典型草原区3种牧草生育规律及物候期气象指标

史激光

(内蒙古锡林浩特国家气候观象台，内蒙古 锡林浩特 026000)

植物是草地生态环境的重要组成部分，也是发展畜牧业的物质基础。近年来，对草地资源不合理利用，导致草地生态系统失调，牧草生长发育受阻，有的牧草甚至从草群中消失。野外调查与遥感数据分析表明，锡林郭勒草原退化面积近64%，草地质量严重下降[1-2]。中国对短期天然牧草生长发育规律研究比较多[3-6]，对长期连续研究比较少[7-8]，而对典型草原区长期定点观测研究的更少[9-11]。因此，研究牧草的生长发育规律及物候期气象指标，对恢复草原生态和牧业生产布局具有一定的指导意义[12-13]。

1 材料与方法

1.1试验材料 试验地位于内蒙古自治区的北部锡林浩特地区，地处43°02′～44°52′ N、115°13′～117°06′ E，海拔989.5 m的草原区域。该地区气候类型为温带半干旱大陆性气候，年均气温2.5 ℃，降水量273 mm，日照时数3 024.7 h，气候生长期102～148 d。春季风大少雨，蒸发旺盛；夏季温暖，雨热同季；秋季短促，气温骤降；冬季寒冷漫长。土壤以风沙土为主，部分地区有栗钙土、棕钙土等。主要植物种类有：克氏针茅(Stipakryloyii)、羊草(Leymuschinensis)、糙隐子草(Cleistogenessquarrosa)、知母(Anemarrhenaasphodeloides)、矮葱(Alliumanisopodium)、冷蒿(Artemisiafrigida)等。在试验地选择克氏针茅、羊草、糙隐子草3种禾本科牧草作为研究对象。

1.2试验方法 在试验地选择具有代表典型草原植被类型的地段，面积为10 000 m2作为观测场，并设围栏保护。把观测场划分为4个观测区域(50 m×50 m)作为4个重复，每年轮换一个区域，每个观测区域又分为4个观测区，在观测区设物候、测高、测产、测湿小区。按照中国气象局牧业气象规范[14]进行观测，每种牧草随机选择10株，定标签进行测定。返青期至黄枯期，每2 d进行一次物候期观测，每旬进行一次牧草生长高度(绝对高度)测定，每月月末进行一次盖度、产量的测定。观测资料起止时间分别为：克氏针茅1983年4月-2009年10月；羊草1981年4月-1993年10月；糙隐子草1982年4月-2009年10月。

在观测物候期的同时观测40 cm地温，并运用Excel软件进行相关性分析。盖度采用目测法，在测产区1 m2样方内，从牧草的上方与地面垂直目测估计混合牧草的覆盖度，按十等分估计，一等记为10%，4个重复。产量的测定采用收获干燥法，在所观测的牧草返青，优势草生长高度≥5 cm后，在测产区1 m2样方内，留茬高度约3 cm，全部刈割后称鲜质量，4个重复，放入编好号的布袋中，将装好的布袋放在通风处风干称干质量。物候期生长速率是指牧草在某一物候期生长的绝对高度与物候期的比值。

2 结果与分析

2.1牧草的物候期、高度和生长速率 针茅、糙隐子草发育期规律基本一致，羊草除返青期、分蘖期、黄枯期与针茅、糙隐子草基本相同外，其他发育期提前17～55 d(表1)。羊草、糙隐子草、针茅从返青期到成熟期分别需122、126和148 d。糙隐子草、针茅、羊草生长高度变化趋势基本一致，生长高度达最大值日期分别为8月10日、8月20日、8月31日，高度最大值分别为14.9、38.4和30.1 cm,8月下旬生长停止(图1)。3种牧草表现为“慢-快-慢”的植物基本生长规律(表1)。针茅、糙隐子草抽穗期生长速率达最大值，分别为0.323和0.142 cm/d，此后针茅缓慢生长，直到种子成熟期生长停止。糙隐子草达高值后生长速率变慢，开花期停止生长。羊草开花期生长速率达最大值为0.292 cm/d，此后生长速率变慢，直到种子成熟后期生长停止。由于物候期出现时间不同，3种牧草出现生长速率最大值的时间也不同。

表1 3种牧草历年平均物候期与生长速率

图1 3种牧草生长季历年平均生长高度曲线

2.2牧草的盖度与产量 根据1994年4月-2009年10月资料分析，3种牧草生长季平均生长高度与盖度、产量变化趋势基本一致，且高度每增加1 cm总产量增加49.5 kg/hm2;盖度每增加1%总产量增加36.8 kg/hm2(图2)。高度、盖度与产量相关性较显著，相关系数分别为0.884 7、0.956 4，可通过0.001信度的显著性检验。高度、盖度、产量均在8月末达最大值，分别为27.2 cm、38%、1 325.5 kg/hm2。

2.3牧草物候期的气象指标 根据历年观测资料分析，针茅、羊草、糙隐子草物候期与40 cm日平均地温具有很好的相关性。因此，将40 cm日平均地温作为3种牧草物候期的气象指标。

图2 生长季3种牧草平均高度、盖度和产量变化曲线

3种牧草物候期的下限地温变化在3.7～18.6 ℃(表2)。相关系数范围为-0.940～0.944，在生育期内相关关系也发生变化且相关性极显著。针茅、糙隐子草在返青、分蘖期与40 cm地温呈显著的正相关关系，地温越高进入下一物候期越晚，地温的升高抑制了牧草的积极生长，发育期延长。针茅、糙隐子草抽穗、开花、成熟、黄枯期与40 cm地温呈负相关关系，地温越高牧草进入下一物候期越早，地温越低将会延长物候期。羊草从返青期到成熟期与40 cm地温呈显著正相关关系，地温越高物候期延长，进入下一物候期越晚，地温升高会抑制羊草的生长发育。黄枯期与40 cm地温呈显著负相关关系，地温越高羊草黄枯期越早。

表2 3种牧草历年物候期与40 cm地温相关性

3 讨论与结论

一般5月下旬草群高度为10 cm左右，是解除禁牧的适宜期。牧草的适宜打草时间应在花果期，8月中旬为适宜的打草期。青草期的长短直接影响牲畜的抓膘时期，从而影响畜牧业的丰收。锡林浩特地区青草期为169 d，可保证家畜在夏秋季获得较为充足的采食抓膘时间，是发展畜牧业的良好基地。

资料分析表明，针茅在27年的资料中，观测到全物候期16年；羊草1993年以后观测区内已达不到观测要求的株数(40株)，在13年的观测资料中，仅有5年观测到全物候期；糙隐子草在28年的资料中，4年未返青(1983、1988、1991、1993年)，观测到全物候期17年。牧草在生息过程中，不可能达到全物候期，这一方面决定于本身的生物学特性，另一方面受到生态环境的极大影响[15]，这主要是生态因子(气候因子、土壤因子、地理因子、生物因子、人为因子)的影响。究竟怎样的临界生态因子影响其正常的生育周期，有待于进一步研究探讨。

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