新疆沙尔套山主要草地类型可食牧草产量动态变化规律

张凡凡，杨开虎，于磊，鲁为华，杨国林，和海秀

(1.石河子大学动物科技学院，新疆石河子 832003；2.新疆生产建设兵团第四师76团，新疆昭苏 835600)

0 引 言

【研究意义】四季放牧草地是牧区牧业生产的重要经营地。其中生长的各类牧草是家畜日粮饲料的基本供给者，牧草的种类、品质优劣、生长时期等不同制约放牧家畜饲草的质量和营养供给水平，从而限制家畜生产与草地畜牧业的成效性[1，2]。新疆天然草地因所处地理位置、地形及海拔等不同，特别是水热条件的垂直地带分布，构成了不同草地类型的变化特征[1]。目前，新疆天然草地生产经营仍然为适宜性的季节放牧，放牧草地利用时期牧草所处生长发育阶段的不同，直接影响家畜对牧草的利用效率，天然草地中不同类型草地的季节性产量状况直接影响放牧家畜对基础日粮的需求。研究天然草地牧草产量的季节性变化规律尤为重要。【前人研究进展】天然草地由于水热组成季节和群落生长发育节律的变化，导致地牧草产量具有明显的季节性[2-7]。典型草原不同季节牧草产量变化情况可划分为2个阶段，牧草自返青后随着气温的增高及降水量的增加牧草产量不断增长到高峰这一阶段为增长阶段；峰值期过后随着温度的降低牧草产量不断衰减到翌年返青之前为地上生物量下降阶段[8-11]。但由于建群种生活型和气候条件的差异，不同类型草地牧草产量增长及衰减速度各不相同，使其在家畜利用方面存在一定差异。此外，新疆天山北坡季节牧场年际间牧草营养成分变化不大，而季节间牧草营养成分差异很大[12]。而不同草地型牧草的总产量和各经济类群产量变化规律必定也存在一定差异。【本研究切入点】由于建群种生活型不同和气候条件差异，不同类型草地牧草产量增长及衰减速度各不相同。当前对于新疆典型草地畜牧业经营地域沙尔套山天然草地中，分布的各优势种草群牧草产量的季节性变化规律还尚未明确。研究新疆沙尔套山主要草地类型可食牧草产量动态。【拟解决的关键问题】研究以沙尔套山天然草地为切入点，分析该山地四季放牧草地中主要草地类型牧草产量的动态变化规律，为评价该区域放牧草地的经济价值、放牧畜牧业的合理经营提供基础数据和科学依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

研究区位于新疆昭苏县的沙尔套山，该山属天山山脉西段分支，是形成昭苏盆地的主体山脉之一。东西长约41.5 km；南北宽约26～28 km。地理坐标为E 80°15′～80°54′，N 42°54′～43°11′；山脉整体海拔高度为1 650～3 400 m，山脊线海拔高度为3 200～3 400 m[1，13]。该山地貌类型分为山前倾斜平原(海拔1 650～1 800 m，年降水量450 mm)、低山丘陵及山间浅谷地(海拔1 800～2 200 m，年降水量520～580 mm)、中、高山带(海拔2 200 m以上至山顶，年降水量≥600 mm)[1，2，13]。昭苏盆地气候属中温带山区半湿润、半干旱冷凉气候，年均温2.9℃，具有降水多、积温少等气候特征。牧草生长季节内的降水量约占年降水量的50%～60%。各类草地属新疆生产建设兵团第四师76团和77团利用。

研究区域共有4个草地类，分别为温性草甸草原类、山地草甸类、高寒草甸类，除温性草甸草原类的3个草地类。其中，温性草原类草地选择针茅(Stipacapillata)+芨芨草(Achnatherumsplendens)型(海拔1 679 m，E 80°41′，N 42°55′，春、秋季)，针茅为优势种，草地构成为豆科草、禾草(除针茅外)、杂类草。山地草甸类草地分别选择紫花鸢尾(Irisruthenica)+假梯牧草(Phleumphleoides)型(海拔1 835 m，E 80°45′，N 43°02′，秋、冬季)，紫花鸢尾为优势种，草地构成为禾草、豆科草、杂类草；鸭茅(Dactylisglomerata)+杂类草型(海拔1 991 m，E 80°42′，N 43°00′，夏、秋季)，鸭茅为优势种，草地构成为禾草(除鸭茅外)、豆科草、杂类草。山地草甸类亚高山草甸亚类草地选择西伯利亚羽衣草(Alchemillasibirica)+杂类草型(海拔3 134 m，E 80°38′，N 43°07′，夏季)，西伯利亚羽衣草为优势种，草地构成为禾草、杂类草。高寒草甸类草地选择线叶嵩草(Kobresiacapillifolia)+细果苔草(Carexstenocarpa)型(海拔3 176 m，E 80°38′，N 43°08′，夏季)，线叶嵩草为优势种，草地构成为小禾草、小杂类草。

1.2 方 法

于2014年7至8月对选定的5个草地型分别设置5个1 000 m2(100 m×10 m)围栏，以防止牲畜采食和其他扰动。2015年5～11月每月15～20日进行采样，其中，以针茅、紫花鸢尾、鸭茅为优势种的3个草地型采样时间为5～11月；以西伯利亚羽衣草和线叶嵩草为优势种的2个草地型由于分布在高海拔的夏牧场，仅在7～8月采样。在围栏内随机选取3个1 m×1 m的样方，将样方内牧草全部刈割(留茬高度2～3 cm)，刈割后挑出家畜不食或有毒的植物，剩余部分为该草地型总鲜草产量。同时将样方内优势种牧草挑出，并将所有牧草按经济类群划分(豆科草、禾草、杂类草)，分别称出各类牧草的重量(鲜重)，称重完将各样品(200～300 g)带回实验室通风处自然风干，折算干草产量。

1.3 数据处理

采用Excel 2010、SPSS 18.0进行数据处理和统计分析[14]。将5个草地型中总产量、优势种产量和各经济类群产量均按照测定时间(5～11月)进行比较，得出各产量不同月份的差异；同时将优势种牧草和各经济类群牧草全年产量进行方差分析。方差分析采用单因素方差分析(one-way ANOVA)，多重比较采用Duncan法。

2 结果与分析

2.1 主要草地类型基本特征

研究表明，针茅+芨芨草型草地主要分布在近特克斯河的河岸阶地处的山前平原，分布区海拔1 650～1 750 m。此处是76团的农田集中分布区，草地只呈斑块状存在于农田间；地势开阔平坦，土层深厚。草群中除优势种外，伴生种由禾草、豆科草、杂类草组成。草群优势种芨芨草一般高度在40～85 cm，其他种草层在10～70 cm。覆盖度55%～65%。产草量构成是芨芨草占50.9%，针茅占28.6%，羊茅14.3%，其他占6.2%。紫花鸢尾+假梯牧草型草地主要分布格登庄正北海拔1 800～2 000 m的低山缓坡面，局部大阳坡和缓坡面；该地形相对起伏小，土壤肥力高，草地植被发育好，由中生杂类草、禾草、豆科草组成，植物种类繁杂，种群密度大，草层高度25～65 cm，覆盖度85%～95%。产草量构成是紫花鸢尾占32.7%，禾草占57.2%，其他占10.1%。鸭茅+杂类草型草地分布在76团团部松柏镇以北海拔1 900～2 300 m的中山带，分布于缓阴坡、半阳坡坡地，是研究区中分布最广、面积最大的草地植被，组成草群种类多、密度大，草层高30～130 cm，覆盖度95%～100%。主要由禾草和杂类草组成，产草量构成是禾草占54.2%，其他占45.8%。西伯利亚羽衣草+杂类草型草地分布在76团东北部沙尔套山中山带上部海拔2 600～3 200 m的大阳坡面，这里山体坡面相对和缓延展，相对高度较小；草群发育好，种群密度大，种类参与数量较多，草层高度10～50 cm，覆盖度90%～100%。主要由禾草和杂类草组成，产草量构成是禾草占30.2%，羽衣草占28.9%，占40.9%。线叶嵩草+细果苔草型草地分布在沙尔套山海拔3 000～3 300 m的山体顶端和分水岭处的缓坡地，草地由耐寒中生的小莎草占绝对优势地位，群落结构非常简化，草层低矮，植物种类少，草层高度8～30 cm，覆盖度80%～90%。草群产草量构成为嵩草占32.9%，苔草占21.6%，禾草占13.2%，其他占32.3%。表1

2.2 各草地类型牧草产量动态

研究表明，针茅+芨芨草型草地牧草产量组成中，针茅产量最高为9和10月，其显著高于月份(P<0.05)，5和6月产量最低，其显著低于月份(P<0.05)。禾草产量是指除针茅外的禾本科牧草产量之和，其最高值在9月，显著高于月份(P<0.05)，最低干草产量同针茅相同。豆科草产量按高低排序为6月>5月和7月>8月(P<0.05)。杂类草产草量最高为8月，最低为5月，二者与月份差异均显著(P<0.05)。各月份总产草量按高低排序为9和10月>8月>6月和7月>5月和11月(P<0.05)。

紫花鸢尾+假梯牧草型草地牧草产量组成中，紫花鸢尾产量最高为7月，其显著高于月份(P<0.05)，产量最低为5和11月，其显著低于月份(P<0.05)。禾草产量最高在9月，最低在5月，二者与月份差异均显著(P<0.05)。豆科草产量按高低排序为8月>6、7月>5月(P<0.05)。杂类草产量按高低排序为8月>7月>6月>5月>9月(P<0.05)。各月份总产草量按高低排序为8月>7月>9月>6月、10月>5月>11月(P<0.05)。

鸭茅+杂类草型草地牧草产量组成中，鸭茅产量最高为8月，最低为5月，二者与月份差异均显著(P<0.05)。禾草产量最高也为8月，最低为5月，二者与月份差异均显著(P<0.05)。豆科草按高低排序为7月>6月>5月和8月(P<0.05)。杂类草产量最高为7月，最低为10月，二者与月份差异显著(P<0.05)。各月份总产草量按高低排序为8月>7月>9月>6月>10月>5月和11月(P<0.05)。

西伯利亚羽衣草+杂类草型草地牧草产量组成中，仅西伯利亚羽衣草产草量7月>8月(P<0.05)，其余禾草、杂类草产量均为8月最高(P<0.05)。各月份总产草量7月>8月(P<0.05)。

线叶嵩草+细果苔草型草地牧草产量组成中，杂类草产量8月>7月(P<0.05)，线叶嵩草、禾草均为7月最高(P<0.05)。各月份总产草量排序同西伯利亚羽衣草+杂类草型草地。表2

2.3 各草地类型牧草总产量

研究表明，各草地型牧草年总产量按高低排序为鸭茅+杂类草型(12 080.1 kg/hm2)>紫花鸢尾+假梯牧草型(9 599.6 kg/hm2)>针茅+芨芨草型(9 280.4 kg/hm2)>西伯利亚羽衣草+杂类草型(2 763.0 kg/hm2)>线叶嵩草+细果苔草型(1 830.0 kg/hm2)。其中，针茅+芨芨草型草地牧草年总产量组成中针茅产量最高(6 070.5 kg/hm2)，显著高于其余组成牧草(P<0.05)。紫花鸢尾+假梯牧草型草地牧草年总产量组成中，产量按高低排序为紫花鸢尾(3 448.7 kg/hm2)>禾草(2 935.4 kg/hm2)>杂类草(2 190.0 kg/hm2)>豆科草(1 025.57 kg/hm2)(P<0.05)。鸭茅+杂类草型草地牧草年总产量组成中，产量按高低排序为鸭茅(4 281.0 kg/hm2)>杂类草(3 887.0 kg/hm2)>禾草(3 458.1 kg/hm2)>豆科草(454.0 kg/hm2)(P<0.05)。西伯利亚羽衣草+杂类草型草地牧草年总产量组成中，西伯利亚羽衣草产量最高(2 305.5 kg/hm2)，显著高于其余组成牧草(P<0.05)。线叶嵩草+细果苔草型草地牧草年总产量组成中，产量按高低排序线叶嵩草(843.0 kg/hm2)>杂类草(588.0 kg/hm2)>禾草(399.0 kg/hm2)(P<0.05)。表2

2.4 沙尔套山四季牧场利用特征

夏牧场分布在北部的沙尔套山海拔2 200(2 300)m以上的中山带和高山带，这里整体山体的起伏规模不大，山脊分水岭一般海拔在3 000～3 200 m；最高山脊主峰岭海拔3 400～3 500 m。坡面相对和缓延展，相对高差较小。草地植被发育完好，产草量较高。每年在6月中旬进入夏牧场放牧至9月底前转出，放牧时间为110 d。夏牧场面积15 794.6 hm2，其中净草地面积15 388.7 hm2。夏牧场存在的草地类主要包括山地草甸类、高寒草甸类和温性草甸类草原类，三者分别占夏牧场面积的83.2%、14.2%和2.6%[15]。以山地草甸类植被居于主体地位，其中包括研究中山地草甸类的3个主要草地型，构成放牧家畜日粮的基本牧草主是早熟禾、鸭茅、短柄草、羽衣草、苔草、嵩草等。此外，山地草甸类植被分布面积占草地面积总数的60.1%，山地草甸类植物种类丰富，草群结构复杂，种群密度大，草层高，生物积累量大等，是当地天然草地资源的最大优势体现。表1

春秋牧场位于特克里斯河北岸的山前倾斜平原或局部低山丘陵区内，分布区海拔从1 650～1 800(1 900)m处，与农田区交互分布或同冬牧场相接。总体而言，春秋牧场地形起伏小，地形单一，平坦而视野开扩。草地植被结构简化，种群密度较小，种类参与数少等。放牧畜每年春、秋两次进行转入利用；即春、秋各两个月的放牧期(120 d)。草地面积8 493.9 hm2，其中净草地面积8 357.1 hm2。春秋牧场存在的草地类有温性草原类、温性草甸草原类和山地草甸类；三者分别占春秋牧场总面积的67.3%、29.0%和3.7%[15]。以温性草原类所占面积比例最大，其中包括研究中温性草原类的1个主要草地型。构成放牧家畜日粮的基本牧草是芨芨草、针茅、羊茅、鸭茅、鹅观草、早熟禾、苜蓿等。表1

冬牧场位于北部沙尔套山的低山带，分布区海拔一般在1 800～2 200(2 300)m的范围内，其上连接夏牧场，向下与春秋牧场或农业区相接。海拔高度的相对高差不大，山体起伏小，坡面和缓。草地植被发育较好，种类参与多，种群密度较大。家畜每年自12月进入冬牧场，至次年4月初转出，整个放牧季计135 d。冬牧场面积7 904.0 hm2，其中净草地面积7 748.1 hm2。整个冬牧场内见有的草地类是温性草原类、温性草甸草原类和山地草甸类，三者分别占冬牧场面积的29.6%、48.4%和22.0%[15]。以温性草甸草原类占面积比例最大。放牧家畜冬季放牧日粮的基本牧草构成是针茅、早熟禾、鹅观草、鸭茅、紫花鸢尾、新疆亚菊、苔草、老鹳草等。

3 讨 论

以往对分布于内蒙古典型温性草原东北部的大针茅(Stipagrandis)草原研究表明，牧草生长情况从5～10月呈现“波浪”变化，其中8和10月牧草生长达到全年顶峰，6、7月生长速度较快，9月表现为缓慢下降。而克氏针茅(Stipakrylovii)草原4月(枯草期)保存率与大针茅草原相似，5～8月增长较快，9月上旬达峰值(1 057.7 kg/hm2)。分布于内蒙古典型草原的西南部的本氏针茅(Stipabungeana)草原受暖温气候影响返青及开花较早，6月中旬牧草产量积累已达峰值的65.4%，8月中旬为峰期，峰值期牧草产量较低(399.3 kg/hm2)，枯草期4月的保存率也较低[16]。研究中，针茅+芨芨草型草地亦属温性草原类，风干草产量在年内均为单峰型增长曲线，峰值期牧草产量(1 886.3 kg/hm2)均高于内蒙古典型温性草原各类针茅草地，而较内蒙古针茅草原峰值期(8月)相比，研究中针茅+芨芨草型草地产量峰值期出现在(9月)，其主要原因取决于研究地的地理位置和水热条件[17，18]。紫花鸢尾+假梯牧草草地型中，紫花鸢尾在青鲜状态的叶片有涩味，适口性很差，仅山羊对其有特殊的嗜好，所以该草地型青草期要作充分合理地利用，减少牧草的荒弃率[2]。此外，紫花鸢尾在秋霜之后适口性可提高，干枯状态牛羊都乐食[19]。在研究中，9～11月该草地型中紫花鸢尾和禾草均见有分布，其干枯的叶片能较好地保留在草地上，所以霜后枯草季节利用效率大大提高。鉴于目前对紫花鸢尾利用效率的研究较少，因此，还需要深入探究紫花鸢尾的利用规律。鸭茅优势种草地和紫花鸢尾优势种草地的变化趋势较相似，牧草产量年内呈单峰型增长曲线。以往在天山北坡相似地域(昭苏县马场)的研究结果表明，鸭茅在早春比重较大，主要是由于早春鸭茅萌发地较早，一些短命植物和杂类草还未萌发，此时割草场主要是由小莎草、豆科草和鸭茅构成整个群落[20]；随着降水量的增大，短命植物逐渐增多，鸭茅比重下降。而进入7～8月短命植物结束生长，鸭茅竞争能力增大，逐渐通过光合作用促进生长，积累的生物量逐渐增大，比重也随之增加[21]。研究与这一结论相似。亚高山草甸亚类的西伯利亚羽衣草和高寒草甸类的线叶嵩草草地，由于组成草地植被是由耐寒中生性草本构成，整体草群种类参与数量少、草群结构简单、草层较低矮，且植被发育不完整，在许多地段草群中大量参与亚高山草甸植物，过度性群落特征明显。仅在牧草生长的峰值期(7、8月)进行测产，其中7月产量最高，8月随之下降，这一结论与除多等在西藏研究的高寒草甸类牧草变化规律一致[22]。天然草地由于水热组合的季节变化和群落生长发育节律的变化，导致地上物量具有明显的季节性，牧草产量积累总体变化可分为2个阶段；牧草自返青后随着气温的增高及降水和融雪水的共同作用，促进草地牧草物质量增长至高峰，此时期为牧草产量增长阶段；峰期过后随着温度的降低使地上生物量不断衰减到翌年返青之前，这一时期为牧草产量下降阶段[23]。研究中的主要草地类型的产量测定及动态变化特征只代表研究当年的实际状况，揭示总体草地产量及月季物质积累动态变化规律需要进行多年的定位测定，尚待继续研究。

4 结 论

4.1 针茅+芨芨草型草地产草量最高月份为9和10月；紫花鸢尾+假梯牧草型、鸭茅+杂类草型草地产草量最高月份均为8月；西伯利亚羽衣草+杂类草型、叶嵩草+细果苔草型草地牧草产草量最高月份为7月。

4.2 各草地型全年总产量按高低排序为：鸭茅+杂类草型>紫花鸢尾+假梯牧草型>针茅+芨芨草型>西伯利亚羽衣草+杂类草型>线叶嵩草+细果苔草型。