鄧潮洲，儲少林，李瑞年，李曉敏，艾山江

(1.新疆畜牧科學院草業(yè)研究所，新疆 烏魯木齊 830000； 2.烏魯木齊市環(huán)保局，新疆 烏魯木齊 830000； 3.克孜勒蘇柯爾克孜自治州草原站，新疆 阿圖什 845350)

放牧是草地最簡單而又有效的利用方式，能為牲畜提供營養(yǎng)物質[1]，并且放牧通過影響草地生物量、植被組成、土壤化學組成和氣候等因素直接影響草地載畜能力[2-4]。而牲畜只采食優(yōu)質可食牧草的地上部分，適口性差的雜草及毒草則會在放牧過程中被保留。長期超載放牧會使可食牧草產量降低，毒草增多，從而導致草地退化，影響牧場的可持續(xù)性利用[5]。托云牧場高寒草地地處昆侖山和帕米爾高原的交匯地帶，主要以山區(qū)為主，地理偏僻，人煙稀少，但其獨特的草地資源為當?shù)氐男竽翗I(yè)提供了大量的優(yōu)良牧草。由于該區(qū)海拔較高，氣候寒冷，一直以來都被作為夏牧場進行草地利用。然而當?shù)貙Σ莸氐牟缓侠砝?，超載放牧，對草地造成較大的破壞，直接表現(xiàn)為草地資源退化，可食牧草產量降低，毒草雜草增多等一系列生態(tài)問題。長久以來對托云高寒夏季牧草的利用沒有系統(tǒng)性和科學性，無法確定草地的合理載畜量及植被系統(tǒng)的退化程度。有關不同放牧強度對草地的影響有較多的研究[6-10]，根據草地資源量確立了合理的載畜量[11]，并且探討了不同放牧強度對植被系統(tǒng)的影響[12-13]。地上生物量反映了當?shù)啬翀龅纳a能力，同時也是確立牧場載畜量的主要依據之一[14-16]。李文嬈等[10]對鹽池縣草地地上生物量進行了分析，確立了該區(qū)域合理載畜量為0.75羊單位·hm-2。高寒草地因分布位置及海拔等原因，開展研究的區(qū)域主要以青藏高原為主[11,15,17]，在新疆開展的研究較少[18]。關于托云牧場高寒草地地上生物量及放牧試驗的研究均未見報道。本研究通過在托云牧場設立圍欄放牧樣地，分析不同放牧強度地上生物量存量變化，比較不同放牧強度下羊只體質量增加效果，確定合理載畜量，為合理、有效利用當?shù)啬敛葙Y源提供科學參考，同時對高寒草地自然生態(tài)系統(tǒng)的保護具有重要意義。

1 研究區(qū)概況

托云牧場位于克州烏恰縣境內，地理坐標為40°27′53.7″ N，75°21′55.9″ E，海拔3 450 m，為典型的高寒草地夏牧場。托云鄉(xiāng)位于烏恰縣東北部，西鄰烏魯恰克提鄉(xiāng)，南連巴音庫魯提鄉(xiāng)和鐵列克鄉(xiāng)，北部和西端則與吉爾吉斯斯坦共和國接壤，邊境線長達115 km。烏恰縣屬溫帶干旱氣候區(qū)，年平均氣溫6.8 ℃，極端最高氣溫34.7 ℃，極端最低氣溫-29.9 ℃。年平均日照時數(shù)2 797.2 h，≥10 ℃的積溫2 529.3 ℃·d，無霜期138 d。年平均降水量163 mm，年平均蒸發(fā)量2 564.9 mm。主要分布植物有銀穗草(Leucopoaalbida)、高山羊茅(Festucaovinavar.brachyphylla)、針茅(Stipacapillata)、冰草(Agropyroncristatum)、新疆絹蒿(Seriphidiumkaschgaricum)、早熟禾(Poapretensis)、木賊麻黃(Ephedraequisetina)、蒲公英(Taraxacummongolicum)、棘豆(Oxytropisfalcatae)、委陵菜(Potentillachinensis)和點地梅(Androsaceumbellata)。

2 研究方法

2.1試驗設計 試驗地設在新疆維吾爾自治區(qū)克孜勒蘇柯爾克孜自治州烏恰縣托云牧場，試驗地總面積為26.8 hm2，將總樣地用鐵絲網分割成4個6.7 hm2的子樣地，設為4個水平放牧梯度，分別為輕度、中度、重度及對照(禁牧)樣地。選擇烏恰縣當?shù)仄贩N柯爾克孜羊進行放牧試驗，樣地載畜量為輕度放牧區(qū)4羊單位，中度放牧區(qū)7羊單位，重度放牧區(qū)10羊單位[10]，載畜量分別為0.6、1.05、1.5羊單位·hm-2。輕度、中度、重度試驗羊單位平均體質量分別為60.38、62.00和61.83 kg，各試驗羊體質量差異不顯著(P>0.05)，試驗羊只打耳標，不同放牧區(qū)羊只采用不同顏色區(qū)分，并采用白天放牧，夜晚圈養(yǎng)的放牧管理方式。放牧前調查樣地植被組成，每個樣地選取5個1 m×1 m樣方記錄植物種類、高度(直尺測量)、多度(數(shù)株數(shù))和蓋度(目測)，同時在圍欄周圍自由放牧區(qū)選取5個1 m×1 m樣方采用相同方法進行調查。

2.2地上生物量及羊體質量測定方法 地上生物量測定采用收割法，在每個樣地及自由放牧區(qū)各設置5個1 m×1 m共20個樣方進行生物量測定。2010年7月20日用剪刀對樣方內所有植物齊地剪割，分種放入布袋內進行稱量，8月23日采用同樣方法進行第2次生物量測定。布袋內植物在稱完鮮質量后帶回實驗室自然風干后稱取干質量。試驗中將銀穗草、羊茅、絹蒿、棘豆等可食牧草及點地梅、麻黃、委陵菜等不可食牧草進行分別統(tǒng)計。

2010年6月24日-8月23日進行放牧試驗，共61 d，所有試驗羊在6月24日、7月20日和8月23日各進行一次活體稱量。

2.3數(shù)據處理

試驗數(shù)據采用Excel及SPSS 13.0軟件進行統(tǒng)計與方差分析。

3 結果與分析

3.1托云牧場植物組成與風干率 托云牧場有13種草本植物(表1)，分屬于7科13屬，其中禾本科有6種，菊科有2種，其他科各1種。禾本科占多數(shù)的植物組成說明該牧場牧草可利用率較高。從各物種重要值看，最高的3種植物分別是銀穗草、高山羊茅和點地梅，棘豆的重要值也超過10%。其他植物重要值除蒲公英低于1%外，均在2%～8%。各植物風干率主要集中40%～60%，銀穗草和點地梅超過60%，蒲公英和布頓大麥低于40%。

表1 托云牧場植物重要值及風干率Table 1 Importance value of plants and air-dried rate of Tuoyun pasture %

3.2放牧與地上生物量的關系 放牧過程中羊群主要啃食禾本科和藜科牧草，較少或不啃食其他雜草和毒草。分析各試驗樣地干草產量(圖1)，第1次(7月20日)測產各樣地干草產量差異顯著(P<0.05)，重度放牧區(qū)可食牧草干草產量最低，僅為117 kg·hm-2；禁牧樣地可食牧草干草產量最高，達522 kg·hm-2。可食牧草干草產量從低到高依次為重度放牧區(qū)、自由放牧區(qū)、輕度放牧區(qū)、中度放牧區(qū)和禁牧區(qū)。在可食牧草中銀穗草占可食牧草的比例最高的為輕度放牧區(qū)(54.1%)，最低的為禁牧區(qū)(31.2%)；羊茅比例最高的為中度放牧區(qū)(50.4%)，最低的為輕度放牧區(qū)(22.7%)。與可食牧草產量不同，不可食牧草干草產量最低的為自由放牧區(qū)，最高的為禁牧區(qū)。在3個放牧圍欄內，輕度放牧區(qū)不可食牧草干草產量最高，其次是重度、中度放牧區(qū)。點地梅占不可食牧草的比例最高的為重度放牧區(qū)(66.2%)，最低的為禁牧區(qū)(17.2%)。在牧草總產量上，各放牧樣地干草產量由低到高順序為重度放牧區(qū)、自由放牧區(qū)、輕度放牧區(qū)、中度放牧區(qū)和禁牧區(qū)，與可食牧草干草產量順序一致，各樣地間地上生物量差異顯著。

第2次(8月23日)測定時可食牧草干草產量最低的為重度放牧區(qū)，最高的為禁牧區(qū)，除中度放牧區(qū)干草產量低于輕度外，其他各試驗區(qū)干草產量與第1次保持一致(圖1)。各樣地干草產量與第1次相比均有較大幅度的下降，其中下降最多的為中度放牧區(qū)，達到63.4%，下降最少的為輕度放牧區(qū)(42.7%)，各試驗區(qū)可食牧草干草產量差異顯著(P<0.05)。不可食牧草干草產量與第1次相比除禁牧區(qū)產量最高相同外，最低產量變?yōu)橹卸确拍羺^(qū)，其中自由放牧區(qū)與第1次產量下降僅有4.3%，而輕度放牧區(qū)產量下降則達到了67.6%，禁牧區(qū)產量也下降了40.3%。各試驗樣地牧草干草總產量最低的為重度放牧區(qū)，最高為禁牧區(qū)，各樣地總產量由高到低依次為禁牧、自由、輕度、中度和重度放牧區(qū)。與第1次測產相比，自由放牧區(qū)總產量下降了28.7%，輕度放牧區(qū)下降54.7%，中度放牧區(qū)下降62%，重度下降39.1%，禁牧區(qū)則下降 了54.1%。4塊樣地地上生物量下降幅度達到43%。

圖1 不同放牧強度下牧草干草產量Fig.1 Hay production under different grazing intensities

3.3不同放牧強度下羊群體質量的增加效果 在相同面積草地放養(yǎng)不同數(shù)量羊只區(qū)分輕度、中度和中度放牧。母羊體質量在第1次(6月24日)稱量中，輕度放牧區(qū)羊群平均體質量最高，中度放牧區(qū)最低，各試驗區(qū)母羊個體間差異不顯著(P>0.05)(圖2)。到了第2次(7月20日)稱量時，羊群體質量增加水平發(fā)生變化，重度放牧區(qū)羊群平均體質量最高，輕度放牧區(qū)最低，各試驗區(qū)母羊個體間差異不顯著。第3次(8月23日)稱量，羊群平均體質量最高的為中度放牧區(qū)，最低為重度放牧區(qū)，中度和重度放牧區(qū)母羊個體差異顯著(P<0.05)，而輕度和中度及輕度和重度間差異不顯著。在整個放牧試驗中，輕度放牧區(qū)母羊體質量平均增加量為4 kg，中度放牧區(qū)為7.29 kg，重度放牧區(qū)為3.95 kg。中度放牧區(qū)母羊體質量增加能力較強。

羔羊體質量在第1次稱量時各放牧區(qū)個體差異不顯著(P>0.05)，平均體質量順序為中度>重度>輕度放牧區(qū)。第2次稱量時個體間差異不顯著，平均體質量大小順序與第1次測定結果一致。第3次稱量各試驗區(qū)平均體質量順序為中度>重度>輕度放牧區(qū)，但輕度與中度放牧區(qū)羔羊個體間差異顯著(P<0.05)，輕度與重度、中度與重度間個體差異不顯著。輕度放牧區(qū)羔羊體質量平均增加量為10 kg，中度放牧區(qū)為12.57 kg，重度放牧區(qū)為11.22 kg，中度放牧區(qū)羔羊體質量增加量最高。對羊群進行體質量增加量比較，第1次稱量各放牧羊群個體間無明顯差異，其中羊單位平均體質量最高的為中度放牧區(qū)，最低的為輕度放牧區(qū)(圖2)。

圖2 不同放牧強度下羊群體質量增加的效果Fig.2 Weight gain of sheep under different grazing intensities

第2次稱量中度和重度放牧區(qū)羊群平均體質量較接近，輕度放牧羊群平均體質量最低，各羊群個體間差異不顯著。第3次稱量羊群平均體質量大小順序為中度>重度>輕度放牧區(qū)，其中輕度和中度及中度和重度放牧區(qū)羊群個體間差異顯著(P<0.05)，輕度與重度間差異不顯著(P>0.05)。中度放牧區(qū)羊體質量平均增量在各試驗區(qū)中最高，為19.86 kg；重度放牧區(qū)次之，為15.17 kg；輕度放牧區(qū)最低，僅14 kg。

4 討論與結論

4.1不同放牧強度對地上生物量的影響 托云牧場是以銀穗草、羊茅、點地梅和棘豆為優(yōu)勢種的高山草地。該草地類型由于溫度低，草地生長時間較短，作為牧場進行利用時間較短，僅夏季6月底到9月初可進行放牧。牧場地上生物量決定了載畜量，而可食牧草產量則直接決定了羊群生產性能[8]。8月23日與7月20日相比，各放牧試驗區(qū)可食牧草、不可食牧草及牧草干草總產量均有不同程度降低，其中禁牧區(qū)總產量降低了54.1%，放牧區(qū)總產量降低了43%。對高寒草地而言，溫度是限制牧草地上生物量的主要因素[18]，托云牧場7月份水分充沛、氣溫較高，為一年中生長旺季，牧草產量較高；到了8月底，氣溫下降使草本植物生長緩慢，營養(yǎng)枝進入凋零狀態(tài)，因此表現(xiàn)出第2次產量遠低于第1次。萬里強等[6]的研究也表明地上生物量在各月份具有差異性。

各放牧區(qū)可食牧草產量由于放牧強度不同表現(xiàn)出明顯差異，第1次產量大小順序為中度、輕度、自由、重度放牧區(qū)，第2次大小順序為輕度、中度、自由、重度放牧區(qū)。可食牧草產量決定了各圍欄區(qū)域內草地載畜量，在兩次測定中，中度和輕度放牧區(qū)可食牧草產量都較自由放牧及重度放牧區(qū)產量高。自由放牧及重度放牧區(qū)與輕度和中度放牧區(qū)相比，放牧壓力明顯加大，具體表現(xiàn)為對可食牧草需求量增大，可食牧草產量下降。重度放牧區(qū)放養(yǎng)羊只數(shù)量接近輕度和中度總和，因此對牧草有更大需求。不可食牧草產量由于其適口性差，羊群不采食或者采食量很少，因此理論上各試驗區(qū)不可食牧草產量會比較接近，但在實際放牧過程中，各區(qū)產量差異較大。與禁牧區(qū)相比，第1次測產自由放牧區(qū)不可食牧草產量下降最多，達到了62.3%，輕度放牧區(qū)下降最少，為33.8%。第2次測產中中度放牧區(qū)下降最多，為67.4%，自由放牧區(qū)下降了39.7%。不可食牧草產量的影響因素主要是羊群的踩踏以及羊群采食，在牧草豐富的情況下，羊群會優(yōu)先采食可食牧草而棄食其他適口性差牧草，并且在實際放牧過程中，不可食牧草也有可能被采食。各試驗區(qū)牧草總產量在第1次測產時，自由放牧區(qū)牧草總產量均較輕度和中度放牧區(qū)低，而在第2次測產時則比輕度和中度放牧區(qū)高，其原因可能是羊群在活動過程中會影響植物生長，特別是在自由放牧區(qū)這點表現(xiàn)更為明顯。自由放牧區(qū)為開放放牧，由于羊群活動具有集中性，在羊群采食到達區(qū)域會發(fā)生嚴重踩踏行為，直接對植物生長造成破壞，導致某一階段內產量明顯下降。相關研究也表明羊群在不同放牧壓力下采食方式及對植被破壞存在差異[19]。與此相反，自由放牧區(qū)植被在恢復過程中由于受到羊群重復踩踏機會較小，并且羊群留下排泄物能為植被生長提供養(yǎng)分，因此在后期其產量會明顯恢復，這可能是第2次測產中自由放牧區(qū)牧草產量較高的原因。重度放牧區(qū)在兩次牧草總產量測產中均為各區(qū)最低，表明重度放牧明顯影響到了地上植被生物量，重度放牧對植被會有較大破壞。

4.2不同放牧強度對羊體質量增加的影響 放牧強度不同導致單位羊獲得牧草量不同，從而影響到羊只生長。母羊在整個放牧期體質量平均增加了5.1 kg，羔羊體質量增加了11.4 kg，兩者差距較大。母羊作為生產羊只，其主要功能是繁育后代，攝取的營養(yǎng)物質主要用于維持自身生長及哺育羔羊，因此母羊體質量增加較少。羔羊正處于育肥生長期，營養(yǎng)物質來源除了采食牧草外，還從母羊身上攝取營養(yǎng)物質。

重度放牧條件下母羊和羔羊的體質量增加能力明顯低于中度放牧，但強于輕度放牧。過度放牧不但破壞地上植被，導致草地退化，而且影響自身生產性能[20]。本研究中輕度放牧條件下羊只體質量增加能力低于中度和重度放牧，這可能與羊群本身群體性有關，由于輕度放牧僅有4羊單位，羊群較小，難以建立穩(wěn)定群體關系，導致羊群食欲下降，采食行為減弱，并且大部分時間在圍欄邊上尋覓其他羊群，導致羊只體質量增加較少。重度放牧區(qū)放養(yǎng)10羊單位，能夠建立比較穩(wěn)定群體關系，進行正常牧場采食，但由于羊只較多，每只羊可食牧草量較少，屬于超載放牧，因此也影響到羊群體質量增加。中度放牧條件下放養(yǎng)7羊單位，羊群能建立比較穩(wěn)定群體關系，同時平均可食牧草量也較高，因此羊只體質量增加較多。在載畜量為1.05羊單位·hm-2條件下羊只能獲得比較理想體質量增長效果。

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