全 文 ：高寒牧区垂穗披碱草草地生物量
及营养价值动态的研究
严学兵1 , 2 ,汪玺3 ,郭玉霞4 ,周禾1 ,张德罡3
(1.中国农业大学草地所 ,北京 100094;2.郑州牧业工程高等专科学校,河南 郑州 450008;
3.甘肃农业大学 ,甘肃兰州 730070;4.河南农业大学 ,河南郑州 450002)
摘要:利用不同季节定点定期采样对高寒牧区垂穗披碱草草地地上生物量和营养成分含量动态变化进行了
测定 ,并用 3 头装有瘤胃瘘管的牦牛 , 采用尼龙袋技术对牧草营养成分降解率进行了研究。结果表明 , 垂穗
披碱草草地地上生物量在整个生长季呈“单峰”型表现 ,最大值呈现在 8-9 月 ,最低值出现在枯草末期(4 月
16 日)。垂穗披碱草草地营养成分含量变化表现为:不同季节干质量略有不同 , 但变化幅度不大;有机质含
量有逐渐增加的趋势;粗蛋白含量枯草期最低 , 6-7 月含量最高 , 以后逐渐下降;酸性洗涤纤维含量恰好与
粗蛋白含量相反 ,整个生长季呈“ U”型曲线变化。在整个生长季各营养成分降解率表现为:青草期高于枯草
期 , 但随着生育期的延长有逐渐下降的趋势 , 并且各营养成分降解率最大值出现的时间一致。 然而营养成
分含量和降解率最大值并不是出现在刚开始返青时 ,而是出现在 6-7 月。
关键词:高寒牧区;地上生物量;营养成分含量;降解率
中图分类号:S543+.901　　　文献标识码:A　　　文章编号:1001-0629(2003)11-0014-05
　　据资料统计 ,我国有 3.93亿 hm2 草地 ,占世
界草地总面积的 12.4%,仅次于澳大利亚 ,据世
界第二 。我国高寒草地面积之大居各种草地类型
之首 ,可利用面积达 1.14 亿 hm2 ,占全国可利用
草地面积的 34.43%,每年可食牧草总产量达 620
亿kg[ 1] 。但是 ,近几年来由于自然 、人为的影响 ,
高寒草地出现了严重的退化现象 ,直接影响着人
类生存环境和当地经济的发展 ,因此研究高寒草
地具有极其重要的意义。
据资料报道[ 2 , 3] ,牧草产量和营养成分含量随
季节不同有很大变化。夏秋季节牧草处于青草
期 ,产量 、粗蛋白含量和消化率较高 ,然而随着牧
草生长月份增加 ,其产量和营养价值显著降低[ 4] 。
进入枯草期(冬春季节)其产量和营养价值降到一
年中最低水平 ,粗蛋白含量较低(甚至低于粪中粗
蛋白含量),产量不足影响采食量 ,进而造成家畜
能量和蛋白质缺乏 ,使家畜整体营养状况恶化。
因此 ,研究家畜放牧地———天然草地的产量和营
养成分含量季节动态对估算载畜量 、补饲所需饲
草量和适时出栏 ,做到生产有计划和草畜管理数
量化都具有极其重要的意义 。
　收稿日期:2002-12-26
基金项目:国际原子能机构资助项目(RAS 5 035)
作者简介:严学兵(1974-),男 ,河南扶沟人 ,讲师 ,在读博士生。
通讯作者:周禾(1955-),男 ,教授 ,博士生导师。
5.3建立健全法律法规 ,以法制的手段管理
保护区　虽然我国相继出台了《草原法》、《森林
法》、《土地法》、《水土保持法》、《野生动植物保护法》、
《水法》等一系列法律法规 ,但疏漏之处和有法不依
破坏草地现象仍普遍存在 ,因此必须进一步加强宣
传 ,强化法制观念 ,完善法律法规。国家应加大对保
护区的投资力度 ,确保正常的工作和科研经费。
5.4 补播牧草 、增加植被盖度 ,提高草地生
产力　草地补播是在不破坏或减少破坏草地原
有植被的基础上 ,补播能适应当地环境的优质牧
草 ,草地补播只适用于气候较湿润的高山草甸草
地 ,采用斑块状或条带状划破草皮的方法进行补
播。补播后 2-4年间表现较高的牧草产量 ,5年
后草地的含水量及地下植物量均得到显著改善 ,
毒草量迅速增加[ 3] 。毒草对畜牧业生产起负面效
益 ,但在保护区内则具有增加植被盖度 、防风固
沙 、抵御沙化 、增加生物多样性的功效。
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14　 草　业　科　学 20卷 11期
11 2003 PRATACULTU RAL SCIENCE Vol.20 , No.11
　　垂穗披碱草(Elymus nutans)草地处于二级
阶地 ,地势平坦 ,是幼畜和怀孕母畜良好的放牧地
和水土保持场所 。优势草种垂穗披碱草是一种优
良牧草 ,由于种子可以获得成熟 ,使得种子繁殖 ,
大面积建立人工草地成为可能 。此类型草地在当
地畜牧业生产和生态环境保护中占有重要地位 ,
因此用高寒牧区典型动物 ———牦牛对目前草地质
量进行客观评定 ,对草地的合理利用 、防止退化十
分必要。
1　材料与方法
1.1 试验地概况　试验地位于甘肃省天祝县西
南乌鞘岭下甘肃农业大学草原站 ,海拔 2 950 m ,
气候寒冷湿润。据乌鞘岭气象站(海拔 3 045 m)
资料统计 , 年均温 -0.1 ℃, 月均温仅 7 月为
13 ℃, 7月也可出现 0 ℃以下的低温 , >0 ℃年积
温1 300 ℃左右 ,野生植物和耐寒的栽培牧草有
120 ～ 130 d的生长期 ,无绝对无霜期 。年降水量
416 mm ,主要集中在 7-9 月 ,多为地形雨。年蒸
发量 1 592 mm ,常有旱象 ,并有暴风雨 。土壤为
亚高山草甸土 ,以粉沙壤及沙壤为主 ,结构较好。
1.2 样品采集[ 5] 　样方 0.5 m ×0.5 m ,重复 4
次 ,齐地面刈割 ,测其鲜草产量 。然后晾干样品 ,
称重 ,粉碎 ,制成风干样。根据牧草生长特点:生
长季内营养物质变化剧烈 ,枯草期生长停止 ,主要
是物理变化(脱落 ,风吹等损失),采样时间定为:
枯草末期(4月 16日);返青初期(6月 6日);生长
期(6月 26日 ,7 月 16 日 , 8 月 6 日 , 8 月 26 日);
枯草前期(10月 3日)。
1.3 样品降解率测定
1.3.1试验牦牛及饲养管理　选 3头(年龄 4 ,5 , 7
岁)健康牦牛(编号为 Ⅰ , Ⅱ , Ⅲ),采用两步法安装
永久性瘤胃瘘管 ,恢复 2 周后进行试验 。试验牦
牛 8:00 出牧 , 19:00收牧 ,自由采食 ,自由饮水 ,
无补饲措施。
1.3.2样品消化测定[ 6] 　将准确称取的草样(约
6 g)装入 260网目的尼龙袋中(16 cm ×8 cm)。
尼龙袋要求绝对不漏样 ,用尼龙线将袋口扎紧 ,栓
在打有结的粗尼龙线上 ,然后系在瘘管盖上的竹
筷上。在尼龙袋全部装入瘤胃后 ,塞紧盖子 ,外面
用布罩住 ,用线固定在瘘管上。每次每头牛投放
16袋(每个样品有 2个重复 ,3头牛共 6个重复),
48 h 后取出。从瘤胃中取出的样袋用清水冲洗直
至冲洗水无色为至 ,然后在 65 ℃下烘至恒重后分
别称重 ,将各平行混合均匀 。各营养成分的降解
率=(投放前该营养成分的量-取出后该营养成
分的量) 投放前该营养成分的量。
1.4 营养成分测定[ 7]
干质量(DM):105 ℃烘干法测定;
有机质(OM):用马福炉灼烧法测定;
粗蛋白(CP):用凯氏半微量定氮法测定;
酸性洗涤纤维(ADF):用 Van Soest法测定。
2　结果与分析
2.1 草地地上生物量的测定　不同时间草地
地上生物量见表 1 。如以 5月 1日作为生长的开
始时间 ,模拟生长时间与地上生物量的函数关系 ,
可用多项式回归方程表示(图 1)。式中 y 为地上
生物量的干质量(g m2), x 为生长时间(d)。
　表 1　垂穗披碱草草地不同时间的地上生物量 g m2
时间(月-日)
04-16 06-16 06-26 07-16 08-06 08-10 26-03
鲜质量 27.0 128.0 395.0 589.0 788.0 413.0 421.0
干质量 12.3 61.6 107.7 175.0 249.9 213.6 190.1
图 1　垂穗披碱草草地地上生物量积累曲线
　　从以上结果可以看出 ,草地鲜草产量和干质
量在整个生长季均呈“单峰”型表现 ,高峰值呈现
在 8-9月 ,最低值出现在枯草末期(4 月 16日),
该结果同其他研究[ 8] 结果一致 。另外产量的单峰
型结果与内蒙古羊草草原地上植物量呈“S”型曲
线增长[ 9 , 10] 、针茅草地先升后降的单峰变化[ 4] 、羊
草+杂类草地上生物量动态模式呈单峰型[ 11] 、泽
库高寒草地产草量随季节变化差异极大而 8 月份
产量最高[ 12] 、东北小獐茅群落地上生物量为单峰
曲线变化[ 13] 以及几种草地产量高峰出现在 8-9
月[ 2] 等结论也相一致。以上研究产量高峰出现的
时间均在 8月左右 ,地区不同造成气候不同 ,虽然
在出现高峰的时间上稍有差异 ,但都在当地草地
11 2003 PRATACULTURAL SCIENCE(Vol.20, No.11) 15　
开始枯黄前 15 d左右达到峰值。
高寒牧区天然草地牧草 5 月初开始萌动 ,生
长初期生物量增长速率较高 ,以后随环境条件尤
其是水热组合关系的影响 ,生物量的增长速度减
慢 ,7月末 8月初达到高峰 ,9 月之后植株开始枯
黄 ,生物量的积累呈现负值。地上贮草量逐渐减
少至翌年生长季来临 ,但天然草地地上生物量的
积累随季节的变化而变化 , 这是牧草的生长规
律[ 14] 、高寒地区气候变化[ 15]以及对牧草产量的影
响[ 16]所造成的。
2.2 垂穗披碱草草地营养成分含量和降解
率动态的测定　由表 2可以看出 ,干质量在 4
月 16日最高 ,返青初期(6月 6日)最低 ,但一年内
各季节之间差异不显著 。而牧草有机质含量在返
青期较低 ,4月 16日 、6月 6日 、6 月 26 日 3个时
间的有机质含量均显著(P<0.01)低于其余 4个
时间的含量 。其余 4 个时期 , 10 月 3 日和 8 月 6
日之间也存在着显著(P<0.05)差异。粗蛋白含
量亦在返青期的 6月6日 、6月26日为最高 ,在枯
表 2　不同季节的垂穗披碱草草地营养成分含量和降解率 %
采样时间
(月-日)
DM
含 量 降解率
OM
含 量 降解率
CP
含 量 降解率
ADF
含 量 降解率
4-16 94.95 58.71 90.60 56.94 7.64 68.70 36.69 37.40
6-06 94.34 67.23 91.13 66.75 13.94 82.75 23.99 47.46
6-26 94.47 66.00 89.40 64.23 17.38 81.34 21.83 53.60
7-16 94.59 73.81 92.58 73.15 12.92 86.69 24.29 47.02
8-06 94.65 60.51 92.70 59.74 13.31 82.38 27.89 39.02
8-26 94.73 65.97 92.46 65.08 11.08 78.99 24.26 35.27
10-03 94.40 52.10 92.33 51.18 7.77 61.51 32.25 34.35
　注:表中数据以风干样为基础。
草期的 10 月 3日 、4月 16日最低。其中 6月 26
日显著(P <0.01)高于枯草期的含量 ,而枯草前 、
后期之间也存在着显著(P <0.05)差异。总的来
说 ,在整个生长季粗蛋白含量随着生育期的进程
呈现下降趋势。酸性洗涤纤维含量在生长初期(6
月 26日)最低 ,以后有逐渐上升趋势 ,至枯草末期
升到最高点 。枯草前 、后期含量均显著(P <
0.01)高于其他生育期。
就各营养成分降解率而言 ,大致趋势均为先
升后降。四者降解率的最低值都在 10月 3 日 ,最
大值除酸性洗涤纤维出现在 6月 26日以外 ,其他
三者均出现在 7月 16日 。粗蛋白 、酸性洗涤纤维
降解率与干质量降解率的相关系数分别为 0.89
和 0.66 。
据资料表明 ,天然牧草的营养价值随生育期
而变化 ,夏秋季节内 ,牧草粗蛋白含量(3.71%～
19.09%)较高 ,酸性洗涤纤维含量较低 ,降解率较
高。冬春季节牧草中粗蛋白含量较低(5%左右),
酸性洗涤纤维含量最高 ,降解率较低[ 17] 。随着成
熟度的增加 ,酸性洗涤纤维含量逐渐上升[ 18] 以及
随着季节的推移 , 酸性洗涤纤维含量呈线形
(P <0.01)上升 ,粗蛋白 、有机质 、酸性洗涤纤维
的降解率呈线形(P <0.01)下降[ 19] 。牧草粗蛋白
含量随着植株的衰老而下降[ 20] 。牧草干质量 、有
机质 、粗蛋白 、粗纤维的消化率随生长的延长而下
降 ,消化率表现出夏季明显(P <0.01)高于冬
季[ 21] 。从试验和文献看出 ,天然草地 6-7 月混
合牧草的营养价值最高 ,这一结论与其他研究[ 12]
结果一致。
2.3 草地生产力评定　用综合产量和营养价
值(降解率)2 个指标来评定草地生产力 ,这样既
考虑到第一性生产中产量的因素又反映了第二性
生产中畜的作用 ,可能更具有评定意义[ 5] 。根据
各天然草地不同时间干质量产量和降解率 ,计算
出可降解干质量产量(见表 3)。
从表 3 中数据可以看出 ,各草地不同时间的
可降解干质量产量均呈现先升后降的变化规律 ,
与草地干质量产量表现出相似的变动趋势 。与牧
草营养价值关系密切的粗蛋白和酸性洗涤纤维含
量以及相应营养成分的消化特性可以说明 ,对于
一种草地来说 ,青草期的牧草品质优良 ,适时利用
草地从某种意义来讲就等于提高了草地功效。该
16　 草　业　科　学(第 20卷 11期) 11 2003
表 3　垂穗披碱草草地可降解干质量和蛋白质产量的动态 g m2
指标 时间(月-日)
04-16 06-06 06-26 07-14 08-06 08-26 10-03
可降解干质量产量 7.2 41.4 71.1 129.2 151.2 140.9 99.0
可降解蛋白质产量 0.7 7.5 16.1 20.7 29.0 19.7 9.6
草地最佳利用时间在 8 月 ,由此可以看出利用天
然草地时 ,在可消化干质量和粗蛋白产量高时期
进行抓膘育肥很重要 。
4月 16 日 ,草地牧草处于极度枯黄期 ,经过
漫长的冬季后草地被采食的强度很高 ,此时草地
贮草量最低 ,低于临界贮草量 ,此时必须进行补
饲。如果当贮草量低于 24.7 g m2 时 ,家畜体重
下降尤为严重 ,如果继续靠它维持家畜 ,家畜将出
现死亡现象[ 22] 。资料表明 ,随着放牧强度的增
大 ,严重影响牦牛生长和草地第二性生产力[ 23] ,
草地退化也越严重[ 24] 。这明显反映出当前高寒
牧区载畜量过大 ,高强度放牧可能是造成该地区
草地退化的主要原因 ,更体现出制定合理的放牧
制度 、冬春合理应时补饲的必要性和重要性。
青藏高原大部分地区草地牧草的生长期仅
100 d ,枯草期长达 260 d。牧草的数量和质量随
着季节而变化 ,其变化幅度因草地类型而不同 。
秋季现存干质量一般为 80 ～ 90 g m2 。季节畜牧
业是使动物营养需要与植物生物量随着季节更迭
而同步起伏的草地畜牧业经营方式 ,高寒草地牧
草生长期短 ,产草量低 ,具明显的季节性 ,而且冬
春季节牧草植物量和营养成分损失严重 。为适应
营养环境的季节性变化 ,草地畜牧业经营管理应
在充分利用牧草生长季节优势的同时 ,根据家畜
的营养需要 ,采用不同饲养和补饲措施 ,改变常规
饲养为短期育肥;大力发展人工草地和其他草业
生产 ,开辟新的饲料资源 ,以草定畜使草畜建设同
步发展。
3　小结
3.1草地地上牧草产量 ,可降解干质量均呈现先
升后降的单峰型变化规律 ,最大值出现在 8月 ,最
低值出现在枯草末期(4月中旬)。
3.2不同季节干质量含量略有不同 ,但变化幅度
不大;有机质含量 8月初之前呈上升态势 ,此后逐
渐下降 。不同时期有机质含量也存在显著(P <
0.01)差异 ,总的来看 ,生长后期高于前期 。在整
个生长季粗蛋白含量表现出枯草期最低 , 6-7 月
含量最高 ,以后逐渐下降 ,整个年度呈单峰型曲线
变化;酸性洗涤纤维含量 ,恰好与粗蛋白含量相
反 ,枯草期最高 ,然后逐渐下降至 6-7月到最低
值 ,随后逐渐上升 ,全年呈现“U”型曲线。
3.3 干质量的降解率呈现单峰型 ,峰值出现在 7
月中旬 ,最高值达 73.81%,最低值出现在 4月中
旬 ,为 52.10%;有机质的降解率同其含量一样先
升至高峰后下降;粗蛋白降解率与干质量降解率
一致而呈现先升后降的趋势;酸性洗涤纤维的降
解率呈单峰变化规律 ,峰值出现在 7月中旬 ,同样
可以发现 ,酸性洗涤纤维的降解率动态变化规律
与干质量降解率变化趋势一致。
3.4 在整个生长季各营养成分降解率表现出 ,青
草期高于枯草期 ,在生长季内随着生育期的延长
有逐渐下降的趋势 ,并且各营养成分降解率的最
大值出现的时间一致。然而营养成分含量和降解
率的最大值并不是出现在刚开始返青时 ,而是出
现在 6-7月 。
3.5 该草地最大可降解干质量和蛋白质产量分别
为 151.2和 29.0 g m2 。
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Biomass and feeding value dynamics of Elymus nutans pasture in cold alpine pastoral areas
YAN Xue-bing1 , 2 , WANG Xi3 , GUO Yu-xia4 , ZHANG De-gang3
(1.Grassland Institute , China Agricultural Universi ty , Beijing 100094 , China;
2.Zhengzhou College of Animal Husbandry , Zhengzhou 450008 , China;
3.Gansu Ag ricultural University , Lanzhou 730070 , China;
4.Henan Agricultural University , Zhengzhou 450002 , China)
Abstract:Above-g round biomass and nutrient contents of natural Elymus nutans pasture in a cold and hu-
mid alpine environment were determined , and three rumen cannulated yaks w ere used to study in situ di-
gestibility of each nutrient at various periods , using the nylon bag technique.Above-ground biomass show ed
a sing le peak curve for the full grow th period w ith the highest value between August and September , and
lowest at the end of the wi thered period in mid-April.Looking at changes in nutrient contents , there w ere
slight differences in DM content between seasons;organic mat ter(OM)content g radually increased;crude
protein(CP)content show ed a single peak curve with highest value in June-July and low est during the
w ithered period;and acid detergent fiber(ADF)content show ed the opposite pat tern to CP , showing a ”
U” shaped change curve over the full g row th period.For the w hole grow th period , g reater digestibility of
each nutrient w as seen during the g reen period than at the w ithered stage , digestibility decreased w ith in-
creasing maturity , and the maximum digestibility levels of each nutrient appeared at the same time.How-
ever , the highest values of nutrient contents and digestibility did not occur at the beginning of the reg reen-
ing stage , but between June and July.
Key words:cold alpine pasture;above-ground biomass;nutrient content;in si tu digestibility
18　 草　业　科　学(第 20卷 11期) 11 2003