全 文 ：第26卷第4期
2006年4月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vo1．26。No．4
Apr．，2006
陕北黄土高原丘陵区撂荒演替及其过程中
主要乡土牧草的确定与评价
唐 龙，梁宗锁 ，杜 峰 ，郝文芳
(中国科学院 水利部水土保持研究所，西北农林科技大学生命学院，陕西 杨凌 712100)
摘要：用系统聚类、撂荒年限两种方法对陕北黄土高原丘陵区撂荒演替序列进行分析，结果基本一致：1 6a，1年生杂草类群落
一1年生杂草类+丛生禾草群落一1年生杂草类+根茎禾草群落或多年生草本群落一7 l6a，多年生草本群落一多年生草本+
小灌木群落一17—42a：根茎丛生型禾草 +小灌木群落或小灌木 +多年生草本群落一小灌木群落或多年生草本 +丛生禾草群
落，代表性群落依次为猪毛蒿(Artemisia scoparia Waldstet．et kit)群落或猪毛蒿 +长芒草(Sapn bungeana Trin．)群落一猪毛蒿 +铁
杆蒿(Artemisia sacrorum Leded．)群落或冰草(Agropyron cristatum(L．)Gaertn)群落一铁杆蒿群落一铁杆蒿+达乌里胡枝子(Lespedeza
vnr．dahurica(1axm．)Schind1)群落一白羊草(Bothriochloa ischaemum(L．)Keng)+达乌里胡枝子群落或达乌里胡枝子 +铁杆蒿群落
或铁杆蒿 +硬质早熟禾(Poa sphondylodes Trin．et Bge)群落。在此基础之上。提出将各物种在演替过程 中重要值之和按大小排
序，对前35位草种经适口性试验初步筛选后进行以粗蛋白、粗纤维等为指标的化学成分及以有效植被盖度为指标的生态效益
的分析、评价，并依据两种评价结果对陕北黄土高原主要乡土牧草进行了综合评定，得出黄土高原 23种乡土牧草具备较高的改
良潜质，分为 4类 。主要归属于豆科(Leguminosae)、禾本科 (Gramineae)、菊科(Compositae)等，并进一步探讨了黄土高原人工草场
改良过程中不同荒地上草种的合理搭配。
关键词：黄土高原；撂荒演替；乡土牧草；营养成分；有效植被盖度
文章绸号：1000．0933(2006)04一l165．1l 中图分类号：X53 文献标识码：A
Vegetation succession of arable old land after being aban doned in Loess Plateau hily
region & ascertaining dominant native herbages in the process． analyzing their
chemical nutrient composition
—
TANG Long，LIANG Zong—Suo ，DU Feng，HAO Wen—Fang (Colege of Science，Northwest Sic-Tech University of Agriculture and
Forestry；Institute Water and soil Conversation。Shanxi，Yangling，712100，China)．ActaEcologica Sinica，2006，26(4)：1165—1175．
Abstract：A 2-year experiment was carried out in the Loess Plateau to beter undemtand vegetation succession of arable old land
after being abandoned in Loess hily region．Based on 2 kinds of ways，one was quantitative classification using system clustering，
the other was abandoned year．Again with the overal understood of 25 sample plots research，the result showed that：from 1 to 6
years．annual weeds community—’annual weeds+ tuft grass community annual weeds + perennial herbage community or
rhizome grass fmm 7 to 16 years，perennial herbage community~"perennial grass+ undershrub community from 17 to 42
years．rhizome tuft grass + undershrub community or undershrub + perennial grass community undershrub community or
perennial grass+ tuft grass community．The representative communities were：Artemisia scoparia Waldstet．et kit community or
基金项目：国家自然科学基金西部生态建设计划资助项 目(90302005)；中国科学院知识创新基金资助项目(KZCXOI 06．2．4)
收稿Et期：2005．O1．30；修订Et期：2005．09．tO
作者简介：唐龙(1976 )，男，陕西人，博士生。主要从事干旱地区植物生理生态及生物入侵生态学研究。
*通信作者 Corresponding author．E-mail．Liangzs@ms．iswc．ac．cn
Foundation item：The pmject was supposed by the National Natural Science Foundation of China(No．90302005)and Knowledge Innovation Project of Chinese
Academy of sciences(No．KZCX01—06—2—4)
Reeeiv~l date：2005 Ol-30；Aeeel~ d date：2005—09—10
Biography：TANG Long，Ph．D．candidate，mainly engaged in botanical physiologieal ecology in the arid zone and ecology of biological innovation．
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生 态 学 报 26卷
A．seopada Waldstet．et kit+ Stipa bungeana Trin．community A．scoparia Waldstet．et kit+ Artemisia sncr0mm Ieded．
community(or Agropyron cristatum(L．)Gaertn community)--~Anemisia sacrorum Ieded．community A．scarorum Iedeb·+
Lespe如犯 var．dahurica(Laxm．)Schindl community Bothriochloa ischaemum(L．)Keng+ Artemisia sacrorum Leded．
communitv 0r Lespedeza var．dahurica(1_axm．)Schindl+ A~emisia sacrorum Ieded．community or Artemisia sncromm Ieded．+
Poa sphondylodes Trin．et Bge community．
In 0rder to restore the degraded environment in the arid zone，it was important to know how to colocate kinds of pastures with
wild grasses．There is a new way：first，based on the result of the investigation into succession，al kinds of wild grasses were
arranged in order of their important values，1～35th herbage was warranted that being able to yield more quantity production than
from 36 to the last grass according with the model of important value，this character was the most important not only for the
ecological benefit but also for the economic effectiveness；second，according as the result of palatability experiment，23 kinds of
pastures were selected from the 1～35 th grasses to be analyzed their chemical nutrient composition，then，they were graded
excellent，fine，good and inferior by the score that gained appraisal by chemical nutrient composition in accordance with the
pasture’ quality standard；third．these kinds of pasture community’s ecological benefit was analyzed，then，they were graded
excellent，fine，good and inferior too；ultimately，over eficacy of 23 kinds of herbage community was ascertained．
To summarize：23 kinds of pastures were classifed into 3 groups according to their site quality of locality in the community in
the succession process．One was constructive or dominant species in the period of succession process，but in the other times there
were not these herbages，such as Sophora vicifolia Hance，Phragmitas communis Trin；Two was subdominant or companion
species in the whole period of succession process，such as Gueldenstaedtia muhiflora Bunge，Potentila bifurea L．；Three was
those grasses that transform their site quality of locality in the community in the succession process from constructive or dominant
species into subdominant or companion species，or reverse，for example Lespedeza vat．dahurica(Laxm．)Schindl，Bothriochloa
ischaemum(L．)Keng．Besides，chemical nutrient compositions of these pastures have shown much variation，so，we should be
atach importance to this phenomenon．When these conclusions being have applied，it appeam important to repair vegetation based
on the community structure in the succession process of diferent abandoned lands，the different pastures that should have
overwhelming chemicM nutrient composition wil be selected from the grasses in the coresponding nature communities．
Key words：Loess Plateau；succession；native herbage plant；nutrient composition；effective coverage
演替是合理经营、利用自然资源的理论基础之一，研究演替有助于人们对 自然、人工生态系统进行有效地
控制、管理，并指导退化生态系统恢复和重建 ¨]，Odum认为“生态演替的原理同人与自然之间的关系密切相
关，是解决当代人类环境危机的基础” 。撂荒演替作为植被次生演替的一个重要类型，许多学者都对此进行
过探索抽 。研究生态脆弱、生境复杂的陕北黄土丘陵区的撂荒演替，在此基础上对演替过程中产草量大的
草种进行适口性试验，确定主要的乡土牧草，并对其营养成分及生态效益比较、评价后综合排序，从而筛选出
改良潜质高的草种，以期为该地区植被恢复过程中牧草选育、草种合理搭配提供理论基础，从而加快因气候、
立地条件、植物繁殖体来源等问题而制约的植被自然恢复的进程 n¨ 。
1 研究地区与研究方法
1．1 研究地区概况
延安市安塞县高桥试验区地处黄土高原丘陵沟壑区，属中温带半干旱大陆性季风气候，多年平均气温
8．8℃，≥O℃的活动积温 3824．1 oC，≥10％有效积温 3524．1℃；年平均日照时数 2397．3h，总辐射量 117．74×
4．18J·am ；多年平均降雨量 513mm，年际变化较大，多集中在 7、8、9三个月，占全年降雨量 60％；土壤类型主
要为黄绵土，质地为轻壤。区内水土流失严重，生境恶化，自然灾害频繁。植被类型主要为人工林和天然草
地。覆盖程度较低。
1．2 研究方法
1．2．1 群落调查 在野外调查与当地居民访问结果的基础上，根据植物群落组成、结构选定不同撂荒年限样
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4期 唐龙 等：陕北黄土高原丘陵区撂荒演替及其过程中主要乡土牧草的确定与评价
地共25块。其中1～19号样地位于高桥乡朱塌山；19—25号样地位于老半山，山下有较大面积的次生刺槐
(Robinia pseudoacia L．)林；山顶的中心地理位置分别为：E 36o40．479、N109。13．071和 E 36。41．064、N109~
14，034；各样地土壤(0—40cm土层)养分基本一致，速效磷、速效钾、全氮、有机质及碳酸钙(caCO )含量范围
分别 为：1．270～1．440mg／kg、61．050—59．950mg／kg、0．045％ ～0．072％、0．030％ 1．200％ 及 12．065％
14．125％。试验在 2003、2004年7—9月进行，每月取 3个典型样方(1m×lm)，各样地共 l8个样方，记载样方
内各种植物名称、高度、盖度和地上生物量。
裹 1 样地概况
Table 1 Distribuflon district of sample plot
1．2．2 牧草的化学成分评价 在群落调查的基础之上，将各物种在各样地的重要值相加并按大小排序，前35
种植物进行适口性评价实验，按取食价评定方法中适口性评价初步排序，并将其中“丙”级以上的牧草进行化
学成分分析，分别用凯氏定氮、索氏提取、重量、灰化、原子吸收、比色等方法测量各牧草粗蛋白、粗纤维、粗脂
肪、粗灰分、钙、磷含量，后依据牧草化学成分等级法分级[2 ，精确排序。
1．2．3 牧草的生态效益评价 以第 2步试验中适口性评价结果为基础，对其中“丙”级以上的牧草进行生态
效益评价，方法为：以有效盖度为指标，据焦菊英等I2¨提出的黄土高原草地有效盖度计算方法即不同坡度、降
雨强度及时间条件下草地水土保持临界有效盖度对照表与牧草群落生长旺盛期平均盖度进行比对从而确定
各牧草群落的生态效益。
1．2．4 综合评定及最终排序 依据化学成分与生态效益评价的结果采用加权系数再次评价，精确排序。
1．2．5 数据处理 群落中种群大小采用自然高度、盖度和地上生物量综合计算，用相对重要值表示。计算公
式如下：
相对重要值=相对盖度 +相对生物量 +相对高度
式中，相对高度、相对盖度和相对生物量分别为各草种的高度、盖度和生物量与群落中所有种的高度、盖
度和生物量之和的百分比值。以撂荒年限划分演替阶序列数据处理方法为：将各样地 18个样方中各物种的
相对重要值平均后作为该样地物种的标准相对重要值，按照大小排序，然后比较不同样地的标准值，相差小于
各自值 10％的物种视为等同，如果排序前 13的物种均被视为等同，即可认为群落建群种、优势种差异较小，群
落类型相同，将此类群落所处的样地归为一类，并将此类样地中的各物种标准相对重要值平均作为其最终相
对重要值。
系统聚类分析法划分演替序列数据处理方法为：以群落内各物种的相对重要值为数量指标 ，用系统聚类
对各样地上的群落进行分类和排序，从而划分演替阶段。该过程首先计算样地间的 Bray Curtis距离系数，然
后进行类平均法系统聚类，截取值的选取以划分到同一群丛为原则。
Bray-Curtis距离系数计算式为：
尸
∑ l 一Xik
= 三 — — 一
∑( +Xik)
= I
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式中，i=1，2，⋯，P种数；_『=1，2，⋯，Ⅳ样方数。
牧草化学成分评价利用公式：v=粗蛋白×粗纤维×粗脂肪 ×无氮浸出物 ×钙 ×磷等级数。
牧草综合评定利用公式：E=0．50×化学成分分级+0．50×有效盖度分级
其中两种评价的分级数值分别为：甲、乙、丙及劣等依次为5、4、3及 2。
数据处理过程中涉及 SAS8．1数据处理系统 、EXCEL表格软件和 MATLAB6．5．1作图系统。
2 结果与分析
2．1 演替序列
调查表明，弃耕农田经过40a左右的演替发展，群落类型从起始的先锋草种群落到后期的草本或小灌木
群落共 出现植物 67种，其 中归属于豆科 (Leguminosae)、禾本科 (Gramineae)、菊科 (Compositae)、蔷薇科
(Rosaceae)物种占全部种数的 60．0％以上，表明该 4科植物在研究地区撂荒演替过程中作用最大 ，且在此
地区植物区系中地位重要 ，此结论与邵明安等人研究陕北富县子午岭地区撂荒演替的结果一致 。
2．1．1 以摞荒年限划分演替阶序列 表 1可得出以下明确结论：陕北黄土丘陵区摞荒演替中的25个样地的
群落特征可分为 3个大类，一类为摞荒年限为 5a及以下的样地，其中主要为 1年生植物和杂草类，如猪毛蒿
(Artemisi口scoparia Waldstet．et kit)、狗尾草(Setaria viridis(L．)Beauv．)、苣卖菜(S0 arvensis L．)、苦苣菜
(S0 oleraceus L．)等，次要种为刺儿菜(Cephalanoplos Segetum(Bunge)Kitam)、二列萎陵菜(Potentila bifurca
L．)、山苦卖(Ixeris chinensis(Thunb．)Nakai)、田旋花(Convolvuhts ar1)en$i$L．)、香青兰(Dracocephalum moldavica
L．)、阿尔泰狗娃花(Heteropappusaltaicus(Wild．)Novopokr)等，其它隐性、伴生植物有芦苇(Phragmitas communis
Trin．)、叉枝鸦葱 (Scorzonera divaricata Turcz．)、草麻黄(Ephedra sinica Stapf)、灌木铁线莲(Clematics fruuticosa
Turcz．)、山野碗豆(Vicia amoena Fisch．)和大果鹤虱(Cynoglossum divaricatum Steph)等。演替早期植物种类成分
相对较少，多年生植物不具优势，12个样地平均地上生物量为 110．75FWg／m~。此类样地细分为两个小类：1、
6、10、12、14、17、21、22、24号样地一类，主要分布猪毛蒿占绝对优势的群落，11、25号样地为另一类，11号样地
为猪毛蒿 +狗尾草群落，25号为铁杆蒿(Artemisia sacroFl~m Leded．)+芦苇群落，这是由于撂荒前种植作物不
同，耕作方式相异造成的。第2类为撂荒 6～16a样地：2、3、5、9、15、19号，随着时间增加到第6年，1年生植物
逐渐减少，多年生植物开始占优势，群落种类和地上生物量增加，平均生物量达到 115．46FWg／m2，群落优势种
为铁杆蒿、茭蒿(Artemisia giraldi Pamp．)、达乌里胡枝子(Lespedeza var．dahurica(Laxm．)Schind1)、白羊草
(Bothriochloa ischaemum(L．)Keng)，次要种 为阿尔泰狗娃花、白草 (Pennisetum flaccidum Griseb．)、米 口袋
(Gueldenstaedtia multiflora Bunge)、狭叶米口袋(Gueldenstaedtia stenophyla Bunge)、山苦卖、二色棘豆(Oxytropis
bicolor Bunge．)、二列萎陵菜、无芒隐子草(Kengia songorica(Roshev．)Ohwi)、硬质早熟禾(Poa sphondylodes Trin．
et Bge)和华隐子草(Cleistogenes chinesis(Maxim．)Keng)等，伴生植物有茜草(Rubia cordifolia L．)、祁洲漏芦
(Rhaponticum M曲 orum(L．)DC．)、凤毛菊(Sausurea japonica(Thunb．)DC．)、角蒿(Incarvilea sinensis Lam，)和
牛皮消(Cynanchum auriculatum Royle ex Wight)等。群落类型包括铁杆蒿 +茭蒿群落、达乌里胡枝子 +铁杆蒿
群落、达乌里胡枝子 +长芒草(Stipa bungeana Tnn．)群落、冰草(Agropyron cristatum(L．)Gaertn)群落和白羊草 +
达乌里枝子群落。第 3类撂荒 17—40a样地，分为两个小类：样地 4、7、8、13、l6号为一类，此时，植物种类组成
开始逐渐减少，主要为达乌里胡枝子群落、白羊草群落、达乌里胡枝子 +铁杆蒿群落、达乌里胡枝子 +白羊草
群落和白羊草 +达乌里胡枝子群落，平均地上生物量为 241．O1FWg／m2；20、23号为一类，由于处于阴坡林间，
以铁杆蒿 +硬质早熟禾群落和茭蒿群落为主，平均地上生物量 295．28FWg／m：。
2．1．2 系统聚类分析法划分演替序列 从图 1可以明确得出系统聚类分析划分演替阶段的结果：撂荒年限
为5a及以下，样地 1、6、10、12、14、17、21、22、24号和11号为一类，群落建群、优势植物为 1年生植物猪毛蒿、狗
尾草、阿尔泰狗娃花，群落 11号为芦苇群落；撂荒6a及以上，2、3、4、6、5、6、8、9、13、15、16、18、19、23号和20号
样地为一类，群落主要种为多年生植物铁杆蒿、白羊草、茭蒿和达乌里胡枝子。3、4类划分与 2类划分区别在
于 11号和 20号被单独分为一类，20样地处于林下，建群种为铁杆蒿和硬质早熟禾，并出现了偶见种如大针茅
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4期 唐龙 等：陕北黄土高原丘陵区撂荒演替及其过程中主要乡土牧草的确定与评价 1169
阿尔泰狗娃花 tcteropappus ahaicas(Wild)Novopokr
艾蒿 Artemisia口 Leve1．ct Vant
白草 Pennisetum flaccldum Griseb．
白头翁 Pulsatila chinensis(Bge．)Regel
白羊草 Bothriochloa ischaemum(L．)Keng
冰草 Agropyron cristatum(L．)Gae~n
苍耳 Xanthium sibiricum Patrin．
草麻黄 Ephedra sinlca Stapf
草木樨状黄芪 Astragalus melilotoides Pal1．
叉枝鸦葱 $corzonera db~aricata Turez．
长芒草 ＆ bungeana Trin．
常春藤叶天剑 加te#a 如r 0 Wal
刺儿菜 Cephalanoplos S~aum(Bunge)Kitam
臭蒿 Artemisia annlia L．
达乌里胡枝 子 Lespedeza vat，dahur／ca (Laxm．)
Schindl
大果鹤虱 Cynoglosum divaricatum Stc ph
大针茅 St／pa grandis P．Smim．
地锦 Euphorbia humifusa Wild．
点地梅 Androsace umbelata(1_our．)Merr．
鹅观草 Rocgneria kamofi Ohwi
二列委陵菜 PoteraiUa 6f『 ∞ L
二色棘豆 Oxytropis blcolor Bunge．
牛皮消 Cynancham auriculatum Royle ex Wisht
披针叶黄华 Thermopsis lanceolata R．Br．
蒲公英 Taraxacum mongolicum舶 ．-Mazz．
祁洲漏芦 Rhaponticum bnifloltm(L．)Dc．
狭叶米口袋 Gueldenstaedtia stenophyla Bunge
茜草 Rubla cordifolia L．
沙蓬 Argiophflhtm arenarium Bieb．
山苦卖 lxcris chinensis(Thunb．)Nakai
山野豌豆 Vicia alnDerl~Fisch．
铁杆蒿 Artemisia stl,croru,m Leded．
无芒隐子草 Kcngia songorica(Roshev．)Ohwi
细叶远志 Polygala tenuifolia Wild
香青兰 Dracoephalum moldavlca L
鸦葱 Scorzonera ruprechtiana Lipsch．Ct Krasch
翻白委陵菜 Potentila discolor Bungc
风毛菊 Sausureajaponica(Thunb．)DC．
狗尾草 Sctaria viridis(L．)Beauv．
狗牙根 Cynodon dactylon(L。)Pars．
灌木铁线莲 Clematicsfruuticosa Turcz．
华蒲公英 Taraxacum sinicum Kitag．
华隐子草 Clelstogena~chinesis(Maxim)Keng
黄花草木樨 Melilotus oficinalis(L．)Ders
黄花蒿 Artcmisia annual L．
黄苓 Scutelaria baicalensis Georgi
火绒草 Leontopodiam leontopodioides(Wild．)Beau,：
鸡峰黄芪 Astragalus klfonsanicus Ulbr．
茭蒿 Artemisia giraldil Pamp．
角蒿 lncarvilea sinensis Lain
4．67
O．95
1．63
J— —
0．52
2．20
0．24
1．66
0．14
1．O5
4．35
0．28
3．31
2．17
3．37
0．09
0．06
0．49
0．07
— —
1．84
0．40
0．13
— —
0．89
1．5O
0．57
— —
0．62
2 12
1．43
2．98
0．42
— —
0．85
-— —
0．11
0．07
1．14
— —
1．11
O．91
0．93
_ — —
0．12
— —
— —
— —
1．49
O．57
7．13
1．12
O．2O
2．26
0．3O
1．O7
1．65
O．35
1．O2
1．54
O．O8
1．05
1．89
O．22
0．34
0 17
0．68
2．31
20．18
1．O3
O．O9
0．O5
1．o0
3．41
0．46
O．31
14．47
O．55
3．18
1．17
3．47
6．63
16．30
0．52
1．43
8．93
1．48
15．35
0．03
1，23
1．40
O．15
O．16
O．3O
1．o0
O．37
2．15
O．o6
10．3O
1．1O
O，32
0．2l
1．21
0．70
0．52
1．43
O．O5
0．09
8．24
0．07
2．23
— —
1．31
— —
17．60
2．55
。— —
— —
1．66
。 — —
7．35
。 — —
O．73
— —
36．49
— —
— —
— —
— —
— —
0．40
1．84
— —
0 43
0．27
0．27
0．46
— —
— —
2．11
— —
7 85
1．56
1．o0
0．25
— —
0．26
0．O9
0．18
O．15
— —
— —
1．55
_ — —
— —
0．2l
0．16
0．27
3．20
1．25
0．49
3．17
O．13
0．22
O．98
5．40
O．09
8．83
2．26
2_81
O．81
O．13
O．16
3．92
0．41
O．48
3 o6
l7．09
2．【)2
O 15
O．89
O_82
4 43
O．57
O．29
0．28
12．8O
O．29
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生 态 学 报 26卷
续表 2
苣卖菜 Sonchus art~nsis L．
杠柳 Pe~icca spium Bungs．
苦苣菜 so m oleraceus L．
苦卖菜 Ixer／s dem／culoze(Hout．)Stobb
狼牙刺 s印 m~ifotia Hance
老秘草 Geranium wilfordi Maxim．
芦苇 P~agmhas communis Trin．
米口袋 Gueldenstaedtia l枷m Bung~
田旋花 Convolvulus arvensis L．
野亚麻 Linum s leroides Planeh
异叶败酱 Pm n heterophyla Bungs
茵陈蒿 Artemisia capillaris Thunb．
硬质早熟禾 Poa帆 yf0如 Trin．et Bge
猪毛菜 Salsola colina Pal1．
猪毛蒿 Artemisia scoparia Waldstet．et kit
紫花地丁 Vio／a p^ 却 Cav．ssp munda W．Beck
画眉 Eragrostis pilosa(L．)Beauv．
(Stipa grandis P．Smirn．)、大 火 草 (Anemone tomentosa
(Maxim．) i)、狗牙根(Cynodon dactylon(L．)Pars．)等，
11号样地主要分布芦苇群落，符合实地调查情况。在 4
类的基础上，5类的划分结果为：2、3和5被重新分为一
类，其中2和 3为冰草群落。最后，6类的划分结果为：
①样地 1、14、17、21：猪毛蒿 +多年生杂草类群落；②样
地 l2、22、24：猪毛蒿群落；③样地 1O、25：猪毛蒿 +多年
或 1年生杂草类群落；④样地 11：芦苇 +铁杆蒿群落；
⑤样地 2、3：冰草群落；⑥样地 6：猪毛蒿 +长芒草群落；
⑦样地 4、9、15、18：铁杆蒿 +茭蒿群落或达乌里胡枝子
+铁杆蒿群落；⑧样地 23：茭蒿群落；⑨样地 5、8、16、
13：达乌里胡枝子 +从生禾草群落；⑩样地 7、19：白羊草
或白羊草 +达乌里胡枝子群落；最后为铁杆蒿 +硬质早
0 0．14 0 28 0．42 0．58 0．70
Bray-cufits~离系数 Distanc~coeficient
图 1 群落撩荒演替系统聚类
熟禾群落，样地 2O。 Fig．1 The system clustering of communities CUCCSION of arable old land
无论依据摞荒年限还是系统聚类划分演替阶段，演替前期群落类型基本一致，1～6a：1年生杂草类群落
一1年生杂草类 +丛生禾草群落一1年生杂草类 +多年生草本群落(或根茎禾草群丛)一7—16a：多年生草本
群丛一多年生草本+小灌木群丛一17—42a：根茎从生型禾草 +小灌木群落或小灌木 +多年生草本群落一小
灌木群落或多年生草本+从生禾草群落，代表性群落依次为猪毛蒿群落、猪毛蒿+长芒草群落一猪毛蒿+铁
杆蒿群落或冰草群落一铁杆蒿群落一铁杆蒿 +达乌里胡枝子群落一白羊草 +达乌里胡枝子群落或达乌里胡
枝子 +铁杆蒿群落或铁杆蒿 +硬质早熟禾群落。
2．2 演替过程中主要乡土牧草评价
2．2．1 演替过程中主要乡土牧草的确定、初步分级 依据本文的重要值计算公式确定的排名前 35位的植物
从生物量、盖度等指标均在所处群落中较其他物种更具优势 ，而这一特点是具备改良潜质的野生牧草所必需
的。在此基础上，经适口性实验删去了“丙”级以下的苣卖菜、茜草、细叶远志(Polygala tenuifolia Wild)、臭蒿
(Artemisia annual L．)、草麻黄、艾蒿(Artemisia argyi Leve1．et Vant)、祁洲漏芦、风毛菊、狭叶米口袋、猪毛蒿等物
种，其余的23种牧草分为3级：“丙”级，两种蒿类、二色棘豆；“乙”级，米口袋、达乌里胡枝子、长芒草、冰草、阿
尔泰狗娃花、狗尾草、二列委陵菜，其余为“甲”级。
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2．2．2 演替过程中主要乡土牧草的化学成分及精确排序 从表 2可知牧草化学成分差异较为显著。纵向比
较而言，同一营养成分在不同物种间差异可达数十倍。例如：有机物营养物含量：粗脂肪7．74％(茭蒿)～
1．03％(狗牙根)，相差7．51倍；无机营养物：钙3．77(苦莫菜) 0．09mg／kg(茭蒿)，差异可达41．89倍。横向比
较而言，同一物种营养成分并不平衡，以总评分数最高的狼牙刺(Sophora vicifolia Hance)为例：尽管其它营养
成分含量高居榜首，但粗脂肪含量属于中上水平，而总评分数较低的刺儿菜磷含量(2．02mg／kg)却远远高出其
它物种(牧草平均含磷量在0．55～1．20mg／kg)。暗示了在人工改 良草场的过程中，合理的搭配草种从而为圈
养家畜提供全面的营养至关重要。
依照方法中牧草等级评定公式对 23种牧草精确排序结果见表 2最后一列：23种牧草排序为 1—13，总体
可划分为四大类，甲等：总评分数≥54，排名在 1—3，归属于豆科；乙等：总评分数≥24，排名4～8之间，其中禾
本科 3种、豆科 3种、菊科4种、蔷薇科 1种；丙等：总评分数≥8，排名 9 11之间，4种牧草均归属于禾本科、
其余为劣等牧草 。
表3 牧草化学成分分析殛评价
Table 3 Chemical nutrient composition&general comment of herbages
*幼嫩时适口性良好，开花后下降Palatability i8 exceHent。r fine in the vegetative period，deteriorating、with bl。soming
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生 态 学 报 26卷
2．2．3 演替过程中主要乡土牧草的生态效益评价 本研究以群落建群种的盖度作为基础，与焦菊英等在
2000年提出的参照系对照，具体结果见表4。经分析发现：临界有效盖度最低要求为 23．4％即坡度≤5。、次最
大30min雨强与次降雨量的乘积≤5的条件下保持水土的草地植被盖度，没有达到此要求或只在生长旺盛期
勉强达到的群落属于劣等，例如最大盖度仅为 20．O％冰草群落，可以肯定的认为只要雨强稍大，其群落下土
壤的可溶性养分便开始流失；达到丙等生态效益的草本群落一般可以在非洪水期间保持水土，例如刺儿菜群
落，35％的平均盖度已经可以在≤20o的坡地、次最大 30min雨强与次降雨量的乘积≤10的情况下保持水土；
归属于乙等及甲等的群落水土保持能力明显增强，该类群落即使生长在 3O。的坡地也可达到抵御每 lOa一遇
的暴雨(次最大 30min雨强与次降雨量的乘积≥7O的情况)的要求，既盖度≥71．1％，而盖度最大的达乌里胡
枝子群落在雨季即生长旺盛期的盖度高达 95％左右，可以保证 35。的坡地在次最大30min雨强与次降雨量的
乘积为 120的情况下水土不流失，即可抵抗每 20a一遇的暴雨。
衰4 牧草群落生态效益分析殛评价
Table 4 EcoloRical benefit of 23 Idnds of herbage community
排序 Colate 物种名 Species
田 生 铁杆蒿 Artemisia$o~rorugrt Leded．，白草 Pennisetumflaccidum Griseb．，二列萎陵菜 Potentila blfurca L．，白羊草 Bothriochloa ischaemum
．： (L．)Keng，芦苇Phragmitas communls Trin．，狼牙刺Sophora vicifolia Hance，茭蒿Artemisia gralai Pamp．，大针茅sl枷grand／s P．
⋯ ‘
Smim，，达乌里胡枝子 Lespedeza v丑r．dahu6ca(Laxm．)Schindl
乙等 草木樨状黄芪 Astragalus melilotoides Pal1．，长芒草 sf bungeana Trin．，华隐予草 Cleistagenes chinesis(Maxim)，狗尾草 Setaria viridis
Beter (L．)Beauv．，无芒隐子草 n songorica(Roshev．)Ohwi，狗牙根 Cynodon aa~tylon(L．)Pars．
丙等 二色棘豆 Oxytropis bicolor Bange．，苦荬菜 Ixerls denticulate(Hout．)Stobb，硬质早熟 禾 Poa sphondylodes Trin．et Bge，刺儿菜
Good Cephalanoplos Segetum (Bunge)Kitam
出 笺
二=“． 米1：3袋 Gueldenstaedtia mult伽m Bunge，山野豌豆 Vicia D，MeM Fisch．，冰草Agtopyron cr~tatum(L．)Gaortn
W 0r8t
2．2．4 演替过程中主要乡土牧草的综合评价 比对乡土牧草的化学成分及生态效益评价的结果(表 4及表
5)，差异较大。以山野豌豆为例：依据营养成分评定为甲等，而依据水土保持效果评定为劣等。因此，只有综
合经济(营养成分)及生态(水土保持能力)指标才可全面的评定牧草的品质。
依照本文综合评价方法，23种主要乡土牧草的总评分与排序结果见表 5。23种牧草排序为 1 8，总体可
划分为 4大类，甲等：总评分数≥4．45，排名在 1—3，其中豆科 2种、禾本科 1种 、菊科 2种、蔷薇科 1种；乙等：
总评分数≥3．65，排名3—5之间，其中禾本科7种、豆科 1种；丙等：总评分数≥3．35，排名6，其中豆科 2种、菊
科 3种；其余为劣等牧草，总评分数≤3．10。
衰5 牧草群落综合效益分析殛评定
Table 5 Over eficacy of23 kindsof herbage communit
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3 结论与讨论
3．1 本文采用的两种方法所得结果都表明了先锋群落(1 6a)演替的连续性较好，这是由于在演替初期群落
组成主要取决于种的繁殖体散布能力 ，而后期群落(6a以上)间连续性较差，这是由于撂荒演替虽然是从弃
耕的次生裸地开始的，但也不可能完全排除原有植被的影响，并且受立地条件和群落周边环境的影响，如坡
向、坡度、土壤理化性质、土壤水分、养分等，使群落演替速度和方向均有所不同 副即演替的方向和速度会因
摞荒地立地条件的差异而发生改变 。如样地15因开垦年限较短，再加上受周围邻近草地的影响，摞荒年限
虽仅为6a，已演替到铁杆蒿 +茭蒿群落；而前后期群落之间存在着较大的间断性是由于后期群落组成逐渐复
杂及控制演替的因素较多有关 。。。
3．2 草种的合理搭配兼顾生态、经济及社会效益等方面 近年来，随着黄土高原生态建设深入开展，植被恢
复中的一些问题暴露出来：不区分立地条件，人工栽种过多耗水量大的木本植物将使蒸腾本已十分强烈的黄
土中水分散失更快从而使得不到充足雨水补给的土壤较深处形成干层 ；从生物种入侵的角度出发，过多的
引入外地树、草种将有可能破坏本地原有生态系统的稳定 ]。另外，短期内，区域大气候和地区种分布比较
固定，种的适应、繁殖、散布能力和相对竞争能力大致决定了一个地区群落演替的规律，这正是研究群落演替
规律的可能性和必要性，同时也使利用演替规律成为可能。因此，研究、利用黄土高原半干旱地区森林一草原
过渡带撂荒演替的规律为牧草筛选、育种提供理论基础及方向从而促进演替的速度、改变演替的方向，对于植
被恢复与重建的生态环境治理过程中合理开发、利用自然资源，减少水土流失等问题的解决不但具有重要意
义，也具有实现的基础。
本文依据演替过程中的草本植物重要值大小的排序的结果，从排名前 35位的草种中筛选牧草的方法可
使以下两点得到保证：①均为乡土草种，由于长期对环境的适应，可以有效的利用黄土高原贫瘠的资源、保护
脆弱的生境；②本文采用的重要值计算公式使得排名较前的草种均为在群落中竞争能力强、生产力高、产草量
大的牧草。在此基础上，经适口性试验再次淘汰确保余留的23种牧草作为圈养饲料源的宽度与放牧饲料源
的基本一致，可为家畜提供全面的营养；而后，将 23种牧草进行化学成分分析，依据牧草化学成分等级法分
级，精确排序，并进一步分析了个牧草群落的水土保持能力；最终以两种评价结果为依据，评定了陕北黄土高
原主要乡土牧草的综合效益，确保了排序结果的全面性，从而可为更加明确、详细的说明如何合理选育、搭配
草种的工作提供基础。
本文结尾依照试验结果对研究地区草种可能的选育目标及搭配种植做出推测，见表6，期望抛砖引玉，有
更合理的结果产生。总体而言，23种牧草可分为 3类：一类为没有贯穿演替过程，只在某一阶段作为群落的
建群或优势种，例如：狼牙刺、芦苇；另一类是贯穿演替过程，在整个过程以亚优势种或主要伴生种地位存在，
例如：米口袋、二列萎陵菜；第 3类为贯穿演替过程，并随着演替的进行而改变自身在群落中的重要性，或由建
群种、优势种退居为亚优势种、主要伴生种，或相反，例如：达乌里胡枝子、白羊草。同时，各种牧草的营养成分
含量及水土保持能力差异均较显著，搭配时应予以重视：处在坡度较大的山地的牧草采割困难，加之此类坡地
表 6 不同撂荒地牧草的搭配
Table 6 Herbage collocation Ol kinds of arable old land
撂荒年限
Period of arable old land
牧草
Kind of herbage
l7—35a
33—40a
二列萎陵菜 PotentiUa bifurca L．，苦荚菜 IxerL~dentictdate(Houtt．)Stobb，刺儿菜 Cephalanoplos Segetum(Bunge)Kitam．芦苇
Phragmitas communL~Trin．，山野碗豆 Vicia amoen~Fisch．
达乌里胡枝子 Lespedeza vat．dahurica(Laxm )Schindl，华隐子草 Cleistogenes chinesis(Maxim)Keng，二色棘豆 Oxytropis
bicolor Bunge．。无芒隐子草 Kengia songorica(Roshev．)Ohwi，白羊草 Bothriochloa ischaemum(L．)Keng，阿尔泰狗娃花
Heteropappus altaicus(Wild)Novopokr，草木樨状黄芪Astragalus melilotoides Pal1．
长芒草 ＆ bungeana Trin，，冰草 Agropyron cristatum(L．)Gaertn，达乌里胡枝子 Lespedeza vat．dahurica(Laxm．)Schindl，白
羊草 Bothriochloa ischaemum(L，)Keng
狼牙刺 Sophora icifolia Hance
～ ～
1 7
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1174 生 态 学 报 26卷
比平缓的牧场在相同雨强条件下更易产生径流造成水土流失，故而在≥25。的坡地应以水土保持能力强的牧
草为主；而平缓的山地应以营养高的牧草为主，以便为圈养家畜提供全面营养，从而增加以畜牧业为经济发展
主要途径的该地区居民的收入。将此结果应用于实践，应在不同年限撂荒地上以演替中群落结构为基准，并
尽量在相对应的自然群落中选取营养成分不同的牧草进行搭配，使生态、经济、社会复合系统建设符合以生产
力、均衡性、稳定性、持续性等 4项参数为指标的科学体系 评估要求，做到治理、重建区域的持续、稳定和协
调发展。
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