鄂尔多斯天然草原牧草产量及营养成分研究

张彩云

(内蒙古鄂尔多斯市气象局，内蒙古 鄂尔多斯 017010)

我国天然草原主要分布在北方地区，大部分为干旱或者半干旱气候区，光热充足、干旱少雨是其主要的气候特点[1]。鄂尔多斯市地处草原向荒漠的过渡地带，自东向西依次分布有温性典型草原、温性荒漠草原、温性草原化荒漠、温性荒漠4类地带性植被，由于其处于几个自然地段的交接地带，造就了全市草原类型多样，植物资源丰富的特点。但由于受干旱少雨、风多沙大、土层薄、土壤贫瘠等因素影响，草原生态系统存在着一定的脆弱性和不稳定性。天然草原牧草是草食畜赖以生存的基础，合理运用草原地上生物量和牧草营养成分含量确定载畜量，使草地经济效益和生态效益最优化，是实现草地畜牧业可持续发展的基础。而不同地区的天然草原牧草，由于受地域、土壤环境、气候条件、海拔高度等影响，其产量和营养成分也大不相同[2-6]。研究以鄂尔多斯地区天然草原牧草为研究对象，利用4个监测点7月下旬至8月上旬测定的牧草产量和营养成分数据资料(2005～2016年)，对不同地区天然草原牧草的产量和营养成分进行差异性分析及综合排序，分析各个地区天然牧草产量的高低和营养成分的大小。最后运用相关分析方法，揭示天然草原牧草产量及各营养成分与气候条件的相互关系。为鄂尔多斯地区合理利用气候资源、维护草地生态系统、合理确定载畜量、实现草地畜牧业的可持续发展提供科学依据。

1 材料和方法

1.1 研究区概况

研究区位于内蒙古鄂尔多斯市，地处N 37°35′24″～40°51′40″，E 106°42′40″～111°27′20″。西、北、东三面为黄河环绕，平均海拔在1 000～1 500 m，全市东西长约400 km，南北宽约340 km，总面积为8.7万km2。气候类型属典型的温带大陆性气候，全市年平均气温7.4℃，年降水量在317.7 mm，年日照时数2 999.7 h,无霜期为148 d。草原是鄂尔多斯生态系统的主体，全市共有草原面积6 523 473.3 hm2，占国土总面积的75.3%，其中可利用草原面积5 826 046.7 hm2，占草原总面积的89.3%。4个监测点中，乌审旗位于鄂尔多斯东南部地区，为温性典型草原，杭锦旗、鄂托克旗、鄂托克前旗位于鄂尔多斯西部地区，为温性荒漠草原。克氏针茅(Stipakrylovii)、锦鸡儿(Caraganasinica)、小针茅(Stipaklemenzii)、糙隐子草(Cleistogenessquarrosa)等为优势种。

1.2 试验方法

4个监测点牧草观测场地面积均为100 m×100 m，场地内设置4个监测区域，为50 m×50 m，每年轮换监测，并设置围栏保护，围栏内草地常年无放牧活动。牧草地上生物量与营养成分取样面积为1 m×1 m，共4个重复。每年7月下旬至8月上旬，测量牧草地上生物量，包括牧草的鲜重与干重，计算干鲜比，并对取得的混合牧草样品的营养成分进行测量，选取天然草原牧草测定的粗蛋白、粗脂肪、粗灰分、粗纤维、无氮浸出物、吸附水、钙、磷含量8项成分作为天然草原牧草营养成分综合评价指标。

气候资料选择2005～2016年4个监测站点的生长季的降水量、平均气温、日照时数及5℃积温。

1.3 数据处理

运用Excel 2007软件对2005～2016年12年的天然牧草的鲜重、干重以及牧草各营养成分数据资料进行初步处理并统计平均值，采用SPSS 17.0对4个地区的牧草产量及营养成分含量进行方差分析及多重比较，并对牧草的营养成分进行主成份分析和综合排序。最后通过相关分析法，分析气象因子对牧草产量及营养成分的影响。

2 结果与分析

2.1 天然草原牧草产量分析

4个监测站点，牧草鲜重最高的地区在乌审旗，11年平均产量为2 276.08 kg/hm2，显著(P<0.05)高于鄂托克旗(1 455.08 kg/hm2)、鄂托克前旗(1 328.83 kg/hm2)以及杭锦旗(826.00 kg/hm2)，而后三者之间牧草鲜重产量差异并不显著(P<0.05)。牧草干重最多的地区仍然是在乌审旗，干草产量为962.84 kg/hm2，其次为鄂托克前旗(655.43 kg/hm2)，再次为鄂托克旗(634.42 kg/hm2)，干草产量最少的地区仍然是杭锦旗(463.75 kg/hm2)，其中乌审旗牧草干重与其他3个地区牧草的干重同样存在着显著差异。牧草干鲜比最高的地区在杭锦旗为59.40%，其次为鄂托克前旗(52.44%)，两者之间差异不显著，鄂托克旗草原与乌审旗牧草的干鲜比相对较低，分别为47.90%和42.64%，且两者之间也无显著差异。杭锦旗牧草的干鲜比显著(P<0.05)高于乌审旗以及鄂托克旗。因为鄂托克前旗牧草干鲜比高于鄂托克旗，因此，虽然鄂托克旗牧草鲜草产量高于鄂托克前旗，但干草产量却不及鄂托克前旗(表1)。

表1 4个监测站点天然牧草产量

注：同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)

2.2 天然牧草营养成分分析

4个地区天然牧草营养成分中的粗脂肪、粗蛋白、无氮浸出物、吸附水、钙、磷均无显著的差异(P<0.05)，而粗纤维含量最高的在乌审旗，占30.94%，显著(P<0.05)高于鄂托克旗(25.07%)、鄂托克前旗(24.55%)以及杭锦旗(24.23%)，后三者之间粗纤维的含量无明显的差异。粗灰分含量最高的地区在杭锦旗为12.58%，显著高于鄂托克前旗(9.15%)、鄂托克旗(8.63%)和乌审旗(8.56%)，后三者两两之间粗灰分的含量也无显著差异(表2)。

为进一步研究各地天然草原牧草营养成分的高低，运用主成分分析方法对鄂尔多斯市4个监测点12年平均营养成分进行主成份分析，选取了2个主成份。其中，粗蛋白、钙、磷、吸附水、粗纤维、无氮浸出物在第1主成分上有较高的载荷，说明第1主成分基本反映了以上6个指标的信息。粗脂肪、粗灰分在第2主成分上有较高的载荷，说明第2主成分基本反映了粗脂肪、粗灰分两个指标信息。两个主成分的方差贡献率分别是59.095%和27.367%，累计贡献率达86.462%，代表了牧草样品86.462%的信息，信息损失量为13.538%。应用主成分分析方法对鄂尔多斯市 牧区天然草原牧草营养成分进行综合评价，就是利用主成分综合得分的大小来评价各个地区天然草地牧草营养成分的高低，主成分综合得分越大，牧草营养成分越高，反之则越低。结果显示，鄂尔多斯市西南部地区的鄂托克前旗牧草营养成分最高，综合主成分得分为1.482，其次为西北部地区的杭锦旗，再次为鄂托克旗，而东南部的乌审旗牧草营养成分最低，综合主成分得分为-1.897(表4)。

表2 4个监测站点天然牧草营养成分

注：同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)

表3 选取指标与主成分因子载荷矩阵

2.3 天然草原牧草产量及营养成分与气候条件的关系

选取4个地区生长季平均气温、降水量、日照时数以及5℃积温，研究牧草产量及营养成分与气候之间的关系。对4个地区每年牧草的鲜重、干重、干鲜比以及各营养成分构成与对应年份的气象因子进行相关分 析。结果表明，牧草产量与降水量呈现极显著的正相关关系(N=48，P<0.01)，牧草鲜重、干重与降水量的相关系数分别为0.551和0.525，而降水量与牧草的干鲜比呈极显著的负相关，相关系数为-0.401。生长季的平均气温、日照时数、5℃积温对牧草的产量影响相对较小，没有达到显著相关水平(表5)。

牧草各营养成分中，粗脂肪的含量与生长季的降水量呈现极显著的负相关(N=48，P<0.01)，相关系数为-0.355，说明降水量偏多反而不利于牧草中粗脂肪的积累。生长季的日照时数与粗纤维的含量呈显著的正相关(P<0.05)，相关系数为0.314，与无氮浸出物的含量呈显著的负相关，相关系数为-0.395，说明生长季的日照时数偏多，牧草中的粗纤维含量则高，而无氮浸出物的含量则会变少。其他营养成分的含量与气象因子的相关性较小，没有达到显著性检验(表5)。

表4 各主成分得分、综合得分及牧草营养成分排序

表5 牧草产量及营养成分与气候因子的相关关系

注：*表示显著影响(P<0.05)，**表示极显著影响(P<0.01)

3 讨论

不同地区的天然草原牧草的产量及其营养成分不同，不同刈割期对牧草的产量和营养价值影响很大，北方干旱区天然牧草草层高度在7月或者8月最高。水热条件是影响牧草生长发育及产量形成的主要因素[7-9]，但一些研究报道，北方干旱地区，热量条件充足，大气降水是牧草生长发育的主要水分来源，牧草产量的形成主要取决于自然降水条件[10-11]，这与本研究的结果基本一致，乌审旗地区位于鄂尔多斯市东部地区，降水量多于西部地区，因此，牧草产量也高于西部另外3个地区。

天然草原牧草的营养成分是形成畜产品的基础，也是评定牧草营养价值的重要指标之一。不同类型天然草原及不同植被类型构成是牧草营养成分高低的决定因素，同一种牧草生长在不同地区，不同气候条件下，营养成分也不仅相同。天然牧草中各种营养成分的高低是评价其营养价值的重要因素，粗蛋白质、灰分含量越高，粗纤维含量越低，则天然牧草营养价值就越高，反之，营养价值则越低。但单一的营养成分绝对含量指标不能准确地评价牧草的营养成分，试验运用主成分分析方法，可以综合量化各指标的权重，避免人为的主观性，提高分析结果的精确度。

4 结论

鄂尔多斯市4个天然牧草监测站点中，乌审旗牧草产量显著高于其他3个地区，但是牧草综合营养成分却不及其他3个地区，主成分分析结果显示，鄂托克前旗牧草的营养成分最高，其次为杭锦旗，再次为鄂托克旗，这也说明典型草原牧草的营养价值小于荒漠草原牧草的营养价值。杭锦旗地区的天然草原牧草产量虽然较低，但牧草营养成分相对较高。自然降水是影响鄂尔多斯地区天然草原牧草产量的主要因素，4～9月的降水量与牧草的鲜重、干重和干鲜比均达到极显著的相关关系，相关系数分别是0.551，0.525和-0.355。天然草原牧草营养成分，只有少数几个成分与气象因素达到显著相关水平，其中粗脂肪的含量与降水量呈极显著的负相关，日照时数与粗纤维含量呈显著的正相关，而与无氮浸出物呈显著的负相关。