李林棲，馬玉壽，李世雄，王曉麗，王彥龍， 景美玲，李松陽，年 勇，韓海龍

(1.青海大學(xué)畜牧獸醫(yī)科學(xué)院(青海省畜牧獸醫(yī)科學(xué)院)，青海 西寧 810003； 2.青海大學(xué)三江源區(qū)高寒草地生態(tài)省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海 西寧810003； 3.祁連縣草原監(jiān)理工作站，青海 祁連810499)

返青期休牧對祁連山區(qū)中度退化草原化草甸草地的影響

李林棲1,2，馬玉壽1,2，李世雄1,2，王曉麗1,2，王彥龍1,2， 景美玲1,2，李松陽1,2，年 勇1,2，韓海龍3

(1.青海大學(xué)畜牧獸醫(yī)科學(xué)院(青海省畜牧獸醫(yī)科學(xué)院)，青海 西寧 810003； 2.青海大學(xué)三江源區(qū)高寒草地生態(tài)省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海 西寧810003； 3.祁連縣草原監(jiān)理工作站，青海 祁連810499)

為解決祁連山區(qū)高寒草地牧草返青期季節(jié)性超載過牧問題，自2015年5月至7月起連續(xù)兩年在青海省祁連縣默勒鎮(zhèn)瓦日尕村的冬春放牧地上進(jìn)行了為期60 d的返青期休牧試驗(yàn)，休牧期間放牧家畜全部采用舍飼圈養(yǎng)，并于2016年8月中旬對休牧草地進(jìn)行植被調(diào)查。結(jié)果表明，返青期休牧可使草地群落的總蓋度、總植物量顯著增加(P<0.05)，使禾本科牧草株高、分蓋度和植物量顯著增加(P<0.05)，對莎草科植物影響不顯著(P>0.05)；闊葉型毒雜草的株高、蓋度、生物量均有下降的趨勢。休牧兩年與休牧一年相比，群落中禾本科植物的株高、蓋度、植物量均在繼續(xù)增加，闊葉型毒雜草的各項(xiàng)指標(biāo)繼續(xù)下降。結(jié)果證明，返青期休牧可有效促進(jìn)祁連山區(qū)草原化草甸退化草地的植被恢復(fù)，并大幅度提高草地生產(chǎn)力。

祁連山區(qū)；草原化草甸；返青期休牧；春季休牧；群落物種組成；退化草地恢復(fù)

高寒草地生態(tài)系統(tǒng)是青藏高原自然生態(tài)系統(tǒng)的主體，對其涵養(yǎng)水源、氣候調(diào)節(jié)、水土保持等生態(tài)功能有著重大的影響,但其生態(tài)系統(tǒng)脆弱，抗干擾能力差，植被一旦遭到破壞，通過自然恢復(fù)極其困難[1-3]。不合理的利用，特別是由于草畜季節(jié)不平衡造成的高寒地區(qū)冷季草地不合理利用，是高寒草地退化的主要原因，因此，合理的放牧?xí)r期的是其可持續(xù)利用的基本要素之一[4-6]。從牧草生產(chǎn)的角度看，冷季草地有兩個(gè)忌牧期，即返青期和結(jié)實(shí)期。牧草返青期是草地系統(tǒng)生態(tài)最為脆弱的時(shí)期[7-8]，在牧草返青期間，剛剛萌發(fā)返青的幼苗被采食后光合面積迅速減少，嚴(yán)重影響其后期的生長和發(fā)育，剛剛返青的牧草不能滿足家畜的需求，造成家畜的“春乏”現(xiàn)象；休牧和禁牧是一定時(shí)期對草地實(shí)行禁止放牧利用的措施，是修復(fù)草地生態(tài)系統(tǒng)的重要手段之一[9]。

李青豐[10-12]在內(nèi)蒙古草原上進(jìn)行了連續(xù)多年的返青期休牧研究，結(jié)果表明，返青期是天然草地過牧最嚴(yán)重的階段，短期休牧可大幅度提高天然草地牧草產(chǎn)量，可有效促進(jìn)退化草地植被的自然恢復(fù)。本研究借鑒其研究成果，在祁連山區(qū)高寒草地的冬春牧場牧草返青期進(jìn)行短期休牧試驗(yàn)研究，以優(yōu)化放牧制度，為高寒草地可持續(xù)利用提供新途徑。

1 材料與方法

1.1試驗(yàn)區(qū)自然概況

試驗(yàn)地位于青海省祁連縣默勒鎮(zhèn)瓦日尕村，地理范圍為100°13′20″-100°11′25″ E，37°59′17″-37°57′35″ N，海拔3 550～3 700 m。屬典型的高寒大陸性氣候，無絕對無霜期，年均氣溫0.7 ℃，1月、7月極端氣溫分別為-13.6和12.8 ℃。太陽幅射強(qiáng)，年日照時(shí)數(shù)2 530 h。草地類型為草原化草甸，土壤為高寒草甸土，主要植物種：紫羊茅(Festucarubra)、垂穗披堿草(Elymusnutans)、高山嵩草(Kobresiapygmaea)、矮嵩草(Kobresiahumilis)、冷地早熟禾(Poacrymophila)、細(xì)葉亞菊(Ajaniatenuifolia)、黃花棘豆(Oxytropisochrocephala)、美麗風(fēng)毛菊(Saussureapulchra)、多裂委陵菜(Potentillamultifida)、矮火絨草(Leontopodiumnanum)等。

1.2.1試驗(yàn)設(shè)計(jì) 選定草地相鄰、基況基本一致的彭毛、萬德加和才本3戶牧戶的冬春草地作為試驗(yàn)樣地，面積各為100 hm2，才本家的草地為冬春(11月初至7月上旬)連續(xù)放牧作為對照，彭毛家的草地自2015年起連續(xù)兩年實(shí)施返青期休牧(5月10日至7月10日禁牧)，萬德加家的草地自2016年起實(shí)施返青期休牧。在每戶草地上分別設(shè)定4個(gè)樣地，樣地間間距不少于100 m，每個(gè)樣地分別選取有代表性的樣方(50 cm×50 cm)3個(gè)，于2016年8月下旬進(jìn)行野外調(diào)查。

1.2.2植被調(diào)查 在每個(gè)樣方內(nèi)及5 m范圍內(nèi)隨機(jī)取10株植物測量其自然高度，求平均值作為該植物的株高。采用目測法測定樣方的總蓋度及禾本科、莎草科和闊葉雜類草的分蓋度。地上生物量：按類群分別齊地面剪取樣方內(nèi)禾本科、莎草科和闊葉雜類草全部植株，現(xiàn)場稱其鮮重，然后帶回室內(nèi)測定烘干重。地下生物量：每個(gè)樣方取10土鉆(直徑6 cm)0-20 cm土層的土壤(祁連山海拔高且草地中度退化，根系主要分布在0-20 cm土層，所以試驗(yàn)選取0-20 cm土層的地下生物量做比較)，帶回室內(nèi)，清洗出植物根，測定地下生物量。

1.2.3土壤含水量 每個(gè)樣方取3土鉆0-20 cm土層的土壤，混合均勻后現(xiàn)場裝滿3個(gè)土壤盒，帶回室內(nèi)求其含水量。

1.3數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

重要值(IV)根據(jù)下式計(jì)算：

IV=(RC+RH+RB)/3.

式中：RC表示相對蓋度，RH表示相對高度，RB表示相對生物量。

因?yàn)槎節(jié){機(jī)，顧青第一次跟溫簡發(fā)了火，說她怎么能這么奢侈浪費(fèi)，錢還要攢起來換大些的房子。為了省錢溫簡已經(jīng)用盡了一切的辦法，她不和同事逛街不去喝茶泡吧，穿著大學(xué)里的舊衣服只坐公交，中午的一餐都是自己帶的飯，下班去菜市場買菜會因?yàn)榘撞耸侨龎K還是兩塊八而走上好幾個(gè)攤位。有時(shí)候也覺得辛苦，但看著存折上的錢一點(diǎn)點(diǎn)的多起來，心里還是快樂的，她想和顧青結(jié)婚，買個(gè)小房子，再生一個(gè)可愛的寶寶。

采用SPSS 21.0統(tǒng)計(jì)軟件對植物株高、蓋度、生物量及含水量進(jìn)行顯著性分析，數(shù)據(jù)用均值±標(biāo)準(zhǔn)誤表示。用Microsoft Excel 2016對數(shù)據(jù)進(jìn)行初期統(tǒng)計(jì)與匯總并進(jìn)行圖表繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1植物群落組成及重要值

連續(xù)放牧(CK)、休牧一年、休牧兩年草地的物種數(shù)分別為25、25和28(表1)。禾本科重要值隨著休牧周期的延長而增加，休牧兩年(52.22%)>休牧一年(43.62%)>CK(38.41%)，較連續(xù)放牧草地，休牧兩年后草地優(yōu)勢種紫羊茅的重要值增加了32.70%。莎草科重要值緩慢增長。禾本科與莎草科植物的生長限制了闊葉類雜草的生長，其重要值逐年降低，CK(48.36%)>休牧一年(47.32%)>休牧兩年(38.51%)。

表1 不同年限返青期休牧草地物種組成及其重要值Table 1 Plant composition and the important value of the rest-grazing grassland for different year

2.2返青期休牧對草地主要植物株高的影響

優(yōu)勢種紫羊茅休牧一年株高比連續(xù)放牧草地(對照)有明顯增加(表2)，增加達(dá)35.98%(P<0.05)，休牧兩年后紫羊茅的株高比對照株高增加了116.73%(P<0.05)。次優(yōu)勢種垂穗披堿草休牧一年株高增加了28.30%(P<0.05)，休牧兩年垂穗披堿草的株高比對照增加了一倍多。常見種高山嵩草和矮嵩草的株高沒有發(fā)生顯著變化(P>0.05)。而在該地區(qū)常見的草地毒草黃花棘豆其株高有明顯的下降趨勢，休牧一年下降了23.04%，休牧兩年黃花棘豆的株高僅為對照株高的40.14%。由此可見，返青期休牧可顯著提高草地禾草株高，對植株矮小的莎草科植物的株高影響較小，顯著抑制了雜類草的生長。

表2 返青期休牧對草地主要植物株高的影響Table 2 Effect of rest-grazing in regreen-up on the height of primary species in grassland

注：同行不同字母表示不同放牧處理之間差異顯著(P<0.05)。下同。

Note：Different lowercase letters within the same row indicate significant difference among different grazing treatments at the 0.05 level; similary for the following tables.

2.3返青期休牧對退化草地經(jīng)濟(jì)類群蓋度的影響

休牧一年和兩年草地植物群落總蓋度均顯著提高(表3)，較對照分別增加了11.3%和27.1%。禾本科植物在休牧一年較對照增加了19.5%，休牧兩年較比對照增加了73.6%(P<0.05)。闊葉型毒雜草的分蓋度與其株高的變化基本一致，休牧一年比對照下降了11.3%，休牧兩年比對照下降了31.2%。

2.4返青期休牧對草地生物量的影響

返青期休牧對草地地上生物量的影響非常明顯，休牧一年草地地上總植物量較對照草地顯著提高了63%(P<0.05)，到休牧兩年增加幅度達(dá)到了120% (圖1)。從草地群落的經(jīng)濟(jì)類群來看，草地植物量增加主要源于禾草，休牧一年禾草的地上生物量較對照增加了1.6倍，休牧兩年禾草的地上生物量為對照的3倍。禾草在群落中所占的比例隨休牧年份的增加而增加，未休牧、休牧一年和休牧兩年草地分別為50%、81%和93%。莎草科植物量隨著休牧活動的開展和休牧年限的增加，出現(xiàn)了下降的趨勢，休牧一年的生物量較對照下降了55%，休牧兩年則下降了70%。隨著休牧年限的增加，雜類草的生物量也呈現(xiàn)為明顯的下降趨勢，休牧一年和休牧兩年分別下降了25%和76%。休牧顯著提高草地地下生物量，且隨著休牧年限的增加有快速增加的趨勢，休牧一年增加了28%，休牧兩年比對照增加了將近51% (P<0.05)(圖2)。

2.5返青期休牧對土壤含水量的影響

返青期休牧對草地土壤含水量有顯著的影響，休牧一年土壤含水量有所增加，但僅為2.1%,差異還不顯著，到休牧兩年草地0-20 cm的土壤含水量比對照草地含水量增加了16.6%(P<0.05)(圖2)。可見，隨著休牧年限的增加土壤含水量有明顯的增加趨勢。

表3 返青期休牧對草地經(jīng)濟(jì)群落蓋度的影響Table 3 Effect of rest-grazing in regreen-up period on the coverage of economic community in grassland

圖1 返青期休牧對草地地上生物量的影響Fig. 1 Effect of rest-grazing in regreen-up period on the total aboveground biomass in grassland

注：圖中不同字母表示不同放牧處理之間差異顯著(P<0.05)。下同。

Note：Different lowercase letters indicate significant difference among different grazing treatments at the 0.05 level; similary for the following figures.

3 討論與結(jié)論

決定草地植物株高的因素除了植物自身的植物學(xué)特征以外，動物的采食也是其主要的限制因子，特別是在拔節(jié)期和分枝期對植物的反復(fù)采食，使植物生長點(diǎn)連續(xù)遭到破壞，引起生長點(diǎn)相對較高的牧草的生殖生長受阻，影響牧草株高增加，從而降低整個(gè)草叢高度。莎草科植物由于生長點(diǎn)較低，動物采食對其影響較小，這也是高寒草甸在放牧條件下形成嵩草草甸草地類型的原因[13-15]。闊葉型毒雜草隨著休牧年限的增加株高反而下降，應(yīng)該是禾本科植物的充分發(fā)育與快速長高影響了闊葉植物的采光，從而抑制了其正常生長。可見，返青期休牧也是防治草地雜草的有效手段。

植被蓋度是評價(jià)草地質(zhì)量最重要的生態(tài)指標(biāo)之一，也是衡量草地是否退化的主要指標(biāo)。Buttolph和Cppock[16]認(rèn)為，春季延遲放牧對提高草地生產(chǎn)力，改善草地植被蓋度效果顯著。試驗(yàn)區(qū)自5月上旬至7月上旬是天然草地植物的返青至拔節(jié)(抽薹)期，這也是草地植物在整個(gè)生長期中生長發(fā)育最快的時(shí)期，通過休牧牧草得到了充分生長，特別是植株相對高大的禾本科牧草的生長表現(xiàn)尤為突出，對草地植物群落總蓋度的增加貢獻(xiàn)率最高，可見返青期休牧對于禾本科植物群落的恢復(fù)非常有效。而禾本科植物的快速生長對植株矮小的莎草科植物和喜光的闊葉植物的生長起到了抑制作用，降低了該類植物在草地植物群落中的比例[17-19]。

圖2 返青期休牧對草地地下生物量和土壤含水量的影響Fig. 2 Effect of rest-grazing in regreen-up period on the total under-ground biomass and soil water content in grassland

生物量是評價(jià)草地質(zhì)量最重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。通過休牧使草地牧草生物量成倍增加，其變化的趨勢與草地植物的株高和蓋度的變化一致。休牧使冬春放牧地產(chǎn)草量大幅度增加，能有效緩解或徹底解決當(dāng)?shù)囟痉拍良倚笕辈莸木置妫⒋龠M(jìn)高寒草地生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)利用和良性循環(huán)。地下生物量的變化也隨著地上生物量的增加而增加，說明草地植物地上部分的充分生長直接促進(jìn)了根部生長發(fā)育和生物量的增長[20-21]。

土壤含水量不僅是控制作物分布和生長的重要因素之一，而且為地上植被提供蒸散水分，控制著生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能[22-24]。表土層土壤含水量是評價(jià)草地水源涵養(yǎng)能力的重要指標(biāo)。本研究中草地表層(0-20 cm)土壤的含水量隨著草地休牧年限的增加呈逐漸增加的趨勢，這是由于隨著休牧年限的增加，草地植物蓋度升高，減小了土壤蒸發(fā)量，隨著植物根系生物量的增加，土壤持水能力增強(qiáng)，隨著草地植被恢復(fù)，草地涵養(yǎng)水源的能力將會增強(qiáng)[25-26]。

綜上所述，在祁連山區(qū)中度退化草原化草甸地區(qū)，施行返青期休牧可有效提高草地生產(chǎn)力，并且顯著改善土壤含水力，可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)和生態(tài)功能的雙贏，因此，返青期休牧可以作為解決草原化草甸冬春草地退化的措施之一。

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Effectsofrest-grazingintheregreen-upperiodonmoderatelydegradedsteppificationmeadowofQilianMountain

Li Lin-qi1,2, Ma Yu-shou1,2, Li Shi-xiong1,2, Wang Xiao-li1,2, Wang Yan-long1,2, Jing Mei-ling1,2, Li Song-yang1,2, Nian Yong1,2, Han Hai-long3

(1.Academy of Animal and Veterinary Sciences,Xining,Qinghai University, Xining 810016, Qinghai, China； 2.Key Laboratory of Province and Education Department of Yangtze and Yellow River Headwater Region Alpine Meadow Ecology of Qinghai University, Xining 810003, Qinghai, China; 3.Qilian Grassland Supervision Station, Qilian 810499, Qinghai, China)

To solve the problem seasonal overgrazing in alpine meadows in the Qilian Mountain area, field control experiments of rest-grazing in the regreen-up period on winter-spring pasture were conducted for approximately 60 days from May to July, at Moeller Town, Qilian County, Qinghai Province. The characteristics of vegetation, including the height, coverage, and above-ground biomass of primary species, were investigated in August. The results showed that the measures of the rest-grazing in the regreen-up period significantly increased total coverage, grassland productivity, and grass plant height, coverage, and biomass. No significant influence was found on Cyperaceae plants, and the plant height, coverage, and biomass of the broadleaf weeds showed a downward trend. Compared with the rest-grazing for 1 year, that for 2 years showed that there were increases in the plant height, coverage, and biomass of graminaceous plants, whereas all indices of broadleaf weeds continued to decline. In conclusion, the measure of rest-grazing can effectively promote the substantial recovery of steppe meadow grassland vegetation and markedly improve the productivity of grassland in the Qilian Mountain area.

Qilian mountain; grassland meadow; rest-grazing; spring grazing prohibition; grazing intensity; restoration of degraded grassland

Ma Yu-shou E-mail：mayushou@sina.com

10.11829/j.issn.1001-0629.2017-0200

李林棲,馬玉壽,李世雄,王曉麗,王彥龍,景美玲,李松陽,年勇,韓海龍.返青期休牧對祁連山區(qū)中度退化草原化草甸草地的影響.草業(yè)科學(xué),2017,34(10)：2016-2022.

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S153.6

A

1001-0629(2017)10-2016-09

2017-04-18

2017-08-13

青海省科技支撐計(jì)劃——祁連山退化草地恢復(fù)及可持續(xù)利用技術(shù)集成與示范(2015-SF-129)；2015年祁連山生態(tài)保護(hù)與建設(shè)綜合治理工程科技示范推廣——黑土灘(坡)治理技術(shù)集成示范項(xiàng)目(2015-Q-1)

李林棲(1992-)，男,山西呂梁人，在讀碩士生，主要從事草地生態(tài)與環(huán)境保護(hù)研究。E-mail:470378770@qq.com

馬玉壽(1964-)，男，青海平安人，研究員，博士，主要從事高寒草地恢復(fù)生態(tài)研究。E-mail:mayushou@sina.com

(責(zé)任編輯 武艷培)