全 文 ：23卷 3期 草　业　科　学 39　
Vol. 23 , No. 3 PRAT ACULT URA L SCIENCE 3 /2006
白三叶和牛鞭草生物量增长规律
与环境因子的关系
何峰 ,李向林 ,白静仁 ,万里强 ,刘 芳
(中国农业科学院畜牧研究所 ,北京 100094)
摘要:通过白三叶 Tri f olium repens和牛鞭草 H emarthria compressa 的生物量增长规律的测定以及生长速
率与环境因子的相关分析表明 ,牛鞭草的环境容纳量大于白三叶 ,瞬时增长率小于白三叶 ,逻辑斯谛曲线拐
点的出现晚于白三叶。白三叶的生长速率与太阳辐射之间达到显著性相关 ,牛鞭草的生长速率与牛鞭草现
存生物量之间达到显著性相关。
关键词:白三叶;牛鞭草;生长模型;环境因子
中图分类号:Q948. 12　　　文献标识码:A　　　文章编号:1001-0629(2006)03-0039-04
　我国西南亚热带地区热量丰富 ,雨量充沛 ,雨
热同季 ,农业气候条件明显优于世界同纬度其它
地区 。这里孕育了古老传统的作物生产系统 ,也
给新兴的草地农业提供了发展契机[ 1] 。但是在低
海拔地区 ,由于处于过渡带 ,多数温带的多年生牧
草难以越夏 ,而热带多年生牧草则越冬困难 ,即使
越冬 ,其产量很差。通过多年的试验研究发现 ,暖
地型扁穗牛鞭草 Hemarthria compressa 可以在
当地越冬[ 2 , 3] ,冷地型白三叶 Tri folium repens
可以在当地越夏[ 1 , 4] 。白三叶和牛鞭草的生态位
在时间和空间上都有明显的分离 , 所以理论上
2种牧草在时间 、空间上都可以很好的耦合 ,产生
进一步生长潜力 。本文对白三叶和牛鞭草的生长
模型以及生长速率与环境因子之间的关系进行了
研究 ,目的在于深入了解 2种牧草的生长习性 ,为
建立高产 、高效的亚热带低海拔地区的高产混播
人工草地的建植提供依据 。
1　试验地自然概况
试验地位于四川省洪雅阳平种牛场 , 东经
103°22′,北纬 29°53′,海拔 514 m ,年均温16.8 ℃,
7月均温 25.7 ℃,年极端最高温 36. 2 ℃,无霜期
289 ～ 335 d ,平均 303 d ,年降水量 1 494 mm ,土壤
为粘性黄泥土。pH 值 5. 46 ,有机质含量2. 70%,
水解氮 171. 3 mg /kg ,有效磷 12. 5 mg /kg ,速效钾
43.8 mg /kg 。
2　材料与方法
2. 1 试验材料　当地生长良好的“广益”扁穗牛
鞭草和“948”项目引进的拉迪诺白三叶 。
2. 2 试验方法　分别在牛鞭草和白三叶的草地
上选择长势一致的地块 ,每个地块分成 3个区组 ,
每个区组 8个处理 ,每处理面积 1 m ×1 m ,区组
和处理间没有间距 。试验采用随机区组设计 ,试
验前草地统一刈割 ,留茬 5 cm ,刈割后按照试验
设计以不同刈割时间为处理 ,间隔时间分别为 5 、
10 、15 、20 、25 、30 、35 、40 d测定 1 次生物量 ,每个
处理重复 3次 。试验在 2004年 4月 21日 - 5月
31日进行。每次刈割均留茬5 cm ,测定取样牧草
鲜质量 ,并在 85 ℃下烘干至恒重 ,测定牧草烘干
率。试验期间没有施用肥料。
通过WATCHDOG 小型气象站测定每次刈
割阶段的平均太阳辐射强度 、平均温度 、最高温
度 、最低温度 、空气湿度和生长期间降水量。应用
ORIGIN 统计软件模拟 2种牧草的干质量和鲜质
量的逻辑斯谛增长曲线 ,应用 SPSS 统计软件对
气象数据和牧草的生长速率进行相关分析。
收稿日期:2005-10-09
基金项目:农业部农业结构调整重大技术专项(2002-10-
02A);国家“ 948”重大专项(202099)
作者简介:何峰(1978-),男 , 北京人 ,研究实习员 , 在读
硕士生。 E m ail:hefeng@iascaas. net. cn
通讯作者:李向林
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3　结果与讨论
3. 1 白三叶和牛鞭草生物量增长模型　白
三叶和牛鞭草的逻辑斯谛模拟方程:
W =a /(1+be- kt)[ 5] 　　 方程 1
式中的系数见表 1。
表 1　白三叶和牛鞭草的逻辑斯谛方程系数
系数 白三叶鲜草 白三叶干草 牛鞭草鲜草 牛鞭草干草
a 663. 34 88. 14 1 504. 04 1 126. 33
b 21. 88 21. 86 14. 83 84. 32
k 0. 18 0. 15 0. 08 0. 07
R2 0. 98 0. 99 0. 97 0. 98
　　无论是白三叶还是牛鞭草在鲜草和干草的生
物量增长模式都符合逻辑斯谛增长曲线(图 1 ～
4),R 2均大于 0. 97 ,甚至白三叶的干草生物量增
长模式和拟合曲线的 R2=0. 99 ,说明二者的相关
性很高。
方程 1 可以经过简单的变形为著名的 Ro-
bertson生长模型 N(t)=K /(1+ea - rt)[ 5] ,式中的
K 代替式中的 a ,以表示环境所能容纳的种群最
高生物量;ea 代替b 为初始重量参数;r代替 k ,
表示种群生物量的瞬时增长率 。
图 1　牛鞭草鲜草生物量的逻辑斯谛增长曲线 图 2　牛鞭草干草生物量的逻辑斯谛增长曲线
　　注:图 1 、2 最后的点为逻辑斯谛方程模拟出来的
图 3　三叶草鲜草生物量的逻辑斯谛增长曲线 图 4　三叶草干草生物量的逻辑斯谛增长曲线
　　由表 2 可以看出 ,白三叶和牛鞭草的生长模
型参数差异很大 , 牛鞭草鲜草的环境容纳量为
6 016. 16 g /m2 ,高于白三叶的(2 653. 36 g /m2),
瞬时增长率是 0. 08小于白三叶的(0. 18),牛鞭草
鲜草生长速率达到定点的时间是 32. 36 d ,白三叶
鲜草却在 17. 10 d达到顶点。这说明白三叶的前
期生长速率高于牛鞭草。
白三叶鲜草和白三叶干草的生长模型比较相
近 ,而牛鞭草鲜草和干草之间的差异较大 ,主要是
拟合的数据有限没有达到牛鞭草生物量的顶点 ,
这就造成无法消除牛鞭草在生长过程中存在明显
的含水量变化 , 5月 1日测定时牛鞭草的含水量
是 89. 2%,5月 31日测定时含水量为80. 0%,由
于测定数据比较少 ,导致牛鞭草生长过程中的含
水量变化对曲线的拟合影响比较大 ,以至于牛鞭
草干草的拟合曲线不够完善 。
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3. 2 白三叶和牛鞭草的生长速率和气象因
表 2　白三叶和牛鞭草的生长模型基本参数
品种 环境容纳量(g /m2)
初始重量
(g /m2)
瞬时
增长率
拐点
(d)
白三叶鲜草 2 653. 36 116. 00 0. 18 17. 10
　　　干草 352. 56 15. 44 0. 15 19. 92
牛鞭草鲜草 6 016. 16 380. 12 0. 08 32. 36
　　　干草 4 505. 32 52. 80 0. 07 60. 97
　注:初始重量值是 N(0)的值 , 拐点为生长速率最快时的
对应的生长天数。
子的关系　气候因子间太阳辐射和相对湿度成
显著的负相关关系 ,平均温度和最高温度 、最低温
度相关系数也达显著水平 ,其它气象因子间相关
系数不显著。牛鞭草的生长速率和现存生物量之
间相关系数为 0. 87 ,达极显著水平。白三叶的生
长速率和现存生物量间相关系数为 0. 08 ,没有达
到显著水平。而白三叶的生长速率与太阳辐射间
的相关系数达 0. 78 ,达到显著水平 ,而牛鞭草的
生长速率和太阳辐射间的相关系数 0. 16 ,没有达
到显著水平(表 3 ,4)。
表 3　牛鞭草生长速率与气象因子的相关系数
项目 太阳辐射 降水量 相对湿度 平均温度 最高温度 最低温度 生长速率 现存生物量
太阳辐射 1. 00 - 0. 56 - 0. 90** 0. 55 0. 54 - 0. 16 0. 16 - 0. 04
降水量 - 0. 56 1. 00 0. 53 - 0. 50 0. 04 - 0. 06 0. 05 - 0. 17
平均温度 0. 55 - 0. 50 - 0. 46 1. 00 0. 73 * 0. 70* 0. 44 0. 34
相对湿度 - 0. 90** 0. 53 1. 00 - 0. 46 - 0. 38 0. 25 - 0. 18 0. 06
最高温度 0. 54 0. 04 - 0. 38 0. 73* 1. 00 0. 42 0. 25 - 0. 08
最低温度 - 0. 16 - 0. 06 0. 25 0. 70* 0. 42 1. 00 0. 55 0. 61
生长速率 0. 16 0. 05 - 0. 18 0. 44 0. 25 0. 55 1. 00 0. 87**
现存生物量 - 0. 04 - 0. 17 0. 06 0. 34 - 0. 08 0. 61 0. 87** 1. 00
　注:*表示相关系数达到 0. 05 显著水平 , **表示相关系数达到 0. 01 显著水平。下同。
表 4　白三叶生长速率与气象因子的相关系数
项目 太阳辐射 降水量 相对湿度 平均温度 最高温度 最低温度 生长速率 现存生物量
太阳辐射 1. 00 - 0. 56 - 0. 90** 0. 55 0. 54 - 0. 16 0. 78 * 0. 00
降水量 - 0. 56 1. 00 0. 53 - 0. 50 0. 04 - 0. 06 - 0. 41 - 0. 36
平均温度 0. 55 - 0. 50 - 0. 46 1. 00 0. 73 0. 70* 0. 37 * 0. 29
相对湿度 - 0. 90** 0. 53 1. 00 - 0. 46 - 0. 38 0. 25 - 0. 61 0. 09
最高温度 0. 54 0. 04 - 0. 38 0. 73* 1. 00 0. 42 0. 50 - 0. 19
最低温度 - 0. 16 - 0. 06 0. 25 0. 70* 0. 42 1. 00 - 0. 20 0. 50
生长速率 0. 78* - 0. 41 - 0. 61 0. 37 0. 50 - 0. 20 1. 00 0. 08
现存生物量 0. 00 - 0. 36 0. 09 0. 29 - 0. 19 0. 50 0. 08 1. 00
　　由图 5可以看出 , 在整个试验过程中光照强
度发生周期性变化 ,平均温度变化的规律不明显 。
白三叶的生长速率与太阳辐射变化的趋势一致 ,
光依赖性很强 ,不过也可以看出其整个生长速率
曲线在 20 d左右时达到顶点 。在 35 d里 ,牛鞭草
的生长速率是稳步升高 ,在第 35天的时候出现了
一个低点 ,很容易的看出是由于太阳辐射的一个
低点造成的;第 40 天 ,牛鞭草的生长速率迅速加
快 ,这与逻辑斯谛曲线预测的一样 。
4　结论
4. 1 白三叶和牛鞭草的生长模型有很大的不同 ,
牛鞭草的环境容纳量大于白三叶 ,而瞬时生长速
率小于白三叶 ,造成达到生长速率拐点的时间晚
于白三叶 ,也就是在整个生长过程中牛鞭草前期
生长较慢。
4. 2 白三叶的生长速率与太阳辐射强度间达到
显著性相关 ,说明白三叶是一种光依赖性很强的
植物 。相比较而言 ,牛鞭草前期对光的依赖性不
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强 ,其生长速率与现存的生物量间相关性较高 ,
在拐点前随草地生物量积累其生长速率逐渐
增加 。
4. 3 在建立牛鞭草和白三叶混播草地时 ,要注
意白三叶前期生长快 ,很快占据了空间 ,影响牛
鞭草的生长 ,而牛鞭草的生长速率又是与现存生
物量息息相关的 ,这样很容易造成牛鞭草被排挤
出系统。因此 ,提高牛鞭草的留茬高度 ,达到提
高牛鞭草现存生物量 ,以此增加牛鞭草前期生长
速率 。
图 5　牛鞭草和白三叶的生长速率与太阳辐射和温度的关系
参考文献:
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Study on the relationship between biomass growth pattern and meteorologic factor
of white clover and Hemarthria compressa
HE Feng , LI Xiang-lin , BAI Jing-ren , WAN Li-qiang , LIU Fang
(Institute of A nimal Science , CAAS , Bei jing 100094 ,China)
Abstract:The experiment ca rries out about measurement of w hi te clover and Hemarthria compressas
biomass g row th model and relative analysis of g row th rate and me teorolo gic facto r , the resul t show ed
that the carrying capaci ty of H. compressa is big ger than that o f w hite clover , tempo ral grow th rate is
low er , logistic models flexion appearance time is later. The re is significant dif ference between grow th
rate and so lar radiat ion of w hi te clover;H. compressas g row th rate and temporal biomass has signif i-
cant difference , too.
Key words:whi te clover;Hemarthria compressa ;g row th model;meteo rologic factor