短花针茅荒漠草原草地生物量与营养动态*

乌云其其格

(内蒙古锡林郭勒盟正蓝旗气象局,内蒙古 正蓝旗 027200)

荒漠草原是一个重要的生态系统类型,生态环境异常严酷,年降水量少,冬季严寒,夏季短促,植物终年处于水分亏缺状态之中,植被稀疏,土壤多砾石,养分贫瘠,不易改造〔1,2〕,属于典型的生态脆弱带。生物量是生态系统最基本的数量特征,通过对其研究,可以了解生物量的累积动态,及时掌握草地发展动态,更好地管理草地生态系统,对草地的持续发展具有重大意义〔3,4〕。掌握草地的生物量动态,可以为草地合理利用提供重要的依据〔5～7〕。研究揭示牧草产量及营养动态变化规律,对于确定牧草适宜的刈割饲喂期和经济有效的利用年限,进而提高草地利用率,特别对改善和调控放牧家畜营养状况有重要意义。

1 试验区域自然概况

试验区位于内蒙古高原短花针茅荒漠草原的东南部,地处锡林郭勒盟苏尼特右旗都呼木苏木,北纬 42°16′26.2″,东 经 112°47′16.9″〔8〕。 海拔1100～1150m,年均降水量 183.0mm,无霜期177d。试验区土壤为地带性分布的淡栗钙土,腐殖质层厚20～30cm,腐殖质含量在1.0%～1.8%之间。

2 群落类型

试验区草地类型为短花针茅荒漠草原,植被草层低矮,且植被较稀疏,盖度为15%～25%,种类组成较贫乏,植物群落由20多种植物组成,主要种为短花针茅(Stipabreviflora)、无芒隐子草(Cleistogenes songorica)、 碱 韭 (Allium polyrhizum)、冷蒿(Artemisiafrigida)、锒灰旋花(Convolvulusammannii)、木地肤(Kochia prostrata)、细叶韭(Alliuntenuissimm)、阿尔泰狗娃花(Heteropappusaltaicus)、寸草苔(Carexduriuscula)等。

3 试验设计与研究方法

自2008年3月开始每月中旬进行草地生物量的测定,方法如下:生物量=现存量+放牧消耗量〔9〕。现存量的测定:齐地面刈割1×1m2内全部地上混合草,阴干后称干重。放牧消耗量的测定:用罩笼差额法估测〔10〕。

牧草消耗量=(c-f)×(logd-logf)÷(logclogf),c为初始笼外现存量(时间为0),d为时间1的笼内现存量,f为时间1的笼外现存量。

将上述刈割的混合草样自然阴干后经粉碎并混匀,取200g用自封袋密封并记好标签后保存待用。测定牧草养分含量的方法如下:按实验室常规分析方法,分析各月份样品中的粗蛋白(CP)、粗脂肪(EE)、粗纤维(CF)、粗灰分(Ash)、钙(Ca)、磷(P)等进行营养分析:采用凯氏定氮法测粗蛋白质含量；索氏浸提法测定粗脂肪含量；酸碱法测定粗纤维含量；采用灼烧法(600℃,3h)测试粗灰分含量；利用EDTD快速测试钙(Ca)含量；用钼酸铵比色法测磷(P)含量。

采用EXCEL软件进行数据初步处理和制图表,采用SAS9.0软件进行相关分析。

4 结果与分析

4.1 生物量变化动态

图1 生物量变化动态

草地生物量从3月到5月呈下降趋势,5月中旬达年最小值(6.50±1.40g/m2),从6月开始上升到9月中旬达年生物量最高峰值(68.47±0.81g/m2),9月以后生长停止生物量下降。据研究结果,可将该草地生物量的形成划分成以下4个阶段:初始阶段(5月中旬至6月中旬):此时的植物是刚刚从休眠状态恢复到生长阶段,处于返青期,在这个阶段植物基本以利用上年贮存在根、根颈以及茎基部的可塑性营养物质来构造新植物体,因此总体上看,这是依靠自身营养物质为今后进行同化作用做物质准备的一种特殊异化过程。同时由于气温较高,降雨量少,导致生物量生长相当缓慢。递增阶段(6月中旬至8月中旬):大部分植物处于旺盛的营养生长阶段,而后期则陆续抽穗,植物进入生殖期。同时,这一时期该草地气温高,降雨量大,有利于植物生长,枝条数或分枝增多,因而生物量积累速率渐长。递减阶段(8月中旬至9月中旬):此阶段大部分植物进入开花结实或果后营养期,光合产物的分配主要用于生殖器官的形成,营养生长居次要地位,生物量的积累速率亦开始缓慢。导致这种变化的原因之一是与植物的生长阶段有关,另一方面与气温逐渐降低也有关。终结阶段(9月中旬之后):此阶段植物生物量的积累趋于停止阶段,牧草进入枯黄期。草地生物量是随季节变化而变化的。牧草生物量的季节性积累和消失受草地植物群落变化的影响和生长条件的调节。

4.2 营养动态

图2 营养动态图

牧草营养成分分析结果表明:

4.2.1 粗蛋白质含量动态

从图表2中可以看出,在4月中旬呈最低值(2.40%),随着牧草的生长,CP含量迅速上升,在5月中旬达14.8%,到7月中旬出现最高峰值(22.11%)。7月达最高值后CP含量开始下降到10月中旬为6.61%。

4.2.2 粗纤维含量动态

CF含量与CP含量呈负相关(P＜0.01),4月份达到最高值(36.70%),之后直线下降到5月中旬呈24.84%。经过6,7月不显著波动,该草地CF量在8月中旬出现最低值(21.64%),之后逐月上升,10月中旬达27.02%。

4.2.3 粗灰分含量动态

Ash含量与CP含量呈正相关(P＜0.01),与CF含量呈负相关(P＜0.01),该草地Ash含量从3月中旬开始下降,4月中旬达最小值(4.31%),4月中旬以后出现回升,5月中旬至7月中旬迅速递增,在 7月中旬达最高峰值8.29%,之后Ash含量出现递减趋势,10月中旬将至6.10%。

4.2.4 粗脂肪含量动态

EF含量6月中旬出现最低值(1.81%),之后EF含量开始回升,并在7月中旬迎来一次牧草营养生长期间最高粗脂肪含量(2.76%),而在8月中旬达生长期间最低值(2.71%)。随着牧草进入成熟期,EF含量迅速上升,并在10月中旬牧草成熟度最高,所以粗脂肪含量达全年最高峰值(4.72%)。

4.2.5 钙含量动态

3月中旬出现最低值0.36%,之后便缓慢回升。7月中旬至9月中旬Ca含量迅速增加,并在9月中旬达最高峰值1.93%。9月中旬后Ca含量迅速下降,10月中旬降至0.96%。

4.2.6 磷含量动态

P含量与Ash含量和CP含量呈正相关(P＜0.01),与CF含量呈负相关(P＜0.01),磷含量逐月减少,最小磷含量(0.08%)出现于4月中旬。5月中旬P含量增加至0.09%,5月中旬至6月中旬迅速上升,6月中旬后较平缓递增,并在7月中旬达全年最高峰值0.41%。之后P含量开始下降至8月中旬,8月中旬至9月中旬磷含量上升,9月中旬后磷含量迅速下降,在10月中旬降至0.16%。

5 结论

该草地生物量最高峰值出现于9月中旬,最小值出现于5月中旬,生物量月份动态呈明显的单峰曲线。草地营养成分随季节变化呈现不同的变化动态。夏季草地营养价值最高,秋季次之,冬春季最低劣。牧草在发育初期CP和Ash含量较高,随着生育期的推移,植株变老,CP和Ash含量逐渐降低CF的含量则呈相反的趋势。现蕾期之后,叶片逐渐老化,细胞壁成分增加,细胞内容物逐渐减少,而株丛中的木质素和结构性支撑物质增加,从而CP含量迅速下降,CF含量增加。4月CF含量最高,而其他营养物质含量呈现较低或最低值,对荒漠草原7月末到8月末CP含量、Ash含量、P含量和Ca含量较高,CF含量较低,生物量较高,这个时期对草地进行刈割,作冬季饲料的储备将是最佳时期。

〔1〕韩国栋,卫智军,许志信.短花针茅草原划区轮牧试验研究〔J〕.内蒙古农业大学学报,2001,22(1):60-67.

〔2〕李博.我国草地资源现况、问题及对策〔J〕.中国科学院院刊,1997,1:49-51

〔3〕白永飞,许志信,李德新.羊草草原群落生物量季节动态的研究〔J〕.中国草地,1994,(3):1-5.

〔4〕陈良,张春玲,刘晶.对隐子草地上生物量以及营养价值季节动态研究〔J〕.内蒙古草业,2002,14(2):39-41.

〔5〕董宽虎,靳宗立,王印魁.山西白羊草灌丛草地牧草产量动态研究〔J〕.中国草地,1995,(4):13-16,21.

〔6〕朱志诚,贾东林.陕北黄土高原白羊草群落生物量初步研究〔J〕.植物学报,1992,34(10):806-808.

〔7〕朱志诚,贾东林.达乌里胡枝子群落生物量初步研究〔J〕.中国草地,1994,(3):25-28.

〔8〕卫智军,常秉文,孙启忠等.荒漠草原群落及主要植物种群特征对放牧制度的响应〔J〕.干旱区资源与环境学,2006,20(3):188-191.

〔9〕李永宏,陈左忠,汗诗平等.草原放牧系统持续管理试验研究〔J〕.草地学报,1999(3):173-182.

〔10〕姜恕主编.草原生态学研究方法〔Z〕.北京:科学出版社,1980.23-31.