全 文 ：中国农学通报 2009,25(12):215-218
Chinese Agricultural Science Bulletin
基金项目：国家重点基础研究发展计划(2007CB411504)；国家自然科学基金(40801089)；中国科学院“西部之光”人才培养计划“西部博士资助项目”
(2008年)。
第一作者简介：高永恒，男，1977年出生，博士，主要从事草地生态学和恢复生态学等方面的研究工作。通信地址：610041成都市人民南路四段9号
中国科学院山地灾害与环境研究所，Tel：028-66825917，E-mail：yhgao@imde.ac.cn。
收稿日期：2009-03-10，修回日期：2009-3-23。
刈割对四川嵩草高寒草甸植物生物量和
氮含量的影响
高永恒 1，陈 槐 2,3，吴 宁 2，罗 鹏 2
（1中国科学院山地灾害与环境研究所，成都 610041；2中国科学院成都生物研究所，成都 610041；
3重庆大学资源与环境科学学院，重庆 400030）
摘 要：研究了生长季内刈割频次和时间对四川嵩草（Kobresia setchwanensis）草甸植物全年积累的生物量
及其氮素特征的影响。结果表明，在生长季内刈割2次（6和7月份每月1次）或3次（6、7和8月份每月1
次）比不刈割（仅在生长季末收获现存生物量）显著降低了植物地上和地下积累的生物量，但生长季内
多次刈割能增加植物地上部分氮含量和贮量。与不刈割相比，生长季内不论在6、7或8月份刈割1次有
利于获得较高的植物地上生物量和氮贮量，而且在8月份刈割1次是所有刈割处理中全年地上积累生
物量及氮贮量最高的处理。除6月份刈割1次植物地下生物量及氮贮量显著小于不刈割外，7或8月份
刈割1次与不刈割之间差异不显著。由此可见，生长季内多次刈割不利于四川嵩草草甸植物生物量及
氮的积累，而在8月份进行1次刈割可获得全年最大的地上积累生物量及氮贮量。
关键词：草地利用；高寒草甸；生物量；氮贮量；青藏高原
中图分类号：S181 文献标识码：A
Effects of Clipping on Biomass and Nitrogen of Kobresia setchwanensis Alpine Meadow
Gao Yongheng1, Chen Huai2,3, Wu Ning2, Luo Peng2
(1Institute of Mountain Hazards and Environment, Chinese Academy of Sciences, Chengdu 610041;
2Chengdu Institute of Biology, Chinese Academy of Sciences, Chengdu 610041;
3College of Resources and Environment, Chongqing University, Chongqing 400030)
Abstract: A study was conducted to investigate the responses of biomass and nitrogen of Kobresia
setchwanensis alpine meadow to different clipping frequency and date in one growth season from June to
August. Two or three clippings in growth season significantly decreased the above and below accumulated
biomass of the whole year, but these two clipping treatment resulted in a considerable increase in the
concentration and content of nitrogen in above biomass. One clipping in growth season, whether in June, July
or August, was benefit to the accumulation of biomass and its nitrogen storage. Above accumulated biomass
and nitrogen content was highest with one clipping in August among all of the clipping treatments. Below
biomass and nitrogen content was significantly higher under one clipping in June compared to no clipping, but
it was not significant different between one clipping in July or August and no clipping. Thus, several clippings
in one growth season locked the accumulation of biomass and nitrogen of Kobresia setchwanensis alpine
meadow. The annual most accumulated biomass and nitrogen content could be obtained with one clipping in
August.
Key words: grassland utilization, alpine meadow, biomass, nitrogen content, Tibetan Plateau
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0引言
刈割是草地利用的主要方式之一。刈割过程首先
对草地植物的生物量产生影响。适度的刈割能促进牧
草的分蘖和再生，从而提高地上部分的生物量[1,2]，但过
度刈割反而抑制牧草地上部分生长[3,4]。然而，现有的
这些研究多以典型草原或人工草地为研究对象，缺乏
对天然高寒草甸的研究；而且，针对不同的草地类型，
如何量化“适度刈割”也是草地管理中亟待解决问题。
四川嵩草草甸是中国五大牧区之一的川西北高寒
草甸的主要草地类型[5]。刈割是当地牧民利用草地的
主要方式之一。目前有关刈割对于川西北高寒草甸影
响的研究鲜见报道。为此，该试验就一个生长季内不
同刈割次数和时间对牧草地上、地下生物量及其氮含
量特征的影响进行了研究，以期揭示刈割与川嵩草高
寒草甸植物之间的关系，从而为川西北地区草地资源
的合理利用提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
研究地点位于四川省西北部红原县境内，属于青
藏高原向四川盆地的过渡地带，地理位置 33°03′N，
102°36′E，海拔约 3500 m。气候属于大陆性高原温
带季风气候，主要受青藏高原寒冷气候的影响。气候
寒冷，日温差较大，没有绝对的无霜期。年均温为
1.1℃，最热月平均温度为 10.9，最冷月平均温度
为 -10.3℃，≥10℃年积温 322.0 ℃，年平均降水量
752.4 mm，80%以上降水集中在5~9月[5]。土壤主要为
高寒草甸土，植被类型主要为高寒草甸[6]。
1.2 试验设计
试验样地为红原县瓦切乡的天然高寒草甸，地势
平坦，面积为28 hm2。植被总盖度为92.6%，优势种为
四川嵩草（Kobresia setchwanensis），主要伴生种有垂穗
鹅冠草（Roegneria nutans）、高山紫菀（Aster alpinus）、草
玉 梅（Anemone rivularis）和 高 山 嵩 草（Kobresia
pygmaea）。试验开始前，该草场为中度放牧地，放牧家
畜为牦牛[6]。2006年初，建立了面积为 20 m×20 m的
铁丝围栏，在围栏内进行刈割试验。试验样地土壤理
化性质见表1[6]。
土壤有机碳/
(g/kg)
49.58±11.70
全氮/
(g/kg)
4.33±0.68
有机碳/全氮
11.51±2.25
土壤机械组成
沙粒/(2~0.05 mm)
44.01±3.49
粉粒/(0.05~0.002 mm)
42.92±2.67
粘粒/(＜0.002 mm)
13.06±1.69
土壤容重/
(g/cm)
1.07±0.05
pH
5.85±0.09
试验于2006年6月开始，采用随机区组法设计，共
设5个刈割处理和一个对照。刈割处理分别是，A：刈
割 3次/生长季，即在植物生长季内 6、7和 8月份每月
中旬刈割 1次；B：刈割 2次/生长季，即在 6和 7月份各
刈割 1次；C：刈割 1次/生长季，即在 6月份刈割 1次；
D：刈割1次/生长季，即在7月刈割1次；E：刈割1次/生
长季，即在8月刈割1次。所有刈割处理的留茬高度均
为 2 cm。对照（CK）即在生长季节内不进行刈割。试
验小区面积为 2 m×2 m，小区与小区之间设有宽 1 m
的隔离带。每个处理重复 5次，试验小区共计 30个。
该试验设计5个刈割处理和一个对照的目的是为了探
讨生长季内不同刈割频次（刈割3、2和1次）和刈割时
间（6、7和 8月份）与当年草甸植物生物量积累及其氮
含量的关系。
1.3 取样与分析
每次刈割时，在每个小区内随机选择0.5 m×0.5 m
样方收取刈割得到地上生物量，装入塑料样品袋中，编
号带回实验室。在植物生长期末（9月底），齐地面收
获每个刈割处理现存生物量；同时，在收获地上生物量
的样方中，采用直径为10 cm的土钻采集地下0~30 cm
根系，植物材料装入塑料样品袋中，编号带回实验室。
将根系用纱布(孔径 1 mm)包好，在流水中冲洗土壤，
分离出草根。植物地上部分和根系在烘箱内 65℃烘
至恒重，称重。烘干的植物样品经粉碎过筛后采用开
氏定氮法测定全氮含量[7]。
1.4 统计分析
数据采用SPSS 16.0进行统计分析。单因子方差
分析（ANOVA）和最小显著差数法（LSD）用于不同刈
割处理下各指标间的比较和差异显著性检验（P =
0.05）。
2 结果与分析
2.1 刈割对植物全年地上积累生物量和氮含量的影响
图1反映了不同刈割处理下植物全年积累的生物
量变化。随刈割次数的增多，植物地上生物量呈显著
下降趋势（P＜0.01）。就 6、7或 8月份刈割 1次处理
（处理C、D和E）而言，全年积累的生物量以 8月份最
高，分别比对照（CK）、6和7月刈割1次情况下积累的
生物量增加了32.3%、20.6%和19.2%。6或7月份刈割
1次植物全年积累的生物量略高于不刈割植物全年积
累的生物量，但三者之间没有显著差异。可见，生长季
表1 样地土壤理化性质(±标准偏差)
·· 216
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
A B C D E CK
刈割处理
地
下
生
物
量
/(g/m
2 )
c
bc bc
ab ab aA
02
46
810
1214
A B C D E CK
刈割处理
地
下
部
分
N含量
/(g/ k
g)
a b
c bc bc bc
B
图2 不同刈割处理下植物地下生物量(A)和氮含量(B)
100150
200250
300350
400450
500
A B C D E CK
刈割处理
地
上
生
物
量
/
(
g/m2
)
d cd
b b
a
bc
A
0
5
10
15
20
25
30
A B C D E CK
刈割处理
地
上
部
分
N
含
量
/
(
g
/
k
g
)
a a b b
dc
B
图1 不同刈割处理下植物全年地上积累的生物量(A)和氮含量(B)
内多次刈割抑制了植物的生长，削减了植物生物量的
积累。生长季内无论 6、7或 8月份刈割 1次有利于植
物地上生物量的积累，特别是在植物生长旺盛期的 8
月份进行刈割，可获得全年最大地上生物量。生长季
内不对草甸进行刈割，长季后期会有部分生物量转移
到地下，从而减少了地上生物量积累量[8]。
生长季内刈割 3次（处理A）或 2次（处理B）情况下植
物氮含量显著高于不刈割和1次刈割情况下植物氮含
量（P＜0.01）（图 1）。8月份刈割 1次处理下植物氮含
量显著低于6和7月刈割1次（P＜0.01）。生长季内不
刈割植物氮含量显著低于所有刈割处理下植物氮含量
（P＜0.01）。多次刈割增加了植物地上部分氮含量原
因主要在于两方面，一是刈割 1次情况下植物地上部
分生物量高于多次刈割条件下植物地上生物量，而较
高的生物量对植物氮含量有一定的稀释作用[9]；另一
方面，在生长季内不进行刈割，到了生长季末期植物地
上部分氮开始向根系转移，从而使其地上部分氮含量
降低[10]。
2.2 刈割对植物地下生物量和氮含量的影响
从图2可以看出，生长季内刈割3次或2次情况下
的植物地下生物量明显低于刈割1次或不刈割的植物
地下生物量。在 6、7或 8月份刈割 1次的植物地下生
物量以 7月刈割处理最高，但三者之间差异不显著。
不进行刈割处理的植物地下生物量最高，而且显著高
于刈割3次或2次的植物地下生物量。多次刈割导致
地下生物量下降主要是由于频繁的刈割抑制了地上部
分光合产物的形成，使得输入地下的生物量减少。不
刈割情况下植物地下生物量最高，一方面因为地上部
分光合产物较多，可为地下根系的生长提供必要的物
质条件；另一方面由于生长季末期其地上部分生物量
大量的转移到了地下部分[9]。
与地下生物量变化不同，生长季内刈割3次或2次
植物地下部分氮含量明显高于刈割1次或不刈割情况
下植物地下氮含量，这主要是由于不刈割或刈割 1次
情况下植物地下生物量高于刈割多次处理植物地下生
物量，较高的生物量对其氮含量产生稀释作用[9]。
2.3 刈割对植物地上和地下部分氮贮量的影响
不同刈割处理下植物地上和地下氮贮量的变化如
图3所示。不刈割情况下植物地上氮贮量（5.07 g/m2）
显著小于其他刈割处理（P＜0.01）。所有刈割情况下
植物氮贮量变幅在 0.69g/m2和 7.82 g/m2之间，其中生
长季内刈割 3次情况下植物地上氮贮量最小，但与其
他刈割处理间的差异并不显著。结果表明适当的刈割
有利于草甸植物地上氮素的贮存。
高永恒等：刈割对四川嵩草高寒草甸植物生物量和氮含量的影响 ·· 217
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就地下部分氮贮量而言，除不刈割情况下（30.02
g/m2）和 6月份刈割 1次处理（25.47 g/m2）植物地下部
分氮贮量差异显著外（P＜0.01），其他处理间都没有显
著差异。因为生长季内不对植物进行刈割，到了生长
季末期，贮存在地上部分的氮素会有部分转移到地下
部分，所以不刈割处理地下部分氮贮量高于其他处理，
而其地上部分氮贮量则变得很低[10]。
3 结论与讨论
刈割是川西北四川嵩草高寒草甸主要的利用方式
之一。采用合理的刈割方式，对于提高该地区牧草的
产量和质量，保证草甸生态系统可持续发展具有重要
意义。该研究中，就刈割频次而言，生长季内刈割2次
或3次情况下地上和地下生物量均低于不刈割和刈割
1次情况下植物地上和地下生物量，说明对于四川嵩
草高寒草甸在生长季内的多次刈割（留茬高度 2 cm）
不能达到提高牧草产量的目的。因此，年内的多次刈
割对于该高寒草甸是不可取的。从刈割的时间来看，
生长季内 6或 7月份刈割 1次情况下植物地上生物量
略高于不刈割情况下植物地上生物量，但差异不显著，
说明在 6或 7月份进行 1次刈割并不能获取全年最大
的植物生物量积累。在8月份刈割1次，全年积累的地
上生物量及其氮贮量都高于不刈割和其他刈割处理，
而且地下生物量与氮贮量也比较高，说明在 8月份进
行 1次刈割能获得全年最大生物量积累，而且较高的
地下生物量及氮贮量有利于草甸植物来年返青。相比
较而言，四川嵩草高寒草甸在生长季8月份刈割1次是
比较合理的刈割方式。
参考文献
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图3 不同刈割处理下植物地上(A)和地下部分(B)氮贮量
0
2
4
6
8
10
A B C D E CK
刈割处理
地
上
部
分
N贮量
/(g/m
2 )
b
a a a a a A
510
1520
2530
3540
45
A B C D E CK
刈割处理
地
下
部
分
N贮量
/(g/m
2 ) aabab
babab
B
·· 218