張鮮花，李江艷，朱進(jìn)忠

（新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院/新疆草地資源與生態(tài)實驗室，烏魯木齊 830052）

0 引言

【研究意義】草地是人類賴以生存的一類重要可再生綠色資源[1]。草地數(shù)量的多少與質(zhì)量高低及其演變趨勢均影響到生態(tài)環(huán)境安全[2]。山地草甸是在濕潤氣候條件下由低溫中生多年生禾草與雜類草組成的群落。分布在山地的中上部，與森林呈復(fù)合分布，是能量與物質(zhì)聚集的最大地段。群落組成植物種類較多，以紫花鳶尾為建群層片，形成獨特的群落外貌與景觀。持續(xù)地或階段性地定期對草地資源進(jìn)行監(jiān)測與評價，對了解當(dāng)前草地資源的數(shù)量與質(zhì)量及其發(fā)展趨勢有重要意義。【前人研究進(jìn)展】天山是新疆最大的山地牧場之一[3]，自西向東分為西段、中段與東段，平均海拔3 000～5 000 m。烏蘇縣至烏魯木齊縣稱為天山中段，平均海拔高度為4 000～4 300 m，自然條件優(yōu)越，植被垂直帶譜完整，由低山至高山依次向上分布有荒漠—荒漠草原—草原—草甸草原—草甸（森林）—高寒草甸[4]。【本研究切入點】以往研究針對天山北坡中段草地植物做了大量的研究，但基于牧草飼用價值動態(tài)研究較少[5-6]。需對山地荒漠草原、草原和草甸3種草地類型植物群落的飼用價值進(jìn)行評價與動態(tài)分析?！緮M解決的關(guān)鍵問題】研究草地植被群落牧草的數(shù)量與質(zhì)量變化，通過3種草地類型群落植物優(yōu)勢種與主要伴生種飼用價值的評定，對草地植物群落的植物飼用價值動態(tài)變化進(jìn)行分析，為草地動態(tài)研究及草地合理利用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

研究區(qū)位于天山北坡中段，距烏魯木齊市西南80 km 謝家溝地區(qū)，地處87°25′～87°33′E，43°07′～43°47′N，占山地海拔1 200～2 400m。年降水量300～600mm，一般年份雨季6月下旬至8月上旬，有時出現(xiàn)春旱和秋旱。年平均氣溫2.1～3.3℃，無霜期100～113 d。土壤為山地棕鈣土、栗鈣土和黑鈣土，以鐮芒針茅（Stipa caucsica）、博洛特絹蒿（Seriphidium borotalense）群落，羊茅（Festuca ovina）、針茅（Stipa capillta）群落、紫花鳶尾（Iris ruthenica）群落，構(gòu)成山地荒漠草原、草原、草甸的代表性草地類型。

1.2 方法

在自然放牧利用狀態(tài)下，采用定位觀察方法，對群落的牧草種類組成、地上生物產(chǎn)量進(jìn)行長時段連續(xù)測定。測定時間段為1985～2001年，每年于7月10～20日植物生長旺季在相同地點取樣。

1.2.1 取樣

以草地型為單位采取典型地段取樣法進(jìn)行。用于群落種類組成分析與記載樣地面積為10 m×10 m，地上生物產(chǎn)量測定樣方面積為1 m×1 m，每年調(diào)查樣方不少于30個。

1.2.2 測定與評價

對草地牧草飼用價值的表述與評定方法有多種[7]，研究中采用《中國草地資源》（1996）有關(guān)飼用植物評價方法與標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。以牧草的適口性、營養(yǎng)價值和家畜利用性狀進(jìn)行綜合評價，將草地飼用植物劃分為優(yōu)、良、中、低、劣5類[8-9]。

山地草原是介于山地荒漠草原與山地草甸草原中間，在干旱氣候條件下由低溫旱生多年生禾草、雜類草和小半灌木組成的一類草地[10]，構(gòu)成植被垂直帶譜的重要組成部分。

群落植物種類組成：采用草地群落種類組成樣地調(diào)查方法。

地上生物產(chǎn)量測定：采用樣地實測法測定群落植物種和類群的地上生物量。

草地質(zhì)量評價：草地質(zhì)量依牧草飼用價值評價標(biāo)準(zhǔn)，劃分等級。

草地植物波動系數(shù)：以草地定位觀察時間段內(nèi)，植物最高與最低年份地上生物量之比計算。

草地牧草年變率：以草地定位觀察時間段內(nèi)，牧草平均地上生物量與每年地上生物量之比計算。

鑒于研究對象群落組成的牧草種類較多，本文僅以優(yōu)勢種和主要伴生種為對象，分析各類草地群落牧草飼用價值的動態(tài)變化。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理統(tǒng)計及制圖，對比年際間的動態(tài)變化。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同草地類型牧草飼用價質(zhì)評價

研究表明，草地類型不同，牧草飼用價值有較大差別，在荒漠草原草地植物群落中，良等牧草是群落植物組成的主體，占到群落歷年平均地上生物量的80.1%，優(yōu)等和低等牧草僅占19.9；草原草地植物群落中優(yōu)等牧草數(shù)量增加，與良等牧草可占到群落地上生物量的59.5%，其余為中等牧草；草甸草地地上生物量顯著高于前兩類草地，但組成群落牧草的飼用價值較低，中、低等牧草占到歷年平均值的91.6%，其中低等牧草的比例可占65.7%，優(yōu)、良等牧草只占9.4%。表1

表1 不同草地類型牧草飼用價值評價Table 1 Evaluation of forage value of different grassland types

2.2 不同草地類型群落牧草飼用價值動態(tài)

研究表明，各類型群落中牧草的地上生物量均處于波動狀態(tài)之下，一些年份波幅還較大。

2.2.1 山地荒漠草原群落牧草飼用價值動態(tài)

研究表明，山地荒漠草原是草原帶最干旱的一類草地，與山地荒漠帶鄰接，與草原植被呈復(fù)合分布，植物群落由旱生禾草、小莎草與超旱生半灌木組成。由于荒漠草原氣候具有強(qiáng)烈的大陸性，年際變化劇烈，草地群落的穩(wěn)定性受到較大影響。1985～2001年期間，組成草地群落牧草的優(yōu)勢和主要伴生種地上生物量年度間波動較大，且不同等級之間差異也大。良等牧草地上生物量的波動系數(shù)，1985～1994年間為1.5（68.4～104.7 g/m2），1995～2001年間達(dá)到2.4（45.7～109.1 g/m2）；優(yōu)等與低等牧草，年度間波動幅度大，分別為8（1.3～10.4 g/m2）和3.6（4.9～17.6 g/m2）。

優(yōu)等牧草平均年變率為40.8%，最低年份為3.8%，最大年份可達(dá)75.0%；良等牧草平均年變率為14.5%，最低年份為1.1%，最大年份可達(dá)33.7%；低等牧草平均年變率為29.2%，最低年份為1.8%，最大年份可達(dá)47.6%。圖1，表2

表2 荒漠草原草地不同等級牧草地上生物量年變率變化Table 2 Annual variability of biomass on different grades of grassland in desert steppe

圖1 荒漠草原草地不同等級牧草地上生物量年際動態(tài)Fig.1 Interannual dynamics of biomass on different grades of grassland in desert steppe

2.2.2 山地草原群落牧草飼用價值動態(tài)

研究表明，研究區(qū)草原草地群落是由優(yōu)、良、中3種類群牧草組成，各類牧草地上生物量在群落中的波動系數(shù)，均較荒漠草原大，并顯現(xiàn)出年度間一直處于較大的變化之中。其中：優(yōu)等牧草波動系數(shù)為4.6（8.5～39.2 g/m2），良等牧草波動系數(shù)高達(dá)5.5（15.5～85.8 g/m2），中等牧草波動系數(shù)為3.0（24.4～74.0 g/m2）。優(yōu)等牧草平均年變率為23.2%，最低年份為12.5%，最大年份可達(dá)53.9%；良等牧草平均年變率為47.3%，最低年份為2.9%，最大年份可達(dá)44.9%；中等牧草平均年變率為45.8%，最低年份為6.7%，最大年份可達(dá)46.7%。圖2，表3

圖2 草原草地不同等級牧草地上生物量年際動態(tài)Fig.2 Interannual dynamics of biomass on different grades of grassland

表3 草原草地不同等級牧草地上生物量年變率變化Table 3 The annual variability of biomass on different grades of grassland

2.2.3 山地草甸群落牧草飼用價值動態(tài)

研究表明，草甸植物普遍具有中生植物形態(tài)結(jié)構(gòu)與特點，耐旱性差，對氣候影響敏感。草地地上生物產(chǎn)量遠(yuǎn)不及前兩類草地穩(wěn)定。優(yōu)等牧草波動系數(shù)達(dá)到16.1（5～80.3 g/m2），良等牧草波動系數(shù)高達(dá)34.8（1.3～45.3 g/m2），中等與低等牧草波動系數(shù)較低分別為3.5（81.0～279.9 g/m2）和2.3（241.3～548.g/m2）。再以不同等級牧草地上生物量年變化率分析，優(yōu)等牧草平均年變率為23.2%，最低年份為12.5%，最大年份可達(dá)53.9%；良等牧草平均年變率為56.7%，最低年份為23.6%，最大年份可達(dá)93.1%；中等牧草平均年變率為15.0%，最低年份為2.7%，最大年份可達(dá)45.4%，低等牧草平均年變率為9.3%，最低年份為2.1%，最大年份可達(dá)38.4%。圖3，表4

圖3 草甸草地不同等級牧草地上生物量年際動態(tài)變化Fig.3 Interannual dynamics of biomass on different grades of meadow grassland

表4 草甸草地不同等級牧草地上生物量年變率Table 4 Annual variability of biomass on different grades of meadow grassland

3 討論

草地波動是天然草地固有的生物學(xué)特性，是草地與環(huán)境協(xié)調(diào)融合發(fā)展的表現(xiàn)。在群落波動中，其生產(chǎn)力，各組分的數(shù)質(zhì)量比，甚至群落外貌與結(jié)構(gòu)都會發(fā)生明顯變化[8-11]。研究重點討論的是組成某一類草地中不同飼用價值的牧草類群，在特定時間段內(nèi)的消長變化。一個群落數(shù)量動態(tài)取決于其類群數(shù)量增加與減少的對比關(guān)系，根據(jù)研究區(qū)逐年統(tǒng)計分析結(jié)果，占據(jù)不同垂直帶譜位置草地，群落的波動性不同，各等級類群植物的消長變化規(guī)律也存在差異。一般觀點認(rèn)為，環(huán)境條件越是嚴(yán)酷，群落的波動性越大[12]。在研究中，荒漠草原、草原草地是垂直帶譜中屬于干旱草地，從各類草地牧草優(yōu)勢類群的年變率顯示，與草甸草地相比要大，與以往研究結(jié)論一致。在草地波動系數(shù)的分析結(jié)果中也反映出了這一規(guī)律。

草地中植物的生活型組成不同，其年變率、波動系數(shù)不同[13]。在本研究中的荒漠草原草地，以蒿類半灌木組成的類群，年變率與波動系數(shù)均比草原草地以草本植物組成的類群要小，說明由灌木與半灌木組成的群落，要較由草本植物組成的群落穩(wěn)定性要好，這與宋永昌[13]研究草本植物群落隨環(huán)境波動發(fā)生的種類組成、數(shù)量特征的波動，要比灌木與喬木波動明顯的觀點基本一致。同時，也顯示草地牧草飼用價值不同，其年變率也存在一定差別，從研究中3 類草地的分析結(jié)果顯示，群落中飼用價值高的類群要較低的類群年變率大。如在草甸草地中，屬優(yōu)等與良等牧草地上生物量的平均年變率分別達(dá)到34.6%和56.7%，而在群落中占優(yōu)勢地位的低等牧草平均年變率只有9.3%。這是否與家畜的選擇性采食有關(guān)，造成飼用價值高的牧草生長勢、耐牧性以及與環(huán)境波動的協(xié)同能力減弱有關(guān)，還有待于結(jié)合家畜放牧試驗進(jìn)一步研究[14-15]。

4 結(jié)論

4.1 3類草地牧草不同類群的數(shù)量消長模式，各年度間始終處于連續(xù)的波動狀態(tài)，且年度之間波動系數(shù)、年變率較大。

4.2 連續(xù)17年對3 類草地群落牧草飼用價值的連續(xù)觀察分析，占據(jù)于干旱譜帶的山地荒漠草原、山地草原草地的波動具有可逆性，而山地草甸主要類群飼用價值的變化，不能完全恢復(fù)到原有狀態(tài)，而只是向平衡狀態(tài)靠近，應(yīng)由過度利用導(dǎo)致群落飼用價值退化的表現(xiàn)。