全 文 ：草地资源与利用
半干旱黄土丘陵区白羊草人工草地　　
生产力和土壤水分特征研究　　
徐炳成 ,山 仑
(中国科学院 水利部水土保持研究所 西北农林科技大学 ,陕西杨陵 712100)
摘要:对半干旱黄土丘陵区不同立地条件下白羊草 Bothriochloa ischaemum 人工草地的生产力与土壤水分状
况进行比较研究。结果表明 , 人工栽培驯化利用可以显著提高白羊草草地的生产力(至少较天然草地增产
20%),其人工栽培草地在川地的生产力显著高于山坡地(约为山坡地的 3 倍)。 川地人工草地在维持高生
产力的情况下 , 260 cm 以下土壤层出现雨季期间及休闲期后均不能够得到水分补偿而稳定在低湿层。
关键词:白羊草;人工草地;生产力;土壤水分;黄土丘陵区
中图分类号:S152.7;S812.4　　　文献标识码:A　　　文章编号:1001-0629(2004)06-0006-05
　黄土高原半干旱地区是一个农 、林 、牧综合
发展的自然地带和区域 ,代表半干旱类型的植物
种十分丰富 ,其中蕴含着大量的优良牧草植物资
源 ,加强对这些优良牧草植物生产力与生态适应
性的研究 ,对该地区植物种质资源保护和合理开
发利用具有重要的理论与实践指导意义 。
白羊草 Bothriochloa ischaemum 为多年生禾
本科孔颖草属野生草本植物 ,其群落是暖温带森
林草原地区具有代表性的植被类型 ,也是落叶阔
叶林区破坏后的次生植被类型 。在黄土丘陵半干
旱地区 ,白羊草分布较为广泛 ,具有耐践踏 、再生
能力强和繁殖快等特点 ,是优良的天然牧草之
一[ 1] 。目前 ,关于白羊草的研究主要集中在自然
群落特性 、生产力及水分利用特征方面[ 2-5] ,对其
植株所含生物活性成分也有一些研究[ 6-8] 。但关
于人工栽培驯化方面的研究很少[ 9] ,通过对白羊
草驯化栽培的人工草地在黄土丘陵半干旱地区不
同立地条件下生产力与土壤水分特征的比较研
究 ,以揭示白羊草的生态适应性和立地条件对其
地上生物量形成规律的影响 ,为该地区合理利用
天然牧草资源 、提高草地的生产能力提供依据与
参考 。
1　研究地区自然概况
试验地位于陕西延安安塞县中国科学院安
塞水土保持综合试验站试验场内 ,地理位置为
109°19′23″E ,36°51′30″N ,海拔 1 068 ～ 1 309 m 。
气候属暖温带半干旱气候 ,年均温8.8 ℃,最冷月1
月均温-6.9 ℃,最热月 7月均温 22.6 ℃, ≥10 ℃
年积温 3 113.9 ℃,无霜期 159 d ,多年平均年降水
量 537.7 mm(1951-2000 年),其中 7 -9 月占
60%以上。主要土壤类型为黄绵土 ,约占总面积的
77.1%。植被区划上属森林草原区 ,灌木呈零星分
布 ,天然植被已遭全部破坏 ,以中旱生草本植物群
落占绝对优势。
2　试验材料与研究方法
研究的人工白羊草草地分别位于山坡地和川
地 ,其中山坡地(坡度34°,坡向为东向)为 1995年
雨季期间播种 ,采用等高阶地条带状种植 ,行距
70 cm , 现生长盛期草带宽 45 ～ 50 cm;川地为
1997年雨季期间播种 ,条带种植 ,南北走向 ,行距
70 cm ,现生长盛期草带宽 60 ～ 65 cm 。
土壤含水量采用土钻取样 ,烘干法测定 ,生长
期间测定深度为 200 cm ,生长期始末测定深度为
300 cm ,其中 200 cm 以上每 10 cm 取样 1 次 ,
200 cm 以下每 20 cm 取样 1次;地上生物量采用
刈割法实测 ,自返青后的 4月至完全枯黄的 9月
下旬 ,每月测定 1次 ,每次随机选择 3 ～ 4个样草
收稿日期:2003-10-20
基金项目:国家重点基础研究发展规划项目(G1999011708),
黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室基
金和中国科学院水利部水土保持研究所领域前沿
项目共同资助
作者简介:徐炳成(1973-),男 ,安徽肥东人 ,博士。
6　 草　业　科　学 21卷 6期
6/2004 PRATACULTU RAL SCIENCE Vol.21 , No.6
带 ,每个草带中刈割 1 m ,留茬 3 ～ 5 cm ,分别称重
植株现存茎叶及枯落物量 ,80 ℃下分别烘干至恒
重 ,同时测定白羊草种群高度与盖度。
3　结果与分析
3.1 2001-2002年月降水及蒸发分配特征
　半干旱黄土丘陵区多年 4-10 月的平均降水
量约占全年降水总量的 85%～ 95%,而 7-9月
降水量所占比例为 60%～ 80%,一般为该区的雨
季。试验期间 2001 ,2002年降水量分别为 515.2
和541.1 mm ,其中 2001年 4-10月和 7-9月降
水量分别占全年的 93.0%和 68.15%, 均与多
年平均值相近。2002 年上述两值分别为94.18%
和40.89%, 7-9 月降水比例较多年平均偏小
(图 1)。
3.2 不同立地条件下白羊草草地的生产力
比较　由图 2可见 ,不同立地条件下白羊草人工
草地的生产力形成过程存在差异。其中川地白羊
草的单位面积现存生物量的最大值出现在 8月的
上中旬 ,随着生殖生长 ,生物量仍有所增加 , 9月
达到整个生长过程的极大值 ,整个生产力累积过
程为单一的增长曲线。与川地不同的是 ,山坡地
先在 6月上中旬出现一个生物量的峰值 ,然后有
一个较平稳的生长阶段 ,在 8月没有出现类似川
地的最大值而直接进入 9月的极大值 ,整个生物
量累积生长过程呈双峰曲线。川地与山地的生产
力累积过程基本与土壤水分含量的大小顺序关系
一致 。在枯落物形成方面 ,川地在 8月生长高峰
期前变化较小 ,其后随着生长逐渐增加 。山坡地
的枯落物随着生长逐渐增加 ,在 6-7 月达到较
大值 。
3.3 白羊草草地土壤水分含量季节变化　
图 3表示的是坡地(A)与川地(B)白羊草草地2 m
剖面土壤含水量的季节变化。由图可见 , 4月初
白羊草开始返青 ,为生长季初期 ,经过休闲期雨雪
补充后土壤水分含量相对较高 ,如坡地 、川地白
羊草草地2m剖面土壤含水量分别为9.80%和
图 1　安塞 2001-2002年降水量与水面蒸发的月分配
图 2　川地 、山坡地白羊草草地生产力的季节变化
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9.60%。4-5月为旱季 ,但由于白羊草的生长量
仍较低 ,水分消耗仍然较少 ,对土壤水分的影响较
小。到 6-7月 ,随着雨水逐渐增多 ,气温升高 ,白
羊草开始旺盛生长 ,消耗的水分也增多 ,同时生长
量增加提高了覆盖度 ,有利于蓄积降雨 。由于生
长量的不同 ,不同立地条件下土壤水分含量出现
差异 ,坡地白羊草的下层土壤水分得到一定补充 ,
而川地仍逐渐降低。8-9月为雨热同期 ,白羊草
生长旺盛 ,耗水增加 ,但雨水逐渐减少 ,土壤水分
开始逐渐降低。受 7-8月降水量偏低和耗水增
加的影响 ,不同立地条件下土壤水分在 8月均最
低。9月的中下旬 ,白羊草进入生长后期 ,逐渐衰
老死亡 ,大量的枯落物有利于增加地表覆盖和蓄
积雨水 ,土壤水分又逐渐得到补偿。由于山坡地
采用等高种植 ,等高阶地裸露部分的土壤蒸发导
致 5月和 9-10月下旬 100 ～ 150 cm土层土壤水
分较川地减少较快。从土壤水分的垂直分布整体
特征来看 ,川地土壤自 100 cm 开始向下层土壤含
水量逐渐减少 ,150 cm 土层以下始终低于 8.0%,
而坡地 200 cm 内土层基本维持在 9.0% ～
10.0%的水平 。
图 4表示的是 2001和 2002年休闲期前后山
坡地与川地白羊草草地土壤水分的含量与垂直分
布特点 ,可以看出 ,川地白羊草从 260 cm 土层以
下的土壤水分在经过休闲期后仍然不能够得以补
充 ,土壤水分含量维持在低于 5.0%的含量水平 ,
而山坡地的土壤水分在经过休闲期后能够补充到
300 cm 土层以下 。
图 3　川地 、山坡地白羊草草地土壤水分含量季节变化
图 4　川地 、坡地白羊草草地休闲期前后土壤水分含量变化
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　　就不同立地条件下的生产力大小来说 ,山坡
地的生产力在 5-6月增加较快 ,6月份现存生物
量的鲜 、干物和枯落物分别是川地的 30%, 40%
和74%,均是全年各月份的最大 。随着川地生物
量的逐渐增加 ,相应的比例有所降低 ,最终生产力
鲜 、干物和枯落物山坡地分别为川地的 14%,
16%和 48%。将最终现存生产力和枯落物干质
量累计计算 ,川地生产力在 15 000 kg/hm2以上 ,
山坡地在 4 000 kg/hm2左右 ,约为川地的 27%。
4　结论与讨论
白羊草为喜暖中生植物 ,在全球的温带地区
均有分布 ,在年积温>(3 000 ～ 4 300)℃的地区
分布较广泛 ,主要集中在石质山地 、黄土性阳坡和
有些灌木丛中 ,自然分布幅度在天然植物中相对
较宽[ 5 , 10] 。在黄土丘陵半干旱地区 ,其主要分布
在山地阳坡 、路边等生境条件较为恶劣的地方 ,属
一种特殊生境植物类型 ,说明其对干旱半干旱环
境具有较强的生态适应性 。
人工栽培驯化利用白羊草可以显著提高其草
地的生产力 ,其中白羊草在川地人工栽培草地的
生产力显著高于山坡地。据 2001-2002年调查
结果 ,天然白羊草草地群落的全部生产力(干质
量)约为 3 000 kg/hm2 ,其中白羊草约为 2 700
kg/hm2 ,而人工种植在山地不同条件下的白羊草
至少增产 20%以上 。川地白羊草生产力的累积
过程为单一的增长曲线 ,而山坡地的为双峰型 ,显
示出不同立地条件下的差异。张娜等[ 2] 对天然
白羊草在干旱年与平水年的生产力形成过程比较
得出 ,天然白羊草在特大干旱年份的生产力累积
呈双峰曲线 ,而在平水年份为单峰增长曲线 。因
此 ,人工栽培白羊草在坡地的双峰型曲线可能是
其对水分条件和立地条件相对较干旱的坡地的适
应性表现。从生产力的组成来看 ,白羊草在坡地
的第一个生物量高峰期是以叶片占主要部分 ,这
对于其迅速建立覆盖层 ,合成光合产物具有重要
作用。由于白羊草为根茎型牧草 ,其繁殖可以通
过大量的根系分蘖或以种子的方式 ,但相比之下 ,
根茎分蘖具有较大的优势 ,因此 ,在生物量达到第
一高峰期 ,其坡地生产力的大部分可能主要向地
下部分输送 ,在积累到一定程度时 ,随条件改善而
迅速完成开花结实。
从土壤水分含量的季节变化来看 ,川地白羊
草草地在 260 cm土层以下已经形成土壤干化层 ,
而且在经过生长季节高强度降雨和休闲期的雨雪
水分补充不能够补偿 ,这主要是由于其维持较大
的生产力造成 。相比之下 ,山地白羊草草地的生
产力不足川地的 30%,但土壤水分却能够周年循
环和补偿 。
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6/2004 PRATACULTURAL SCIENCE(Vol.21 ,No.6) 9　
Aboveground productivity and soil water characteristics of cultivated OldWorld bluestem
grassland in semi-arid loess hilly-gully areas on the Loess Plateau
XU Bing-cheng , SHAN Lun
(State Key Laborato ry of Soil Erosion and Dryland Farming on the Loess Plateau , Insti tute of
Soil and Water Conservat ion , Chinese Academy of Sciences , M inist ry of Water Resources ,
Northw est Sci-Tech Universi ty of Ag riculture and Forest ry , Yangling 712100 , China)
Abstract:Yearly and seasonal changes in aboveground biomass and soil w ater of cultivated Old World
bluestem(Bothriochloa ischaemum)grasslands in different habi tats w ere compared.The results show ed
that Old World bluestem had great adaptability to dry-slope land as indicated by seasonal biomass cumula-
tion.The productivity of Old World bluestem g rassland was significant ly improved by artificial cultiv ation ,
w ith a minimum increase of 20% over natural g rassland.The productivity of cultivated grassland on river
land w as about 3 times that on sloping land.With productivity of cult ivated g rassland maintained at a high
level on river land , soil water in the soil layer below 260 cm , which is usually maintained at 5.0% yearly ,
could not be renewed af ter rainy and fallow seasons.
Key words:Bothriochloa ischaemum ;cultivated g rassland;productivity;soil w ater;loess hilly-gully areas
内蒙古草产业近年发展迅速
近年来 ,正当社会各界广泛关注内蒙古草原牲畜超载 、生态恶化问题时 ,一个以化解草畜矛盾 、
恢复生态植被 、增加农牧民收入为主的草产业在内蒙古迅速崛起 ,并成为经济开发的一个热点 。
据内蒙古自治区农牧厅消息 ,内蒙古牧区目前普遍存在着牲畜超载现象。内蒙古牧区近 50年
牲畜头数增加了 5倍 ,而可利用草原减少了 600 万 hm2 ,单位牲畜平均占有可利用草原明显下降
了 ,超载 1/2左右 。内蒙古最著名的锡林郭勒草原自 1997年以来 ,草地每年超载牲畜 700 万头
(只)以上。
造成内蒙古牲畜超载的主要原因是长期以来忽视了草业发展 ,把草地生产力的产出仅仅局限
于畜牧业的产出和效益 ,个别牧区的干部和牧民认为增草就是为了单纯地增畜。
严酷的现实 ,使人们开始认识到发展草业的重要性 ,并开始尝试人工种草和饲草料基地建设。
呼伦贝尔盟 、锡林郭勒盟及西部一些盟市零星出现了优质商品牧草的生产和销售 ,并取得了不错的
成效。如果能把种草和经济开发结合起来 ,在化解草畜矛盾 、恢复生态植被的基础上进行适度的产
业化开发 ,就可以形成集生态效益 、经济效益和社会效益为一体的草产业。因此 ,内蒙古各级政府
不遗余力地对此进行引导和扶持 ,鄂温克旗大搞对外开放和技术引进 ,把草业作为最大的畜牧业基
础建设工程来抓 ,引进先进机具品种 ,发展草业。牲畜总头数已突破 300万头(只)的锡林郭勒盟东
乌珠穆旗改变“牲畜发展已经到顶” 、“水草丰美不必种草”的陈旧观念 ,涌现出了一批种草百公顷 、
养畜千头的牧业种草养畜大户 。托克托县承担的为法国等国家培育牧草良种的项目效益也很好。
一些企业也开始把眼光转向高效优质草业。
目前内蒙古草产业蓬勃发展。中国农业科学院草原研究所所长徐柱称 ,简单地概括起来 ,草地
生产力包括草畜 2种产品的产出 ,禁牧或休牧之后设法使畜牧业提效 、牧民增收 ,把畜牧业作为农
牧民增收的主产业来发展 ,这无疑是必要的。 (丁 铭)
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