短期内混合放牧对荒漠草原植物群落特征的影响

武 倩，韩国栋，王成杰，刘晓娟，王忠武，李治国

(内蒙古农业大学生态环境学院，内蒙古 呼和浩特 010018)



短期内混合放牧对荒漠草原植物群落特征的影响

武 倩，韩国栋*，王成杰*，刘晓娟，王忠武，李治国

(内蒙古农业大学生态环境学院，内蒙古 呼和浩特 010018)

本文通过设置不同放牧方式(单一放牧、混合放牧和不放牧)，以希拉穆仁荒漠草原植物群落为研究对象,研究混合放牧对荒漠草原植物群落特征的影响。得出以下结果：(1)在混合放牧处理中,放牧牛对短花针茅的采食导致短花针茅高度降低，可减弱针茅果实对羊皮的伤害。(2)混合放牧下由于不同牲畜食性选择不同，可以很好的利用草地资源。牛羊的采食习惯不同，羊喜爱采食植株较低，鲜嫩多汁的牧草，而牛会采食植株较高的植物。(3)在较短的放牧时间里，由于不同牲畜对植物资源的利用不同，植物的多样性有所提高。

混合放牧；植物群落；荒漠草原

放牧作为人类对草地生态系统管理和利用的主要手段，是影响草地群落结构和功能的最主要人为干扰方式〔4-5〕。放牧对草地植物群落组成、结构、特征、生产力及其动态规律的影响一直是研究的重要内容。天然草地放牧利用会引起草地物理环境变化，草地植物生长发育受到干扰，群落多样性因此而变化〔6〕。适当的放牧，使群落资源丰富度和复杂程度增加，维持了草地植物群落的稳定，有利于提高群落的生产力〔7〕。植物群落的生物多样性在很大程度上维持着草地生态系统可持续性和草地生产力〔8〕。

放牧制度是放牧管理中的组织和利用体系，它规定了家畜对放牧地利用时间和空间上的通盘安排。它是通过草地的利用与休闲在时间和空间上的科学组合，结合放牧强度和放牧频率的调整，使牧草生长与家畜营养之间达到数量上的平衡〔9〕。放牧制度在国内外有许多研究，多数表明划区轮牧可以提高牧草产量与家畜生产，同时也可以改良草地，防止草地退化〔10-13〕。因此，合理的放牧制度可以恢复草地生机，提高草地生态效益，保持草地生态平衡，使草地得以永续利用。

有关放牧与草地植物群落特征和生物多样性的关系研究，在国内外已经有许多报道〔14-16〕。但这些研究主要是针对单一放牧的放牧强度以及放牧制度对草地植物群落特征的影响，对于混合放牧对草地植物群落特征的影响国内研究较少。不同种类的草食动物对植物群落的影响存在差异，这种差异较小可能导致其对植物群落的影响累加，而这种差异足够大就会使其对植物群落的影响有互补作用。本试验在内蒙古希拉穆仁草原上通过设置不同的放牧方式来研究其对草地植物的影响，试图阐释放牧方式对草地生态系统过程及功能作用的内在机制，为开展草地的适应性管理提供可靠的科学基础。

1 材料与方法

1.1 研究区域自然概况

1.1.1 试验区地理位置

试验地位于内蒙古希拉穆仁草原。地理位置为北纬41°18′～41°23′，东经111°07′～111°14′。该区总土地面积69239.82hm2。其中草场面积66689.14hm2，占总土地面积的96.32%。可利用草场面积65143hm2，占草场总面积的97.68%〔17〕。

1.1.2 试验区气候条件

试验区地处温带半干旱区，属于典型的大陆性季风气候。冬季漫长严寒，夏季短促温凉，寒暑变化强烈；降雨量少，且年际、月季变幅悬殊。平均降水量为284mm，蒸发量为2305mm，降雨主要集中在7～9月份；日均气温≥20℃的暖季不足一个月，年平均温度2℃，无霜期83d左右；≥10℃年有效积温1985℃～2800℃〔24〕。四季气温变化的特点是春季升温迅速，秋季降温急剧，春温高于秋温。

1.1.3 试验区土壤类型

实验区主要分布有栗钙土和草甸土类，其中栗钙土包括草甸栗钙土、典型栗钙土等，草甸土为盐化草甸土亚类〔17〕。

1.1.4 试验区主要植被类型

实验区植被以中旱生和旱中生类植物为主，主要植物种有：短花针茅(Stipabreviflora)、蒙古葱(AlliummongolicumRegel)、细叶葱(AlliumtenuissimumLinn)、 冷蒿(ArtemisiafrigidaWilld)、阿尔泰狗娃花(Heteropappusaltaicus)、羊草(Leymuschinensis)、冰草(Agropyrondesertorum)、糙隐子草(Cleistogenessquarrosa)、木地肤(Kochiaprostrata)、银灰旋花(Convolvulusammanni)、乳白花黄芪(Astragalusgalactitespall.)等。

1.2 试验设计和测定方法

1.2.1 试验设计

试验地位于内蒙古希拉穆仁草原，设3个区组，每个区组内划分4个小区，用网围栏隔开，每小区内设一个固定饮水点。每个小区面积为2hm2。混合放牧区为4hm2。本试验共分四个处理，分别为单牧区1(牛3头)、单牧区2(羊15只)、混牧区(牛3头+羊15只)和无牧区，3次重复，共12个小区，随机分配到各区组中的小区内。本实验所用的放牧家畜为1-2岁育成牛、羊。2012年7、8月在每月的前十天进行试验地内控制放牧。

1.2.2 植物群落特征

高度、盖度和密度：试验期间，在每个处理区对角线上布设4条20m的样线，样线两头固定，做好标记。沿样线每隔2m分种测定植物高度、盖度和密度。样方大小：50cm×50cm。

1.2.3 群落及主要植物种群生物量

在各处理区每条样线两头设置50cm×50cm的测产样方。采用齐地面剪割法，测定地上植物生物量。

1.2.4 群落重要值

植物群落重要值计算公式为：

重要值=(相对高度+相对密度+相对盖度)/3

其中： 相对高度=某一植物种的高度/各植物种高度之和×100

相对密度=某一植物种的个体数/全部植物种个体数×100

相对盖度=某一植物种的盖度/各植物种的分盖度之和×100

1.2.5 群落植物多样性

群落多样性：根据描述样方内植物种数目、所有植物种的个体数和重要值，利用以下公式计算群落α多样性：

Margarlef丰富度指数(Ma)

Ma=(S-1)/LnN

Shannon-Wiener多样性指数(H′)

H′=-∑ PiLn (Pi)

Pielou均匀度指数(Jp)

Jp=-∑PiLn(Pi)/Ln(S)

其中，S：物种数目；N：所有物种个体数目；Pi：IV/∑IV(IV：重要值)

1.3 数据处理

本文数据使用SAS9.0进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 植物群落特征

2.1.1 主要植物种群的高度

2012年8月试验区的主要植物种群高度如表1所示。短花针茅的高度在单牧区1、混牧区显著低于(P<0.05)单牧区2和无牧区，由此可以看出放牧牛的处理区短花针茅的高度明显变低。混牧区的银灰旋花的高度显著低于(P<0.05)其他三个处理区，单牧区1和单牧区2的银灰旋花的高度显著低于(P<0.05)无牧区，可能是牛和羊对银灰旋花的利用类似，所以对其高度产生了累加的影响。达乌里龙胆的高度单牧区2和混牧区显著低于(P<0.05)无牧区，而单牧区1与无牧区却无显著差异(P>0.05)，说明牛对达乌里龙胆的采食较少，而羊与牛相比采食较多。草原丝石竹的高度在单牧区1、单牧区2和混牧区显著低于(P<0.05)无牧区，而这三个处理之间并无显著差异(P>0.05)。同样，乳浆大戟的高度在单牧区1、单牧区2和混牧区显著低于(P<0.05)无牧区，而这三个处理之间并无显著差异(P>0.05)。植物种群的平均高度单牧区1和混牧区显著低于(P<0.05)无牧区，单牧区2与各处理间均不存在显著差异(P>0.05)，但数值上单牧区2的平均高度高于单牧区1和混牧区，说明放牧牛羊对种群的高度都有影响，但放牧羊对种群的高度影响不大，但放牧牛却会使种群高度明显降低。

表1 主要植物种群高度(cm)

2.1.2 主要植物种群盖度

表2是试验区2012年8月主要植物种群盖度。短花针茅的盖度在单牧区2显著高于(P<0.05)单牧区1、混牧区和无牧区，由此看出牛与羊相比采食较多的短花针茅，而其高于无牧区可能是因为单牧区2因羊对其他牧草的采食，使其对短花针茅的竞争减少。细叶葱的盖度在单牧区1、单牧区2和混牧区显著低于无牧区；阿尔泰狗娃花的盖度在单牧区1显著低于(P<0.05)单牧区2和无牧区，混牧区与其他各处理没有显著差异(P>0.05)。短翼岩黄耆的盖度在单牧区2和混牧区显著低于(P<0.05)其他两个处理，而单牧区1又显著低于(P<0.05)无牧区，说明牛和羊都采食短翼岩黄耆，而羊更喜食。在单牧区2和混牧区达乌里龙胆的盖度显著低于(P<0.05)单牧区1和无牧区，而在单牧区1和无牧区并无显著差异(P>0.05)，说明羊喜食达乌里龙胆，而牛不喜食。轮叶委陵菜在单牧区2的盖度显著低于(P<0.05)无牧区，其他两个处理与无牧区没有显著差异(P>0.05)，说明羊更喜食它。糙隐子草在混牧区的盖度高于单牧区1和单牧区2可能因为牛、羊均采食其他植物，导致其竞争减小，盖度增加。混合区和单牧区2乳浆大戟的盖度显著低于(P<0.05)无牧区，而单牧区1与无牧区又无显著差异(P>0.05)，说明羊比牛喜食乳浆大戟。各处理的总盖度并无显著差异(P>0.05)，但数值上无牧和混牧区稍高一些，说明短期的控制放牧对植物种群的总盖度并没有很大影响，但混合放牧与单牧相比总盖度较大。

表2 主要植物种群盖度(%)

2.1.3 主要植物种群的密度

2012年8月试验地主要植物种群的密度如表3示。短花针茅的密度在无牧区显著低于(P<0.05)单牧区2和混牧区，可能是由于采食与践踏使得短花针茅发生破碎而小型化从而密度较高。细叶葱的密度在单牧区1、单牧区2和混牧区显著低于(P<0.05)无牧区。银灰旋花和短翼岩黄耆的密度在单牧区2和混牧区显著低于(P<0.05)无牧区，说明羊较喜食银灰旋花。各处理的总密度没有显著差异，只是三个放牧区稍低于无牧区，说明本试验设置的放牧强度对植物种群的密度并没有很大影响。

表3 主要植物种群密度(株·丛/0.25m2)

2.2 植物群落地上生物量

如图1所示7月各处理的地上生物量并无显著差异(P>0.05)，单牧区1、单牧区2、混牧区和无牧区的地上生物量分别为18.48g/m2、17.05g/m2、17.50g/m2、16.00g/m2。8月单牧区1和混牧区的地上生物量显著低于(P<0.05)单牧区2和无牧区，单牧区1、单牧区2、混牧区和无牧区的地上生物量分别为12.84g/m2、15.75g/m2、14.52g/m2、17.88g/m2。除无牧区外，8月与7月相比植物地上生物量都有减少，但减少并不多，说明试验设置放牧强度在短时间内对植物地上生物量没有很大影响，但是从数值上看混牧区和单牧区1两个放牧牛的处理地上生物量低于单牧区2。表明牛的采食对植物地上生物量有较大影响。

图1 2012年植物群落地上生物量

2.3 主要植物种群重要值

表4是试验地主要植物种群的重要值。短花针茅的重要值在四个处理区分别位于第三位、第二位、第四位和第四位，冷蒿的重要值处于第四位、第三位、第五位和第四位；银灰旋花的重要值在各处理排在第一位、第四位、第二位和第二位；羊草的重要值在各处理拍第二、第一、第八和第一位；各处理区的短花针茅、冷蒿、银灰旋花和羊草的重要值排位靠前，在群落中的作用较的大，就单种而言短花针茅在单牧2最占优势，说明只放牧羊会使群落中的针茅所占优势变大。

表4 主要植物种群重要值

2.4 群落植物多样性

表5所示，8月份各处理的三种群落α多样性指数与7月份并无很大差异，无牧区的Margarlef丰富度指数在7、8月都高于其他处理，其中，7月以无牧区最大，混牧区最小，8月以无牧区最大，单牧2区最小。Pielou均匀度指数在7、8月份均以混牧区最大，无牧区最小，说明混合放牧可以使群落物种分布的更加均匀。8月份混牧区的这三种指数都比单牧区1和单牧区2高，说明混合放牧能够增加群落内的种群数及个体数。

表5 群落多样性指数

3 讨论

混合放牧的形式，对放牧的家畜进行科学的组织与安排，能够进一步扩大和深化合理放牧的效果。之所以要在有计划的放牧制度中引入混合放牧，这是因为各种家畜的采食特点不同，对草地的影响也不同的缘故，各种家畜对牧草的要求是不一样的。总的比较起来，羊对牧草的要求不严格，牛的选食性较严，采食牧草时留茬的高度也不一样。羊采食牧草时，下门齿和硬颚板夹住牧草，将牧草拔下吃进嘴里，留茬2—3cm。牛吃草是用舌将牧草揽进嘴里再拔下吃进，留茬较高，达5—6cm。从上述情况可知，草地只放牧一种家畜容易造成采食不均，只放羊的地段，往往会造成重牧，而只放牧牛的地段又容易形成浪费〔18〕。

本实验可以看出，羊喜爱采食植株较低，鲜嫩多汁的牧草，如细叶葱、蒙古葱、达乌里龙胆等，对植株较高的牧草采食较少，而牛会采食植株较高的植物，如短花针茅、阿尔泰狗娃花、草原丝石竹等。说明放牧牛羊对种群的高度都有影响，放牧羊对种群的高度影响不大，但放牧牛却会使种群高度明显降低。李世安提出，牛、羊的吃草习性不同，羊能吃牛所不吃的短草和杂草，而在放过羊的地方仍能留下牛所爱吃的较高的草。此外，羊喜欢采食灌木类，牛则不吃。因此，用不同种类的家畜进行重复放牧或混合放牧，能使草地得到充分利用〔19〕。而王万茂认为不同的牲畜对草地的要求不同。牛喜食带甜味多汁的禾木科、豆科和杂草类，最适宜在草层密度大，具有中等高度的草甸草地上放牧。羊的喜食范围较广，比其它牲畜更能利用低矮牧草，除由高大草类组成的草甸地和沼泽草地外，一般草地均可放牧〔20〕。本实验各处理的总盖度并无显著差异(P>0.05)，但数值上无牧和混牧区稍高一些，混合放牧处理能使总盖度变大。Pielou均匀度指数在7、8月份均以混牧区最大，无牧区最小，说明混合放牧可以使群落物种分布的更加均匀。其他区之间的差异不大但是8月份混牧区的这三种指数都比单牧区1和单牧区2高，说明混合放牧能够增加群落内的种群数及个体数。张松荫《养羊业进展》中提到，在英国，新西兰，苏联等国，广泛采用牛羊混合放牧，用牛来调节放牧地，使草地保持良好的状态。因为牛可以起到割草机的作用，吃掉羊不利用的粗长草类，有利于良牧草的再生，其盖度和群落植物个体数都会相应增加〔21〕。

4 结论

(1)在混合放牧处理中,放牧牛对短花针茅的采食导致短花针茅高度降低，因此可减弱针茅果实对羊皮的伤害。

(2)混合放牧下由于不同牲畜食性选择不同，可以很好的利用草地资源。牛羊的采食习惯不同。羊喜爱采食植株较低，鲜嫩多汁的牧草，而牛会采食植株较高的植物。

(3)在较短的放牧时间里，由于不同牲畜对植物资源的利用不同，植物的多样性有所提高。

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Effects of Mixed Grazing System on Plant Community in the Desert Steppe in a short time

WU Qian, HAN Guodong*, Wang Chenjie*, LIU Xiaojuan, WANG Zhongwu, LI Zhiguo

(College of Ecology and Environmental,Inner Mongolia Agricultural University,Huhhot 010018 )

The paper studied on the different grazing method (single grazing, mixed grazing and no grazing).Using the Xilamuren steppe as the research object, to discuss the effect of mixed grazing on plant community in the desert steppe. And we made three conclusions: (1) In the mixed grazing treatment,cattle grazing decreased the height of Stipa breviflora so the damage to the sheepskin can be reduced. (2)Mixed grazing made a good use of grassland resources due to the different choices of food.The habits of cattle and sheep are different, and the sheep preferred low, tender and juicy grasses, and the cattle preferred higher plants.(3)In a short time,different animal using different plant resources,and the plant diversity was increased.

Mixed Grazing Plant;Communities;Desert Steppe

S812.8

A

2095—5952(2015)01—0040—06

2015-02-16

武 倩(1991-)，女，内蒙古巴彦淖尔市人，从事数量生态研究。