补播天然草地不同年限群落特征分析_刘秀梅.pdf

补播天然草地不同年限群落特征分析刘秀梅1，倪兆春2，李小锋2*（1.哈密市生态修复保护中心，新疆哈密839000；2.巴里坤县林业和草原工作站，新疆巴里坤839200）摘要：【目的】分析补播天然草地不同年限的群落特征。【方法】通过连续三年对巴里坤县2019年天然草地补播项目进行观测研究，【结果】补播草地第三年，植物抵御不良环境影响的能力增强，能够顺利完成年内生育周期；群落在垂直结构上形成了强大的郁闭结构，不仅能充分吸收光热资源，而且土壤水分散失减少，抵御干旱胁迫的能力不断增强;通过激烈的种间竞争，补播草地群落种间结构相对合理，且群落结构日趋稳定。【结论】科学的补播方式有助于增加天然草地优良牧草物种数、提高产草量、丰富物种多样性，更有利于天然草地的正向演替。关键词：补播；天然草地；不同年限；群落特征中图分类号：S812文献标识码：A文章编号：1003-6377（2023）04-0061-06草地资源是重要的自然资源之一，有很高的经济、生态和社会价值1。我国有天然草地4108hm2，但由于各种自然和人为原因，90%以上天然草地处于不同程度退化。新疆作为我国的五大牧区之一，天然草地资源位居全国第三2，3，目前退化面积约2.13107hm2，且每年以近2.90105hm2速率增加4。从目前发展来看，草地的健康状况直接或间接的限制新疆草地生态功能发挥、生产力提高和畜牧业的健康发展。因此退化草地的恢复或重建成为当前全社会的焦点之一，也是草原学者一直以来研究的热点514，近年来新疆也高度重视此项工作，依托退牧还草生态修复等项目在天然草地恢复重建方面做了大量的工作，巴里坤县也实施了农牧交错带已垦草原补播、天然草地生态修复等项目，但是效果如何需要做进一步的研究，因此，本研究以巴里坤县西草湖实施的天然草地生态修复项目区作为研究对象，对补播草地不同年限植物群落特征进行研究，分析补播草地不同年限植物群落特征动态变化规律，进而阐明补播天然草地在不同年限的生态稳定性和生产高效性机制，为天然草地可持续发展提供科学指导和参考依据。1材料与方法1.1研究区概况试验区位于新疆东北部天山山脉东段与东准噶尔断块山系之间的巴里坤盆地（E 91193010.16863/ki.1003-6377.2023.04.010基金项目：新疆维吾尔自治区植被恢复费项目“巴里坤县天然草地补播改良”。作者简介：刘秀梅（1984-）女，高级工程师，主要从事草地资源保护和生态修复工作。E-Mail：lixiaofeng_通讯作者：李小锋（1982-），男，研究生学历，高级工程师，主要从事草地资源保护和生态评估工作。E-Mail：收稿日期：2023-05-10，修回日期：2023-05-292023年7月 第4期（总第221期）草食家畜（双月刊）612023年7月 第4期（总第221期）草食家畜（双月刊）944830、N 432145519），年平均气温1.0，极端最高气温42 （七八月份），极端最低气温-43.6 （十二月份）。年平均日照时数3 213.1 h，10 的积温1 735.0，无霜期102 d。年平均降水量203.0 mm，年平均蒸发量1 621.7 mm。植物种类组成丰富，土壤为草甸黑钙土，有机质含量为15%25%。草地类型为低地草甸，由于近年来人为和自然因素的影响，草地盐泽化日趋严重，主要植物有小果白刺（Nitraria sibirica Pall）、盐生草（Halogeton glomeratus（Bieb）C.A.Mey）、盐爪爪（Kalidium foliatum（Pall.）Moq.）、赖草（Leymus secalinus（Georgi）Tzvel）、囊果碱蓬（Suseda physophoraPall.）等。1.2 材料与方法本试验选取巴里坤2019年天然草地生态修复项目区1 500 m2补播改良草地作为研究对象，并对其进行围栏封育，4月25日补播，播量为5 kg/亩，补播草种比例为：紫花苜蓿（Medicago sativa）20%，沙 打 旺（Astragalus adsurgens）30%，垂 穗 披 碱 草（Elymus nutans）15%，扁 穗 冰 草（Agropyronpaniculatum）20%，冰草（Agropyron）15%，在该区域选取固定样方3个，每个样方11 m2长势基本一致的样方，2020-2022年连续三年进行监测，每年49月，每隔15 d观测一次，物候期观测时间间隔根据实际进行调整，记录每个样方的植物种类组成、物候期、地上生物量、高度、盖度、密度。高度测量是三个样方中每个植物种随机选取10株，测其自然高度,取平均值；密度测量是数出每个样方中每种植物植株数；盖度是用针刺法测定，每样方100针；地上生物量测量是将样方中的草分种齐地面剪割，剔除杂物，分种称鲜重和风干重。2结果与分析2.1 主要植物物候期从表1、表2、表3可以看出，补播第一年、植物只经历出苗、分支/分蘖期和枯黄三个时期，沙打旺、紫花苜蓿、垂穗披碱草、扁穗冰草和冰草五种植物生育期也各不相同，依次为107 d、109 d、123 d、115 d和112 d；补播第二年五种植物都能完成整个生育周期，沙打旺、紫花苜蓿、垂穗披碱草、扁穗冰草和冰草五种植物生育期依次为134 d、138 d、138 d、143 d和131 d；补播第三年五种植物都能完成整个生育周期，沙打旺、紫花苜蓿、垂穗披碱草、扁穗冰草和冰草五种植物生育期依次为135 d、148 d、143 d、148d和137 d。补播草地第一年、第二年、第三年植物出苗或返青分别集中在5月5日5月12日，4月23日4月30日，4月22日4月25日之间，补播第二年的草地主要植物返青比补播第三年的草地提前。但是每年各主要植物生育总天数第三年第二年第一年。表1补播草地第一年主要植物物候期植物种类沙打旺紫花苜蓿垂穗披碱草扁穗冰草冰草生育期（月.日）出苗期5.85.125.55.85.10分枝/分蘖期5.165.186.176.146.6现蕾/孕穗期现蕾/抽穗期开花期结荚/结实期成熟期枯黄期8.259.19.89.39.2生育天数（d）10710912311511262图1补播草地不同年限植物群落高度动态图 2补播草地不同年限植物群落盖度动态高度（cm）盖度（%）3年2年1年3年2年1年2.2 群落高度动态特征从图1可以看出，第一年群落高度变化比较平缓，呈现先高后低的生长趋势，8月1日前后植物群落高度达到峰值，群落平均高度为6.05 cm；第二年群落高度较第一年相比变化较大，8月15日前后植物群落高度达到峰值，群落平均高度为19.2 cm；第三年群落高度变化较第一、第二年相比复杂多变，8月1日至15日变化率最大，且8月15日达到峰值，群落平均高度为22.92 cm。从三年群落高度动态特征可以看出，总体呈现“慢（初期）-快（中期）-慢（后期）”的S型曲线模式。返青后不同时期群落高度第3年第2年第1年。在8月中上旬出现峰值，第二年、第三年的峰值较为明显，第一年自身生长特性的影响整体变化平缓，没有出现明显的峰值。表2 补播草地第二年主要植物物候期植物种类沙打旺紫花苜蓿垂穗披碱草扁穗冰草冰草生育期（月.日）返青期4.235.24.274.254.30分枝/分蘖期5.306.225.256.185.22现蕾/孕穗期6.36.246.96.236.19现蕾/抽穗期6.237.66.246.306.10开花期7.37.147.37.147.3结荚/结实期7.288.207.268.177.26成熟期8.259.159.29.128.25枯黄期9.79.209.159.189.11生育天数（d）134138138143131表3补播草地第三年主要植物物候期植物种类沙打旺紫花苜蓿垂穗披碱草扁穗冰草冰草生育期（月.日）返青期4.224.254.234.234.22分枝/分蘖期6.076.286.016.255.29现蕾/孕穗期6.106.316.166.306.26现蕾/抽穗期6.237.106.297.087.04开花期7.107.217.107.217.10结荚/结实期8.038.278.018.248.01成熟期8.209.128.239.088.27枯黄期9.79.239.169.219.09生育天数（d）13514814314813725.0020.0015.0010.005.000.005.15.156.16.157.17.158.18.159.19.15日期5.15.156.16.157.17.158.18.159.19.15日期90.0080.0070.0060.0050.0040.0030.0020.0010.000.002023年7月 第4期（总第221期）草食家畜（双月刊）632023年7月 第4期（总第221期）草食家畜（双月刊）2.3 群落盖度动态特征从图2可以看出，第一年和第二年草地盖度变化趋势相同，差异不大，峰值均在7月15日，分别为35%和50%，第三年群落盖度变化较第一、第二年相比复杂多变，呈现波浪式变化，且在不同时期盖度明显高于第一和第二年，8月1日达到峰值，群落盖度为81%。这种变化是由于补播第一年、第二年，行间距较大，物种分支、分蘖能力差等原因导致物种多样性较小，没有形成致密的植被覆盖，第三年的草地物种的分支、分蘖能力增强，物种多样性与前两年相比增大，群落结构趋于复杂化，群落郁闭度增大，对空间的利用率提高。第一年和第二年草地盖度峰值大概出现在7月中旬，第三年草地盖度峰值在7月下旬，8月以后虽然牧草还有再生能力，但是盖度仍然逐渐下降，主要是由于受特殊气候的影响，上层牧草继续生长，但是下层牧草已经开始枯黄，整体覆盖度较小。2.4群落密度动态特征从图3可以看出，补播草地第一年和第三年群落植物密度变化呈现先增加后减小的趋势，后者较前者变化明显，但峰值均出现在7月1日，依次为54株/m2和132株/m2，第三年与前两年相比复杂多变，总体呈现波浪式变化，峰值出现在5月15日，密度为79株/m2，此后又下降，6月1日后又呈现上升趋势，7月15日出现第二次峰值，密度为69株/m2，此后又持续下降。总体来看第一、第二和第三年植物群落密度呈现“低(初期)-高(中期)-低(后期)”的变化，第二年草地在返青后很短的时间内低于第三年植物密度（5月1日到17日左右），5月18日至8月10日左右，密度明显高于第一年和第三年，最高值出现在7月初，第一年和第三年之间密度变化不大，总体来看，整个生长阶段变化趋势相对平缓。主要原因是补播第一年优势种未完全出苗，出苗的里面大多数是侵入种中的一年生杂类草；第二年植物返青后利用相对充足的资源迅速生长扩散，一些非播入优良种也侵入，所以单位面积内绝对密度最高；第三年通过群落植物种间、种内竞争，群落内部结构区域合理化，稳定性增强，因此区域群落植物密度也相对减少。密度（株/m2）产草量（g/m2）3年2年1年1年2年3年1401201008060402005.15.156.16.157.17.158.18.159.19.15日期5.15.156.16.157.17.158.18.159.19.15日期500450400350300250200150100500图3补播草地不同年限植物群落密度动态图4补播草地不同年限植物群落地上生物量动态2.5群落地上生物量动态特征从图4可以看出，补播草地第一年、第二年和第三年产草量的变化趋势相同，都经历了先增后减的变化过程，3年的草地返青后地上生物量增长速度最快。其次是补播第二年，补播第一年草地产草量增长最慢，之后随气温的上升和降雨量的增多，补播第一年草地产草量在7月15日出现峰值，达到79 g/m2，补播第二年、第三年草地产草量在8月1日左右出现了峰值，分别是205 g/m2、459 g/m2，且峰值差异明显。从整体来看自返青后以后第三年草地产草量高于第二年和第一年，说明在补播后连续三年内，草地产草量一直处于稳定增长阶段。643讨论补播草地第三年牧草返青期较第一、第二年相比有所提前，在有限的生育期内充分利用各种自然资源，加速群落结构趋于稳定的进程，增强生长过程中抵御不良环境影响的能力，从而能够顺利完成植物生育周期。补播第一年，受外界环境和种子自身生长特性的影响，群落平均高度变化趋势比较平缓，没有出现明显的峰值，第二年和第三年的补播天然草地群落结构日趋完善，特别是补播草地第三年，其群落结构在垂直方向形成稳定的郁闭结构，不仅能充分的吸收光热资源，同时还减少土壤水分散失，抵御干旱胁迫的能力不断增强，补播草地群落结构日趋稳定。植物出苗/返青后，补播草地第一年、第二年和第三年盖度呈明显上升趋势，随后补播草地在不同年限不同时期分别出现了一次高峰，之后慢慢趋于平缓，这是由于67月是巴里坤气温相对较高、降水量比较充足，牧草生长的最佳时期，盖度达到最高，这种生长机制有利于补播草地群落的稳定。补播草地第一年新播种子未完全出苗，但是激活了土壤种子库一年生草种的活性，补播草地第二年返青后一年生牧草利用相对充足的资源迅速生长，单位面积内绝对密度最高，5月15日达到峰值，此后随着优势植物的生长，由于激烈的种间竞争，牧草密度逐渐下降，补播草地第三年通过激烈的种间竞争，补播草地群落种间结构相对合理，密度也相对减少。4结论从对巴里坤补播草地连续三年群落植被的生长动态监测来看，随补播年限的增加，几种主要植物生育期天数有所延长，这有利于草地植物年生物量的提高和草地生态功能的提升，同时初步对补播草地群落在不同生育阶段的生长模式有了新的认识，试验结果证明，科学的补播方式有助于增加天然草地优良牧草物种、提高产草量、丰富物种多样性，更有利于天然草地的正向演替，对于补播第几年达到群落结构的相对稳定、补播对土壤理化性质的影响等一系列深层次的问题还需要做进一步的研究。参考文献：1 许鹏.新疆草地资源及其利用M.乌鲁木齐：新疆科技出版社，1993.2 赵万羽，李建龙，齐家国，等.新疆草地生态安全问题、现状与对策分析J.干旱区研究，2005，22（1）：5-50.3 王高峰.昭苏马场退化草甸草地最佳改良措施的确立D.乌鲁木齐：新疆农业大学，2007.4 董世魁，胡自治，龙瑞军，等.高寒地区多年生禾草混播草地的群落学特征研究J.生态学杂志，2003，22（5）：20-25.5 黄志伟，彭敏，陈桂琛，等.青海湖几种主要湿地植物的种群分布格局及动态J.应用与环境生物学报，2001，7（2）：113-116.6 靳瑰丽，安沙舟，孟林.昭苏军马场草地资源利用优化格局的研究J.草业科学，2004，21（12）：42.7 王平.半干旱地区禾-豆混播草地生产力及种间关系研究D.长春：东北师范大学，2006.8 刘贵林，卢琪，代志进.人工草地生态效益的研究J.贵州畜牧兽医，2001，25（5）：38-39.9 王刚，蒋文兰.人工草地种群生态学研究M.兰州：甘肃科学技术出版社，1998.10 张大勇，王刚，杜国祯.甘南山地草原人工草场的演替J.植物生态学与地植物学学报，1990，14（2）：103-109.11 Walton P D.Production and management of cultured foageM.London press，1982.12 Marten.G.C.主编.放牧研究，设计方法与分析M.北京：气象出版社，1997.2023年7月 第4期（总第221期）草食家畜（双月刊）652023年7月 第4期（总第221期）草食家畜（双月刊）13 贾慎修.草地学（第二版）M.北京：农业出版社，1995.14 王元素，蒋文兰，洪绂曾，等.人工混播草地稳定性研究进展J.中国草地，2005，27（4）：58-73.Analysis on Community Characteristics of ReseedingNatural Grassland in Different YearsLIU Xiumei1，NI Zhaochun2，LI Xiaofeng2*（1.Hami Ecological Restoration and Protection Center，Hami Xinjiang 839000，China；2.Forestry and Grassland Workstation of Balikun County,Balikun Xinjiang 839200，China）Abstract:【Objective】Through the observational research on the 2019 natural grassland replanting project in Barikun County forthree consecutive years.【Methods】In the third year after replanting the grassland,the ability of plants to resist adverseenvironmental impacts during the growth process is enhanced,so that they can successfully Complete the plant growth cycle.【Results】The community has formed a strong canopy structure in the vertical structure,which can not only fully absorb light andheat resources,but also reduce soil water loss,and the ability to resist drought stress is continuously enhanced;through fierceinterspecific competition,the interspecific structure of the reseeding grassland community is relatively reasonable,and thecommunity structure of the reseeding grassland is becoming more and more stable.【Conclusion】The scientific reseeding methodcan help to increase the natural grassland excellent forage varieties,improve the grass yield,and enrich the species diversity,which is more conducive to natural grassland.Positive succession of grassland.Key words:reseeding;natural grassland;different years;community characteristics（上接第54页）Analysis on Physiological and Biochemical Characteristics ofDactylis glomerataat Different Altitudes in Talbaha MountainDONG Wanzhen1，YUAN Hui2，HAN Xiqing2，ZHANG Xianhua2*，CHEN Jiarong3（1.Tacheng Bureau of Natural Resources,Tacheng,Xinjiang 834700,China;2.Xinjiang Agricultural University,Urumqi 830000,China;3.The Central Station of Locust and Rodent Prediction and Control of Xinjiang,Urumqi 830000,China）Abstract：【Objective】In order to explore the adaptability of Dactylis glomerata L.to the external environment,and to provide atheoretical basis for the further development,utilization and protection of natural Dactylis glomerata germplasm resources,as wellas for the selection of excellent new varieties.【Methods】Taking the natural Dactylis glomerata in Talbaha mountain as researchmaterials,the physiological and biochemical characteristics of the leaves of Dactylis glomerata at different altitudes weredetermined.【Results】With the increase of altitude,the proline content and peroxidase activity showed a fluctuating trend,whichdecreased first,then increased and finally decreased again,while the chlorophyll content showed a trend of decreasing first andthen increasing（P0.05）.However,soluble sugar,malondialdehyde content,relative water content,superoxide dismutase(SOD)were not sensitive to the change of altitude（P0.05）.【Conclusion】The study preliminarily revealed the characteristics ofadaptation of natural Dactylis glomerata to different altitudes,and it had different adaptability at different altitudes.Key words:Dactylis glomerata；physiological and biochemical characteristic；different altitude66