鸡儿、镰芒针茅、博乐绢蒿洛氏锦鸡儿、镰芒针茅、博乐绢蒿洛氏锦鸡儿、镰芒针茅、博乐绢蒿山地荒漠草原博乐绢蒿、镰芒针茅博乐绢蒿、镰芒针茅博乐绢蒿、镰芒针茅山地草原针茅、羊茅、冷蒿针茅、羊茅、冷蒿针茅、羊茅、冷蒿低地草甸藨草、水蓼、杂类草藨草、水蓼、杂类草藨草、水蓼、杂类草偶见种Rarespecies平原荒漠沙葱沙葱、盐生草山地荒漠///平原荒漠草原画眉草画眉草画眉草、盐生草山地荒漠草原///山地草原盐生草盐生草盐生草低地草甸///

2.2 禁牧对城市周边典型草地类群落高度的影响

研究表明，草群高度变化表现出一定的规律性，从年际变化来看，随着禁牧封育时间延长，禁牧后不同草地类的群落高度呈现上升趋势，表现为低地草甸草地>山地荒漠草地>山地荒漠草原草地>山地草原草地>平原荒漠草原草地>平原荒漠草地，这是因为植被高度与群落优势种的生长发育节律密切相关。图1

2.3 禁牧对城市周边典型草地类群落盖度的影响

盖度指植物地上部分垂直投影的面积占地面的比率，植物群落盖度指标在北方典型草原的放牧演替研究中有着相当重要的作用，一直作为衡量退化程度指标体系中的重要参数。随着禁牧年限的增加，平原荒漠草原草地与低地草甸草地群落盖度没有出现明显变化；平原荒漠草地则呈现递增趋势；山地荒漠草地禁牧4年盖度出现最高值；山地荒漠草原草地及山地草原草地禁牧4年<禁牧3年<禁牧5年。随着禁牧时间的延长，各个草地类的盖度都出现增长趋势。生产实践中，要根据不同的草地类，确定合理的禁牧最佳年限。图2

2.4 禁牧对城市周边典型草地类群落生物量的影响

从草地生态学的角度来讲，在一定程度上地上现存量代表着草地的第一性生产力，直接表现出草地植被恢复状况，地上现存量的变化是草地在放牧影响或外界干扰下的最直接的变化之一。

图1 禁牧下城市周边典型草地类群落高度变化
Fig. 1 The effects of community height under grazing prohibition in peri-urban typical grassland

图2 禁牧下城市周边典型草地类群落盖度变化
Fig.2 The effects of community coverage under grazing prohibition in peri-urban typical grassland

平原荒漠类草原群落总生物量随着禁牧时间的延长逐渐增加，禁牧5年增加到206.67 g/m2；山地荒漠类、山地荒漠草原类草原禁牧3年最低，禁牧4年最高；低地草甸类草原禁牧3年达2 313.34 g/m2，禁牧5年最低达1 281.83 g/m2；平原荒漠草原、山地草原随着禁牧时间的延长逐渐减小。这是因为禁牧虽然遏制了毒草和阔叶杂草的生长蔓延，但同时也影响了属于该群落优势种的正常生长，阻止了原生草种的侵入，使生产力下降。而适当的放牧利用可有效地刺激草地牧草的再生与生长，说明合理的放牧方式有利于草地生产力的增加，从而有助于草地的持续利用。图3

图3 禁牧下城市周边典型草原类群落生物量变化
Fig.3 The effects of community biomass under grazing prohibition in peri-urban typical grassland

3 讨 论

植物群落的数量特征包括密度、高度、盖度、频度和产量等指标，对这些指标的评价能够反映群落在自然状态或扰动状态的动态规律，从而使其成为群落定量分析的基础[2-5]。在新疆天然草地上，放牧是最普遍、最简便、最经济的利用方式，而禁牧是将草地(一般为退化草地)封闭一定时期，禁止放牧和刈割，给草原上的植物一个休养生息的机会，为其生长、恢复、繁殖创造条件。周国英等[6]指出禁牧对于草原植物物理作用会影响生态系统的不同层次，从草原植物个体、种群、群落，乃至生态系统在不同的层次水平，引起结构和功能的相互变化，各个层级之间是相互联系、相互影响，构成了完整的演替系统。

在完整的生态系统中，物种是生态系统的基础，物种在形态结构上的变化会引起生态系统中每个层片的改变[7]。作为群落重组的基本材料，植物个体水平的相关文献较少，大多数主要集中在典型草原植物个体[8]。通过对乌鲁木齐周边不同草地类型禁牧不同年份发现：低地草甸草地草群高度最高，平原荒漠草地草群最低，并且各个草地类型的草群高度随着禁牧时间的增加而呈逐渐递增的趋势。王炜等[9]的研究发现长期放牧会导致地上冠幅减小、植株矮化、生物量降低等。试验采用固定描述样方法，分析不同禁牧年限下植被盖度的动态变化，结果表明，在试验中的6个草地类型中多以禁牧4年的草地植被盖度较高，这一结果与宋乃平等[10]对禁牧政策的研究得出结果一致。MEIJS[11]在1982年指出：不同的研究人员判别的标准存在一定差异，这就导致误差的产生，但植物量的间接测定方法(含目视法)，到目前为止依然被广泛地用于生产实践和研究中；FRAME等[12]也表示，当时间、设备和人力有限，又需要对研究区开展大面积的取样，或者要尽量避免干扰植物冠层，同时，仅仅需要一个相对植物量指数时，采取目视法即可；当植物量的变化超过一定规模，或者需要大量测量时，目视法比直接测定具有较高的精确性和准确性[13]。试验中，低地草甸群落具有较高的稳定性，禁牧5与3年植被盖度差异并不十分明显，这可能是由于该草地类型所处的地理位置所致，由于其水分，温度以及土壤条件较其他草地类型较好，所以其盖度在禁牧3年时就高于其他草地。山地草原在试验中的盖度变化较大，在第4年出现最小值。

从整体来看，平原荒漠、山地荒漠、平原荒漠草原和低地草甸以禁牧4年盖度较高，提高的程度并不与禁牧时间成正比，这与褚文彬研究结果一致[14]。而山地荒漠草原和山地草原植被盖度随禁牧年限增加，是由于这两种草地在禁牧前盖度较低，试验中禁牧时间较短，这两种草地仅仅是在恢复期，并不能像其他草地一样很好地反应禁牧时间长短对盖度的影响。

群落的生物量是由群落内各植物种群的生物量综合形成的。通过禁牧不同的年份发现低地草甸生物量显著高于其他试验区，这是由于当地气候条件导致的，禁牧3年出现生物量的最大值，最小值则出现在禁牧5年，这是由于禁牧时间过长，使草层上方覆盖了枯草，影响新草的生长。与低地草甸相比，虽然其余草地生物量相对较低，但多在禁牧4和5年有最大值，说明禁牧一定时间可以提高草地生产力。但根据草地生态系统的可持续性原理，草地禁牧时间应该是有限的，禁牧时间过长，不但不利于牧草的正常生长和发育，反而枯草会抑制植物的再生和幼苗的形成，不利于草地的繁殖更新[15]。从总体趋势来看，禁牧4年较好，它既减少了禁牧期的成本投入，又有利于牧草的返青。这与赵钢等[16]研究内蒙古锡林郭勒典型草原春季休牧试验的结论一致。所以，对于不同的草地类型，禁牧措施可以依据其响应速度而定，对于相应较快的草地，可考虑禁牧与轮牧、季节放牧、分区放牧等措施配合实施[17]，以达到草地的合理利用，草地恢复到一定程度后，便可以进行适度放牧或刈割，逐步建立起植物生长与利用的合理关系。

长期完全禁牧虽然提高草地植被生产力，但是合理利用可以有效地维持草地价值，一旦草地恢复了其自身的弹性，就可进行适度利用，从而逐步建立起植物生长和牲畜采食间的正反馈关系，为新疆畜牧业提供一个更为科学发展模式。

4 结 论

4.1 经过3、4、5年的禁牧后，不同类型草地植物群落的组成结构未发生明显的变化，但禁牧主要植物种的高度存在一定差异，均表现为禁牧5年>禁牧4年>禁牧3年；地上植被盖度除低地草甸外，其余各类型草地普遍表现为禁牧4年>禁牧5年>禁牧3年。

4.2 生物量总体上表现为禁牧4年>禁牧5年>禁牧3年，不同草地类型间生物量波动剧烈，主要是受到气候波动和所处位置的影响。对草地进行禁牧后，有效的禁止了牲畜对草地植物的采食践踏干扰，在一定程度上导致了植被生物量差异。

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Fund project:Supported by the projects of Science and Technology Department of Xinjiang Uygur Autonomous Region "The application of Seriphidium transiliense' artificial cultivation technique and improvement on desert grassland"

The Influence of Grassland Grazing Prohibition in Regard to Vegetation Community Quantity in Urumqi City Periphery

GAO Pan-sheng1，2，ZHANG Yong-juan2，AN Sha-zhou1

(1.CollegeofPrataculturalandEnvironmentalSciences,XinjiangAgriculturalUniversity,Urumqi830052China; 2.TheAnimalHusbandry,AquacultureandGrasslandStationofUrumqiCity,Urumqi830063China)

【Objective】 Xinjiang is dominated by way of traditional nomadic, overgrazing is the major cause of Xinjiang grassland degradation. Fencing as an important means of ecological restoration has become an important measure to restore and protect Xinjiang grassland. Study on vegetation community structure and the economical benefits of grassland in response to grazing prohibition, to understand grassland degradation and restoration mechanism and rational use of enclosed grassland can provide some guidance in the future work.【Method】This study investigated plain desert, mountain desert, plain desert steppe, mountain desert steppe, mountain steppe and lowland meadow rangeland types around Urumqi in grazing which has been banned for 3 years, 4 years and 5 years, respectively depending on the grassland vegetation community structure, height, cover degree and biomass inside the fence, and their proper carrying capacities and economic benefits after fencing were calculated so as to provide scientific basis for Xinjiang grassland restore and protect decision-making.【Result】The main results were as follows: (1) After 3 years, 4 years, 5 years of fencing, composition of plant community structure of different grassland types did not change significantly. There were differences in the height of the fence main plant species: 5 years fencing > 4 years fencing > 3 years fencing. Except the lowland meadow, the cover degrees of the rest types grassland vegetation were 4 years fencing > 5 years fencing > 3 years fencing.(2) Affected by climate variability and location, the biomass of different types' grassland on the whole showed that 4 years fencing > 5 years fencing > 3 years fencing. Although grass fence could effectively prohibit livestock ingesting and trampling plants, its impact on vegetation biomass was far less than annual climatic fluctuation.【Conclusion】Fencing time did not produce obvious effects on plant community composition of different grassland types, but there was a significant effect on the height and the biomass of the main plant species inside the fences.

grassland; grazing prohibition; community structure

10.6048/j.issn.1001-4330.2016.10.018

2016-05-10

自治区科技厅项目“伊犁绢蒿人工种植技术研究及在荒漠类草场改良中的应用”(201231112)

高攀盛(1980-)，男，山东诸城人，畜牧师，研究方向为草地资源与生态，(E-mail)gps661699@126.com

安沙舟(1956-)，男，陕西富平人，教授，博士，博士生导师，研究方向为草地资源与生态，(E-mail)xjasz@126.com

S812.5

A

1001-4330(2016)10-1907-07