新疆昌吉州草地生产力年际动态分析

黄 军，赵 炎，任玉平，王高峰，陈爱莲，王吉云

（1.昌吉州草原站，新疆 昌吉 831100；2.新疆畜牧科学院草原研究所，新疆 乌鲁木齐 830000；3.昌吉州治蝗办，新疆 昌吉 831100）

草地资源与生态监测是草地保护和建设的基础性工作，掌握草地现状和发展趋势，对制定草地保护和建设政策、指导草原畜牧业生产、加强草地监督管理、保障生态安全具有极其重要的意义。随着信息技术的迅速发展，遥感、地理信息系统和全球定位系统集成的“3S”技术，以不同时空尺度的大容量遥感影像、空间定位信息描述空间对象，在计算机系统及网络支持下实现空间信息的动态更新、管理和分析，为宏观资源与生态监测提供了理想的技术手段［1］。草地监测工作也顺应这一技术潮流，进入以“3S”技术为主的时代，从传统的地面调查、监测，到结合遥感影像判读、分析。笔者在对新疆昌吉回族自治州草地资源及生产力动态评价中，调查路线、样地设置及选点方面利用遥感影像、地理信息和GPS定位，具体调查及分析采用常规方法，以期监测草地生产力动态变化。

1 研究方法

1.1 研究地区的自然地理特征概况

新疆昌吉回族自治州地处天山北麓，准噶尔盆地东南部，位于 E 85°17′50″～91°32′15″，N 43°06′31″～45°38′50″，海拔280～5 445m，从东、西、北三面环抱乌鲁木齐市。地形南高北低，南部为东西横亘的天山，北部为浩瀚的古尔班通古特沙漠，东北部为将军戈壁，卡拉麦里山、北塔山此起彼伏，中部为天山北麓山前平原。干旱大陆性气候，冬季寒冷、夏季炎热、昼夜温差大。由于受地形条件的影响，由南向北气候差异较大，南部山区夏季降水充沛；北部大陆性气候特征显著。年日照时数为2 600～3 000h，年≥10℃积温为2 300～3 600℃，年平均气温6.8℃，年均降水量190mm。土壤分布自南向北依次呈草甸土－黑钙土－栗钙土－棕钙土－灰漠土的垂直地带性变化［2］。

1.2 样地设置

根据昌吉州7县市卫星遥感影像和草地类型分布的垂直地带性，依照文献［3］的方法，在草地监测关键区域和重点监测草地类型分布区，选择有代表性的典型地段作为定位监测样地。2006～2010年生产力监测共布置样地97个（其中，2006～2007年监测木垒县、奇台县、阜康市、昌吉市和玛纳斯县五县市42个样地），共有7大类，其中，高寒草甸10个、山地草甸15个、温性草甸草原8个、温性草原13个、温性荒漠草原14个、温性荒漠29个、低平地草甸8个。

1.3 样方布置

一个样地内布设3个样方，样方为正方形，样方间隔距离不超过250m。草本及半灌木草地布设样方的面积1m2，每个样方3次重复，小半乔木及灌木草地布设样方的面积为100m2，不做重复。

1.4 草层高度

测定草地植物自然状态下，草丛叶层集中分布部位的平均高度。

1.5 植被盖度

样地内取1m×1m样方5个，采用一个面积为1m2并用细线分割成10cm×10cm方格网的样方置于草地上，按不同植物冠投影占有的方格数的方法统计盖度［4］。

1.6 生物量测定

2008～2010年植物生长季7月上旬～8月上旬调查测产，采用齐地面刈割，鲜草装袋称重。

2 监测结果

2.1 草地植被类型

昌吉州主要草地植被类型9大类，天然草地面积585.6万hm2，可利用面积520.7万hm2。其中，荒漠类390.6万hm2，面积最大，占到总可利用面积的75%，其他类型草地面积分别占总可利用面积不到10%（表1）。昌吉州自南向北依次呈高寒草甸—山地草甸—草甸草原—典型草原—荒漠草原—草原化荒漠—荒漠的垂直地带性分布。高寒草甸优势种植物有细果苔草（Carexstenocarpa）、线 叶 嵩 草（Kobresia capillifolia）、珠芽蓼（Polygonumviviparum）、仰卧早熟禾（Poasupina）、高山早熟禾（P.alpina）等。山地草甸优势种植物有天山羽衣草（Alchemillatianshannica）、仰卧早熟禾、老鹳草（Geraniumrectum）、委陵菜（Potentillasp.）、草原糙苏（Phlomispratensis）、紫花鸢尾（Irisruthenica）、线叶嵩草、老芒麦（Elymus sibiricus）、黄花苜蓿（Medicagofalcata）、羽衣草、老鹳草、苔草等。山地草原优势种植物有羊茅（Festuca ovina）、针茅（Stipacapillata）、冰草（Agropyroncristatum）、草原苔草（Carexliparocarpos）、冷蒿（Artemisiafrigida）、万年蒿（A.gmelinii）、新疆亚菊（Ajaniafastigiata）等。荒漠草原优势种植物有锦鸡儿（Caraganaroborovskyi）、白滨黎（Atriplexcana）、喀什蒿（Artemisiakaschgarica）、针茅、羊茅、草原苔草、沙生针茅（Stipaglareosa）、驼绒藜（Caratoideslatens）、假木贼（Anabasisbrevifolia）、小蓬（Nanophytonerinaceum）、木 地 肤（Kochiaprostrata）、博 乐 蒿（Artemisiaborotalensis）等。荒漠优势种植物有博乐蒿、顶羽菊（Acroptilonrepens）、驼绒藜、假木贼、小蓬、木地肤、木碱蓬（Suaedadendroides）、樟味 黎（Camphorosmamonspeliaca）、叉 毛 蓬（Petrosimonia sibirica）、猪毛菜（Salsolabrachiata）、角果藜（Ceratoidesarenarius）、骆驼蓬（Peganumharmala）、刺叶锦鸡 儿（Caraganaacanthophylla）、琵 琶 柴（Reaumuriasoongorica）、镰芒针茅（Stipacaucasica）等。平原区主要是黎科植物，山区主要是菊科、禾本科、豆科、莎草科植物［2］。

表1 昌吉州各草地可利用面积Table1 Area of available rangeland in Changji Prefecture hm2

2.2 草地植被监测

与1988年第1次草地资源调查相比，草地植被优势种明显减少，现存的优势种也不是特别明显，高寒草甸、草甸草原和典型草原植物种类中杂类草比例最多，在荒漠草原、荒漠类型中，植物种类单一，木地肤、驼绒藜等优良牧草几乎消失，一年生和短命植物所占比例加大。低地草甸类型仅奇台县由于实施禁牧而得以保存，其他县市因草地退化低地草甸已经消失。

表2 草地植被状况Table2 Vegetation condition

2.3 草层高度监测

2006～2010年监测结果表明，天然草地植被在草甸区、草甸草原区和低地草甸区长势最好，草层高度明显高于其他类型（图1）。高寒草甸、草甸草原、典型草原、荒漠草原草层高度与1988年相比变矮，草层降低幅度高寒草甸、草甸草原、典型草原、荒漠草原分别是20.0%～77.6%、48.3%～62.2%、22.3%～54.6%、31.3%～59.7.6%；山地草甸草层高度高与1988年相比增高，草层增高幅度28%～178%；低地草甸草层高度2007年比1988年增高14.3%，2010年比1988年下降80.7%。

图1 监测年度各类型草地草层高度变化Fig.1 Variation of community height in monitoring period

2.4 草地植被覆盖度监测

监测年度草地植被覆盖度与1988年相比除荒漠草原下降外，其他类型有上升也有下降。高寒草甸植被覆盖度2008年无变化，其他年度覆盖度下降明显，下降幅度12.7%～33.3%；山地草甸植被覆盖度2006、2007年分别较1988年上升了0.8%、7.6%，2008～2010年分别较1988年下降了13.9%，4.3%和1.1%；草甸草原除2007年上升1.7%外，其他年度都下降，下降幅度在8.4%～33.3%；典型草原植被覆盖度2007、2009年上升8.0%、1.8%，2006、2008、2010年分别下降了20.9%，23.1%和0.6%；低地草甸2007、2010年分别下降了70.0%、13.4%（表3）。

2.5 草地生产力监测

草地鲜草产量，山地草甸和草甸草原明显高于其他类型。高寒草甸各监测年度产量均下降，下降幅度26.3%～43.5%；山地草甸、草甸草原、草原和荒漠草原2006～2008年产量均下降，下降幅度10.5%～50.3%，2009、2010年产量均上升，上升幅度6.1%～55.0%；低地草甸2007、2010年产量分别下降78%、26.5%，2008、2009 年 产 量 分 别 上 升 了 37.9% 和124.3%（表4）。

表3 草地植被覆盖度Table3 Coverage of rangeland vegetation %

表4 草地生产力监测Table4 Rangeland productivity kg／hm2

3 结论与建议

3.1 结论

5年的监测结果显示，各草地类型植被不同程度退化。植物种类减少，草群结构单一，某些优势种出现频率很低，一年生和短命植物比例增加，毒草如醉马草（Achratheruminebrians）大量出现；草层高度不同程度下降。除山地草甸外，高寒草甸、草甸草原、草原和荒漠草层高度下降明显，下降幅度都超过了10%；植被覆盖度降低。除荒漠外高寒草甸、山地草甸、草甸草原、荒漠草原和低地草甸下降明显，下降幅度都超过了10%；草地生产力不同程度下降，但2009～2010年草地生产力有所上升。

3.2 建议

基于“3S”技术的草原监测技术发展非常迅速，目前在个别地区已经将“3S”技术应用到草地监测的各个领域，建立了草地生产力、草地退化以及草地灾害等的数据模型［5］，对草地生态保护建设决策及预警起到了非常重要的作用［6］。现在“3S”技术在昌吉州草地监测应用中还不广泛和深入，监测技术手段和设备落后，固定监测点仅仅停留在GPS定位上，固定监测点没有任何的保护设施和必要的气象站点，完全靠大量人力利用传统的方式进行监测，数据的科学性、可靠性、准确性受到影响。建议：（1）进一步加大草地监测投入，利用“3S”技术建立起完善的草地监测预警网络；（2）全州草地资源总体上退化趋势仍未改观，草地生产力特别是荒漠草地生产力低下，对此，要加强人工草地建设，同时，加强对本地野生牧草品种的采集驯化和培育，加强天然草地改良；（3）尽快制定草地生态功能区划，加快制定和完善草地保护建设利用规划，并将规划纳入国民经济及社会发展总体规划当中。

［1］ 米兆荣，张耀生，赵新全，等.NDVI和EVI在高寒草地牧草鲜质量估算和植被动态监测中的比较［J］.草业科学，2010，27（6）：13－19.

［2］ 任玉平，冯海记，朱进忠，等.昌吉回族自治州草场资源调查报告［M］.新疆民族出版社，1988：3－4，22－45.

［3］ 唐川江，周俗，张新跃，等.基于“3S”技术的四川省草地资源与生态动态监测技术设计［J］.草业科学，2004，21（12）：33－36.

［4］ 刘德福.草地调查与规划学实习指导［M］.北京：中国农业出版社，1995：40－44.

［5］ 严瑞瑞，杨桂霞，张宏斌，等.呼伦贝尔草甸草原牧草产量及载畜力估算［J］.草业科学，2010，27（12）：140－147.

［6］ 韩天虎，孙斌，张贞明，等.甘肃草原资源与生态监测预警体系建设思考［J］.草原与草坪，2009（2）：74－75.