全 文 ：第 19卷
199 9年
第 3期
8 月
高 师 理 科 学 刊
J o ur n al of 反 in e e e of T e a eh r e s` Col l eg en ad n U iv r e s it y
V ol
.
1 9
A u g
N o
.
3
199 9
东北羊草草原金狗尾草种群生长
与环境关系的研究
栗亦波 谷文成
( 克山师范专科学校 )
摘要 研究了东北羊草草原金狗尾草种群的生长 , 并利用灰色系统理论考察了环境
因子对金狗尾草生长的作用规律 . 结果表明 : 金构尾草的生长具有明显的季节进程 ,
八月份生长最快 , 其生物量为 96 . 3 9 / m 2 . 温度 、 活性有机质 、 水解氮 、 含水量 、 速效
钾具有较大的灰色关联度 , 其 中温度 、 活性有机质 、 水解氮是金的尾草生长的优势因
子 . p H 、 有效磷 、 电导率关联度相对较 小 , 是限制因子 . 金狗尾草生长的最优模型 为
y = 2
.
9 5 9 2 x l+ 4 7
.
8 1 52 x 2十 3 . 6 7 0 2 x 3一 9 ] . 4 1 13
关键词 金构尾草 种群生长 环境
近年来 , 由于人们盲目地利用草原 ,使草原受到严重破坏 ,导致碱斑大量出现 ,单一的羊草
(及 , 优 us hc i~
: )植被被碱蓬 、碱茅 、金狗尾草 (etS ar ia 屏 a cu a L . 刀` 口vu )等耐盐碱植物所取
代 。 在这些耐盐碱植物中 , 由于金狗尾草对牲畜的适 口性好 , 生产力高 , 对盐碱离序生理的富
集较强 .l[ 2〕 , 因而受到人们的重视 . 鉴于此 , 我们于 1 9 9 7 年对金狗尾草种群的生长与土壤环境
的生态关系进行了较系统地研究 , 目的在于为今后对退化的羊草草原治理 ,提高羊草草原的生
产力提供科学依据 .
1 研究地点和方法
1
.
1 研究地点
吉林省长岭种马场 . 地理位置为东经 1 2 0 , 3 1` 一 1 24 ’ 10 ` , 北纬 4 4 0 3 0` 一4 4 0 4 5 ` . 该区
地势平坦 , 海拔高度约为 140 一 16 0 m , 平均气温为 4 . 6一 6 . 4 ℃ , > 10 ℃ 的年积温为 2 5 4 5一
3 3 7 4℃ , 无霜期为 13 6一 1 6 3 d , 年平均降雨量为 4 34 . 8 ~
, 主要集中在 6~ 9 月份 , 年蒸发量
为 1 3 6 8 ~
, 约为降雨量的 3 倍 . 由于微地形的起伏 , 土壤多呈复区分布 , 在低平地上 , 由于排
水不 良 , 地下水矿化度较高 , 主要呈碱性叭
1
.
2 方法
此研究始于 1 9 9 7 年 5 月 , 至 10 月结束 , 样地设在种马场北甸子上 . 在比较纯一的金狗尾
草群落中 ,设 10 个 10 m “ 的样方 ,按月取样 , 进行分析 .
1
.
3 金狗尾草生物 l
利用收割法 4[, 5〕在每个样方中取 3个重复 ,去杂草后 ,烘干称重 .
1
.
4 其它因素
均采用常规方法 [’j 进行 .
本文 19 9 9 年 1 月 25 日收到 .
第 3期 亲亦波等 :东北羊草草原金狗尾草种群生长与环境关系的研究
2结果与分析
2
.
1 金狗尾草种群生物且的季节变化
从表 1 可以看出 , 金狗尾草种群的生物量具有明显的季节变化 . 5 月份由于草原处于返青
状态 , 金狗尾草生物量较小 . 进人 6一 7 月份 , 由于该时期属于金狗尾草的拔节期 , 再加上水热
条件适宜 ,生物量逐步增大 , 生长加快 . 8 月份生物量最大 ,生长最快 . 8 月份以后 , 随着秋季的
到来 , 生物量由于枯枝落叶的增加而逐渐减小 , 10 月份最小 . 金狗尾草种群的生长进程表明 :
在东北羊草草原上 , 由于 6沁 7 月份属于金狗尾草拔节期 ,对养份和水份需求较大 ,应抓紧施肥
和灌溉 , 以促使金狗尾草种群在 7一 8 月份生长更快 , 获得最大生物量 . 9一 10 月份是金狗尾草
种群生长的衰减期 ,应抓紧收割 ,使金狗尾草的品质达到最优 .
表 1 金狗尾草生物量与环境 因子的季节变化
月 份指 标—匕 b 了 匕 日 I V物 量 ( g / m Z)水 量 (% ) ’ 1 3 . 81 8 . 01 0 . 1 41 4 . 80 . 7 6 417 . 21 . 4 ]4 21 . 0 2 2 2 513 5 4 9 . 72 0 . 31 0 . 1 32 2 . 30 . 6 4 21 8 . 0 5] . 3 14 . 6 71 . 2 1 2 9 6 . 32 3 0度 (℃ )率( srn / e m )速效钾 (m g / 1 0飞 干土 )有效磷 ( m g / 10 兔 干土 )水解氮 (m g / 10 馆 千土 )活 性 有 机 质 (% ) 0 . 70 31 7 . 6 23 63 8 1 0 . 1 23 0 . 20 . 5 218 . 81 144 . 9 21 4 6 4 6 . 32 0 . 710 . 162 3 . 40 . 6 6 61 8 . 6 51 . 3 64 . 8 71 . 4 1 3 0 . 61 5 . 7 21 0 . 241 1 . 30 . 9 5 81 8 . 51 . 684 . 7 5] 3 22919.1018生含州 导温电2 . 2 土壤环境因子的季节变化在所测的 8 种环境因子中 , 含水量 、 温度 、 速效钾 、 水解氮 、 活性有机质的季节变化与金狗尾草的生长趋势一致 , 最高都在 8 月份 , 说明这 5 种因子与金狗尾草生长呈正相关 . p H 值 、 电导率和有效磷与金狗尾草生长呈负相关 (见表 1) . 但我们认为 p H 值与金狗尾草生长呈负相关性是真实的 , 因为在东北羊草草原上 , 由于人们不合理地利用草原 , 使 户H 值 ( 1 0 . 0 以上 ) 已经超出了金狗尾草种群正常生长的 p H 值 (7 . 0~ 8 . 0) 范围 , 8 月份由于降水量大 , 增强了土壤的淋溶效应 , 使 p H 降低 , 有利于金狗尾草生长 . 而有效磷与金狗尾草生长的负相关性是不真实
的 . 因为按国家划定的土壤普查标准 川 : 东北羊草草原属于严重缺磷区 , 现有的磷含量不可能
抑制金狗尾草的生长 . 有效磷之所以表现出这种特殊规律 , 可能主要由于 8 月份金狗尾草生长
最旺 , 对磷需求量最大所致 . 这就要求我们在今后的草原管理实践中 ,必须采取有效措施 , 降低
p H 值 , 在结合按比例使用氮肥和钾肥的前提下 , 重视磷肥的施用 , 以便促进草原生产力的提
高 .
2
.
3 环境因子对金狗尾草生长的灰色分析
金狗尾草的生长是多维环境因子综合作用的结果 , 不同环境因子对其生长的影响有所不
同 . 为此我们采用灰色关联分析 , 以考察各环境因子对金狗尾草生长的相对重要性 .
2
.
3
.
1 环境一金狗尾草生长的灰 色定义
由于金狗尾草生长与环境之间的关系对于人们来说介于知与未知之间 , 因此我们把这种
关系定义为灰色关系 . 金狗尾草的生长定义为母因素 Y , 其生物量组成的数列定义为母数列
高 师理 科 学 刊 第 19卷
( Y( a砂 ) .8 种环境因子分别定义为比较因素戈 , 它们各自组成的数列分别定义为子数列 (戈
(b 砂 .)
2
.
3
.
2 原始数据的灰色变换
由于分析中各因素的物理意义不同 ,数值的数量级相差悬殊 ,导致各因素的量纲也不一定
相同 . 为了便于分析 , 保证各因素具有等效性和 同序性 , 因此需要对原始数据进行无量纲化处
理 . 在本文中 ,我们采取初值化的方法 , 也就是将每个数列所有数据均用它的第 1 个数去除 ,从
而得到一个新数列的方法 . 采用公式
袋 ( *b)
a l
(阮) ( 1 )
I一初值化的数值 ;入 , 久一K 时刻的白化值 . 计算结果见表 2 .
表 2 金狗尾草生物量与环境因子的初值化
Y 1
.
0 0 0 2
.
1 3 8 3
.
6 0 1 6
.
9 78 3
.
33 5 2
.
2 1 7
x 1 1
.
0 0 0 1
.
0 6 9 ]
.
12 6 1
.
2 7 8 1
,
15 0 0
.
8 7 3
x Z 1
.
0 0 0 1
.
0 0 0 0
.
9 9 9 0
.
9 9 8 1
.
0 0 2 1
.
0 1 0
x 3 1
.
0 0 0 1
.
2 6 4 1 5 0 7 2
.
0 4 1 1
.
5 8 1 0
.
7 6 4
x ; 1
.
0 00 0
.
9 2 0 0
.
8 4 0 0
.
6 8 1 0
.
8 7 2 1
.
2 5 4
x s 1
.
0 00 1
.
0 2 4 1
.
0 4 9 1
.
0 9 3 1
.
0 8 4 1
.
0 7 6
x 6 1
.
0 00 0
.
9 6 5 0
.
9 2 9 0
.
8 0 9 0
.
9 15 1
,
9 19
x 7 1
,
00 0 1
.
0 4 3 ]
.
1 1 2 1
.
1 7 1 1
.
1 60 ]
.
1 3 ]
x s 1
.
0 0 0 1
.
0 1 0 1
.
1 8 6 1
.
4 2 9 1
.
3 80 1
.
2 92
注 : y 一生物量 ; xl 一含水量 ;二2一p H 值 ;二 3一温度 ;一电导率 ;毛一速效钾 ;一有效磷 ;一水解氮 ;孔一活性有机反
2
.
3
.
3 对母数列和子数列求算灰色级差
采用公式 : 囚编 , (、 一 }y (、 少一 二 k( 川 ( 2)
么k一走时刻两数列的绝对值
由于进行比较时 , 数列经数据变换后相互相交 , 所以一般上 m in 一 0 . 计算结果为从、 : -
6
.
2 9 8
. △走~ 一 .0
2
.
3
.
4 计算母数列与子数列的灰色关联系数
采用公式 : 右( k ) _ 以而 1 一 川嵘 1以 + 沁标 义
李k( )一关联系数护- 分辩系数 , 其作用在于提高关联系数间的差异显著性 .
文采用 0 . 5 ,结果见表 3 .
表 3 金构尾草生物量与各环境 因子的关联系数
( 3 )
P任 ( 0 , 1 ) , 本
-一- ~ ,一一 一一 .一肉月 .一- 一 ~ ` ` 叫一一.一- 一一一一` - - 一y1 . 0 0 0
1
.
0 0 0
1
.
0 0 0
1 0 0 0
1
.
0 0 0
1
.
0 0 0
1
.
0 0 0
1
.
0 0 0
0
.
7 4 7
0
.
7 3 5
0
.
7 8 3
0 7 2 1
0
.
7 3 9
0
.
7 2 9
0
.
7 4 2
0
.
7 3 6
0
.
5 6 0
0
.
5 4 8
0
.
6 0 1
0
.
5 3 3
0
.
5 5 2
0
.
5 4 1
0
.
5 5 8
0
.
5 6 6
0
.
3 5 6
0
.
3 4 5
0
.
3 8 9
0
.
3 3 3
0
.
3 4 9
0
.
3 3 8
0
.
3 5 2
0
.
3 6 2
0
.
5 88
0
.
5 72
0
.
64 0
0 5 5 9
0
.
5 8 ]
0
.
5 6 8
0
.
5 8 9
0
.
6 1 4
0
,
7 0 1
0
.
7 2 8
0
.
6 8 4
0
.
7 66
0
.
7 34
0
.
7 54
0
.
7 4 3
0
.
7 7 3
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第 3期 案亦波等 :东北羊草草原金狗尾草种群生长与环境关系的研究
2
.
3
.
5计算母数列与子数列的灰 色关联度
用公式 : 。 一贵卖` k(, ( 4 )
风一各子数列与母数列的关联度 ; N一数列的灰长 .
结果如下 :
r
(Y x
l ) = 0
.
6 5 9 r厅 , x Z) = 0 . 6 5 4 r 仔 , x 3 ) = 0 . 6 8 3 r 仔 , x 4 ) = 0 . 6 5 2
r
(Y
,
x s ) 一 0 . 6 5 9 ` r 仔 , x 6 ) = 0 . 6 5 5 r 仔 , x 7 ) = 0 . 6 6 4 r 仔 , x s ) = 0 . 6 7 5
2
.
3
.
6 母数列与子数列的关联矩阵和关联序
根据 ( 4) 式的结果建立灰色矩阵和关联序 :
⑧尸 = 〔0 . 6 5 9 . 0 . 6 5 4 , 0 . 6 8 3 , 0 . 6 5 2 , 0 . 6 5 9 , 0 . 6 5 5 , 0 . 6 64 , 0 . 6 7 5〕
为> x , > x7 > xl 一石> x 6> x Z> x `
从上述分析中可以看出 : 东北羊草草原上温度 、 活性有机质 、 水解氮 、 含水量 、 速效钾的关
联度较大 , 其中温度 、 活性有机质 、 水解氮最大 , 是金狗尾草生长的优势因素 ; p H 值 、 电导率 、
有效磷对金狗尾草的生长不构成制约作用 .
2
.
3
.
7 金构尾草种群生长的优势模型
根据环境因子对金狗尾草生长作用的灰色分析 , 我们将公一 0 . 6 59 一 0 . 6 83 的环境因子对
金狗尾草生物量进行逐步回归分析 ,最后得出金狗尾草种群生长的最优模型 :
Y = 2
.
9 5 9 2x l十 4 7 . 8 1 5 2x 2+ 3 . 6 7 0 2 x 3一 9 1 . 4 1 1 3 ( 5 )
全相关系数 尺一 0 . 9 5 2 5
xl — 温度 x Z— 活性有机质 x 3— 水解氮由于 x l , x : 对 y 影响最大 , 因此我们在 eP nt iu m 一 M M X 一 1 6 M H z 微机上作出 xl , x : 对 y
影响的三维趋势分析图 . 的 90一 100
. 80一 9 0
口 70一 80
. ` O一 70
口 5 0一 ` 0
. 40一 5 0
098765切32
口D
x
{
数据系列
3 0一 4 0
20一 3 0
数据系列 2
数据系列 l 田 10一 2 0
附 图 温度 、 活性有 日 0一 1 0机质对金的尾草影响的三维趋势图
从图中可以看出 : 当土壤温度和活性有机质在数量上分别接近于 30 . 2 ℃和 1 . 46 %时 , 金
狗尾草有获得最大生物量的趋势 .
3 结论
仁1) 在东北羊草草原上 , 金狗尾草种群具有明显的季节变化规律 , 8 月份生长最快 , 呈单峰
式变化 .
( 2) 在 8 种环境因子 中 , p H 值 、 电导率 、 有效磷的季节变化与金狗尾草生长相反 , 8 月份有
最低值 . 其余 5 种环境因子的变化与金狗尾草生长一致 , 8 月份最高 .
高 师 理 科 学 刊 第 19卷
( 3 )灰色关联分析表明 : 温度 、 活性有机质 、 水解氮的关联度相对较大 , 是金狗尾草生长的
优势因素 ,而 p H 值 、有效磷 、 电导率的关联度相对较小 ,是金狗尾草生长的限制因素 .
(4 ) 东北羊草草原金狗尾草种群生长的最优回归模型为 : y 一 2 . 9 59 2x l + 47 . 8 1 5 2 x 2+ .3
6 7 0 2 x 3一 9 1 . 4 1 1 3 , 全相关系数 R = 0 . 9 5 2 5 .
参 考 文 献
1 中国饲用植物志编辑委员会编 . 中国饲用植物志 (第 1 卷) . 北京 :农业出版社 , 19 87 . 12 8~ 130
2 中国农业科学院草原研究所编著 . 中国饲用植物化学成分及营养价值表 . 北京 :农业出版社 , 1 990 . 95 ~
10 4
3 李建东等 . 吉林省长岭种马场附近草原的类型 、 动态及其生态分布规律 . 吉林农业科学 , 1981 , 3 : 79 一 85
4 内蒙古大学生物系 . 植物生态学实验 . 北京 : 高等教育出版社 , 19 86 . 9 一 10 3
5 沃尔什 L M 等 . 土壤测定与植物分析 . 北京 :农业出版社 , 1 9 82 . 14 5一 16 1
6 中国农业学会农业学专业委员会 . 土壤农业化学常规分析方法 . 北京 :科学出版社 , 19 83 . 95 一 21 5
7 樊奋成 . 河北坝上地区山地干草原磷循环的模型 . 中国草地 , 1990 , 5 : 1一 6
8 易德生等 . 灰色理论与方法 . 北京 : 石油工业出版社 , 199 2 . 25 一61
T h e S t u d y o f t h e R e l a t io n s h i P b e t w e e n S e t a r i a lG
a uc a L
.
B e a u v
G r o w t h a n d E n v i r o m e n t
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t i n e t s e a s o n a l v a r i a t i o n
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a v e t h e b e s t e o n n e e t e d e oe f f ie i e n t s
,
t h o s e o f t e m p e r a t ur e
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a e t iv e o r g a吹 m a t t e r , h y d r o ly t e d in t r o g e n a r e p r o m o t e d f a e t o r s , p H , e f f e e t iv e p h o s p h o r u s .
e o n d u e t r a t e a r e r e s t r i e t i v e f a e t o r s
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