（草业科学专业论文）不同放牧制度对科尔沁沙地植物群落特征影响的研究.pdf

摘要 本论文试验设在内蒙古科尔沁沙地，从家庭牧场尺度上比较研究了划区轮牧和 自由放牧蒙古牛条件下，不同沙地类型植物种群、群落特征对不同放牧制度的响应， 试验结果表明： ( 1 ) 划区轮牧与自由放牧两种放牧制度对灌木层植物种群盖度、高度和密度的 影响不显著，对灌木植物的重要值排序没有影响。 ( 2 ) 划区轮牧提高流动沙地群落及先锋植物沙蓬的高度、盖度、密度和重要值。 ( 3 ) 在半固定沙地划区轮牧与自由放牧两种放牧制度对白草的高度、盖度和密 度影响不显著，划区轮牧提高达乌里胡枝子密度和盖度，对高度无影响，提高了达 乌里胡枝子、白草、灌木类植物和多年生植物重要值，降低了一年生植物的重要值。 ( 4 ) 在固定沙地划区轮牧与自由放牧两种放牧制度对糙隐子草的高度、盖度和 密度影响不显著，划区轮牧提高固定沙地芦苇密度和盖度，对高度无影响，降低达 乌里胡枝子密度和盖度，对高度无影响。划区轮牧与自由放牧两种放牧制度对糙隐 子草重要值影响不大，划区轮牧降低了达乌里胡枝子、灌木类植物和多年生植物重 要值，提高了芦苇和一年生植物的重要值。 ( 5 ) 三种沙地类型轮牧区的m a r g a l e f 丰富度指数、s h a n n o n w i e n e r 多样性指数 和s i m p s o n 优势度指数高于自由放牧区，p i e l o u 均匀度指数自由放牧区高于轮牧区， 群落相似性均为轮牧区与对照区最相似。 ( 6 ) 划区轮牧提高了流动沙地和固定沙地植物群落的地上现存量，同时提高了 灌木层小叶锦鸡儿，流动沙地沙蓬，固定沙地糙隐子草、达乌里胡枝子及芦苇主要 植物种群的地上现存量；半固定沙地和固定沙地灌木类植物地上现存置轮牧区和自 由放牧区无显著差异，划区轮牧提高多年生植物和一年生植物地上现存量。 关键词：科尔沁沙地；家庭牧场；划区轮牧：自由放牧 s t u d i e so nt h ee f f e c t so fp l a n tc o m m u n i t yc h a r a c t e r i s t i c s u n d e rd i f f e r e n tg r a z i n gs y s t e m si nh o r q i ns a n d l a n d a b s t r a c t a c o m p a r a t i v es t u d yw a sc o n d u c t e dw i t hr o t a t i o n a l a n dc o n t i n u o u sg r a z i n go n f a m i l yr a n c h e su n d e rm o n g o l i ac a t t l es t o c k i n gi nh o r q i ns a n d l a n d p l a n tp o p u l a t i o n s a n dp l a n tc o m m u n i t yw e r ed i s c u s s e di nd i f f e r e n ts a n d l a n dt y p e s t h er e s u l t ss h o w e da s f o l l o w s ： ( 1 ) t h e r ew e r e n ts i g n i f i c a n td i f f e r e n c e so ns h r u bh e i g h t ，c o v e r a g ea n dd e n s i t y b e t w e e nt w og r a z i n gs y s t e m s t h e r ew a s h ti n f l u e n c eo ni m p o r t a n c ev a l u et a x i so fs h r u b u n d e rd i f f e r e n tg r a z i n gs y s t e m s ( 2 ) r o t a t i o n a lg r a z i n gs y s t e me n h a n c e di m p o r t a n c ev a l u e ，h e i g h t ，c o v e r a g ea n d d e n s i t yo fc o m m u n i t ya n d a g r i o p h y l l u ms q u a r r o s u mi nm o b i l es a n d l a n d ( 3 ) t h e r ew e r e n ts i g n i f i c a n td i f f e r e n c e si nh e i g h t ，c o v e r a g e ，d e n s i t yo fp e n n i a e t u m c e n t r a s i a t i c u mb e t w e e nt w og r a z i n gs y s t e m si ns e m i f i x e ds a n d l a n d r o t a t i o n a lg r a z i n g s y s t e me n h a n c e dc o v e r a g e ，d e n s i t yo fl e s p e d e z ad a v u r i c a t h e r ew c r e n ts i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e si nh e i g h to fl e s p e d e z ad a v u r i c ab e t w e e nt w og r a z i n gs y s t e m s r o t a t i o n a l g r a z i n gs y s t e me n h a n c e di m p o r t a n c ev a l u eo fp e n n i s e t u mc e n t r a s i a t i c u r a , l e s p e d e z a d a v u r i c a , s h r u b sp l a n t sa n dp e r e n n i a lp l a n t s ，d e c r e a s e di m p o r t a n c ev a l u eo fa n n u a l p l a n t s ( 4 ) t h e r ew e r e n ts i g n i f i c a n td i f f e r e n c e si nh e i g h t ，c o v e r a g e ，d e n s i t yo fc l e i s t o g e n e s s q u a r r o s ab e t w e e nt w og r a z i n gs y s t e m si nf i x e ds a n d l a n d r o t a t i o n a lg r a z i n ge n h a n c e d c o v e r a g e ，d e n s i t yo f p h r a g m i t e sa u s t r a l i s t h e r ew e r e n ts i g n i f i c a n td i f f e r e n c e si nh e i g h t o fp h r a g m i t e sa u s t r a l i s r o t a t i o n a lg r a z i n gd e c r e a s e dc o v e r a g e ，d e n s i t yo fl e s p e d e z a d a v u r i c a t h e r ew e r e n ts i g n i f i c a n td i f f e r e n c e si nh e i g h to fl e s p e d e z ad a v u r i c a t h e r e w a si n f l u e n c eo ni m p o r t a n c ev a l u eo fc l e i s t o g e n e ss q u a r r o s a r o t a t i o n a lg r a z i n g s y s t e md e c r e a s e di m p o r t a n c ev a l u eo fl e s p e d e z ad a v u r i c a , s h r u b sp l a n t sa n dp e r e n n i a l p l a n t s r o t a t i o n a lg r a z i n gs y s t e me n h a n c e di m p o r t a n c ev a l u eo f a n n u a lp l a n t sa n d p h r a g m i t e sa u s t r a l i s ( 5 ) m a r g a l e fr i c h n e s si n d e x ，s h a n n o n - w i e n e rd i v e r s i t yi n d e x ，s i m p s o nd o m i n a n c e i n d e xo fc o m m u n i t yi nt h er o t a t i o n a lg r a z i n ga r e aw e r ehj i g h e rt h a nt h a to fi nt h e c o n t i n u o u s g r a z i n g a r e ai nt h r e e t y p e so fs a n d l a n d t h em o r i s i t a h o r ns i m i l a r i t y c o e f f i c i e n to fp l a n tc o m m u n i t yi nr o t a t i o n a lg r a z i n ga n dc o n t i n u o u sg r a z i n ga r et h e h i g h e s ti nt h r e et y p e so fs a n d l a n d ( 6 ) r o t a t i o n a lg r a z i n gs y s t e me n h a n c e dt h es t a n d i n gc r o p so fp l a n tc o m m u n i t yi n m o b i l es a n d l a n da n df i x e ds a n d l a n d i nt h em e a n t i m e ，i ta l s oe n h a n c e dt h es t a n d i n gc r o p s o fc a r a g a n am i c r o p h y l l ，a g r i o p h y l l u ms q u a r r o s u mi nm o b i l es a n d l a n d ；c l e i s t o g e n e s s q u a r r o s a ，l e s p e d e z ad a v u r i c a ，p h r a g m i t e sa u s t r a l i si nf i x e ds a n d l a n d t h e r ew e r e n t s i g n i f i c a n td i f f e r e n c e si nt h es t a n d i n gc r o p so fs h r u b sp l a n t sb e t w e e nr o t a t i o n a lg r a z i n g a r e aa n dc o n t i n u o u sg r a z i n ga r e ai nf i x e ds a n d l a n da n ds e m i - f i x e ds a n d l a n d r o t a t i o n a l g r a z i n gs y s t e me n h a n c e dt h es t a n d i n gc r o p so fa n n u a lp l a n t sa n dp e r e n n i a lp l a n t s k e yw o r d s ：h o r q i ns a n d l a n d ；f a m i l yr 甜t g e l 馘g e ； r o t a t i o n a lg r a z i n g ；c o n t i n u o u sg r a z i n g d ir e t t e db y ：p r o f w e iz h i j m r a p pi ic a n tf o rm a s t e rd e g r e e ：h u a n gw eih u a ( g r a s s l a n ds c i e n c e ) ( c o f f e co f e c o l o g y a n d e n v i r o n m e n t a ls c i e n c e ，i n n e r m o r t g o l i a a g r i l m r a l u n i v e r s i t y , h o h h o t0 1 0 0 1 9 ，c h i n a ) 1 图1 2 图2 3 图3 4 图4 5 图5 6 图6 7 图7 8 图8 9 图9 1 0 图1 0 1 1 图1 2 1 2 图1 3 1 3 图1 4 1 4 图1 5 1 5 图1 6 1 6 图1 7 1 7 图1 8 1 8 图1 9 1 9 图2 0 插图和附表清单 流动沙地植物群落及主要植物种群地上现存量1 7 半固定沙地灌木类植物重要值1 9 半固定沙地多年生植物重要值1 9 半固定沙地一年生植物重要值一2 0 半固定沙地植物群落地上现存量，2 4 半固定沙地灌木类植物地上现存量2 4 半固定沙地多年生植物地上现存量。2 5 半固定沙地一年生植物地上现存量2 5 半固定沙地白草地上生物量2 5 半固定沙地达乌里胡枝子地上生物量2 5 固定沙地多年生牧草重要值3 0 固定沙地一年生植物重要值3 0 固定沙地植物群落地上现存量3 3 固定沙地灌木类植物地上现存量3 3 固定沙地多年生植物地上现存量3 3 固定沙地草本层一年生植物地上现存量3 3 固定沙地糙隐子草地上现存量3 4 固定沙地达乌里胡枝子地上现存量：3 4 固定沙地芦苇地上生物量3 4 2o 表l 不同类型沙地的植被组成 2 1 表2 群落灌木层不同处理植物种群盖度 2 2 表3 群落灌木层不同处理植物种群高度 2 3 表4 群落灌木层不同处理植物种群密度 2 4 表5 群落灌木层不同处理植物种群重要值 2 5 表6 群落灌木层不同处理植物可食部分的生物量， 2 6 表7 流动沙地不同处理植物群落及植物种群盖度 2 7 表8 流动沙地不同处理植物种群高度 2 8 表9 流动沙地不同处理植物群落及植物种群密度 2 9 表1 0 流动沙地不同处理植物种群重要值 3 0 表1 l 流动沙地不同处理植物群落a 多样性指数 3 1 表1 2 流动沙地不同处理植物群落相似性系数 ，心地地培培h惦坫垢埔h 3 2 表1 3 3 3 表1 4 3 4 表1 5 3 5 表1 6 3 6 表1 7 3 7 表1 8 3 & 表1 9 3 9 表2 0 4 0 表2 1 4 1 表2 2 4 2 表2 3 4 3 表2 4 半固定沙地不同处理植物群落及主要植物种群盖度2 l 半同定沙地不同处理主要植物种群高度2 l 半固定沙地不同处理植物群落及主要植物种群密度2 2 半固定沙地不同处理主要植物种群重要值2 2 半固定沙地不同处理植物群落多样性指数2 3 半固定沙地不同处理植物群落相似性系数2 4 固定沙地不同处理植物群落及主要植物种群盖度2 7 固定沙地不同处理主要植物种群高度2 7 固定沙地不同处理植物群落及主要植物种群密度2 8 固定沙地不同处理主要植物种群重要值，2 8 固定沙地不同处理植物群落a 多样性指数3 1 固定沙地不同处理闻植物群落相似性系数，。，3 2 内蒙古农业大学 研究生学位论文独创声明 本人申明所呈交的学位论文是我本人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的 地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包 含为获得我校或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料，与我一 同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说 明井表示谢意 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任 论文作者签名：耋墨堡耳期：兰竺z ：垂：! 内蒙古农业大学研究生学位论文版权使用授权书 本人完全了解内蒙古农业大学有关保护知识产权的规定，即：研 究生在攻读学位期阍论文工作的知识产权单位属内蒙古农业大学本 人保证毕业高校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位为内蒙 古农业大学，且导师为通讯作者，通讯作者单位亦署名为内蒙古农业 大学学校有权保留并由国家有关部门或机构送交论文的复印件和皂 子文档，允许论文被查阕和借阒学校可以公布学位论文的全部或部 分内容( 保密内容除外) 。采用影印缩印或其他手段保存论文 论文作者签名： 指导教师签名： 日期：薹 内蒙古农业大学硕士学位论文 1 1引言 1 1 放牧对草地的影响 放牧是最普遍、最简便、最经济的草地利用方式，是草地合理利用与培育改良 研究必然涉及的重要问题。在放牧系统中，革与畜之间的相互关系是放牧生态学 的研究重点，关于放牧对草地植被的影响一些学者从不同角度进行过研究。对草 地适当的放牧利用，有促进草地植物生长的作用，能够维持草地生产力，或可以起 到改良草地的作用。1 。 有关放牧对天然草地影响的研究，许多国外学者e l l i s o n ( t 9 6 0 ) 、v i c k e r y ( 1 9 7 2 ) 、 m c n a y g h t o n ( 1 9 7 9 ) 、e d e l s t e i n k e s h e t ( 1 9 8 6 ) 、h i l b e r t ( 1 9 8 1 ) 、d y e r ( 1 9 8 6 ) 等通 过理论和试验方法验证了采食优化植物生长的理论，并提出了牧草家畜间互作的补 偿性观点，成为现代放牧优化假说理论基础”。补偿性生长是植物对损伤的一种积 极反映，对于植物的补偿性生长目前有三种观点”：( 1 ) 一定水平的失叶或植食动 物采食有利于被采食植物的生长，表现为超补偿性生长；( 2 ) 植物对于放牧敏感， 常常受害于放牧，表现为欠补偿性生长：( 3 ) 植物被采食后生物量变化不大，表现 为等补偿性生长。放牧既有促进植物生长的机制，又有抑制植物生长的机制n 8 。目 前比较认同：适度放牧，牧草补偿或超补偿生长，主要原因是放牧加速营养循环、 改善冠层辐射状况、提高牧草光合能力、促进资源再分配“”；不利用或过度放牧， 牧草低补偿或等补偿生长。超补偿生长可以表现在营养器官、生殖器官或整株水平 “”，也表现在地下部分n ”。 放牧强度对草地生产力有一定的影响，适宜的放牧强度可以削减草地群落的冗 与程度，提高草地群落的补偿生长或超补偿生长，从而提高草地的初级生产力“。 放牧既可降低植物生长速率，也能促进植物生长，植物在牧食后具有何种补偿生长 方式，取决于促进与抑制间的净效应。而这种净效应与植物群落的类型、放牧历史、 采食强度和环境条件等密切相关“。 放牧的结果产生了几种动态过程相互作用的复合状态。家畜的采食( s c o r ， 1 9 5 6 ) 和践踏( e d m o n d ，1 9 6 3 ) 影响植物的生长和耐性”。不同的放牧强度使植 被组成、物种多样性、生产力以及土壤理化性质等受到不同程度的影响，如适度放 牧可以维持或优化草地植物群落的物种多样性和提高初级生产力，过度放牧则会造 成草地植被物种多样性减少和生产力下降，导致草地退化。h o d g s o n 在1 9 8 1 年 得出匍匐生长或分蘖性强的种群是较适于放牧的删。a r c h e r 和t i e s z e n ( 1 9 8 6 ) 观察 到，植物群落中某一植物的生存、生长和繁殖决定于其对食草动物胁迫的防御或躲 避能力。牧草可以改变生长方式提高自身的放牧抗性，有3 种途径。”：加速叶 扩展，拥有更多的光合面积；叶片生产与家畜采食同步；在放牧强度低时生长 叶片，即在采食较少的季节生长叶片。前两个途径，牧草启动再生长机制以补偿家 畜采食造成的损失，即耐牧性；第3 个途径，牧草通过调整生育期以减少采食，即 !至旦垫篁型鏖型型苎鎏鲨丝塑塑壁鎏塑堑堂堕箜堡窒 避食性。一般地，植物有多种适应机理来保护其与非生物环境和放牧家畜协调共存， 并在群落中与其它种竞争。 1 2 放牧对草地植物群落及种群特性的影响 关于放牧对草地植物群落的影响，国内外进行了大量研究。”1 ，普遍认为，适 当的放牧，使群落资源丰富度和复杂程度增加，维持了草地植物群落的稳定，有利 于提高群落的生产力“2 删。而过度放牧会使种群生境恶化，致使群落的种类成分多 样性降低，结构简单化，生产力下降m 。卫智军等在短花针茅荒漠草原对不同放牧 制度群落植物重要值的研究结果表明，划区轮牧和对照区重要值较高的植物为多年 生植物，自由放牧区一年生植物重要值较高“”。李勤奋等在对划区轮牧与连续放牧 两种制度对荒漠草原植物群落的影响的比较研究得出：轮牧制度对草群影响较小， 优良牧草在草群中的重量比与重要值高于连续放牧制；牧草现存量轮牧制下的草场 高于连续放牧制，草地牧草生产力连续放牧下的高于划区轮牧，但多年生牧草生产 力低于划区轮牧；暖季连续放牧下草群营养早期高于轮牧区，秋末则低于轮牧区， 表现出较大的变化幅度。整体上划区轮牧下的草群状况接近于未放牧的围栏封育小 区，相比之下连续放牧下的草群状况有较大偏离“”。朱桂林等在短花针茅荒漠草原 对放牧制度的研究得出：群落植物生长存在影响，放牧制度对植物生长速度的影响 较大，且轮牧和禁牧区植物生长速度大于自由放牧区；而对株丛技条数无显著影响， 种群密度相对稳定，禁牧能够提高群落种群的地上生物量，与自由放牧相比轮牧有 利于种群地上生物量的恢复和提高；不同放牧制度下群落种群的地上生物量结构均 呈金字塔型，其于鲜重比值差异不大，季节动态规律基本一致“7 删。彭祺和王宁通 过对比研究放牧制度及围栏封育对退化草地植被的影响，来探讨划区轮牧在退化草 地植被恢复中的作用。结果表明，在相同的载畜率条件下，划区轮牧制度通过对放 牧利用时间与空间的合理配置，使牧草在频度、盖度、重要值、生物量等方面比连 续放牧都有所提高，与围栏禁牧有同样的恢复效果“”。万里强对三峡地区灌丛草地 灌木植被在山羊放牧条件下的数量特征进行了定量研究，结果表明，不同放牧强度 处理区内灌木种间平均重要值的大小均存在着显著差异( p 0 0 5 ) ，轻牧在一定程度 上能促进它们的再生，增加植冠盖度，从而提高它们在灌木群落中的优势地位，而 对于某些租蛋白质含量较高的灌木种，如宜昌木兰和黄檀等，放牧会影响其再生， 故应严格控制其放牧强度才不致使其从灌木群落中衰减甚至消失。程积民等在黄 土高原半干旱地区放牧试验，研究得出，合理放牧利用下优良禾本科、豆科和菊科 牧草不断增加，并形成了层次明显的群落类型；合理放牧与过度放牧生物量相比提 高4 2 1 一6 2 3 i s ”。赵哈林等在科尔沁沙地通过野外放牧试验，得出如下结果和结 论：在不同放牧压力下，植被盖度、高度和牧草产量发生明显分异，其中连续轻 度放牧下植被恢复明显，持续重牧下植被严重退化，持续中牧下植被随气候( 降水) 内蒙古农业大学硕士学位论文 3 波动而变化：在重牧条件下，群落中多年生牧草和适口性较好的一年生牧草相继 退出，劣质一年生草占绝对优势：在封育和轻牧条件下，草地中多年生牧草和一年 生牧草的优势度比值一般为2 ：3 ，其中封育下的牧草地质量要好于轻牧区；中牧区 牧草优势种更替较慢，多年生牧草与一年生牧草优势度比为1 ：4 左右；沙质草地 对放牧扰动十分敏感，一经放牧立即表现出明显变化，在不同放牧强度下草地沿着 各自的方向演替，其演替速度不仅与放牧强度有关，更决定于放牧持续时间。韩 广以奈曼旗为典型区，对科尔沁草原沙地草场的冷季产草量进行了研究，结果表明， 沙地草场的冷季产草量具有时序上的衰减性和空间格局上的相对稳定性，主要受草 场类型、生境、利用状况和时间等因素的影响。同时，沙地草场的过牧有高度的选 择性。因此，改变传统的放牧制度和提高集约化经营水平，是本区畜牧业健康发展 所急需的。 研究草原植物多样性变化是草原生态系统的重要内容。植物群落的生物多样性 在很大程度上维持着草地生态系统可持续性和草地生产力”。关于放牧与草地群 落植物多样性的关系，国外己有大量的研究”。这些研究都证明，群落高生物多 样性的前提是中等程度的环境干扰或逆境( 包括放牧强度) 嘲，植物种群对有限资 源的竞争是决定植物群落种类组成多样性及演替动态的主要因子。近年来，随着 生态环境保护意识的增强，我国对草原植物多样性的研究也逐渐增多。对羊草草原 和大针茅草原牧压梯度上植物群落的物种多样性、群落结构和生物量变化的研究表 明：随着牧压增大，草原植物群落高度大幅度下降，但盖度的下降幅度较低。群落 的植物种丰富度有所降低，但其均匀度和多样性在中度放牧的群落中最高。草原植 物群落多样性在牧压梯度上的变化决定于群落中种间的竞争排斥和放牧对不同植物 的抑制和促进，而群落的层片结构标志着群落内生态位分化程度的高低，决定了物 种的多样性。李镇清( 2 0 0 0 ) 将植物群落总复杂性分为基于无序的复杂性和结构 复杂性，研究了中国东北样带典型植物群落的n 多样性、总复杂性和结构复杂性( 多 样性) 及其沿中国东北样带n e c t 的变化趋势。研究结果表明干扰相对较少的围栏 割草地群落具有较高的结构多样性，而一些过度放牧的极端退化草地的结构多样性 都较低”。李永宏和汪诗平( 1 9 9 9 ) ，发现适度放牧下草原生产力具有补偿或超补偿 性生产的现象，且草原植物多样性最高。李俊生等对祁连山北坡山地荒漠草地植 物群落放牧干扰下的物种组成、丰富度及丰盛度迸行了初步测定，结果表明：在不 同放牧压力梯度下，物种丰富度呈单峰状曲线，植物高度、覆盖度和地面凋落物随 放牧强度的增加而显著减少，植被组成也相应发生变化，杂草随放牧强度的增大而 增多m ，。赵哈林等在科尔沁沙地生物多样性研究表明：不同放牧强度下群落演替 方向和速度有很大差异，其中过牧使植被种类组成趋于简单，植物多样性指数下降， 草地中以一年生劣质牧草占绝对优势，轻牧和禁牧则相反；由于群落的物种组成 和植物种群数量的变化，使群落占据的物种生态位也明显分异，其中轻牧和禁牧的 4 不同放牧制度对科尔沁沙地植物群落特征影响的研究 生态位宽度指数趋于增大，过牧趋于下降，中牧年际波动大。由于生态位分离明显， 使生态位相似性降低，生态位重叠部分很小：随着植被的分异，在属性空间上其 位置发生飘移，变异越大，飘移的愈分散，其中轻牧和禁牧下植被在属性空间的位 置呈曲线型分布，说明其演替呈有规律的渐变过程，而重牧下植被分异剧烈，各点 在空间分布零散且距离远，说明其演替跃变性强。赵哈林还报导，在半干旱地区， 过牧是沙质草地沙漠化( 沙质荒漠化) 的主要原因之一删。邱波等在青藏高原东缘 高寒草甸用比较样地法调查了不同生境( 阴坡、滩地、阳坡) 植物群落的a 及b 多 样性特征，结果表明：在土壤湿度和日照时间适中时环境异质性大，物种替代速率 比较快，b 多样性较高。高寒草甸植物群落多样性更多地受均匀度的影响。常学 礼等从植被的种丰富度和功能多样性两个方面研究不同沙漠化阶段科尔沁沙地植物 种多样性与沙地草场地上生物量的关系，相关分析表明，在科尔沁沙地不同沙漠化 阶段，植物种多样性和沙地草场地上生物量的关系与多样性指数计算的基本单位有 关，一年生、多年生和灌木等生活型为划分标准的功能多样性，在固定沙丘、半流 动沙丘和流动沙丘阶段与沙地草场地上生物量的关系最密切，在不同的沙漠化阶段， 生活型多样性与地上生物量的关系呈负相关。说明在不同沙漠化程度的草场中，植 物生活型组成的不均匀，有利于提高沙地草场地上生物量，一年生植物在沙地植被 组成中占主导地位，c 4 类植物在科尔沁沙地植被中的适应性最强”。常学礼在物种 多样性指数分析得出：沙漠化过程是一个物种多样性衰减的过程，沙漠化首先导致 特有静的绝灭，其次为稀有种和普通种。从植物的生活型来看，多年生草本和灌木 类植物受沙漠化影响最大，而一年生草本和半灌木类植物可存活于沙漠化过程各个 阶段。在沙漠化过程中植物种的绝灭速率大于定居速率。一般情况下，轻牧或中 牧会增加种的多样性，反应出放牧对草原群落影响的公认结论：适当的放牧，使群 落资源丰富度和复杂程度增加，维持了草原植物群落的稳定，利于提高群落的生产 力，且使植物生长迟缓或大体上呈现几个种的优势。但过度放牧会使种群生境恶化， 致使群落的种类成分多样性降低，结构简单化，生产力下降油。 1 3 放牧制度 放牧制度( g r a z i n gs y s t e m s ) 是放牧管理中的组织和利用体系，它规定了家畜对 放牧地利用时间和空间上的通盘安排。它是通过草地的利用与休闲在时间和空间上 的科学组合，结合放牧强度( g r a z i n gi n t e n s i t y ) 和放牧频率( g r a z i n g 丘e q u e n c y ) 的 调整，使牧草生长与家畜营养之间达到数量上的平衡。合理的放牧制度可以恢复草 地生机，提高草地生产效益，保持草地生态平衡，使草地得以永续利用”。 放牧制度可以分为两大类，即连续放牧( c o n t i n u o u sg r a z i n g ) 和间断放牧 ( i n t e r m i t t a n tg r a z i n g ) 。连续放牧是指家畜在某一草地上连续地采食几周或甚至整个 季节都是在同一块草地上渡过的：间断放牧是指让家畜将一定区域内的草迅速吃完， 内蒙古农业大学硕士学位论文 5 然后移到一个新的区域。当进行间断放牧时，家畜是按照一定的顺序和规律在一系 列放牧地或围栏中采食和休息，二者轮换进行，这样的间断放牧称为轮牧( r o t a t i o n a l g r a z i n g ) ，通常通过建立永久或临时围栏来划分放牧地”。连续放牧制( 又称自由 放牧制) 的主要放牧方式有( 1 ) 自由放牧；( 2 ) 抓膘放牧；( 3 ) 季节营地放牧；就 地宿营放牧。划区轮牧制的主要放牧方式有( 1 ) 一般的划区轮牧；( 2 ) 更替放牧； ( 3 ) 暖季宿营放牧；( 4 ) 分段放牧；( 5 ) 一昼夜放牧：( 6 ) 日粮放牧1 。 适度放牧下，放牧制度对草地的影响与植物生长环境条件有很大关系。适宜的 生长条件是植物抵抗放牧机械作用的最好保障，缺乏这种保障，植物将受到放牧的 机械伤害。放牧制度设计应考虑环境条件的随机波动，使植物在牧后有最大的机会 和条件恢复再生长，同时还要满足家畜对饲草的最大需求，这样才能使放牧制度对 草地的影响最优化。放牧制度的设计应考虑管理简视、投资少、利于草地恢复和家 畜生产等要求m ，。 草地划区轮牧制度起源于西欧。1 7 6 0 年法国出版的农学家一农民的词典中 首次对划区轮牧一词进行了阐述。以后英国、荷兰陆续有研究报道。1 7 9 8 年欧洲有 学者描述了划区轮牧，南非开始倡导划区轮牧。十九世纪末，美国把划区轮牧作为 改良草地的一种有效措施进行了研究”。之后，许多学者就划区轮牧和连续放牧进 行了大量的比较研究。并提出了许多不同形式的放牧制度或计划。 s w e e f ( 1 9 8 4 ) 、s h a r r o w 和k r u e y e r ( 1 9 7 9 ) 报导，划区轮牧制度比自由放牧制 度优越。r j j o n e s 和r m j o n e s ( 】9 8 9 ) 在热带草原研究了不同放牧制度下植被 及家畜生产状况的比较研究，结果表明在相同的载畜率下，轮牧区的牧草产量及草 群高度一直高于连续放牧区，并且在牧草相对短缺的秋冬季节里，轮牧的家畜体重 明显高于连续放牧家畜的体重。r a l p h s 等( 1 9 9 0 ) 研究表明，短期轮牧可以增加 牧草产量，提高草地利用率和单位面积草地载畜量。a l l e n 等( 1 9 9 2 ) 在高羊茅 三叶草人工草地上对两种放牧制度的研究认为，牛在连续放牧条件下的增重优于轮 牧制。w a l t o n 等( 1 9 8 1 ) 报道，轮牧条件下，苜蓿比例由2 3 上升到4 7 ，苜蓿 和雀麦产量分别较连续放牧高3 9 7 和o 7 9 倍，且牧草中c p 含量较连续放牧高3 9 ， c a 、m g 、c u 含量也显著高于连续放牧“”。h e i t s e h r n i d t ( 1 9 8 7 a ) 在t e x a s 的研究表 明，轮牧全年连续放牧下牧草生长动态曲线是相同的，只是前者牧草品质优于后者 。 我国对划区轮牧的研究，最早为宁夏回族自治区的盐池县( 1 9 5 1 ) 与青海省贵 德县( 1 9 5 2 ) 相继试行分区轮牧。1 9 5 9 年任继周对划区轮牧理论与方法做了系统全 面的阐述，并先后以牦牛、藏绵羊进行了一些划区轮牧试验，取得了大量的研究资 料。1 9 8 4 1 9 9 0 年章祖同等在短花针茅荒漠草原进行了划区轮牧试验研究。8 0 年代 以来，由于草畜矛盾的日益突出及草地的日益退化，国内对轮牧的研究报道才逐渐 多起来。如徐任翔( 1 9 8 0 ) 、陈自胜( 1 9 8 2 ) 用围栏进行的划区轮牧研究，施玉辉( 1 9 8 3 ) 6 不同放牧制度对科尔沁沙地植物群落特征影响的研究 在四川进行的二万一千亩草地轮牧试验，史德生( 1 9 8 7 ) 、王淑强( 1 9 9 3 ) 对划区轮 牧的设计方法及线性规划的探讨，姚爱兴( 1 9 9 3 、1 9 9 5 、1 9 9 7 ) 、贾志海等，( 1 9 9 0 ) 对多年生黑麦草白三叶人工草地种群密度及家畜生产力的研究，张富有( 1 9 9 3 ) 通 过划区轮牧协同小搬圈防止人工混合草地退化的研究，刘太勇( 1 9 9 3 ) 对人工草地 划区轮牧的研究，韩慧光( 1 9 9 9 ) 对养肉牛划区轮牧的实验研究，耿文诚( 2 0 0 0 ) 等在人工草地进行的划区轮牧的研究，韩国栋( 1 9 9 3 、2 0 0 1 ) 、卫智军( 1 9 9 5 、2 0 0 0 、 2 0 0 3 、2 0 0 4 、2 0 0 5 ) 、张淑艳( 1 9 9 7 ) 等在内蒙古荒漠草原进行的划区轮牧的研究， 李建龙、许鹏( 1 9 9 3 ) 等对天山北坡低山带蒿属荒漠划区轮牧的研究，杜玉珍( 2 0 0 5 ) 对内蒙古草甸草原不同放牧制度的研究、李永宏( 1 9 9 5 ) 、汪诗平( 1 9 9 9 ) 对内蒙古 典型草原不同放牧制度的研究”，等等。 总之，有关划区轮牧是否优越是一个争论非常激烈的论题。各种放牧制度的应 用在不同地区有很大差别，这很可能与各地的气候、植被和其它草地资源条件及所 采用的放牧技术和方法有关，不加任何条件地过分强调轮牧优于自由放牧或自由放 牧优于轮牧的观点都是片面地，既使是相同的轮牧方式，在不同的地域环境及管理 条件下所得的结果也不尽相同，适当高的载畜率是划区轮牧的基础，划区轮牧是通 过提高载畜率来提高单位面积草地的家畜生产，而不是通过提高单个家畜生产来增 加畜产品，只有在牧草短缺的情况下，划区轮牧才能显示其优越性“”“。 1 4 本试验研究的目的及意义 科尔沁沙地位于我国东北部，松辽平原西部，总面积1 0 5 6 x 1 0 7 h m 2 。主要于西 辽河中游、下游主干及支流沿岸的冲积平原上，分布于南北隆起、西高东低的半封 闭环形盆地内。科尔沁沙地植被以疏林草原为主要特征，是东北平原湿润半湿润区 针阔混交林向内蒙古高原干草原的过渡型“”1 。在我国畜牧业生产和生态保护中起到 了重要作用。但是，随着经济和社会发展，由于人们对经济利益的片面追求，草地 载畜率过高、放牧制度不合理，引起了草地退化沙化，严重阻碍和制约了畜牧业的 发展。因此，对科尔沁沙地家庭牧场进行合理利用的研究对维持科尔沙地草地生态 系统稳定性的作用及提出生态系统的管理对策具有重要意义。 目前对放牧制度的研究较多，在荒漠草原、典型草原、草甸草原都有过报道， 但在沙地放牧制度的研究还未见报道，本试验立足于我国科尔沁沙地，结合草地畜 牧业生产实践，在家庭牧场尺度上，进行划区轮牧和自由放牧制度的比较研究。试 验主要比较了草地植物群落及主要植物种群对这两种放牧制度的响应，以便为确定 合理的放牧制度提供科学依据。 内蒙古农业大拳硕士学位论文7 2 试验地概况 2 1 自然概况 试验区位于科尔沁沙地中南部的奈曼旗境内。地理位置为1 2 0 0 4 1 笆，4 2 0 5 4 n ， 平均海拔3 6 0 m 。该地区属温带大陆性半干旱气候类型，年平均气温5 2 0 c 6 4 c ， 1 0 0 c 的积温为3 0 0 0 3 2 0 0 ，极端低温2 9 3 、极端高温3 9 ，昼夜温差大。 年平均日照时数2 9 0 6 小时，平均无霜期1 3 5 1 4 0 天i 全年平均降水量为3 0 0 4 0 0 m m ，主要集中在夏季，年均蒸发量1 6 1 7 m m ，年平均相对湿度6 0 。 试验区为典型草原，其原生植被为天然榆树疏林草原，但由于自然和人为原因， 绝大部分已演变为“灌丛化”榆树疏林草地i “2 j 。地带性土壤为沙质栗钙土，在风的 作用下退化为风沙土。地貌类型以固定沙丘、半固定沙丘和流动的相间交错分布为 特征。植被的斑块化分布私空阊异覆性较强。 2 2 试验地群落特征与植被组成 试验区群落层次结构较为明显，可分为乔木层、灌木层、草本层三个基本层次。 乔木层以高大不能被家畜采食利用的榆( 白榆、家榆) 组成，固没有列入研究范畴。 灌木层高度一般为l 2 m ，主要种类有小叶锦鸡儿( c a r a g a n a m i c r o p h y l l a ) 、差不嘎 蒿( a r t e m i s i ah a l o d e n d r o n ) ，东北木蓼( 爿t r p h a x _ f sm a n s h u r i c a ) 、榆( 白榆、家榆) ( u l m u sp u m i l a ) ( 家畜能够采食秘用的“灌丛化”榆树) 【i 幢l 。草本层地貌类型以 固定沙地、半固定沙地、流动沙地的相间交错分布为特征进行分类研究，组成植物 种类主要有白草、糙隐子草、达乌里胡枝子、沙蓬等( 见表i ) 。 表t不同类型沙地的植被组成 t a b l e 1 v e g e t a t i o nc o m p o s i t i o ni nd i f f e r e n tt y p e ss a n d l a n d !至旦垫墼型塞墅壁玺丝鲨丝焦塑登整堡堡墅堕竺堡塞 续表1 不同类型沙地的植被组成 t a b l e 1 v e g e t a t i o nc o m p o s i t i o ni nd i f f e r e n tt y p e ss a n d l a n d 蝴 糯黼1 蕊 罴 百 野韭“物lr a m o m a ) 4 自草。押出岛删曲嬲缸k l 州)。4 4 独行菜咀脚印瞄 州) 草麻黄f点phedrashca)4 4 草芸香( 脚i 嗍拙州出咖) 4 4 止血马唐( d g 痢a 觇缸煳) 4 4 虎尾草( 凸妇暗i 妇纰) 一 鸡眼草( j i 钿州邪h 初霸妇) 一 画眉革嘲瑚矗s p d d ) 地芍瓜( c 1 删眦缸肼内商妇) 4 44 节节草饵瓢b 咖f 删删幽豳彻)一4 大f f 蒿“，龆恼斑旧x i 蚋口) j4 长芒捧头草渤6 即蒯哟捌h 由) 4 蒺藜( 硫m 嘛) 4 黄积鞴删姆j 如m ) 4 防风妇l 叩幽也帕幽拼胁) 4 犍-q=j0苗晤q卣肼盛耐啪函珥肼)4 4 田旋芘( o m 叫l h 虹田阳越