全 文 ：第 3 卷 第 3 期
V o l
.
3 N o
.
3
草 地 学 报
AC T A A G R E S T IA S IN IC A
1 9 9 5 年
1 9 9 5
川东中高山地区红三叶 、鸭茅 、红三叶一鸭茅
人工草地群落生物量动态研究
钟华平 杜占池
(中科院自然资源综合考察委员会 , 北京 , 1 0 0 1 0 1 )
摘要 : 作者对红池坝地区红三叶 (T re fol in m P r以ens 。) 、鸭茅 (D盯￡必 : g lom e rat a) 和红三叶-
鸭茅 (T r ifo l‘m 一刀口‘t刃的生物量进行系统观测 。 运用理查德方程对三种群落生物量动态进行回
归分析 , 其中红三 叶 、 鸭茅 、红三 叶一鸭茅三种群落地上生物量 回归方程分别为 Y 一 3 3 8 3 (1 一
e 一 3 “5 1 )’
t
30 , r = 0
.
9 9 3 2 ; Y = 3 6 3 (1
一e 一 “· ”g x )’二 3 , r = 0 . 9 9 8 9 ; 和 Y = 1 5 7 9 (1 一e 一“· “g x )‘· 吕3 , r = 0 . 9 8 9 2 。
红三叶地下生物量呈单峰变化 , 鸭茅和红三叶一鸭茅则呈双峰变化 . 红三叶和红三叶一鸭茅生产速
率较 , 现蕾一开花阶段是其干物质快速积累阶段 , 生产速率达 1 0 9 / m 气d 以上 。
关链词 : 草地群落 ; 生物量 ; 季节动态
l 前言
红池坝位于川东中高山地区 , “七五 ”期 间曾开展 “亚热带中山地区人工草地养畜试验
区 ”的攻关项 目 , 进行人工草地建设 、管理 、利用等方面的多项研究 , 并在牧草选种 、人工草地
建植技术 、田 间管理 、利用技术等方面取得多项成果 。 “八五 ”期间在此基础上开展北亚热带
中山草地畜牧业优化生产模式试验区 ”的研究 。 本文则是人工草地生态系统结构 、生产力以
及营养物质和能量流动规律研究的初步总结 。
关于草地群落生物量动态的研究很多 。开展草地群落“产量生态学 ”的研究揭示群落结构
与生产力的基本特点及其相互关系 , 阐明草地生态系统第一性生产力的形成过程与规律 ,无
论在理论上和生产实践上都具有一定的意义 。 在 内蒙古和青海设有定位研究站进行长期的
观测研究 , 如地上部生物量动态研究 (王义风 , 1 9 89) 和地下部生物量的研究(黄德华 , 1 98 8 ) 。
在我国南方也开展了亚热带山区草地地上部生物量及其季节动态的研究(干友民等 , 1 98 9 ) 、
野 生红三叶以及红三叶一鸭茅混播群落生产力动态的研究 (樊江文 , 刘玉红 , 1 9 92 a , 1 9 2 b ) 。
本文则是借鉴内蒙古草原研究的经验 , 在 已有工作的基础上 , 对红池坝红三叶 、鸭茅以及红
三叶一鸭茅混播群落进行进一步的深入研究 , 对三种群落的生物量季节变化进行系统比较 。
2 材料与方法
2
.
1 自然条件
川东中山地区地层多 由古老石灰岩构成 , 一般海拔为 2 0 0 0 m 左右 , 由于保存有高原面
的遗迹 , 山岭顶部宽阔平坦 , 当地有“顶盖 ”之称 。 又因地质构造与岩性的差异对浸蚀作用的
抗性不同 。 往往在两山之间形成许多大小不等的山间盆地 。 红池坝是该地貌的典型代表 。 海
拔 1 8 0 o m , 土地总面积约 1 . 9 万公顷 , 年均气温 5 . 7一 7 . 6 ℃ , 全年 > o ℃积温 2 2 7 8 ℃ , > 10 ℃
第 3 期 钟华平等 : 川东中高山地区红三叶 、鸭茅 、红三叶一鸭茅人工草地群落生物量动态研究 21 5
积温为 1 70 1℃ ;年降水量 1 9 6 8 m m , 土壤由石灰岩洪积冲积物形成 , 为灰棕壤 。 适合红三叶 ,
鸭茅等人工草地的发展 。
2
.
2 试验设计
本项研究共设置 10 5 个 小区 , 小区面积 1 5 m , (3 只 sm ) , 1 9 9 2 年 4 月播种 , 9 月底义lJ割 ;第
二年分别在苗期 (4 / w ) 、分枝期 (5 / v ) 、现蕾期 (2 8 / v ) 、花期 (1 4 / w ) 、结实初期 (3 0 / w ) 、结
实中期 (2 7 / 皿 ) 、结实末期 (2 4 / 姐 ) 、枯萎期(2 4 / Ix )测定三个群落地上 、地下以及绿色部分和
立枯的生物量 。
地上生物量采用收获法进行 (姜恕 , 1 98 8 ) , 即按红三叶生育期(苗期 、分枝期 、现蕾期 、花
期 、结实初期 、结实末期和枯萎期 )测定地上现存量 。 每期选 5 个 0 . 2 5 m , (50 x 5 0c m )的样方
取样 。 按草种分别测定生长高度 、盖度 、密度等 , 再齐地面剪下 , 从速分别捡出叶 、茎和花穗 ,
并分出绿色和立枯部分 。 置于鼓风干燥箱内烘干 (65 ℃ )后称干重 。 测定地上部生物量的动
态结果 。
地下生物量取样与地上部分同步进行 , 采用土坑法取土柱 (姜恕 , 1 98 8 ) , 每一剖面为 。
0 6 2 5m
2
(2 5 x z sem )
,
5 次重复 , 按 loe m 分层取土 , 用 4 0 目尼龙袋和 4 0 目土壤筛淘洗和冲
洗 。 冲洗后的样品置于鼓风干燥箱内(“℃ )烘干后称干重 。 以测定地下生物量在时间和空
间上的分布 。
最后将所取得的观测数据进行数据处理 ,对三种群落不同部位生物量动态进行理查德
方程回归分析 (郎奎健等 , 1 98 9 ) 。
3 结果与分析
表 1 为红三叶 、鸭茅和红三叶一鸭茅三种群落不同生育期生物量观测结果 , 用理查德方
程 Y 一A (卜 e 一“’ )“对其进地回归分析 , 分别求得其回归方程 (见表 2 ) 。 同时根据生育期生物
量变化 (图 1一3) 反映三种群落生物量动态的特点 。
3
.
1 地上生物全
图 1 为红三叶 、鸭茅和红三叶一鸭茅地上 、绿色和立枯生物量的动态变化 。从图中可以看
出三个群落地上生物量动态有相似特点 , 即经过一段快速营养生长达到高峰之后生物量迅
速下降 。 随后又有上升的趋势 。 这主要是当群落生物量达到高峰之后易于倒伏 , 导致立枯的
速率迅速提高加剧凋落 ; 同时地上部的营养物质向地下转移导致生物量迅速下降 。随后群落
进入再生 阶段 , 生物量开始回升 。 三种群落地上生物量与绿色部分 (活 )均有相同的变化趋
势 。 但各群落均有各 自的特点 。
¹ 三个群落生物量出现的高峰期各异 , 红三叶一鸭茅最早 , 红三叶次之 , 鸭茅最迟 。 主要
取决于牧草本身的发育节律 , 但混播对牧草的发育节律有一定影响 。 能提早牧草的生育期 ,
混播红三叶现蕾期和花期比单播红三叶提前 5 天左右 , 混播鸭茅拔节期比单播的生育期提
前 10 天左右 。
º 三个群落地上生物量虽然受播种密度 、生长年限 、立地等条件的影响 , 但在相对一致
的情况下仍能反映出三个群落地上生物量的差异 。 单播红三叶地上最高生物量比混播红三
叶一鸭茅高 15 %以上 , 比鸭茅高 2倍多 。
不同群落不同部位的生物量有各自的动态曲线 。根据理查德方程 y ~ A (1 一 e 一 “’ ) “ , 对三
个群落地上生物量进行回归分析 , 求得其回归曲线 (见表 2 ) 。
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第 3 期 钟华平等 : 川东中高山地 区红三叶 、鸭茅 、红三叶 一鸭茅人工草地群落生物量动态研究 2 1 7
表 2 三个群落生物t 季节动态模型
T a ble 2 T h e r e g r e ss io n eq u a tio n s fo r th e bio m a ss o f th r e e e o m m u n itie s
群落
C o m m u n it ie s
项目
lte m s
回归方程
R e g r es sio n eq u a tio n
y一 3 3 8 3 (l一e 一 ’· “5· )‘. 3 。
相关系数
C o r r ela tio n
e
oe ffi
eien t
r = 0
.
9 9 3 2
显著水平
S ig n ifie a n ee
le v el
地上生物量
A bo v e g r o u n d bio m a s
绿色生物量
G r e e n b io m a ss
立枯量
St a n d in g d e ad b io m a ss
总生物量
T o t a l b io m a ss
地上生物量
A b o v e g r o u n d bio m a s
绿色生物量
a = 0
.
0 0 1
红三叶
y = 8 2 7 (1 一 e 一 “ ’s x )‘ 6 r = 0 . 9 8 2 5 a = 0 . 0 0 1
T r lfo l
; u m
y = 6 2 8 (1 一 e 一 “ 28 x ) 1 6 r = 0 . 9 5 4 3 a = 0 . 0 1
Pr at en se
y = 5 3 2 1 (1一 e 一 “t “, x )“ 6 r = 0 . 9 7 9 3 a = 0 . 0 0 1
y = 3 6 3 (1 一 e 一 “ “g x )’ “3 6 r = 0 . 9 9 8 9 a = 0 . 0 0 1
鸭茅
y = 2 6 8 (1 一 e 一 “ ’“x )’ 6 r = 0 . 9 9 8 8 a 一 0 . 0 0 1
D ac ty l钻 G r ee n b io m a ss
立枯量
S t a n din g d e a d b io m a s s
总生物量
T o t a l b io m a ss
地上生物量
A b o v e g r o u n d b io m a s
绿色生物量
G r e e n b io m a s s
立枯量
S t a n d in g d e a d bio m a ss
总生物量
T o t a l b io m a s s
y = 3 9 2 (l一 e 一 “ 。11 )’ 6 r = 0 . 9 7 3 4 a = 0 . 0 1
9 1姗er at a
y 一 1 3 3 6 (l一 e 一 “ 。lx )“ 6 r ~ 0 . 9 8 7 5 a = 0 . 0 0 1
y = 1 5 7 9 (l一 e 一 。 。7 x )’ 6 r = 0 . 9 8 9 2 a 一 0 . 0 0 1
红三叶
一 鸭茅
T r lfo liu m
P r a te n se
一D a e ty lis
g lo m e r a t a
y = 5 6 2 ( 1 一 e 一 o 2 1x ) 1 ” 6 r 一 0 . 9 6 7 2 a = 0 . 0 1
y ~ 1 0 3 8 8 (l一 e 一 o “, x )“ ’4 6 r = 0 . 9 5 2 8 a = 0 . 0 0 1
y 一 5 2 2 3 (l一 e 一 o “‘x )“ “5 6 r = 0 . 9 7 4 3 a = 0 . 0 0 1
3
.
2 地下 生物量
地下部生物量包括根系和根颈 (分萦节 ) 。 图 2 为三种群落地下生物量的动态变化 。 从
图中可知 , 三个群落的地下生物量并不发达 , 红三叶最高值为 1 57 . 6 09 / m Z , 鸭茅为 2 17 . 5 6 9 /
m
Z , 红三 叶一鸭茅为 1 91 . 3 69 / m Z , 而 内蒙古半干旱地区的羊草草原地下生物量高达 1 2 5 5 .
0 49 / m
,
(0 一 1 0c m ) , 大针茅草原为 90 0 . 6 49 / m , 。 可以根据地下生物量最高与最低值的差计
算其地下生产力的高低 (陈佐忠等 , 1 9 8 8 ) , 则红三叶群落为 53 . 6 0 9 / m Z 鸭茅为 1 46 . 8 4 9 / m , ,
红三叶 一鸭茅为 1 12 . 3 2 9 / m Z 。 另外 , 从根系的垂直分布情况分析 , 三个群落的地下生物量主
要分布于 。一 30 c m 之间 。 其地下部分不发达 , 可能是红池坝的多雨环境 , 土壤含水量较高对
根系发育没有促进作用所致 。 但是 ,三个群落地下生物量动态有各 自的特点 。 其中红三叶地
下生物量呈现单波峰变化 , 在进入生殖期之前地下生物量积 累很少 , 而进入生殖期后迅速提
高 , 在结实中期(7 月底 )达到最高 , 随后进入再生阶段 , 地下生物量开始下降 。 而鸭茅和红三
叶一鸭茅则呈二次波峰变化 , 鸭茅从生长开始地下生物量迅速积累在 6 月底和 8 月底出现第
一 、二次波峰 。 红三叶一鸭茅群落同样在 6 月中旬和 8 月底出现两次波峰 , 其第一次波峰的出
现 比单播的红三叶和鸭茅都早 , 可能是因为混播红三叶和鸭茅共同作用的结果 (见图 2 ) 。
2 1 8
时间 (T im e )
—地上生物量 (A bo ve g r o u n d b io m a ss ) 一 一 一 一 一绿色生物量 (G re e n b io m a s )一 · 一 一 立枯量 (S t a n d in g d e a d b io m a s )
图 1 三个群落地上 、绿色和立枯生物t 动态
Fig 1 T h e bio m a s d y n a m ie s fo r t he a bo
v e g r o u n d
, th e g r e e n
a n d th e st a n d in g d ea d o f t hr e e e o m m u n ities
3
.
3 总生物 t 及群落生产力的特点
总生物量包括地上和地下两部分 。 图 3 所示为三种群落总生物量的动态变化是随着季钟渐进而变化 。 一般于三月下旬萌生 , 红三叶于七月底达到高峰为 9 5 2 · 7叼m Z ·鸭事手入卫底达到高峰为 4 ”4 · ”5“/m ’ , 红三叶一鸭茅于六月底达到高峰为 ”7 5 · 5 6“/m , 。 随后迅速下降 ,但九月底主要是群落开始新的萌发 ,再次出现上升的趋势 。
第 3 期 钟华平等 : 川东中高山地区红三叶 、鸭茅 、红三叶一 鸭茅人工草地群落生物量动态研究 2 1 9
2 20 ,
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—红三叶群落 (T rlfo l u m Pr at en s。 ) 一 一 一 一 一鸭茅群落 ( D 口‘t贝15 gl o m e r 口t a )一 一 ‘一 红三叶 一鸭茅群落 (T o fo l扭m 一D ac t刃ls)
图 2 三个群落地下生物t 动态
Fig 2 T h e bio m a s s dy n a m ie s fo r t he u n d e r g r o u n d o f th r e e e o m m u n i t ie s
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1 0 0
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时 I司 ( T im e )
2 4 / VI 2 4 / Ix
—红三叶群落 ( T r ifo lz u m Prat o se ) 一一 一 一鸭茅群落 ( D ac t贝15 9 10 护n ~ a)一 · 一 一 红三叶 一鸭茅群落 ( T r lfo l爪m 一刀口 《t刃ls)图 3 三个群落总生物t 季节动态
F i只 3 T he b io m a s s d yn a m ie s o f th r e e e o m m u n it ie s
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第 3 期 钟华平等 : 川东中高山地区红三叶 、鸭茅 、红三叶一 鸭茅人工草地群落生物量动态研究 2 21
地上 /地下生物量的 比值可以反映群落在地上 、地下部的分配情况 , 它随着生长季节的
更替反映出群落的物质积 累在各时期地上 、地下的分配规律 。 在生长初期地上 /地下生物量
比值较低 , 因而 , 由于前一年的物质积累 , 地下积累相对较高 , 随着群落的发育和完善比值逐
渐提高 , 地上部积累随之达到高峰 , 红三叶为 5 . 04 , 鸭茅为 1 . 0 , 红三 叶一鸭茅为 3 . 97 。 在生
长后期地上部分枯谢和营养物质向地下转移 , 其比值两次下降 。同时在总生物量一致的情况
下地上 /地下 比值越高则群落的有效输出越大 , 对畜牧业的贡献越大 。从表 3 可知 , 三个群落
的地上 /地下 比值随着生长季节的推进而有相似的变化趋势 。 但各群落的地上 /地下 比值大
小不尽相同 , 其中红三叶最高 , 红三叶一鸭茅次之 , 鸭茅最低 。
红三叶的年净生产量为 8 49 . 1 万 k g / h a · y , 鸭茅量为 36 4 . 2 万 k g /h a · y; 红三叶一鸭茅
为 8 0 0 . 0 万 k g / h a · y 。 但三个群落在各生育期的生长速度各异 (见表 3 ) 。 红三叶在营养生
长期间是器官重建阶段 , 其生长速率为 5 9 / m Z · d ;在现蕾期群落的生产结构趋于完善进入
干物质快速积累阶段 , 现蕾期一花期的生长速度达到 n . 3 5 9 / m , · d , 但到 9 月底生长速率开
始 回升时为 2 . 2 29 / m Z · d 。 红三叶一鸭茅在器官重建阶段生长速率为 4 . 0 0 9 / m , · d 左右 , 生
殖生长阶段生长速率达到 10 . 81 9 / m Z · d , 随后出现负增长 , 结实末期为一 8 . 71 9 / m Z · d , 至 9
月底回升较快其生长速率为 1 . 7 99 / m , · d 。 鸭茅的生育期比红三 叶晚 , 在营养生长阶段为
1
.
2她 / m , · d 左右 , 在拔节前期和进入生殖生长阶段生长速率达到 2 . 0 0 9 / m Z · d 以上 , 9 月
底生长出现负增长 。
4 结论
4
.
1 混播对牧草的生长发育有一定的影响 , 能使牧草的生育期提前 。 在生长二年的群落中
混播红三叶的现蕾期和花期比单播的生育期提前 5 天左右 , 混播鸭茅的拔节期比单播提前
1 0 天左右 。
4
.
2 根据理查德方程的分析 , 红池坝的生长二年的红三叶 、鸭茅和红三叶一鸭茅三种群落的
总生物量 回归方程分别为 Y = 5 32 1 (1一 e 一 。·。, ’ )。· 日。 , (r = 0 . 9 7 9 3 ) ; Y = 1 3 3 6 (1 一 e 一 。 。‘x ) 。 6 ‘(r
= 0
.
9 8 7 5 ) ; Y = 5 2 2 3 (1一 e o · 。‘x ) “· 吕5 (r = 0 . 9 7 4 3 ) 。
4
.
3 红池坝红三叶 、鸭茅 、红三叶一鸭茅群落地下部分并不发达 。 红三叶地下生物量呈单峰
季节变化 , 在六月下旬和八月下旬出现两次波峰 。
4
.
4 红三叶和红三叶一鸭茅群落生长速率较高 , 在现蕾一开花阶段是干物质快速积累阶段其
生长速率达到 1 0 9 / m Z · d 以上 。
参 考 文 献
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