全 文 ：第 19 卷 第 2 期
Vol. 19 No. 2
草 地 学 报
ACTA AGRESTIA SINICA
2011 年 3 月
M ar. 2011
高寒地区人工草地年际间的杂草群落动态
顾梦鹤1, 霍国飞2 , 王 涛1* , 杜国桢3
( 1. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所, 甘肃 兰州 730000; 2. 甘肃烟草工业有限责任公司, 甘肃 兰州 730050;
3. 兰州大学生命科学学院 甘肃 兰州 730000)
摘要 : 本试验选取青藏高原常见多年生牧草垂穗披碱草( Elymus nutans )、中华羊茅( Festuca sinensis )和羊茅(F es-
tuca o vina)建植人工草地, 设计 7 种播种组合, 4 个密度水平, 通过 3 年的野外样方调查,分析了人工草地中杂草丰
富度和杂草生物量的变化规律。结果表明:人工草地建植当年 ,共出现 30 种杂草, 其中附地菜 ( T r igonotis p edun-
cularis )、萼果香薷( Elsholtz ia p atr ini )、白藜( Chenop odium album)、宝盖草( L amium amp lex icaule )等一年生阔叶
杂草对草地影响较大;人工草地建植第 2 年, 杂草丰富度最低( 19 种) ,对草地影响较大的是萼果香薷、甘青蒿( A r-
temisia tangutica)、车前( Pl antago asiatica )及臭蒿( A r temis ia hedinii)等多年生杂草; 人工草地建植第 3 年 ,草地
的杂草丰富度最高( 40种) ,对草地影响较大的有甘青蒿、车前和老鹳草( Geranium w ilf ordii )以及草石蚕(H umata
ty ermanni)等多年生杂草。中华羊茅和羊茅草地抵制杂草的能力在建植当年 ( 2003 年)最弱, 2004 年和 2005 年之
后逐渐增强;垂穗披碱草抵制杂草的能力在建植当年 ( 2003 年)最强, 2004 年和 2005 年以后随着建植时间的增加
而逐渐减弱。
关键词:高寒人工草地; 杂草丰富度;杂草生物量
中图分类号: S812. 6 文献标识码: A 文章编号: 1007-0435( 2011) 02-0191-05
Dynamics of Weed Community among Three Growing
Seasons in Alpine Cultivated Grassland
GU M eng-he1 , HU O Guo-fei2 , WANG T ao1* , DU Guo-zhen3
( 1. Cold and Arid Regions En vi ronmental an d Engin eering Research Ins titute, Lanzh ou , Gan su Provin ce 730000, C hina;
2. Gansu T obacco Indust rial Co. Ltd. , Lanzhou, Gansu Province 730050, China;
3 Lan zhou University, Lanzhou, Gansu Province 730000, China)
Abstract: Weed abundance and biomass among three perennial g rasses ( Elymus nutans, Festuca sinensi s,
and Festuca ov ina) cult iv ated widely in the east Qingha-i T ibetan plateau w ere studied. Seven differ ent so-
w ing methods and four density levels w er e used in the experiment. Field quadrats w ere tr acked and invest-i
g ated fo r three years. Results show ed 30 kinds of w eeds in the cult ivated grassland during f irst g row ing
season. Annual br oadleaf w eeds, such as Tr ig onoti s p ed unculari s, Chenopodium album , Elshol tz ia
patr ini , and L amium amp lex icaule had consider able impact on the cult ivated grassland. In the second
grow ing season, w eed abundance w as the low est ( 19 kinds) among three years. Perennial w eeds, such as
Chenopodium album、A r tem isia tangutica、and A siatic p lantain had impact on the cult iv ated grassland. In
the third grow ing season, w eed abundance w as the highest ( 40 kinds) among three years and A rtemisia
tangut ica , Plantago asiati ca, Ger anium w il f ord ii and H umata ty ermanni had significant impact on the
cult iv ated gr assland. Bo th F. sinensis and F. ov ina exhibited the poorest persistence in the f irst establish-
ment year then increased in the fo llow ing seasons, w hereas E . nutans show ed the best per sistence in the
first establishment y ear then decreased in the fo llow ing seasons.
Key words: Alpine cultivated grassland; Weed abundance; Weed biomass
建植人工草地可以缓解草地畜牧业的草畜矛
盾,为退化草地的恢复提供条件,同时可以保持生态
平衡, 有效防止水土流失, 促进草原地区社会发
展[ 1 ~ 6]。高寒地区的人工草地一般建植于高寒草甸
的退化草地及其他次生类型的天然草地上。在此类
天然草地上建植人工草地, 必然会对所在地段的植
收稿日期: 2010-11-25;修回日期: 2011- 01-12
基金项目:国家重点基础研究发展计划 973项目( 2009CB421308)资助
作者简介:顾梦鹤( 1974- ) ,女,甘肃白银人,博士后,研究方向为植物生态学, E- mail : e_dew drop@ yahoo. com. cn; * 通讯作者 Author for
cor respond ence, E- mail : w angtao@ lzb. ac. cn
草 地 学 报 第 19卷
物群落造成很大的扰动, 破坏原有自然植被所固有
的生态稳定性。而相应于这种扰动,人工草地生态
系统中存在着吸收扰动并向原有的顶极或偏途顶极
植被恢复演替的压力。这种变化具体从生态学角度
看,就是杂草入侵、草地退化的过程[ 1, 4~ 7] , 该过程将
大大降低人工草地群落的稳定性。然而, 群落稳定
性不仅是维持人工草地生产力的保证, 也是衡量人
工草地质量优劣的一个重要标准[ 1, 3, 4, 8, 9]。人工草
地要维持持久的群落稳定性, 各组分种群间应该稳
定共存,有效抵制杂草, 在与杂草入侵的竞争中获
胜,最终将各种杂草从草地群落中排除出去。目前,
高寒地区人工草地多为禾草单播草地, 混播草地及
其稳定性的研究较为少见, 仅董世魁和顾梦鹤
等[ 1~ 4, 10, 11]在高寒地区进行了多年生禾草品种混播
组合、环境干扰、群落稳定性与调控等方面的研究。
本研究选取 3种青藏高原牧草建植混播人工草地,
对不同播种草地中的杂草生物量及丰富度进行调查
分析,以期为人工草地的建植及维持长期的稳定性
提供理论依据。
1 材料与方法
1. 1 试验地概况
试验地位于兰州大学高寒草甸野外定位研究站
(甘南藏族自治州合作市郊) , 地理坐标为 N 3455,
E 10253,海拔 2900 m,年平均气温 2. 0 ,年平均
降水量 557 mm。土壤类型为亚高山草甸土, 植被
属高寒草甸类型。
1. 2 试验设计及测定内容
试验材料垂穗披碱草( Elymus nutans )、中华羊
茅( F estuca sinensis )和羊茅( Festuca ovina)为青藏
高原常见的优良牧草。试验设计有 7种播种组合,
分别为 3种单播(垂穗披碱草、中华羊茅和羊茅) , 3
种二组分混播(垂穗披碱草+ 中华羊茅、垂穗披碱草
+ 羊茅、中华羊茅+ 羊茅) , 1种三组分混播(垂穗披
碱草+ 中华羊茅+ 羊茅)。4 个密度水平, 分别为
400, 800, 1600, 3200 粒 m - 2。垂穗披碱草、中华
羊茅和羊茅 3 物种种子的百粒重分别为 0. 3073,
0 0827, 0. 0432 g。根据百粒重称取试验设计的 4
个密度所需的种子进行试验。混播中各组分比例为
50 50或者 33 33 33,即均为等比例。不同播种
组合与不同密度水平共 28个小区, 重复 4 次, 小区
随机排列, 共 112 个。小区面积为 12 m2 ( 3 m 4
m) ,小区间的缓冲带为 0 5 m。2003年 7月播种, 8
月底进行样方调查(样方面积 50 cm 50 cm ) , 统计
杂草种类和丰富度,由于是幼苗,当年没有测定地上
生物量; 2004年 7月(杂草生长较旺盛)进行样方调
查,统计杂草的种类和丰富度,并在 9月底收获样方
内的杂草生物量。2005年 7 月统计杂草种类和丰
富度, 9月收获杂草生物量,方法同 2004年。
1. 3 数据分析
采用 SPSS 13. 0 统计软件对杂草丰富度和杂
草生物量进行方差分析, 并对不同混播组合间的差
异和年际间的差异进行多重比较( LSD多重比较) ,
绘图亦采用该软件。
2 结果与分析
2. 1 杂草群落特征
人工草地建植第 1 年, 共出现 30 种杂草(表
1) ,单因子方差分析表明, 7 种播种组合之间的杂草
种类无显著差异。频度较高的有附地菜( Tr igono-
t is p ed uncular i s )、萼果香薷 ( Elshol tz ia p at rini )、
白藜( Chenopodium album )、宝盖草( L amium am-
p lex icaule )等,甘青蒿( A r temisia tang ut ica)、车前
( P lantag o asiati ca ) , 角果茴香 ( H ypecoum erec-
tum )、大籽蒿( A r temesia siever siana )、老鹳草( G e-
r anium w il f ord ii )、甘青青兰( Dracocep halum tan-
gut icum )及紫菀( A ster tataricus )等多年生杂草较
为多见,其他的多为偶见种,见表 1。
人工草地建植第 2 年, 共出现 19 种杂草(表
1) ,单因子方差分析表明不同组合草地中杂草种类
无显著差异。在 2年龄草地中, 萼果香薷、甘青蒿、
车前及臭蒿( A rtemisia hedinii )等多年生杂草频度
较高。在一年龄草地中频度较高的物种附地菜、宝
盖草和角果茴香完全消失,新出现的杂草有琉璃草
( Cynog lossum z ey lanicum )、鸡娃草 ( P lumbag el la
micr antha)、华西委陵菜 ( Potenti l la p otaninii )、钝
裂银莲花( A nemone obtusi loba )、草石蚕 ( H umata
ty ermanni )和花苜蓿( Tr igonel la ruthenica)等多年
生杂草和一年生杂草臭蒿, 其中,臭蒿在杂草群落中
表现出较强的生长优势。
人工草地建植第 3 年, 共出现 40 种杂草(表
1)。频度较高的为甘青蒿、车前和老鹳草以及草石
蚕等多年生杂草。新出现的杂草主要有粘鼠尾草
( Salvia robor ow ski i )、龙胆( Gent iana scabr a)、扁蓄
( Polygonum av icular e )、问 荆 ( Equisetum ar-
vense )、秦艽( G ent iana macropy l la)、赖草( L eymus
192
第 2期 顾梦鹤等:高寒地区人工草地年际间的杂草群落动态
secalinus )、沙蒿 ( A r temisia desertor um )、菥 蓂
( T hlasp i arv ense )、冰草 ( A gr opy ron cr istatum )、
露蕊乌头( Aconi tum gymnand rum )、芨芨草 ( Ach-
natherum sp lend ens )等多年生杂草。老鹳草、宝盖
草和甘青蒿在 2龄草地中消失,在 3龄草地中重新
出现, 应重视此类杂草对草地的影响。另外, 甘青
蒿、萼果香薷和车前连续 3年都存在,表明它们的生
存能力较强,对草地的生产力和稳定性影响不容忽
视。
表 1 人工草地杂草种类
T able 1 Weed abundance of cultivated gr assland
人工草地(种数)
Cult ivated gras sland ( n )
杂草种类
Weed abundance
1年龄( 30)
On e year ( 30)
萼果香薷、白藜、甘青蒿、车前、老鹳草、青兰、紫菀、野胡萝卜、兰石草、鹅绒委陵菜、米口袋、黄芪、早熟禾、宝盖草、
角果茴香、大籽蒿、大戟、燕麦、野荞麦、莓叶委陵菜、苦苣菜、二裂委陵菜、野豌豆、扁蓄、蒲公英、凤毛菊、野芝麻、
荠菜、葎草、茜草
2年龄( 19)
Tw o years ( 19)
萼果香薷、白藜、甘青蒿、车前、老鹳草、青兰、紫菀、野胡萝卜、兰石草、鹅绒萎陵菜、米口袋、黄芪、早熟禾、* 琉璃
草、臭蒿、鸡娃草、华西委陵菜、钝裂银莲花、草石蚕
3年龄( 40)
Th ree years ( 40)
萼果香薷、白藜、甘青蒿、车前、老鹳草、青兰、紫菀、野胡萝卜、兰石草、鹅绒委陵菜、米口袋、黄芪、宝盖草、角果茴
香、大戟、燕麦、野荞麦、苦苣菜、二裂萎陵菜、野豌豆、扁蓄、蒲公英、* 琉璃草、臭蒿、鸡娃草、华西委陵菜、钝裂银
莲花、草石蚕、* * 花苜蓿、粘鼠尾草、龙胆、扁蓄、问荆、秦艽、赖草、沙蒿、菥蓂、冰草、露蕊乌头、芨芨草
注: * 1龄草地基础上增加的杂草, * * 3龄草地中新出现的杂草
Note: * indicates new w eed in one year cul tivated grassland. * * indicates n ew weed in three years cult ivated gras sland
2. 2 人工草地杂草丰富度及生物量
在人工草地的 3个生长季节中, 2004年的杂草
丰富度最低, 2003 年与 2005年的杂草丰富度较高
(图 1) ,年际间的多重比较表明, 2004年与 2003 年
和 2005年的杂草丰富度均有显著差异( P< 0. 05)。
这是因为草地建植当年, 禾草的侵占力较小, 生存力
较强的杂草大量入侵;建植第 2年,禾草明显占据优
势,可以有效抑制杂草的入侵和生长,人工草地上杂
草丰富度最低; 建植第 3年, 禾草(主要是垂穗披碱
草)的生长优势开始降低,人工草地中的杂草逐渐增
加,导致草地中杂草多样性较高。密度单因子方差
分析表明,密度对草地的杂草丰富度和杂草生物量
没有显著影响。2003年和 2004年, 3种单播草地中
的杂草丰富度均高于 4种混播草地中的杂草丰富度
(图 1) , 2005年有所变化,人工草地中杂草丰富度依
次为:中华羊茅+ 羊茅混播> 中华羊茅单播> 羊茅
单播> 垂穗披碱草单播> 垂穗披碱草+ 中华羊茅混
播> 垂穗披碱草+ 中华羊茅+ 羊茅混播> 垂穗披碱
草+ 羊茅混播(图 1)。
年际间的方差分析表明, 2004年和 2005 年之
间杂草的生物量有极显著差异( P < 0. 01)。2004
年,人工草地中杂草生物量依次为:羊茅单播> 中华
羊茅单播> 中华羊茅+ 羊茅混播> 垂穗披碱草+ 中
华羊茅+ 羊茅混播> 垂穗披碱草单播> 垂穗披碱草
+ 中华羊茅混播> 垂穗披碱草+ 羊茅混播。2005
年,人工草地中杂草生物量依次为:羊茅单播> 中华
羊茅单播> 垂穗披碱草单播> 中华羊茅+ 羊茅混播
> 垂穗披碱草+ 中华羊茅穗披碱草+ 羊茅混播> 垂
穗披碱草+ 中华羊茅+ 羊茅混播(图 2)。在 2004
和 2005年, 单播草地中的杂草生物量均高于混播草
地中,表明单播草地抵抗杂草入侵的能力低于混播
草地;有垂穗披碱草的 4 种混播草地中的杂草生物
量在 2005年增加,而中华羊茅、羊茅和中华羊茅+
羊茅的混播草地中的杂草生物量在 2005年降低(图
2) ,由此表明,垂穗披碱草在建植当年, 抵抗杂草入
侵的能力较强,随着建植时间的增加,其抵抗杂草入
侵的能力降低,而中华羊茅和羊茅在建植后期有较
强的抵抗杂草入侵的能力。
图 1 2003年, 2004 年和 2005 年杂草丰富度
F ig . 1 Weed abundance o f 2003, 2004, and 2005
193
草 地 学 报 第 19卷
图 2 2004 年和 2005 年杂草生物量
F ig. 2 Weed biomass of 2004 and 2005
3 讨论与结论
植物生长速度的快慢决定植物对生长空间的竞
争能力。生长速度越快, 株体越高大, 植物占据的
空间越多, 对生存空间的竞争力也越强[ 12~ 18] 。在
没有任何农业管理措施的多年生禾草人工草地上,
杂草和栽培禾草的生长表现主要取决于二者的相对
竞争力(主要对环境资源和生存空间的竞争)。这种
相对竞争力的大小主要表现在 2个方面, 即初始占
空能力和相对生长率[ 13~ 16, 19, 20]。高寒地区人工草
地建植当年, 杂草出苗早, 生长快, 生存力较强的
一年生阔叶杂草,如附地菜、萼果香薷、白藜、宝盖草
等入侵草地,在生长竞争中占据了优势地位。中华
羊茅和羊茅草地在生长季初期, 株体占据的相对空
间较少, 对生存空间的竞争能力较弱, 抵制杂草的
能力较差。人工草地建植第 2 年, 栽培禾草返青
早,生长快, 初始占空能力较强[ 12~ 15, 19, 20] ,相对竞争
力高于草地杂草, 从而在生长竞争中获胜, 显然牧
草较早返青后, 以较强的初始占空能力优先占据地
上空间,抑制了杂草出苗。同时,生长季内牧草凭借
生长优势加强了对环境资源的竞争,阻碍了杂草的
生长发育, 从而巩固了其在草地群落中的优势地
位[ 6, 10~ 12]。草地建植第 3年,牧草的生长优势降低,
草地中的杂草多样性增加,杂草生物量增加, 严重降
低了人工草地的稳定性。可见, 在青藏高原高寒地
区多年生禾草人工草地的建设和管理中, 提高建植
当年及后期禾草的初始占空能力, 人工除杂, 降低
杂草的初始占空能力, 以草压杂进行人工草地管理
是人工草地建植成败的关键。
垂穗披碱草在建植当年, 可以有效抑制杂草的
入侵和生长,但是,随着生长时间的增加, 尤其是在
第 3年,垂穗披碱草对杂草的抑制作用减弱,杂草的
丰富度和生物量均增加, 人工草地的稳定性受到严
重影响[ 4, 10, 1 1]。因此,在垂穗披碱草人工草地中,后
期的杂草防治工作更为重要。在中华羊茅和羊茅的
人工草地中应在建植当年进行杂草防除, 出苗期(建
植当年)及第 2生长季的杂草防治工作必须及时彻
底进行, 并在后期继续坚持。为了保证多年生禾草
混播草地的产量稳定性和组分稳定性以及延长草地
的利用周期,必须在草地建植早期开始进行杂草的
防治工作并在后期继续坚持。杂草群落组分的生长
变化动态可以反映人工草地不同生长时期的防除对
象,结果表明,人工草地建植当年, 应重点防除的杂
草主要为附地菜、萼果香薷、白藜、宝盖草;建植第 2
年,应重点防除的杂草主要为萼果香薷、甘青蒿、车
前及臭蒿;人工草地建植第 3 年, 应重点防除甘青
蒿、萼果香薷和车前等杂草。
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(下转第 201页)
194
第 2期 董全民等:人工调控措施下黑土滩人工草地的经济及生态效益分析
总之,不科学的管理和不合理利用引起毒杂草侵入
和土壤有效养分供应不足是导致多年生禾本科人工
群落建植 3~ 5年后退化的主要原因,但如果对人工
草地进行科学管理和合理利用可以保持人工草地的
暂稳态,尽而实现人工草地的多年持续利用,不仅
可获得良好的经济效益和生态效益,而且对深刻认
识高寒人工草地生态系统的生态价值、实现青海省
生态畜牧业发展和生态立省战略显得尤为重要。因
此,建议将人工草地生态系统的价值核算纳入草地
生态系统补偿性保护和恢复的决策过程之中。
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(责任编辑 邵新庆)
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