典型牧户的放牧强度与地上生物量的追踪调查研究

典型牧户的放牧强度与地上生物量的追踪调查研究

典型草甸是内蒙古天然草场的主体，总面积为2767.35hm。放牧对草原植物群落特征、生产力、土壤理化性质及家畜生产性能的影响一直是诸多学者关注的重要研究内容。天然草原的放牧利用干扰草原植物生长发育,影响牧草产量和土壤理化性状,从而引起草原生产力和生态环境的变化。放牧强度是决定放牧对草原植被、土壤及生产力的影响的重要因素,放牧强度对草原的影响远比放牧制度来得快速和明显。草原在不同的放牧强度干扰下,往往会出现不同程度的植被变化,包括植物多样性、生物量、种群格局及群落结构的变化等。长期超强度的放牧践踏和啃食不仅影响当年牧草生长和第二年返青,还会导致土壤结构与养分组成的变化和土壤侵蚀,最终引起草原的退化演替1材料和方法1.1研究领域的总结1.1.1正镶白旗额里图牧场试验区位于内蒙古高原克氏针茅典型草原带的地处锡林郭勒盟正镶白旗额里图牧场,E115°14′~115°18′、N42°08′~42°10′之间。地处浑善达克沙地南缘与丘陵相接地区,南半部为丘陵和低山区,面积26.37万hm1.1.2水分和蒸发量正镶白旗气候属中温带半干旱大陆性季风气候,冬季寒冷,四季分明,风大,干旱,无霜期短,雨热同季,昼夜温差大。年均降水量344.2mm,年均蒸发量为1932mm。年均日照时数为2889h,≥10℃的有效积温2000℃。1.1.3剖面形态特征土壤为砂质栗钙土。栗钙土发育于温带半干旱草原植被下,其主要特征是剖面上部呈栗色,下部有菌丝状或斑块状或网纹状的钙积层。砂质栗钙土土层薄而疏松,雨水容易渗透也容易蒸发,导致干旱,上部土层抗扰动性能差,过度放牧很容易引起草原的退化、沙化。1.1.4植物属关于植被为地带性典型草原植被,主要植物有克氏针茅(StipakryloviiRoshev.)、糙隐子草[Cleistogenessquarrosa(Trin.)Keng]、羊草[Leymuschinensis(Trin.)Tzvel.]、星毛委陵菜(PotentillaacaulisL.)、冷蒿(ArtemisiafrigidaWilld.)、百里香(ThymusmongolicusRonn.)、小叶锦鸡儿(CaraganamicrophyllaLam.)、麻花头(SerratulacentauroidesL.)、扁蓿豆[Melissilusruthenicus(L.)Sojak]、寸草苔(CarexduriusculaC.A.Mey)等。1.2牧羊人的选择为减少试验误差,本研究随机选取草场的地形、土壤、植物组成和绵羊品种相同而放牧强度不同的6个牧户。6个牧户草场总面积为950hm1.3放牧强度的计算放牧强度是指单位草地面积在一定时间内放牧家畜的头数。用下式计算:牧户放牧强度=牧户放牧绵羊头数(只)/牧户草场面积(hm1.4地上生物量的测定地上生物量采用样方法测定,测产样方大小为1m×1m。每个牧户在2011~20133个年度,每个年度分6、7、8、9四个月份分别随机选取4个样方测产重复4次,每个样方按植物种类齐地面刈割所有植物,分别称重、相加,得到该样方地上生物量,4个样方地上生物量平均,得到各牧户草场的地上生物量。1.5不同牧户放牧强度和地上生物量的比较采用Excel2003和SAS9.0软件对调查数据进行统计分析。用方差分析多重比较法比较了不同牧户的放牧强度和地上生物量的差异显著性。用不同曲线拟合放牧强度与地上生物量的散点图,建立最佳回归方程,并对回归方程进行了相关显著性的假设检验。2结果与分析2.1不同牧羊人的放牧强度分析由图1可知,不同牧户的放牧强度差异很大,3号牧户的3年平均放牧强度最大,达到4.66只/hm2.2草场地上生物量的季节变化从图2、图3和图4可以看出,2011~2013年不同牧户6、7、8、9四个月份的草场平均地上生物量有显著差异(P<0.05),放牧强度最小的4号牧户的草场地上生物量最高,为125.5g/m2.3草场地上生物量与放牧强度的拟合度以放牧强度为横坐标,地上生物量为纵坐标做出散点图后,以放牧强度为自变量,以地上生物量为因变量拟合了不同类型的回归曲线,结果发现拟合度最好的是对数曲线。为此,分别对2011~2013年6个牧户6、7、8、9四个月份的草场平均地上生物量与放牧强度之间建立了最佳回归方程。由图5可以看出,2011~2013年草场地上生物量随着放牧强度的增加而降低,但其降低方式不是直线型的,而是一种曲线,2011年的地上生物量与放牧强度的回归方程式为y=-30.16ln(x)+108.32(R2.4续3年份增加幅度表1结果显示,6个牧户放牧羊群总头数自2011至2013年连续3年均在增加,增加幅度2011至2012年为272只,2012至2013年为307只。而草场总面积固定不变,由此,平均放牧强度逐年增加,增加幅度2011至2012年为0.29只/hm3讨论3.1草原植物群落一般情况的变化,不同的放牧强度对草原植被地上生物量的影响不同,过分轻度的放牧利用可导致家畜选择性采食行为增强,只挑选采食那些适口性好的牧草,而对其他植物不采食或采食不充分,不仅浪费牧草资源,甚至可能破坏草原植物群落的平衡,优良牧草衰退而适口性差的植物异常增加,草群营养价值降低。过度放牧使草场植被地上生物量明显下降,牧草生长无法补偿牧草的消耗,甚至影响土壤系统,导致草原的退化和沙化。因此,放牧强度是抑制或促进草地系统持续健康稳定的最关键影响因子,合理的放牧强度是保护和可持续利用草原的重要保证。合理放牧利用能够促进植被的补偿或超补偿生长,可以恢复草地生机,提高草地生产力,维护草地生态平衡,使草地永续利用,而过度放牧则会引起草地退化,使地上生物量和净生产力明显降低,并且随放牧强度的增加地上生物量及牧草品质呈现下降趋势3.2通过消除组织,刺激植物生长放牧系统中,牲畜采食、践踏等行为一方面通过伤害植物的正常组织、形态,抑制植物生长,另一方面通过移去植物顶端组织和衰老组织,刺激植物生长3.3地上现存量的下降速度缓慢,放牧强度草场的地上生物量随放牧强度的增加而显著降低(P<0.05),说明放牧强度对地上生物量的影响是巨大的。从散点图的分布和曲线的形状来分析,两变量的关系不是直线形,而是曲线形,放牧强度开始增加的初期,草场地上现存量的下降速度很快,而放牧强度增加到一定程度后地上现存量的下降速度变得缓慢,甚至停止降低。出现这种情况很有可能与放牧强度增加初期适口性好的优良牧草迅速减少,体现在地上生物量的快速下降上。而随放牧强度的进一步增加,留下的植物可能是一些适口性差或耐牧性强的植物,放牧强度再增加对它们影响较小造成的2011~2013年6个牧户的放牧强度与地上生物量之间存在显著的负相关关系(t值分别为3.20、3.10和3.37,t3.4草场利用强度的年度变化被调查的几个牧户放牧强度在2011~2013年的3年间逐年增加,在草场面积不变的情况下,造成了对草场的利用强度逐年增加,导致地上生物量的逐年下降。这种趋势即便在年均降水量有所增加的情况下也没有改变。由此推断,放牧强度是决定草场地上生物量的最主要因素。这个结果与李梦娇4地上生物量的耐牧性4.1放牧强度因牧户而显著不同(P<0.05),放牧强度大小在牧户间的差异达5.4~6.5倍之多,说明对草场的利用强度因牧户而迥异。4.2生长季(6、7、8、9四个月份)的地上生物量因牧户而显著不同(P<0.05),但在牧户之间的差异只有1.8~2.1倍,远没有放牧强度差异那么大。