放牧强度对喀斯特地区混播草地植物群落及生物量的影响

柳嘉佳， 丁磊磊， 王普昶， 谢彩云

(贵州省草业研究所， 贵州 贵阳 550006)

放牧强度是一种草地变化的重要驱动因子，也是草地生态系统管理和利用的重要环节之一，直接或间接地影响草地生态系统的各个变量，尤其是对于草地植物群落特征以及生物量有重要影响[1-4]。杨晶晶等[5]对天山北坡山地草甸地区研究表明，放牧强度增加不仅改变山地草甸植物群落物种组成，还对植物群落的高度、密度、盖度和现存量有显著影响；李硕等[6]对贵州威宁人工草地研究发现，重度放牧不仅降低植物群落的高度和生物量，20～30 cm土壤容重也随之增大；刘丝雨等[7]对内蒙古典型草原植物群落研究表明，放牧强度增大导致群落生物量减少和土壤容重增加。笔者等通过测定不同放牧强度对喀斯特地区人工混播草地植物群落及其生物量的变化，探讨不同放牧强度对草地植物群落特征的影响，以期为喀斯特地区人工草地建植、草地资源可持续利用和适度放牧的科学决策提供参考。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

试验在贵州省草业研究所独山基地(属典型的喀斯特地貌)进行，围栏内是以多年生黑麦草、鸭茅、高羊茅、白三叶为主的人工混播草地，其中，水城高羊茅(FestucaarundinaceaSchrebcv Shuicheng)和DG05鸭茅(DactylisglomerataL.cv.QiancaoNO.4)为贵州省草业研究所自主选育的品种。

1.2 试验设计

围栏放牧试验采用轮牧制、系牧法，设中度放牧(1 720 m2)和重度放牧(720 m2)2个强度处理。选择地势平坦、长势一致的人工草地，休牧50 d，在2015年10月13日选择6只体重大小一样的半细毛羊开始放牧试验。试验共计60 d，15 d为1个轮牧周期，共计4个轮牧周期，放牧时间3 d，各设置5个轮牧点。其中，中度放牧系牧绳长6 m，重度放牧系牧绳长2 m。试验结束后每个定点放牧处理设置5个1 m×1 m草本样方取样调查。

1.3 指标测定

1.3.1 植物群落特征测定 2015年10月13日至11月27日，每15 d测定1次。于放牧开始前采用对角线法设置3个1 m×1 m固定样方，分种测定植物高度、盖度和植物群落高度后，齐地面剪割，恒温箱105℃杀青15 min，65℃烘24 h称干重，用于计算植物群落地上生物量。高度指自然高度，采用直尺测定，群落高度为植物群落上层的高度。盖度采用针刺法测量，群落盖度为各植物盖度之和。

相对高度=某种植物的高度/全部植物的高度之和×100

相对盖度=某种植物的个体数/全部植物的个体数×100

相对地上生物量=某种植物的地上生物量/全部植物的地上生物量之和×100

植物重要值(Importance Value，IV)=(相对高度+相对盖度+相对地上生物量)/3

植物群落Shannon-Wiener多样性指数(H′)=-ΣPiLn(IV/ΣIV)

1.3.2 土壤物理性质 土壤容重：用环刀(内径70 mm，高100 mm)采取2层土样测定，每层10 ，每个放牧小区沿对角线设置3个重复。土壤含水率：用土壤水分测定仪测定。

土壤容重(g/cm3)=烘干土重/环刀内容积

1.4 统计分析

试验数据采用Microsoft excel 2007整理，用软件SPSS 19.0进行单因素方差分析(one-way ANOVA)，差异显著时用 Duncan氏法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同放牧强度的植物群落特征

2.1.1 相对高度 从表1看出，放牧强度和取样时间对禾草高度的影响不显著，但随取样时间延长呈先降低后增加趋势，在11月2个取样时间中度放牧高于重度放牧。紫花苜蓿高度随取样时间延长呈先降低后增加趋势，在11月2个取样时间中度放牧高于重度放牧，且11月12日的差异显著。放牧强度对白三叶高度的影响显著，随取样时间延长呈先降低后增加趋势。杂草高度随取样时间延长呈降低趋势，11月2个取样时间中度放牧显著低于重度放牧。表明，放牧强度对禾草的影响不显著，对杂草的影响显著；中度放牧可增加禾草、紫花苜蓿和白三叶高度及降低杂草高度。

表1 不同放牧强度不同取样时间植物的相对高度 cm

2.1.2 相对盖度 从表2看出，总体上放牧强度对植物盖度影响显著，并随取样时间变化表现出不同的变化趋势。紫花苜蓿、白三叶植物的盖度均为中度放牧大于重度放牧，禾草、杂草则为重度放牧大于中度放牧。随取样时间延长，禾草和杂草、紫花苜蓿和白三叶的植物群落盖度变化趋势一致，总体呈减少趋势。

表2 不同放牧强度不同取样时间植物的相对盖度 %

2.1.3 相对地上生物量 生物量是评价草地生态系统以及可持续开发利用草地资源的重要指标。从表3看出，除杂草外，中度放牧、重度放牧植物群落地上生物量随取样时间推移整体呈下降趋势，表明重度放牧对植物群落地上生物量的降低作用比中度放牧大。总体上，10月13日中度放牧、重度放牧的植物群落地上生物量差异不显著，其余取样时间中度放牧显著大于重度放牧。

表3 不同放牧强度不同取样时间植物的相对地上生物量 g/m2

2.1.4 相对重要值 重要值可以综合反应不同放牧强度对混播草地中不同植物在群落中相对重要性的影响。从表4看出，紫花苜蓿和白三叶植物群落的相对重要值总体为中度放牧小于重度放牧，而禾草的变化趋势则相反。随取样时间延长，禾草、杂草植物群落中度和重度放牧的相对重要值分别呈相同的变化趋势趋势，紫花苜蓿、白三叶植物群落重度相对重要值变化比较明显。

表4 不同放牧强度不同取样时间植物的相对重要值

2.1.5 多样性 从表5看出，总体上放牧强度对植物群落Shannon-Wiener多样性指数的影响不明显，中度和重度放牧下植物群落多样性指数都呈先减少后增加的变化趋势；取样时间对于人工混播草地系统植物群落多样性的影响不大。

表5 不同放牧强度不同取样时间的植物群落Shannon-Wiener多样性指数(H′)

2.2 土壤物理性质

从表6看出，放牧强度对土壤含水率和土壤容重影响不显著。土壤含水率、土壤容重均随放牧强度增大和土壤深度增加呈增大趋势，土壤深度导致土壤含水率的变化较为明显，土壤深度导致土壤容重的变化大于放牧强度。

表6 不同放牧强度下土壤物理性质

3 结论

放牧强度对喀斯特地区混播放牧草地植物群落的影响随指标不同而异，其中，禾草和杂草、紫花苜蓿和白三叶的部分指标变化趋势一致，草地植物群落的生物量随时间推移呈降低趋势；放牧强度对植物群落多样性指数的影响不明显，中度和重度放牧下植物群落多样性指数都呈先减少后增加的变化趋势；放牧强度对土壤含水率和土壤容重的影响不显著，土壤含水率和土壤容重均呈随放牧强度增大和土壤深度增加呈增大趋势。