不同放牧强度对天山北坡春场植物群落数量特征的影响

陈 强，史 明*，徐 俊，贠 静，朱 昊

(1.新疆畜牧科学院草业研究所，乌鲁木齐 830000；2.新疆畜牧科学院工程咨询中心，乌鲁木齐 830000)

四季放牧是传统草原畜牧业主要生产方式之一，春季放牧场，对于早春家畜放牧及维护群落多样性有重要的生态和经济价值[1]，牲畜总量增加造成春秋牧场春季过早放牧、草原退化现象日趋严重，导致草原生产能力逐年下降，严重影响和制约畜牧业的发展。牧民家畜需要大量的饲草料，主要来源之一是天然草原，其饲草料供给减少且饲用利用率低，致使冬春季家畜营养差，同时造成繁殖成活率低，牧民增收困难，草原生态环境恶化。通过放牧强度和草地植物群落数量特征影响要素之间的关系[2]，了解草地植物群落数量特征演替的时空转换过程，衡量放牧强度对草地退化产生的影响，防止出现草地进一步退化的局面，促进草地健康和可持续发展具有十分重要的意义。

1 材料方法

1.1 试验区概况

示范户春场试验示范区分布在天山北坡低山带，位于昌吉阿什里乡，地理位置为86°58′8.5″～86°59′8.2″E，43°51′5.8″～43°51′30″N，海拔1 200～1 300 m。在一年中利用2个月，在草地畜牧业生产中占有重要地位，属于低山干旱温暖气候区；历年平均温度为7.2℃，平均降水量为194.3 mm，全年≥0℃年积温4 028.6℃，年均日照2 719.4 h，年平均风速2.0 m/s，极端最高温度43.5℃，极端最低温度-37℃，无霜期为170 d。草原类型为典型的蒿属荒漠草地，阳坡建群种植物为伊犁绢蒿，阴坡建群种植物为伊犁绢蒿、短柱苔草。春季有短命类短命植物发育，植被总盖度55%～60%，草地植物主要分布着伊犁绢蒿、短柱苔草、角果藜、一年生猪毛菜、兔儿条和羊茅等。

1.2 试验方法

选择有示范带头作用的牧民，采取以户为单位在春草场进行围栏休牧，冷季实行舍饲圈养，改变四季放牧为两季放牧，试验地围栏面积843亩。春季牧场放牧时间为4月-5月两个月。分成10个小区，按照零放牧、适度放牧(15.6亩/只)和重度放牧(8.6亩/只)三个梯度进行试验设计，设置两个重复，试验羊选用体重在50 kg左右，年龄为2岁龄左右的新疆细毛羊，采用耳标标记，保证试验羊不混乱。

根据每个小区面积、产草量及日食量核定载畜量，设定放牧强度，监测草地植被常规指标见表1。

表1 放牧试验设计

载畜量计算:①每个羊日采食量(干物质)=家畜活体重×2%；②适度放牧载畜率=(历史多年平均牧草产量(历史数据或围栏禁牧区内)×面积×50%/家畜日采食量×放牧天数)×90%；③重度放牧载畜率=(历史多年平均牧草产量(历史数据或围栏禁牧区内)×面积×70%/家畜日采食量×放牧天数)×90%。

草地植被特征的测定采用常规分析法，分别于2014年和2015年4月在春场放牧前测定一次，5月底放牧后测定一次。测定草地植物群落组成、植被地上生物量等方面指标。在每个处理小区下随机测定样方6个，样方面积1 m×1 m，测定地上植被的内容，包括高度、盖度(针刺法)、密度，生物量，建群种或优势种分种测定(重要值前4位)，地上草地样方面积为1×1 m2。

高度测定：样方内不同种植物随机选取3～5株,测定自然直立高度,记录下算术平均值。

盖度：采用针刺法获得总盖度和分种盖度，以百分数计。

地上生物量：将样方内的植物齐地剪下，去除杂质，称重测定地上生物量。

植物群落数量特征的计算：①密度=样方内某种植物的个体数/样方面积；②相对密度=(某种植物的密度/全部植物种的总密度)×100；③频度=某种植物出现的样方数/全部样方数；④相对频度=某种植物的频度/全部植物种的总频度)×100；⑤重要值=相对密度+相对频度+相对优势度

2 结果与分析

2.1 不同放牧强度对春牧场植物群落数量特征的影响

由图1～图4可知，均表现出放牧后群落高度均有所增加，但以零放牧和适度放牧的增加幅度较大，重度放牧后增加幅度较小。从群落盖度变化可以看出，零放牧前后盖度、密度、高度及地上生物量增加幅度最大，差异显著(P＜0.05)，其中地上生物量差异极显著(P＜0.01)。表明随着气温逐渐升高和降雨的影响，草地植物进入生长发育旺盛期，其群落特征显著增强，草场盖度、高度、密度适度放牧后变化不显著，密度、高度及地上生物量有不同程度的增加，重度放牧后盖度有所下降。与殷国梅[4，5]等研究零放牧、适度放牧和重度放牧植被群落的平均高度、密度、盖度和生物量依次呈递减趋势，且存在显著性差异，结果有所不同。放牧后密度、高度在各处理中均表现出增加趋势，仅是增加幅度不同，以重度放牧增加最少。地上生物量也表现出在放牧后各处理均有所增加，以零放牧增加最多，5月底地上生物量为4月初的5～6倍。

图1 放牧前后群落高度变化

图4 放牧前后地上生物量变化

从植物群落数量特征整体来看，春牧场零放牧处理的数量特征均在大幅度上升，适度放牧后群落数量特征中均有上升，仅有盖度与放牧前基本持平，重度放牧后仅是群落盖度在下降，其余均上升，差异不显著。说明前两年春场适度放牧和重度放牧对草地群落数量特征整体变化影响均较小，但放牧后随着放牧强度的增加盖度呈现出逐渐下降的趋势。零放牧、适度放牧、重度放牧下草地植物群落高度、密度、地上生物量变化趋势一致，各处理放牧后较放牧前均有所增加，零放牧前后差异显著，表明在不放牧的条件下对于植被的恢复作用明显。和零放牧前后对比，放牧前后随着放牧强度的增加草地植物群落数量特征趋势最先变化的是群落的盖度，随放牧强度增加放牧后群落盖度逐渐降低。

图2 放牧前后群落高度盖度变化

图3 放牧前后密度变化

2.2 不同放牧强度对春牧场植物群落主要物种重要值的影响

由图5、图6可知，2种主要物种的重要值在零放牧中随着时间的变化重要值有所降低，表明在不放牧的状态下，其他物种随着生长期来临加速生长或破土而出，可以适当的提高其他物种的产量或增加物种丰富度。从方差分析结果来看，伊犁绢蒿、短柱苔草的重要值在零放牧、重度放牧、适度放牧处理下差异不显著。表明不同放牧强度对群落主要物种重要值影响不明显。

图5 放牧前后对伊犁绢蒿的影响

图6 放牧前后对短柱苔草的影响

伊犁绢蒿在零放牧前后、适度放牧和重度放牧前后物种的重要值变化不一致，适度放牧和重度放牧前后物种的重要值均上升，零放牧前后物种的重要值呈现下降的趋势，表明放牧后草地其他物种产量下降或物种丰富度降低，可能是羊优先采食较多其他物种。适度放牧前后伊犁绢蒿物种重要值增加幅度大于重度放牧前后，表明随着放牧强度增加伊犁绢蒿物种重要值呈现下降的趋势。

短柱苔草在零放牧前后、适度放牧和重度放牧前后物种的重要值变化一致，均呈现下降的趋势，表明零放牧、放牧后草地其他物种产量增加或物种丰富度提升，放牧后短柱苔草物种的重要值下降，可能是羊优先采食较多短柱苔草。重度放牧前后短柱苔草物种重要值降低幅度明显大于零放牧和适度放牧。表明重度放牧对短柱苔草物种重要值下降趋势有一定影响。

3 讨 论

通过试验可以看出不同放牧强度，短期试验内(2年)都不会对固有的草地植物群落盖度空间分布产生严重影响。也就是说，草地生态系统对外界的随机干扰具有很强的自我调控能力，草地植物群落盖度变化的表现主要由土壤的理化性质和植被生长状况决定[6，7]。

由于试验时间仅做了2年，不同放牧处理引起的草地植物群落盖度在时间和空间的变化特点及气候条件之间的关系还有待于进一步研究和考证。基于放牧强度、放牧组合和试验年限等具体参数的限制，如果能够得到这些量化指标的具体参数，对维护草地生态系统结构和功能的稳定，维持草地服务功能，保证草地畜牧业可持续发展均具有重要的理论和实际指导意义。

不同放牧强度对草地植物群落数量特征有一定影响[8]，草原退化的指标包括优势物种的减少、草地生产力的下降以及草地植物群落盖度、密度等的下降，本文通过2年研究天山北坡草地植被群落数量特征变化，提出放牧前后草原退化指标中草地植被群落盖度最先有降低的趋势，但差异不显著。是否草原退化的指标以盖度的降低为开始需要在后续的试验中得到进一步的验证。

4 结 论

春牧场各处理地下0～30 cm生物量在放牧后与放牧前相比，略有所增加，但增加幅度甚小，从方差分析结果来看，0～30 cm地下生物量在放牧前后差异不显著。地上生物量的多少直接反映了生态系统的基况水平，及其所贮藏的物质的多少。同样，放牧条件下，草地地上生物量的变化也直接反映了草地生态系统的变化趋势和健康水平[9]。

从不同指标的时间变化趋势上可以看出，随着放牧强度的增加，放牧前后草地植物群落高度、密度和地上生物量均增加的趋势逐渐减小，表明放牧压力越大，草地植被群落高度、密度和地上生物量有逐渐减小的趋势。重度放牧后仅是群落盖度在下降。

在本试验中，从植物群落数量特征整体来看，春牧场零放牧处理的数量特征均在大幅度上升，适度放牧后群落数量特征中没有下降的指标，重度放牧后仅是群落盖度在下降，差异不显著，说明在零放牧、重度放牧、适度放牧下没有对草地植物群落盖度产生太大的干扰，植物群落盖度分布都存在较强的空间自相关性[10]。

伊犁绢蒿和短柱苔草物2种主要物种的重要值在零放牧中随着时间的变化重要值有所降低，随着放牧强度增加伊犁绢蒿物种重要值呈现下降的趋势。重度放牧对短柱苔草物种重要值下降趋势有一定影响。