不同营养管理模式对扎赉特旗图牧吉草甸草原植被特征影响

张旗，候伟峰*，张伊敏，姜昕禹，毕盛楠，赵力兴，莽春霞，其格其

（1.兴安盟农牧科学研究所草业研究室，内蒙古 乌兰浩特 137400； 2.兴安盟农畜产品质量安全中心，内蒙古 乌兰浩特 137400）

草地是陆地生态系统的重要组成部分，其总面积约为33.95 亿hm2，约占陆地面积的26%[1]。我国拥有约4 亿hm2天然草地，占我国国土面积的41.70%[2]。然而，近几年来，由于气候的变化及人为的破坏，我国多地草地出现不同程度退化[3-5]。天然草地资源作为我国农牧业发展的重要资源之一，其退化会引起诸多问题，主要体现在两个方面：一是草地生产力、生物多样性和可食用饲草产量下降；二是当地草地土壤质量的下降[6]。由于草地生产力下降及生态恶化问题不断发生，许多草业研究者将目光投向草地的保护与生产力提升。越来越多的研究表明，草地退化的根本原因在于草地生态系统土壤养分的流失及营养元素循环失衡[7]。现阶段，不同营养管理模式应用于草地的技术已相对成熟，而关于兴安盟地区草甸草原草地生产力提升、生态环境修复的相关内容研究较少[8]。

扎赉特旗属温带大陆季风性气候，其地貌特征主要为低山、丘陵和平原。当地雨水适中，气候宜人，其独特的地形和气候环境孕育了兴安盟地区特有的草原植被类型[9-13]。现扎赉特旗约有天然草场66.67 万hm2，其草原植被组成以多年生丛生禾草及根茎性禾草为主，是典型的草甸草原。施肥可以有效提高草地上部分可食用牧草的生物量，还可以在一定程度上有效改善牧草品质[14]。本试验研究了不同营养管理模式对扎赉特旗草甸草原的影响，为草甸草原生态修复提供数据支撑及理论基础，对未来兴安盟、扎赉特旗的农牧产业发展具有重要意义。

1 研究区概况及研究方法

1.1 研究区概况

研究区位于内蒙古自治区兴安盟扎赉特旗图牧吉镇（122°58′45.10″E，46°9′49.26″N），海拔163 m，属大陆性季风气候，全年平均气温4.3 ℃，无霜期130 d左右。雨热同期，降水主要集中于7—9 月，年降水量350～400 mm，土壤系砂质淡栗钙土。2022 年调查样地主要建群种为羽茅（Achnatherum sibiricum L.Keng）和毛秆野古草（Arundinella hirta Thunb.Tanaka）。优势种为大油芒（Spodiopogon sibiricus Trin.）、达乌里胡枝子（Lespedeza davurica）、尖叶胡枝子（Lespedeza hedysaroides）和中华隐子草（Cleistogenes chinensis）；伴生种为火绒草 [Leontopodium leontopodioides（Willd.） Beauv.]、达乌里芯芭（Cymbaria daurica L.）及寸草苔（Carex duriuscula C.A.Mey.）等。

1.2 试验设计与方法

本试验设计了4 种不同营养管理模式来处理图牧吉样地，试验周期为1 年。4 种营养模式分别为施用有机肥（有机质≥30%） 组、施用化肥（复合肥，NP2O5-K2O：26-11-11）组、自然放牧组及无管理措施的对照组。每个处理组设3 个样地，每个样地面积为25 m2，共12 个样地。对相关试验区进行围栏围封，在次年植被生长旺盛的8 月进行调查取样，测定产量。取样工具：样方框、量尺、尼龙网袋、标签、植被调查表、GPS 定位系统、行政区划图及地形图等。通过样方块划定样方，对样方内植被高度、盖度、种类和产草量进行测定，每个处理组重复采集3 个样方，样方面积为1 m×1 m。植被高度的测量：用量尺测量绝对高度。草群盖度：使用目测法计算，保证试验中固定1 人目测确定，以降低误差。产草量测定：齐地面刈割样方内所有种类植物，分别称重，相加后得到该样方鲜草产量；将草样阴干至恒重，称重后相加，得到其干草产量。

1.3 数据处理

试验中的草群高度、盖度、多样性及地上产量等数据信息利用Excel 软件整理，用SPSS 20.0 统计学软件进行单因素方差分析、多重比较。P＞0.05 表示差异不显著，P＜0.05 表示差异显著，图片绘制使用Origin 软件。

2 结果与分析

2.1 不同营养管理模式对草群高度、盖度及草产量的影响

本文中草群高度主要指不同营养管理模式下样地草群生殖枝的高度。由图1 可知，不同营养管理模式对图牧吉草甸草原草群高度影响较大，有机肥组草群高度显著高于放牧组（P＜0.05）；化肥组、对照组和放牧组草群高度差异不显著（P＞0.05）；有机肥组、化肥组和对照组间差异不显著（P＞0.05）。图1 中4 种营养管理模式下草群高度由高到低依次为有机肥组＞化肥组＞对照组＞放牧组，分别为61.18、52.82、49.21 和33.84 cm。

图1 不同营养管理模式下的草群高度

本试验草群盖度指样地草群地上部分占地面的投影面积。由图2 可知，4 种不同处理组间对照组草群盖度低于其他营养管理模式，但差异不显著（P＞0.05）。4 种营养管理模式下草群盖度由大到小依次为放牧组＞有机肥组＞化肥组＞对照组，处理值分别为86.67%、80.33%、80%及60.33%。

图2 不同营养管理模式下的草群盖度

本试验草产量为图牧吉草甸草原样地干草产量。如图3 所示，添加了有机肥和化肥的图牧吉天然草甸草原干草产量显著高于对照组和放牧组（P＜0.05）。4种营养管理模式下，干草产量由高到低依次为有机肥组＞化肥组＞放牧组＞对照组，分别为591.76、548.59、368.79 和341.52 kg/hm2。施用有机肥组草甸草原干草产量对比其他处理组分别高出43.17、222.97 和250.24 kg/hm2； 施用化肥组分别比对照组和放牧组高出207.07 和179.8 kg/hm2。

图3 不同营养管理模式下的干草产量

2.2 不同养分管理模式对植物多样性及主要建种群鲜草产量的影响

表1 为调查汇总后4 种不同养分管理模式下草原主要植物类型。由表1 可知，放牧组植物多样性较其他3 组有优势，有机肥组植物数量最少，化肥组和对照组相近。表2 为扎赉特旗图牧吉草甸草原主要建群种毛秆野古草与羽茅鲜草产量。由表2 可知，有机肥组、化肥组与对照组的毛秆野古草鲜草产量差异不显著 （P＞0.05），放牧组显著低于有机肥组和化肥组（P＜0.05）；不同营养管理模式下羽茅鲜草产量差异不显著（P＞0.05）。

表1 不同营养管理模式下草甸草原植物多样性

表2 不同营养管理模式下主要建群种植物产量 单位：g

3 讨论

3.1 不同营养管理模式对草群高度、盖度及草产量的影响

本试验中，不同营养管理模式对扎赉特旗图牧吉草甸草原草群高度、产量及盖度有不同影响。对草群高度测定结果显示，对照组草群高度一定程度上低于机肥组与化肥组，且施用过有机肥的草地草群高度显著高于放牧组。说明有机肥和化肥的施用可以提高草群高度，这一结果与邱波等[15]、高超等[16]的研究结果相近。前人研究表明，植物的株高与其产量具有一定相关性[17]。本试验中，不同营养管理模式下图牧吉草甸草原草群高度及草产量的变化规律与候伟峰等[18]的研究结果相似，即施用有机肥与化肥的草地植物株高较高，同时也提高了草产量。陈奇乐等[19]研究表明，施用磷肥可显著提高草群盖度，而施用钾肥对草群盖度影响不显著。王东磊等[20]研究发现，通过不同施肥处理草群盖度增加了一定水平，但与对照组差异均不显著。在本试验中，与对照组相比有机肥组与化肥组在一定程度上提高了图牧吉草甸草原草群盖度，但4 种不同营养模式对草群盖度影响无显著差异，这与前人研究结果相似。

通过分析不同养分管理模式下干草产量结果表明，与对照组与放牧组相比，有机肥与化肥的添加均显著提高了图牧吉草甸草原干草产量，这一点与戚智彦等[21]的研究结果相似，营养物质作用于田间显著提高了草原生物量。不同的是，戚智彦等[21]研究发现，多数情况下放牧处理会降低产草量，而本试验中干草产量对照组低于放牧组，但差异不显著。这可能由于近年政策性放牧管制，图牧吉草甸草原放牧强度较低，草原牧草结构未被破坏。张慧玲等[22]在天祝抓喜草原研究中提到，低强度放牧对于草原牧草构成影响较小，而过度的禁牧或是放牧均会破坏草原结构。本试验结果表明，不同营养管理模式下，适度施用有机肥与化肥均可以有效提高扎赉特旗图牧吉草甸草原草群的高度与干草产量，对恢复草甸草原生产力有一定帮助，而过量施肥可能会降低草甸草原植物多样性。此外，过度放牧会降低草群的生产力、高度与盖度，对草甸草原有一定程度损害。

3.2 不同养分管理模式对植物多样性的影响

在不同营养管理模式下，放牧组植物多样性高于其他养分管理模式，这与前人[23-25]的研究结果相近，添加养分降低了草原物种多样性，但提高了地上生物量。图牧吉草甸草原采用不同营养模式管理后，调查中未发现植物群落中存在退化指示种，且主要优势种毛秆野古草、羽茅均为多年生禾草，这一点与戚智彦等[21]的研究结果相似，即养分的添加促进了草原上多年生禾草的生长。不同养分管理模式下，有机肥组与化肥组的毛秆野古草和羽茅草产量高于对照组及放牧组，而放牧组草产量最低，说明图牧吉草甸草原经不同营养模式管理后，其植物多样性与生产力呈负相关，这与姚奇[26]的研究结果富集养分会降低草地植物多样性相近。毛秆野古草、羽茅鲜草产量在有机肥组、化肥组、对照组及放牧处理下呈现逐渐下降趋势，证明养分添加提高了草地生产力，与张馨文等[27]的研究结果相似。候伟峰等[18]的研究结果表明，化肥能促进植物根茎生长，而有机肥则对草群高度影响较大。本试验中，图牧吉草甸草原羽茅产量在不同养分管理模式下差异不显著，而毛秆野古草产量放牧组显著低于有机肥组和化肥组，表明不同营养管理模式对不同种类植物的影响也不同。这也证实在保护退化草地或提高草群生产力时，需明确草地主要建种群，针对不同草群类型，确定其适宜的营养添加种类及添加量。前人[28-29]的研究结果也证实了这一点。

4 结论

不同养分管理模式下扎赉特旗图牧吉草甸草原草群高度、干草产量及主要建种群的鲜草产量具有较大差异，有机肥和化肥的添加有助于草甸草原生产力的提高与恢复，并可以提高多年生禾草毛秆野古草、羽茅的产草量。