全 文 :第21卷 第1期
Vol.21 No.1
草 地 学 报
ACTA AGRESTIA SINICA
2013年 1月
Jan. 2013
伊犁绢蒿荒漠不同退化阶段草地特征与载畜力研究
刘洪来1,2,杨学东1,张靖云3,靳瑰丽2,陈 超1,宋高翔1∗
(1.贵州大学动物科学学院,贵州 贵阳 550025;2.新疆农业大学草业与环境科学学院,新疆 乌鲁木齐 830052;
3.贵州省黄平县草地畜牧业发展中心,贵州 黄平 556100)
摘要:伊犁绢蒿(Seriphidiumtransiliense)荒漠是新疆北疆地区重要的草地类型,但长期的超载过牧使该区域草地
呈现不同程度的退化,严重地制约草地生产及生态功能的发挥。对伊犁绢蒿荒漠不同退化阶段草地的植物性状和
载畜力进行分析,以期为区域草地的合理利用和畜牧业的可持续发展提供参考。结果表明:随着草地退化程度的
加剧,伊犁绢蒿在群落中的优势地位逐渐被叉毛蓬(Petrosimoniasibirica)取代;伊犁绢蒿和群落的粗灰分与粗纤
维含量在春季变化趋势相似,而伊犁绢蒿和群落的粗蛋白及粗灰分含量与粗纤维含量在秋季变化趋势相反;未退
化草地春、秋季载畜力分别为1.20个绵羊单位/hm2 和1.78个绵羊单位/hm2,中度退化草地春、秋季载畜力分别
为0.29个绵羊单位/hm2 和1.15个绵羊单位/hm2。为防止当地生态环境恶化,应在优势种发生更替前对草地进
行有效的保护措施,即在对未退化和中度退化的草地利用时应以理论载畜力为最大承载力阈值。
关键词:退化草地;植被性状;草地载畜力;可持续发展
中图分类号:S812.8 文献标识码:A 文章编号:1007-0435(2013)01-0050-06
CharacteristicsandHerbivore-carryingCapacitiesofDifferentDegradation
GrasslandsinSeriphidiumtransilienseDesert
LIUHong-lai1,2,YANGXue-dong1,ZHANGJing-yun3,JINGui-li2,CHENChao1,SONGGao-xiang1∗
(1.ColegeofAnimalScience,GuizhouUniversity,Guiyang,GuizhouProvince550025,China;
2.ColegeofPrataculturalandEnvironmentalSciences,XinjiangAgriculturalUniversity,Urumqi,Xinjiang830052,China;
3.CenterofGrasslandAnimalHusbandryDevelopmentofHuangpingCountry,Huangping,GuizhouProvince556100,China)
Abstract:TheSeriphidiumtransiliensedesertisanessentialgrasslandtypeinnorthernXinjiang.The
grasslandhasdifferentdegradationduetolong-termovergrazingwhichrestrainedthegrasslandfunctionin
productionandecologicalaspects.Inthispaper,grasslandcharacteristicsandherbivore-carryingcapacity
ofdifferentdegradedSeriphidiumtransiliensedesertswereinvestigatedinordertoprovideinformationfor
grasslandrationalutilizationandanimalhusbandrysustainabledevelopment.Resultsshowedthatthedom-
inantspeciestransferredfromSeriphidiumtransiliensetoPetrosimoniasibiricawiththedegradeddegree
ofgrasslandincreasing.TheashandcrudefibercontentsofSeriphidiumtransilienseandgrasslandcom-
munitieshadasimilarchangetendencyinspring,butthecrudeproteinandashwithcrudefiberhadanop-
positechangetendencyinautumn.Theherbivore-carryingcapacityofthenon-degradedgrasslandinspring
andautumnwere1.20and1.78sheepunitperhm2,andthemoderatedegradedgrasslandwere0.29and
1.15sheepunitperhm2.Efficientprotectivemeasuresshouldbetakentopreventecologicalenvironment
deteriorationbeforethedominantspecieschanged,thatis,theherbivore-carryingcapacityofnon-degraded
andmedium-degradedgrasslandshouldnotbeyondthetheoreticalthreshold,andgrazingactivityinthe
heavy-degradationandover-degradationareashouldbeforbidden.
Keywords:Degradedgrassland;Plantcharacteristics;Herbivore-carryingcapacity;Sustainabledevelopment
新疆地处欧亚大陆中心,是我国重要的草地畜
牧业经营区,拥有天然草地5.73×107hm2,其中
春、秋牧场面积为1.08×107hm2,约占新疆草地面
积的19%[1]。伊犁绢蒿(Seriphidiumtransiliense)
收稿日期:2012-02-15;修回日期:2012-06-25
基金项目:贵州省科技厅国际合作项目(黔科合外G字(2009)700108号);贵州省科技厅项目(黔科合NY(2010)3049号);贵州省优秀科
技教育人才省长专项资金项目(黔省专合字[2011]39号);贵州大学引进人才科研项目(2010003)资助
作者简介:刘洪来(1979-),男,吉林梨树人,博士,副教授,主要从事草学、生态学方面的教学和科研工作,E-mail:lhonglai@126.com;
∗通信作者 Authorforcorrespondence,E-mail:songgaoxiang@139.com
第1期 刘洪来等:伊犁绢蒿荒漠不同退化阶段草地特征与载畜力研究
荒漠草地是北疆地区主要的草地类型,并广泛分布于
北疆地区的低山和平原区,属于中亚气候型荒漠[2-3]。
伊犁绢蒿荒漠在生产上主要用做春、秋牧场,利用时
间长达半年之久;由于长期严重超载过牧,草地呈现
不同程度的退化,局部地区已极度退化或完全被破
坏,严重地制约草地生产和生态功能的发挥[4]。
草地退化是草地生态系统逆行演替的一种过
程,由于自然因素、人为因素或二者共同作用引起的
草地要素或生态系统整体发生的不利于生物生存与
发展的量变和质变,表现为生产力、经济潜力和服务
功能降低,环境劣变以及生物多样性和复杂程度降
低,生态系统弹性减弱等[5-6]。温性荒漠是新疆主要
的草地类型,占全疆面积的37.3%,对新疆的生态
环境建设和畜牧业发展具有积极贡献[7]。近年来由
于草地超载过牧和气候变化等原因,导致草地向优
良牧草减少、地表裸露等荒漠化趋势发展[8-9]。新疆
退化草地面积高达2.13×107hm2,并且以每年
2.90×105hm2 速率继续退化[10-11]。伊犁绢蒿荒漠
草地因其自然条件严酷、经营粗放,缺乏管理和长期
的透支利用等因素,使其成为新疆退化最严重的一
类草地,严重制约着新疆畜牧业的稳定发展[12-17]。
近年来,针对伊犁绢蒿荒漠的研究集中在退化演替
阶段的划分、退化草地土壤性质、植物多样性、土壤
退化与植被退化的关系、退化草地的治理等方
面[4,13,18-23],然而对伊犁绢蒿荒漠不同退化阶段草地
植被性状和载畜力方面的研究少有报道。
草地载畜力是在不破坏草地生态系统结构、功能
的前提下承载家畜的能力,正确估算草地载畜力是实
现草地生态畜牧业稳定、高效、可持续发展的关键和
前提[24]。本文从伊犁绢蒿荒漠草地植被性状、营养
成分和载畜力等方面对研究区草地进行深入研究,以
期为区域草地生态畜牧业可持续利用提供参考依据。
1 材料与方法
1.1 研究区概况
研究区位于新疆昌吉市阿什里乡,地处天山北
坡中段的洪积扇河阶二级台地(N43°49′~43°56′,
E87°02′~87°05′,海拔754~942m)。年降水量
180~190mm,蒸发量1760mm,年均温6.5℃,无
霜期160~190d,为典型的中亚荒漠气候。该区土
壤为灰漠土,土层较厚;典型植被类型为伊犁绢蒿荒
漠,夏季伴生有叉毛蓬(Petrosimoniasibirica)、角
果 藜 (Ceratocarpusarenarius)、弯 果 胡 卢 巴
(Trigonellafoenumgraecum)等一年生或短命植物
并形成优势层片[3]。
1.2 研究方法
在对研究区草地进行退化阶段划分的基础
上[4],于2006年5月上旬和8月下旬,在不同退化
程度草地(中度退化、重度退化、极度退化)进行调查
取样。在每个样地设置6个1m×1m样方(以永
久围栏封育样地作为对照,即未退化样地;共计24
个样方);记录样方内出现的所有植物名称,采用针
刺法分种测定盖度,采用齐地面刈割法分种测定地
上生物量;采集伊犁绢蒿(单种)、群落混合牧草进行
营养成分分析:粗蛋白质(CP)采用凯氏定氮法,粗
脂肪(EE)采用索氏浸提法,粗纤维(CF)采用范式
法,粗灰分(Ash)采用直接灰化法[25]。
1.3 数据处理与分析
采用K.Nehring的营养比公式和《中国草地营
养类型划分标准》计算研究区草地营养比[26],计算
公式为:营养比=2.4×(无氮浸出物+粗纤维+粗
脂肪)/蛋白质;
采用单位面积草地上能承载的羊单位来表示载
畜力[27-28],计算公式为:载畜力(羊单位/hm2)=单
位面积牧草可利用产量/(单位绵羊的日采食量×放
牧时间);
其中:单位绵羊日鲜草采食量为6kg,当地春、
秋季牧场的利用时间各90d(3月上旬到6月下旬
和9月上旬到11月下旬),研究区草地中的伊犁绢
蒿和木地肤(Kochiascoparia)的可利用率确定为
60%,其余种均以40%来计算[15,29]。
数据采用Excel2007和SPSS11.0软件进行
处理,采用SigmaPlot10.0软件进行绘图。
2 结果与分析
2.1 研究区草地植物群落性状
由表1可知,未退化阶段草地春、秋季分别有6
种和3种植物,而退化阶段草地春、秋季物种分别比
未退化草地多2~5种和2~4种。随着家畜的不断
啃食、践踏和排泄粪便等干扰使得退化草地中的伊
犁绢蒿生长发育受到限制进而较难结实,导致生态
位迅速下降,其释放出的资源为叉毛蓬、胡芦巴等采
用“r对策”繁殖的植物提供了有利条件[21,30]。同一
退化阶段草地植物春季比秋季丰富,主要是短生植
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草 地 学 报 第21卷25
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第1期 刘洪来等:伊犁绢蒿荒漠不同退化阶段草地特征与载畜力研究
物和类短生植物在春季萌发生长所致。未退化草地
群落盖度在春、秋季比退化阶段分别高出7.5%~
27.1%和26.2%~33.4%,除重度退化草地外各退
化阶段间变化不大。未退化草地没有家畜的干扰,
群落中伊犁绢蒿正常生长发育并占据绝大部分资
源,而退化阶段因家畜的干扰导致群落盖度有所下
降;叉毛蓬在极度退化阶段草地占有绝对优势。
随着草地退化的加剧,伊犁绢蒿从优势种演变
为伴生种或偶见种,而叉毛蓬则相反;主要表现为伊
犁绢蒿春、秋季优势度从未退化阶段到极度退化阶
段分别降低了91.0%和82.6%;而春、秋季叉毛蓬
的优势度,从未退化阶段到极度退化阶段增长了
27.1%和84.3% 。优势种的更替发生在中度至重
度退化阶段,其原因可能是草地在中度放牧和重度
放牧时伊犁绢蒿比叉毛蓬受到的干扰更大;另外,叉
毛蓬在逆境条件下的生理调节能力更强,对水肥的
反应不是很敏感,故对草地退化表现出一定的适应
性[23,31]。
2.2 研究区草地营养状况
由图1可知,春季未退化阶段伊犁绢蒿的粗灰
分仅约为各退化阶段的50%,且粗纤维比退化阶段
低10%以上。秋季未退化阶段伊犁绢蒿的粗脂肪、
粗蛋白和粗灰分都比退化阶段低,粗脂肪含量随草
地退化的加剧呈上升趋势,而粗纤维却比各退化阶
段高出近10%。春季草地群落粗脂肪、粗灰分和粗
图1 研究区草地群落/伊犁绢蒿单种春秋季营养分成含量变化
Fig.1 NutritioncontentsofgrasslandcommunityorSerphidiumtransilienseinspringandautumn
注:A和B分别代表春季、秋季伊犁绢蒿不同退化阶段草地的营养变化;C和D分别代表春季、秋季不同退化阶段草地群落营养变化
Note:AandBrepresentnutritionchangeofSerphidiumtransiliensefromnon-degradationtoover-degradationinspringandautumnre-
spectively,CandDrepresentnutritionchangeofgrasslandcommunityfromnon-degradationtoover-degradationinspringandautumnrespec-
tively;ND,MD,HDandODrepresentnon-degradation,mid-degradation,heavy-degradationandover-degradationrespectively
35
草 地 学 报 第21卷
纤维含量变化趋势均为:未退化<极度退化<中度
退化<重度退化。秋季未退化阶段牧草群落的粗灰
分仅为退化阶段的33%左右,粗纤维含量随退化加
剧急剧降低。退化阶段草地粗灰分高于未退化阶
段,而营养比较低;随着牧草的成熟秋季草地牧草碳
氮比有所增加,草地逐渐向碳型转变。由于牧草中
的碳主要由纤维素和木质素提供,随着植物的生长
其纤维含量逐渐有所增加,故含碳比例也有所上升,
蛋白质含量和氮含量相对降低[32-33]。
退化阶段草地裸露率较高,植物逐渐表现出耐
旱和抗逆性,植物矿质元素积累、栅栏组织和后壁组
织增多,此外抗性较强的植物也大量滋生。春季牧
草尚处于萌芽状态,新的组织和器官处于幼嫩阶段,
纤维含量较低;秋季牧草成熟度增加,植物生长成
熟,叶片枯萎掉落,剩余的大多是粗纤维高的茎干。
2.3 研究区草地载畜力分析
由表2可知,研究区草地可利用产量和载畜力
的变化一致,除极度退化阶段秋季可利用产量和
载畜力接近未退化阶段外,其余退化阶段草地春、
秋季可利用产量和载畜力均仅约为未退化阶段的
15%~24%和60%~64%。随着草地退化程度的
加剧,优良牧草在群落中的比重迅速下降,草地植
物种类逐渐向低矮、适口性差的植物过渡[34]。研
究发现,作为原生草地建群种的伊犁绢蒿对载畜
力的贡献率随着退化的加剧迅速下降,甚至到极
度退化阶段几乎为0;而胡芦巴和叉毛蓬逐渐增
加,春季在极度退化的草地上二者对载畜力的贡
献接近50%,秋季载畜力几乎全由胡芦巴和叉毛
蓬承担。
表2 研究区不同退化阶段草地可利用牧草产量与载畜力
Table2 Availableforageproductionsandlivestockcapacitiesofdifferentdegradedstages
退化阶段
Degradedstage
未退化
Non-degradation
中度退化
Mid-degradation
重度退化
Heavy-degradation
极度退化
Over-degradation
可利用产量 Availableyield/g·m-2 64.7/96.0 15.8/61.9 9.6/58.0 11.7/94.4
载畜力 Herbivore-carryingcapacity/sheepunitperhm2 1.20/1.78 0.29/1.15 0.18/1.07 0.22/1.75
注:A/B同表1;可利用产量为鲜重
Note:A/Bisthesameastable1;availableforageproductionisfreshweight
3 讨论与结论
未退化与退化阶段草地植物群落组成的数量特
征变化较大,伊犁绢蒿伴随着草地退化的加剧从建
群种逐渐成为偶见种,而叉毛蓬逐渐成为优势种。
优势种是决定群落性质最重要的因素,优势种的更
替,将导致群落性质和环境的变化[35-36],物种在竞争
能力和生产能力上的交换使具有更高生产力的物种
成为竞争的弱者;随草地利用程度的加重,草地环境
恶化,作为优良牧草的优势种植物逐渐退化消
失[36-38]。
春季,伊犁绢蒿单种与群落随着草地退化程度
的加剧,其蛋白质含量下降、粗纤维含量上升,该结
果与丰骁等在金强河流域的研究结果相一致[39];秋
季,其蛋白质含量上升、粗纤维含量下降,该结果与
刘兴波和庞亚娟在内蒙古典型草原和草甸草原的研
究结果相一致[40-41]。
伊犁绢蒿作为伊犁绢蒿荒漠的优势种,其在群
落中的地位逐渐被叉毛蓬取代发生在草地从中度至
重度退化阶段的过程,故中度退化阶段草地载畜力
是研究区草地载畜力的阈值。适度的载畜量有助于
草地生产力、植物多样性及群落稳定性等的维
持[42-44]。优势种的更替可成为植物群落演替的标
志,也会改变群落原有的生态功能,而植被的退化将
会导致系统崩溃。为保护研究区生态环境和畜牧业
可持续发展,应保持伊犁绢蒿在伊犁绢蒿荒漠中的
优势地位,而其优势地位被取缔的过渡阶段是采取
保护措施的有效阶段。因此,建议对未退化和中度
退化阶段的草地要合理利用,不能超出其草地载畜
力阈值。
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