全 文 ：数量化理论 I 在评价牧草与杂草关系中的应用 3
涂修亮 3 3 　(湖北大学生态学研究所 ,武汉 430062)
骆世明　(华南农业大学 ,广州 510642)
【摘要】　运用数量化理论 I 评价了华南地区两个典型人工草地中人工管理措施对牧草与杂草关系的影响. 结果
表明 ,放牧强度对东方示范牧场的牧草优势度、施肥水平对粤北第一示范牧场的牧草优势度有重要的影响 ,其
主要危害杂草分别为飞机草 ( E. odoratum) 、赤才 ( E. rubiginosum) 、牛筋果 ( H. perf orata) 和白茅 ( I . anlindri2
ca) 、一年蓬 ( E. annus) ,并确定其草地适宜载畜量为 1～4 头牛·hm - 2 ,适宜施肥水平为过磷酸钙 500～1000kg·
hm - 2 , KCl 150～250kg·hm - 2 .
关键词 　数量化理论 I 　人工草地 　牧草 　杂草
Application of Quantitative Theory Ⅰ in commenting the relationship of forage species and weed species. TU Xiu2
liang ( Institute of Ecology , Hubei U niversity , W uhan 430062) and LUO Shiming ( South China A gricultural U ni2
versity , Guangz hou 510642) . 2Chin. J . A ppl . Ecol . ,2000 ,11 (1) :66～68.
Quantitative Theory Ⅰwas applied to evaluate the influence of managing measures on the relationship of pasture grass
and weeds on two typical grasslands of south China. Grazing intensity and fertilizer dosage were the key factors affect2
ing the dominance of pasture grass. The main weed species were E. odoratum , E. rubiginosum , H. perf orata , I . an2
lindrica and E. annua. The suitable density of cattle was 1～4 cattle·hm - 2 ,and the dosage of fertilizer application
was 500～1000kg·hm - 2 for superphoshate ,and 150～250kg·hm - 2 for KCl.
Key words 　Quantitative Theory Ⅰ, Artificial pastureland , Forage , Weed.
　　3 湖北省自然科学基金资助项目 (98J008) .
　　3 3 通讯联系人.
　　1998 - 06 - 01 收稿 ,1998 - 11 - 02 接受.
1 　引 　　言
我国南方草山草坡蕴藏着发展草食家畜的巨大潜
力 ,合理开发利用南方草山草坡资源 ,是实现农业可持
续发展的重要对策之一. 我国南方宜于规模性开发的
草山草坡约 1. 33 ×107hm2 ,已有南方 13 个省区建成
了人工草地和改良草地近 1. 3 ×106hm2 [7 ] ,然而 ,由于
高强度放牧、杂草入侵等原因 ,导致人工草地严重退
化[2～7 ] ,这些因素已成为有效开发利用草地资源的障
碍. 杂草入侵不仅缩短了人工草地的利用年限 ,而且直
接影响人工草地的质量和经济效益 ,而其中关键的原
因就是管理的失当.
本项研究针对牧场现状 ,通过调查 ,评价人工管理
措施对牧草与杂草竞争关系的影响 ,找出其关键因子 ,
提出具体管理方案 ,寻求延长人工草地的使用寿命的
途径.
2 　研究地区与方法
2. 1 　研究地区自然概况
海南东方示范牧场和广东粤北第一示范牧场属华南地区
两个典型人工草地 ,它们分别于 80 年代由广东省人民政府与
澳大利亚南威尔士州政府联合建立的. 东方示范牧位于海南岛
南岸的东方县 ( 19°N ) 境内 , 年均温 24. 5 ℃, 年均降雨量
1000mm ,属海南岛干热带气候. 牧场土地贫瘠 ,天然牧草产量
低质量差 ,经试验 ,选定了 12 个适宜于该地区种植的豆科和禾
本科牧草品种 ,其中包括格拉姆柱花草 ( S . guranesis) 、西卡柱
花草 ( S . scabra) 、有钩柱花草 ( S . bam ata) 和狗尾草 ( S . vi ridis)
等 ,但草地利用一定年限后退化严重 ,灌木杂草丛生. 粤北第一
示范牧场位于广东省乐昌县 (25°N) 境内 ,年均温19. 3 ℃,年均
降雨量 1522mm ,其中 76 %集中在 3～8 月. 粤北第一示范牧场
土壤呈酸性 (p H < 5. 5) ,肥力低 ,施用石灰是提高一些牧草品种
在该地区适应性的重要途径 ,其主要牧草品种包括狗尾草和大
翼豆 ( M . at ropurpuron)等耐酸性强的品种 ,粤北第一示范牧场
同样存在着草地退化的问题.
2. 2 　研究方法
通过样方调查 ,调查人工草地牧草和主要杂草的覆盖度
( C) 、密度 ( D) 和高度 ( H) ,将覆盖度、密度和高度等 3 项数据
转化为物种总优势度 ( SDR) :
SDR = ( CR + DR + HR) / 3 (1)
其中 , SDR 为每个牧草品种或杂草品种的总优势度 ; CR 为物
种相对盖度 , CR = 某物种盖度/ 样方中最大物种盖度 ; DR 为物
种相对密度 , DR = 某物种密度/ 样方中最大物种密度 ; HR 为
物种相对高度 , HR = 某物种高度/ 样方中最高物种高度.
利用物种总优势度来表示各地牧草和主要杂草品种在所
调查样方的优势程度. 各样方的人工管理措施如放牧强度、施
应 用 生 态 学 报 　2000 年 2 月 　第 11 卷 　第 1 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,Feb. 2000 ,11 (1)∶66～68
肥水平、利用年限等也同时通过调查获得.
研究特选华南地区两个典型人工草地 ———海南东方示范
牧场和广东粤北第一示范牧场 ,由于牧场缺乏原始记录 ,牧场
各样方的放牧强度、施肥水平、利用年限等通过询问 ,作定性为
主的调查. 两牧场均以围栏放牧为主 ,据调查 ,各围栏的放牧强
度分 3 级 ,轻度放牧区草场平均载畜量少于 1 头牛·hm - 2 ,过度
放牧区草场平均载畜量多于 4 头牛·hm - 2 ,其余为适度放牧 ,
施肥以过磷酸钙大于 1000kg·hm - 2 、KCl 大于 250kg·hm - 2高
肥水平 ,以过磷酸钙小于 500kg·hm - 2 、KCl 小于 150kg·hm - 2
为低肥水平 ,其余为一般 ,利用年限 5 年以上为长 ,2 年以下为
短 ,其余为一般 ,并调查了牧场的耕作方式和石灰施用与否. 根
据两牧场的定性调查和样方调查结果 ,利用数量化理论 I[1 ]进
行评价.
数量化理论 I是一种类似多元回归的分析方法 ,与一般回归
分析不同之处在于可把定性变量纳于回归式中进行分析.在数量
化理论 I中 ,需求定性的自变量 xij与因变量之间的回归方程 :
y = b11 x11 + ⋯+ b1 L 1 xL 1 + b21 x21 + ⋯+ bLL l xLL l (2)
利用最小二乘法估计回归方程的系数矩阵 B ,构造正规方
程组 :
X′B X = X′Y (3)
求解正规方程组 (3)得预测方程 ,并对方程精度进行检验 ,
同时通过偏相关系数、方差比和范围评价每个自变量 (项目) 对
因变量作用的大小.
3 　结果与分析
3. 1 　海南东方示范牧场人工管理措施对牧草及杂草
关系的影响
选用放牧强度 ( X1 ) 、利用年限 ( X2 ) 和耕作方式
( X3) 3 个项目 ,样方调查选在其它条件基本一致的牧
区进行. 各项目的类别如表 1 所示 ,基准变量 ( y) 用优
势度比表示 :
　　优势度比 = 牧草 SDR/ 杂草 SDR
　　利用数量化理论 I 和样方调查结果得到的回归方
程为 :
Y = 0 . 333 X11 + 0 . 482 X12 + 0 . 873 X13 - 0 . 056 X22 +
0 . 373 X23 - 0 . 281 X32 (4)
预测值与实测值之间的复相关系数 r = 0 . 933 3
( r0. 05 = 0 . 920) ,变量的相关系数矩阵 R 为 :
X1 X2 X3 Y
X1 1
X2 0. 782 1
X3 - 0. 295 - 0. 392 1
Y 0. 813 0. 800 0. 005 1
其它评价指标亦如表 1 所示. 以上各指标均表明 3 个
因子中放牧强度的影响最重要. 事实上该牧场由于两
年继续超载 ,使西卡柱花草、有钩柱花草、格拉姆柱花
表 1 　东方示范牧场的研究结果
Table 1 Results of Dongfang model farm
项目
Item
放牧强度 X1
Density of cattle
过牧
b11
适中
b12
轻牧
b13
利用年限 X2
Time of sowing
长
b21
中
b22
短
b23
耕作方式 X3
Land
preparation
measure
免耕
b31
犁翻
b32
系数值 0. 333 0. 482 0. 873 0 - 0. 056 0. 377 0 - 0. 281
Coefficient value
偏相关系数 0. 768 0. 318 0. 470
Correlation coefficient
方差比 0. 287 0. 273 0. 129
Variance ratio
范围 0. 540 0. 433 0. 281
Range3 b11 :过牧 Overgrazing ,b12 :适中 Middle grazing ,b13 :轻牧Light grazing ;b21 :长
Long period ,b22 :中 Middle period ,b23 :短 Short period ;b31免耕 :No2tillage ,b32 :犁
翻 Tillage.
草、大翼豆、狗尾草等牧草的长势减弱 ,飞机草、赤才、牛筋
果等杂草增加 ,并占据优势地位 ,其频度如表 2 所示.
表 2 　东方示范牧场危害杂草的频度
Table 2 Frequency of the weeds in Dongfang model farm
杂草品种
Weed species
频度( %)
Frequency
杂草品种
Weed species
频度( %)
Frequency
黄花稔 S . acuta 26. 7 海南巴豆 C. laui 6. 7
飞机草 E. odoratum 86. 7 火索麻 H. isora 6. 7
赤才 E. rubiginosum 46. 7 白茅 I. anlindrica 13. 3
牛筋果 H. perforata 46. 7
　　东方示范牧场危害杂草主要是飞机草、赤才和牛筋
果 ,其中飞机草种子靠风传播 ,蔓延极快 ,赤才和牛筋果
具有较强的再生能力 ,如果管理不当 ,它们在与牧草竞争
过程中 ,能够迅速取得优势地位 ,严重影响人工草地的利
用质量 ,合适的载畜量对于延长人工草地的使用寿命具
有重要的意义.据上述分析 ,东方示范牧场合适的载畜量
为 1～4 头牛·hm - 2.
3. 2 　广东粤北第一示范牧场人工管理措施对牧草及杂
草关系的影响
选用了施肥水平 ( X1) 、利用年限 ( X2) 、调查季节
( X3)和是否施用石灰 ( X4) 4 个项目 ,样方调查选在其它
条件基本一致的牧区进行 ,各项目的类别如表 3 所示 ,基
准变量( y)同样用优势度比表示.
　　利用数量化理论 I和样方调查结果得回归方程 :
　　Y = 0. 981 X11 + 0. 624 X12 + 0. 298 X13 - 0. 429 X22 +
0. 178 X32 - 0. 0027 X33 - 0. 398 X43 (4)
预测值与实测值之间的复相关系数 r = 0. 915 3 3
( r0. 01 = 0. 773) ,变量的相关系数矩阵 R 为 :
X1 X2 X3 X4 Y
X1 1
X2 0. 779 1
X3 - 0. 437 - 0. 516 1
X4 - 0. 779 - 1 0. 516 1
Y 0. 876 0. 654 - 0. 149 - 0. 542 1
其它评价指标亦如表3 所示.以上各指标均表明4 个因子
761 期 　　　　　　　　　　　　　　涂修亮等 :数量化理论 I 在评价牧草与杂草关系中的应用 　　　　　　　　　
中施肥水平的影响最重要 ,其次是利用年限和是否施用
石灰.
　　危害该牧场的杂草频度如表 4 所示 ,其中危害严重
的是白茅和一年蓬 ,它们都是以风媒传播种子 ,且白茅地
下根茎蔓延广 ,并有较强的再生能力 ,如管理不当 ,必将
影响人工草地的利用水平. 粤北第一示范牧场土壤呈酸
性 ,石灰施用是提高牧草适应性的重要手段 ,磷钾肥的施
用水平对牧草优势度有重要影响 ,根据调查结果分析认
为 ,粤北第一示范牧场适宜施肥范围应为过磷酸钙 500～
1000kg·hm - 2 ,KCl 150～250kg·hm - 2.杂草入侵与草地利
用年限也有一定关系 ,可以考虑更新草种以提高人工草
地的利用寿命.
表 3 　粤北第一示范牧场的研究结果
Table 3 Results of the first model farm of North Guangdong Province
项目
Item
施肥水平 X1
Dosage of fertilizer
高肥 b11 适中 b12 低肥 b13
利用年限 X2
Time of sowing
长 b21 短 b22
调查季节 X3
Survey time
1 b31 2 b32 3 b33
石灰施用 X4
Lime application
施 b41 不施 b42
系数值 0. 981 0. 624 0. 298 0 - 0. 429 0 0. 178 - 0. 0027 0 - 0. 398
Coefficient value
偏相关系数 0. 797 0. 0002 0. 406 0. 00004
Correlation coefficient
方差比 0. 922 0. 712 0. 091 0. 611
Variance ratio
范围 Rrange 0. 683 0. 429 0. 180 0. 3983 b11 :高肥 High dosage ,b12 :适中 Middle dosage ,b13 :低肥Low dosage ;b21 :长Long period ,b22 :短 Short period ;b31 :第 1 年 First year ,b32 :第 2 年 2nd year ,b33第 3 年
3rd year ;b41 :施 Application ,b42 :不施 No2application.
表 4 　粤北第一示范牧场危害杂草的频度
Table 4 Frequency of the weeds in the first model farm of North Guangdong
Province
杂草品种
Weed species
频度( %)
Frequency
杂草品种
Weed species
频度( %)
Frequency
白茅 I. anlindrica) 33. 3 山芝麻 H. angustif olia 9. 1
一年蓬 E. annus 30. 3 岗松 B. f rutescens 6. 1
雀稗 P. conmersorii 8. 2 千金子 L . chinensis 6. 1
4 　结　　语
评价人工管理措施对南方草地中牧草与杂草关系 ,
对于充分开发利用南方草地资源具有十分重要的意义 ,
由于其中涉及的因子很多 ,且大多为定性因子 ,选择合适
的评价方法至关重要 ,数量化理论 I是一种有效的评价方
法.选用适宜的施肥水平和草地载畜量是延长人工草使
用寿命的关键 ,草地利用年限也是一个不容忽视的因素.
本研究通过调查分析确定的粤北第一示范牧场适宜施肥
范围为过磷酸钙 500～1000kg·hm - 2 , KCl 150～250kg·
hm - 2 ,东方示范牧场的草地适宜载畜量为 1～4 头牛·
hm - 2 ,对于牧场管理具有一定的指导意义 ,同时 ,研究结
果和研究方法可为其它类似研究提供借鉴.
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资源学报) , 13(1) :1～7(in Chinese)
作者简介　涂修亮 ,男 ,1967 年生 ,博士 ,副教授.主要从事作物模
拟和杂草综合治理研究 ,在国内外发表论文 12 篇.获省级科技进
步二等奖和三等奖各一项. E2mail :tuxl6710 @public. wh. hb. cn
86 应　用　生　态　学　报　　　　　　　　　　　　　　　　　　　11 卷