典型山地草甸草原主要牧草生长发育情况分析

买买提·阿布来提，陈 亮，葛怡成，沙拉木，王 珂，冯丽晔，哈布拉哈提，木拉提，瓦哈提，普宗朝

（新疆乌鲁木齐市牧业气象试验站，新疆 乌鲁木齐 830002）

草原是牧区畜牧业发展的重要物质基础。天山北坡中山带典型山地草甸草原生态系统中生产者的主体是禾本科、豆科和菊科等草本植物。其中，优势植物以禾本科植物为主。近年来，由于人们对自然资源的不合理利用，导致天山北坡中山带典型山地草甸草原生态系统失调，优良牧草的生长发育受到阻碍，甚至有些优良牧草已从生态系统中完全衰退。天然草原不仅是天山北坡中山带典型山地草甸草原畜牧业的主要载体，还是该区域脆弱生态环境的天然保护屏障。然而，近几十年来，由于忽视天然草场的载畜能力而片面追求家畜存栏数，致使天山北坡中山带典型山地草甸草原超载过牧十分严重，导致新疆乌鲁木齐地区的天然草场出现了不同程度的退化，从而使其草场植被覆盖度和草层高度降低，产草量和载畜能力下降，天然草场保持水土、涵养水源、净化空气、降低温室气体浓度的生态功能趋于减弱［1-4］。我国对短时期天然牧草各类发育规律研究比较多，对其长时期连续研究却较少［5-7］，而对典型山地草甸草原牧草物候期的观测研究则更少［8-9］。因此，该试验对天山北坡中山带典型山地草甸草原4种主要牧草——老芒麦（Elymus sibiricus）、黄芪（Astragalus membranaceus）、老鹳草（Geranium wilfordii）、千叶蓍（Achillea millefolium）生长发育情况进行了研究，旨在为乌鲁木齐地区的生态环境恢复和牧业生产全面规划提供一定的参考。

图1 4种牧草生长季历年平均高度

1 材料与方法

1.1 研究区概况

研究区位于天山北坡中山带乌鲁木齐南山片区的典型山地草甸草原区域，地理位置为东经87°11′、北纬 43°27′，海拔 1 941.0 m，年平均气温为3.1℃，最低气温为-11.5℃，最高气温为16.0℃，年平均总日照时数为2 419.2 h，年平均总降水量为489.5 mm，年平均总蒸发量为1 193.6 mm，土壤类型是山地栗钙土［10］。

1.2 数据来源

该试验选取天山北坡中山带典型山地草甸草原最具代表性的4种优质天然牧草：老芒麦（Elymus sibiricus）、黄芪（Astragalus membranaceus）、老鹳草（Geranium wilfordii）、千叶蓍（Achillea millefolium）作为研究对象，并结合2004—2017年乌鲁木齐市牧业气象试验站的物候期观测数据，对这4种主要牧草的生长发育情况进行了研究。其中，老芒麦、黄芪、老鹳草的物候期观测资料起止时间均为2004年5月—2017年10月，千叶蓍的物候期观测资料起止时间为2006年5月—2017年10月。

1.3 研究方法

在研究区内选择具有代表典型山地草甸草原植被类型的地段作为观测场，并设围栏保护，其面积为2.67 hm2。把观测场划分为4个观测区域，作为4个重复，每年轮换一个区域，在每个观测区域各随机选取10株老芒麦、黄芪、老鹳草、千叶蓍，然后挂标签标记，以进行高度、盖度及产量的测定，并对其物候期进行观测。

在牧草返青期至黄枯期内，每2d进行1次物候期观测，每旬进行1次牧草高度测定，每月末进行1次盖度、产量的测定。其中，每种植物的高度用卷尺进行测量，并设3次重复取平均值；盖度采用目测法，即在观测区域内设1m×1m样方，从牧草的上方与地面垂直目测估计混合牧草的盖度；产量的测定采用收获干燥法，即在所观测的牧草返青后，当观测场内的优势牧草高度≥5cm时，在1m×1m样方内，以留茬高度约3cm为基础，将这4种牧草全部刈割后称鲜质量，然后将这4种牧草放入带编号的布袋中，将装好的布袋放在通风处风干后称干质量，并设4次重复取平均值。物候期生长速率是指牧草在某一物候期生长的绝对高度与物候期的比值。

表1 4种牧草的物候期与生长速率变化

2 结果与分析

2.1 4种牧草的高度

由图1可以看出，4种牧草生长高度的变化趋势基本一致，均表现为“慢—快—慢”的植物基本生长规律，且其生长高度达最大值的日期分别出现在8月和9月。但是，如果遇到不利气象条件，则会使牧草过早地停止生长。

2.2 4种牧草的物候期和生长速率

由于牧草物候期的出现时间有差异，因此，各类牧草生长速率最大值的出现时间也不同［10］。由表1可以看出，该试验所选用的4种牧草在生育期内 （除返青期外）生长速率的变化趋势各有差别，其中，老芒麦、千叶蓍、老鹳草的生长速率在返青期到分蘖期时较快，而黄芪的生长速率则在返青后就较快，分蘖期后4种牧草的生长速率开始变慢，直到种子成熟后期生长停止。

2.3 4种牧草的盖度与产量

根据2004—2017年资料分析，4种牧草的盖度和产量变化趋势基本相同，即盖度增加时，其产量也增加（见图2），且盖度每增加1%总产量增加390 g/m2。由图2还可以看出，盖度和产量的最大值出现在6月和7月。

图2 牧草生长季盖度和产量变化

3 结论

天山北坡中山带典型山地草甸草原4种牧草的高度变化趋势表现为“慢—快—慢”的植物基本生长规律；老芒麦、千叶蓍、老鹳草的生长速率在返青期到分蘖期时较快，而黄芪的生长速率则在返青后就较快，分蘖期后4种牧草的生长速率开始变慢；盖度和产量的最大值出现在6月和7月。