【毕业学位论文】（Word原稿）内蒙古高原南缘草甸草原可持续利用研究草业科学博士论文

密级： 论文编号： 中国农业科学院 学位论文 内蒙古高原南缘草甸草原可持续利用研究 at at I 摘要 本研究以内蒙古高原南缘 草甸草原为研究对象，于 2005 在国家草地生 态 系统 野外 观测 站 （塞北） 进行了草地可持续利用研究。在围封草地上，设置不同 草地 利用强度，强度大小以草群维持 高度表示 ，用刈割方式来 实现 草群 维持 高度 ： 对照、 草群维持高度 15草群维持高度 10草群维 持高度 5 草群维持高度 2从草地生长性能 、群落特 征、土壤理化性质及生理特征变化等方面探索草地退化演替规律，揭示 草地利用与草地退化的机理，并提出可持续利用建议，兼顾生态平衡和利用价值，为坝上高原地区草地的保护和治理提供科学依据。结果表明： 1. 处理间群落和羊草地上现存量在生长季内均呈单峰型变化，在 8 月中旬达到最大值；处理间草原群落和羊草种群地上现存量随 利用强度 的增大而下降，且差异显著；处理间群落和羊草地上部分生长量均呈单峰型变化，生长季内群落生长量 草群维持高度在 15105对照 差异不 显著， 草群维持高度在 2少（ 物种丰富度指标物种数（ S）和 数、多样性指标 数（ D）和 数（ H）、均匀度 数（ J）的变化趋势相同，随 利用强度 的增大而增大；冠层指标分析中，叶面积指数随 利用强度 的增大而降低，散射辐射透过率却随之增强（ P 10项土壤指标差异也不显著（ P 4. 利用强度 对羊草叶片、茎基部和根茎可溶性碳水化合物含量均有显著性影响 （ P 重牧 （ 中牧 ） 轻牧 过牧的规律。群落物种丰富度、均匀度与多样性的相关分析表明 ， 均匀度变化对多样性变化具有更大的贡献率 ，而丰富度呈下降趋势 ， 即轻牧 （ 中牧 ） 中牧 （ 轻牧 ） 重牧 过牧。 并 指出中国东北样带草地群落植物多样性的分布格局是 ： 草甸草原 典型草原 荒漠草原 碱化草甸 ， 并且群落物种丰富度对多样性有更大贡献率。赵哈林 （ 1999） 等对科尔沁沙质放牧草地植物多样性进行了研究，认为：各处理草地的植物多样性 ， 以封育区最高 ， 其次是轻牧区 ， 最低是重牧区。但分年度看 ， 多样性指数最高是在重牧区 ， 最低也是在重牧区 。显然 ， 重牧初期 ， 因植被受到较强啃食 ， 个体变小变稀 ， 种间竞争减少 ， 有利于种类的增加 ， 因而群落有可能保持较高的多样性 ， 但持续强度啃食践踏超越了植被的忍受能力 ， 大部分植物种从草地中退出 ， 因而生物多样性降至最低。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 （ 1992; 2000; 王德利， 1996） 。王仁忠 （ 1997）对松嫩草原碱化羊草草地放牧场植物多样性的研究表明 ， 放牧改变群落内物种的竞争力和环境条件 ， 导致群落类型和种群分布的变化 ， 从而引起植物多样性的变化。随放牧逆行演替的进行 ， 植物种丰富度、植物多样性及均匀度都呈先增后减的变化趋势 ， 适牧阶段最高 ， 极牧阶段也有 较大提高。 牧 对土壤 理化性质 的影响 研究草原不同利用强度对土壤理化性质的影响，既能阐明草原放牧的生态学后果，又有助于揭示过度利用草原导致土壤退化的机理。 认为过度放牧导致了干旱和半干旱草原生态系统显著的改变 , 从中长期看 , 将严重危害这些生境的稳定性和存在 , 因为过度放牧对土壤和植物的破坏似乎是不可复原的（ 1994）。放牧主要影响表层土壤的理化性质 , 如家畜践踏的直接影响和刈牧的间接影响等（ 1994）。目前，针对土壤物理性质方面的研究主要包括容重、孔 隙度、渗透率、含水量、团聚体等；对化学性质方面的影响主要集中在土壤有机质、 C、 N、 P、K、土壤微生物及酶活性上。 1999） 等人在研究温带高山草原植物种类和 N 素对土壤微生物的影响中认为，施N 并没有影响土壤微生物量以及其活性，但明显改变了微生物群落的组成，尤其是对真菌而言。草地恢复过程中对土壤的生态影响可以直接影响植物组成和土壤养分循环以及 C 素的保持力（ 2002; 2003）。 2005） 在不同的放牧水平上，比较了土壤表层的三个指数：随着放牧压力的 增大，渗透（ 营养循环（ 数随之下降，中国农业科学院博士学位论文 第一章 文献综述 7 而稳定性指数（ 有在重牧的条件下才有所下降。在研究植物种类和土壤养分之间的关系方面，许多试验已表明，随着施加 N、 P、 K 等肥料，生产力增加了，但是却伴随着物种丰富度的降低。在这种条件下，少量的、竞争力强的物种成了优势种，所以，物种多样性和土壤营养成分有着很重要的联系（ 2002）。王仁忠 （ 1996） 对松嫩草原羊草草地的研究表明，重度和过度放牧阶段土壤容重 比轻度放牧阶段分别增加了 和 贾树海（ 1996） 等研究认为，放牧压力对土壤容重的影响仅限于 0土壤，且 0壤容重随放牧强度的增加而增加，其中对 0壤的影响最明显，这与 2001） 等研究结果一致（高英志， 2004）。张蕴薇 （ 2002） 在放牧强度对土壤理化性质影响的研究中得出以下结论：土壤含水量受放牧的影响 , 同时与降水量有直接关系；随着放牧强度的增加和土层的加深 , 土壤容重随之增加；土壤渗透率随着放牧强度的增加呈现下降趋势；土壤孔隙度与土壤 容重的变化规律相近。苏永中 （ 2004） 等分析 了退化沙质草地开垦耕种两年和围封恢复两年后土壤理化性状的特征和变化后认为，草地开垦引发了强烈的风蚀作用，使富含营养的细微颗粒吹蚀，导致有机碳和氮磷养分的损失；采取围封措施后 , 植被的恢复对土壤养分产生明显的截存和保护效应。 地优化利用模式的 型研究 众所周知，种群在有限空间内呈 S 型增长，随着种群数量的增加，其增长缓慢或停止，最后在某一数值上下波动。 1838 年， 出的逻辑斯蒂 （ 方程被人们广泛地引用。不仅在自然 科学中，甚至在社会科学中亦如此。 1977）曾以浮萍（ 槐叶萍（ 高等水生植物作试验材料，在经常更换培养液和收获的条件下，其生物量密度增长按几何级数规律；如果处于自然状态下正常生长，由于密度及营养条件的限制，则表现为 S 型增长规律。对于高等植物来说，不但要研究其以种子繁殖而形成的个体数量增长规律，还要研究其以无性繁殖方式形成的其构件数量的增长规律。现在国内外很多学者在研究高等植物种群增长规律时，因受其种群个体复杂性的影响，常研究其生物量密度的增长， P. 1951）认为，种群密度就是某种空间单位的种群大小，通常以单位面积 （ 或体积 ） 的个体数目或种群生物量来估计和表示。萍类植物种群增长实验表明，以生物量密度表示种群增长同样符合种群增长模型。根据植物种群增长规律，研究种群密度、出生率、死亡率、年龄分化和增长型等基本特征，在草地放牧管理中对于探索种群基本特征的变化与家畜放牧利用的相互关系，提高能量和物质的流动效率，提高草地生产能力具有重要作用（常会宁， 1994）。在草地地上生物量动态模拟中，尽管 能模拟草地植物量达到极大值和极大值之前的 “ S”型曲线变化，而无法描述生物量达到极大值后下降的部分 ， 但 型中参数的生物生态学意义比较明显，并且由这些参数及其经过特定运算所获得的结果包含许多关于草地管理的特征信息（多立安， 1995）。 草地生态系统中以生物量密度为核心的种群增长规律的研究发展很快。 1983 年，英国学者曾指出，牧草干物质产量和可消化干物质产量的季节变化曲线呈 S 型规律 （ 1983） 。这种变化规律在牧草种间差异很大。利用这种差异建立混播草地可延长草地青绿期，增加草地放牧时期，还可避免草地生长季节变动幅度对 家畜营养需要的稳定性的影响。牧草有机物质无论是从春季开始萌发，还是刈牧后再生，其生物量密度的增长都可用 S 型曲线描述。开始是一个积累较慢中国农业科学院博士学位论文 第一章 文献综述 8 的阶段，接着是一个加速积累阶段，最后积累的速率趋于零而达到极限。一般认为使草丛尽量长久地处于中间的快速积累阶段将会获得最大的产量 （ J. 。在利用种群资源时， 只 要使种群增长率保持最大，就可以得到最大持续产量 （ 孙儒泳， 1983） 。当种群大小处于 S 型增长曲线的转折点即 k/2 时（ k 为环境容量），种群增长率最大。如果通过利用这个种群新增加的产量，种群大小不会 降低，也不影响产量的持久性 （ 孙儒泳， 1985） 。 我国在天然和人工草地牧草种群季节动态的研究做了大量工作。樊守义 (1993)在内蒙典型草原上，通过对克氏针茅和短花针茅的地上生物量季节增长动态的研究，得出在天然放牧情况下天然草地地上牧草在整个生长过程中是按逻辑斯蒂曲线规律的结论。并提出地上生物量是降水量累积 （ R） 和温度 （ T） 的二元函数，而 R 和 T 又都是时间 （ t） 的函数，因而地上生物量成了时间（ t） 的复合函数，其变化曲线呈 S 型。在呼伦贝尔草原 （ 李银枝， 1991） 和大兴安岭山地 （ 杨殿林， 1992） 同样得出逻辑斯蒂增 长模型的天然草地地上部分生物量的季节动态规律。这些研究为天然草原的监测和科学管理莫定了基础。李德新 （ 1997） 对内蒙古中部短花针茅动态规律和生长研究结果表明，生长期内在禁牧条件下短花针茅呈现出典型的 长，而在放牧条件下呈典型的 S 型增长。 杜国祯（ 2001）通过用 k/2 值原理对甘南高寒草地的利用优化模式进行了研究，提出了玛曲县各类草地牧草资源的保护指标，认为该县各牧场在不同程度上呈现出过渡利用，并相应的提出了管理措施。 胡宏友 （ 2002） 在对宽叶雀稗（ 物量数据动态的测量结果该种群生长动态表现为 线增长，与刑福等对内蒙古东部线叶菊草地生物量拟合结果类似。多立安 （ 2002） 等通过对松嫩羊草草原生物量动态、环境因子等主要产量生态数量特征的模拟与内在相关性研究表明，草地地上生物量的生长规律呈“单峰”型，最大地上生物量出现在 8 月 5 日，而后下降；在达到峰值前，符合 型，进一步分析模型有关特征值获得了草地有效管理期等重要的产量生态信息参数。 在人工草地的研究中，南京农业大学畜牧系在拟高梁、苏丹草、杂交狼尾草的季节增长规律的研 究中，提出了它们的出叶速度和干物质积累季节动态符合逻辑斯蒂方程，并提出当)/1 时，曲线有一拐点，这时 2/，即达到最大干物质产量一半时，相对生长率最高 （ 陈才夫， 1993） 。这个研究把草地植物种群增长规律的研究向深层次推进了一步。 李自珍（ 1998， 1999）等以云贵高原人工草地为研究对象，分析了草地资源分布的时空特性及增长动态，运用生物学控制论方法组建了牧草资源种群保护性利用的最大持续产量模型，并以试验为例，确定了具体的保护指标与 放牧管理措施；同时也对单播人工草地进行了优化控制，为人工草地放牧管理提供了优化模式和定量依据。 草草地 的基本特征及研究利用进展 草 草地 的分布及特征 羊草 （ 为广旱生根茎禾草 ， 广泛地分布于内蒙古东部 ， 东北地区以及俄罗斯外贝加尔地区 ， 羊草草地 在草原生态系统中占有重要地位 （ 李荣平 ， 2006） 。 羊草草地 主要分布在欧亚草原带的东端，这里是羊草个体的多度中心，还可能是羊草物种的起源中心。这里正是中国农业科学院博士学位论文 第一章 文献综述 9 我国著名的北方农牧交错带，羊草 草地 和农业用地镶嵌分布，这两个生态系统的 异质性高，相互耦合，使羊草 草地 既是生物多样性的出现区，又是能量流和物质流的频发区，同时还是边缘效应的表达区。导致羊草 草地 生态系统的结构和功能、过程和反响都具有相当丰富的代表性（祝廷成，2004）。 以羊草为建群种的羊草 草地 是欧亚大陆草原带东部温带半湿润地区特有的一种草地类型 ，建群种羊草不但具有耐盐碱、耐牧、抗寒、抗旱等生物学特性 ， 而且生长快、生物量大 ， 营养价值高 ， 各种家畜都喜食 ， 因而羊草 草地 成为内蒙古东部和东北西部地区主要的放牧场和割草场 （王仁忠， 1997）。 在我国，按照羊草群落生长的生境和基本层片的差异， 可将羊草群落划分为羊草草原和羊草草甸。羊草草甸草原在我国主要分布在内蒙古高原和松嫩平原西部的大兴安岭台地的地带性栗钙或黑钙土壤上，很多地带性典型草原植被的建群种，如大针茅、克氏针茅、冰草、羊茅和糙隐子草等均可在群落中成为亚优势种或与羊草一起成为共建种；由于羊草生态幅度广，不仅可以生长在典型草原区的地带性土壤上，同时它还可以生长在草原区的非地带性土壤上形成以羊草为建群种的羊草草甸。 草刈牧利用研究进展 以羊草为主的天然草地，适口性好，营养价值高，是优良的割草场与放牧地，在草原畜牧业中占有重要的位 置。 放牧和刈割干扰是影响羊草草地的重要因子。但是 ， 两种干扰的作用有很大区别。放牧显著减少优质牧草的数量、群落生物量 ， 并改变群落结构 ， 而 刈割对草地凋落物积累的影响最显著 ， 因此在生产实践中要区别对待。放牧和刈割 均 能显著提高羊草草地植物多样性 （王仁忠， 1998） 。 随着放牧强度的增加，羊草 草地 的植被盖度和生物量随之降低，优势羊草群落将逐渐被其它植物所替代，多数放牧试验认为应把放牧强度控制在适度放牧水平上，既能促进牧草再生，有利于羊草种群的自然更新和多样性的维持，又能增强草地对放牧的缓冲力（张玉勋， 1995；王仁忠， 2000；刘颖， 2002， 2004）。 1997） 等人在松嫩平原羊草草地上进行放牧试验后认为，随着放牧强度的增加，土壤容重、 上升，而土壤含水量和土壤有机质含量下降；适口性好的植物（羊草和一些豆科植物）盖度下降；中度放牧强度下植物多样性最高，过牧是造成草地退化的根本原因。 2004） 等人又报道了松嫩平原上羊草对长期放牧干扰响应的研究，认为羊草生物量、株数和分蘖数均随放牧强度的增加而降低，特别是在极牧情况下更为明显；但是羊草根茎在总生物量中的比例却随放牧强度的增加而上升，分析还表明长时间家 畜对羊草的采食影响了土壤的性质。 羊草草原同时也是优良的割草场。李建东（ 2000）认为， 我国北方天然羊草地 在正常情况下一年内进行两次刈割将会降低牧草产量，不进行任何处理两次刈割是不可取的 ， 如果进行施肥和灌水处理 ， 割两次 是可以 的。李红 （ 2000） 对松嫩平原羊草草地割草场进行了研究，发现当年 1次割草可使草地生产量提高， 3 次则使总生产量降低 。 割草频次增加，草地实际收获量减少，各割草频次下均以初次的收获量占总收获量的比重最大。而在内蒙古羊草草原上，割草使群落地上生物量和密度下降，优良牧草在群落中的比例减少，杂类草增 加；羊草单株重降低，结果是草地群落的均匀性降低，多样性升高（包青海， 2003）。 鲍雅静 和仲延凯 （ 2005） 等人 对 经过 17 年不中国农业科学院博士学位论文 第一章 文献综述 10 同刈割处理的内蒙古羊草草原 进行了研究 ，认为对于种群相对能量现存量而言， 除羊草随刈割频次的增加呈显著下降趋势外，其他受抑种均随刈割频次的增加保持相对稳定，而受益种和耐刈种的相对值则随刈割频次的增加而呈增加趋势 。 在 利用强度 较轻时群落和羊草的生物量下降的幅度较慢 ， 说明减轻 利用强度 是改良割草地的有效措施之一 （仲延凯， 1999） 。 但连年刈割会使羊草叶面积指数迅速下降，轮休则能减弱下降趋势，隔几年 刈割一次会促进羊草种群的生长，增加其叶面积指数（ 鲍雅静 ， 2004）。 题依据及研究目标 草地是我国重要的可更新资源与畜牧业生产基地。目前，草地退化的范围不断扩大 ， 退化程度 逐渐加重 ， 并由此产生了一系列的影响 ， 如土地景观破碎化、区域性气候旱化、草原植被的水源涵养功能衰退、河湖径流的稳定性受到破坏、草地退化、沙化、草地生产力下降、草地生物营养的基本链环关系处于解体和半解体状态。随着人口的增长和经济发展对畜产品需要的增加 ， 牧区草地普遍发生超载过牧的现象 ， 使草地生态系统整体功能受到严重破坏 ， 阻碍了草地畜牧业 生产的持续、稳定、协调发展 ， 导致了草地生态环境严重恶化 （柳海鹰， 2002） 。 放牧与刈割是影响草地生态系统的重要因子。 在天然草原生态系统中，不同 的草原利用方式 对草原植被结构和生产力的影响以及草 实现草原生态系统持续管理的基础，也是当今草原生态学与管理科学界关注的焦点。不合理的 利用 常带来植物群落的退化演替，造成草地性能质和量的下降，制约草地畜牧业的发展。如何在提高当前草地畜牧业经济效益的同时 ， 又能兼顾草地资源的长期利用而不危及子孙后代的利益 ， 保证牧区经济和社会的繁荣与持续发展 ， 维持区域生态平衡 ，已成为一项重要的战略任务。开展草地管理与草地畜牧业可持续发展研究具有十分重要的意义。 北方农牧交错带主体位于长城沿线的内蒙古东南部，冀、晋、陕北部和鄂尔多斯地区，地理位置上正好处于我国东北平原、华北平原和黄河流域农区向内蒙古高原及青藏高原牧区的过渡带。这里是我国农区和牧区的经济纽带， 农牧交错带地区草地 具有防风固沙、涵养水源、净化江河、防止水土流失等特殊的生态作用。 近 百年来，特别是近几十年来，这一地区的生态环境遭到了前所未有的破坏，生态退化趋势日益严重，如何扼制生态退化的趋势，并对其进行恢复与重建，是摆在生 态学科技工作者面前的一项紧迫的课题 （ 刘正恩 ， 2004） 。 因此，研究 草原 的可持续性利用， 对于 防止草原的进一步退化 、制定和采取合理的管理措施保证生态环境的健康发展和畜牧业的可持续性发展具有重要的理论和实践意义。 要保持草原的可持续利用，一定要掌握草原变化发展的规律，以便根据草原的功能和生产要求采取相应的措施，调整其组成与结构，控制其方向与速度，使草原发挥其最大的经济效益和生态效益（符义坤，1994）。 草原在过度利用下的退化演替，其主导原因可归结为利用过程中对草原植物和土壤等产生了逆向影响，主要表现在群落生产力的 下降和优势种的更替。揭示主因和结果的内在联系，多角度阐述其内在联系的中间环节，即在草地利用过程中群落、种群和个体的特征变化及表现 ，是对草地利用与演替中退化机理的探索。 本研 究中， 利用 持续 刈割 的方式 ， 维持草群在不同设定高度范围内，以此 模拟 草地 利用 强度。国内外许多学者用 类似 方法 进行了 草地 生态学方面的研究（ 1985; 1987; 1992; 2002; 蒲小朋 , 2000; 朱志红 , 2002）。 本试验 采用 不中国农业科学院博士学位论文 第一章 文献综述 11 同草 群 维持 高度代表 草地 利用强度 ，研究草原植物生长性 能、群落结构 、土壤特征及生理特征变化，探索草地退化的机理，确定合理的利用水平，兼顾生态平衡和利用价值，使草地健康发展。本项研究目标如下： 1）研究不同草群 维持高度对草地的影响， 从植物生长性能、群落结构和生理特征等方向研究草地退化演替规律，为天然草原恢复与重建提供理论和技术依据； 2） 运用生物学控制论方法组建牧草种群保护性利用的最大持续产量模型，确定草原 保护指标与放牧管理措施。 中国农业科学院博士学位论文 第二章 材料与方法 12 第二章 材料与方法 究区域概况 试验区 位于河北省张家口市北部坝上高原塞北管理区（原沽源牧场）， 国家草地生态系统 野外观测站 （ 塞北 ） ， 地处内蒙古锡林郭勒草原南缘，河北省沽源县北部，东经 11551，北纬 4152，属高寒大陆性季风气候，一年内除夏 季受东南暖湿气流影响外，较长时间受蒙古高压寒冷干旱气候控制。 海拔 1400m，年均温 10的年积温为 无霜期 100 天左右，年均降水量 297要集中在 7 ），年蒸发量 1785 毫米，年均风速 s，年均大风日数 49 天，年日照时数 时，土壤以栗钙土、草甸土为主， 壤有机质含量 右。试验期间及 1985月平均降雨量与月平均温度见图 1（ 2005生长季气象资料由美国司产 象站测量获得，其余 气象 资料来自沽源县气象局）。 从图 1 上可以看出， 2005 年和 2006 年生长季月平均温度与往年平均温度基本持平，相差不大； 月平均降雨量 2005 年 7 月和 9 月低于往年，而 2006 年 7 月份则远高于往年， 8 月和 9 月份则偏低，两年中其它月份差异不大。 试验样地位于沽源牧场天然保护草场， 2001 年围封至今，已长达 5 年，每年生长季末（ 9 月下旬）割草一次。选取样区面积约为 3坦开阔 ，土壤、植被条件基本一致，植被类型为草甸草原，植被长势良好，盖度在 70间，羊草（ 为建群种，占有绝对优势，同时伴有糙隐子草（ 、扁蓿豆（ 克氏针茅（ 、华北岩黄芪（ 等优良牧草，还有菊叶委陵菜（ 、南牡蒿（ 、瓣蕊唐松草（ .）、北柴胡（ C.）、 鹤虱（ . 防风（ 、二裂委陵菜（ .）、山韭（ .）、细叶韭（ .）、阿尔泰狗哇花（ 、蒙古蒿（ 、西伯利亚蓼（ 等多种杂类草。 中国农业科学院博士学位论文 第二章 材料与方法 13 020406080100120140160A p r . M u n . J u l . A u g . 月份 M o n t 2006 年 20 年月均降雨量（ a ）0510152025A p r. M a y Ju n . Ju l. A u g . S e p M o n ） 2006 年 20 年月平均气温（ b ）图 1 样地试验期间及 20 年 月降雨量 (a)与 月平均大气温度 (b) a) b) 0 1 试验区植物种类调查表 （见下页） in 国农业科学院博士学位论文 第二章 材料与方法 14 序号 物名称 丁名 活型 羊草 本科 H 2 西伯利亚早熟禾 本科 H 3 糙隐子草 本科 H 4 克氏针茅 本科 H 5 冰草 本科 H 6 洽草 本科 H 7 扁蓿豆 科 H 8 华北岩黄芪 科 H 9 披针叶黄华 科 H 10 皱黄芪 科 H 11 冷蒿 科 H 12 南牡蒿 科 H 13 裂叶蒿 科 H 14 蒙古蒿 科 H 15 艾蒿 科 H 16 茵陈蒿 科 H 17 碱地蒲公英 科 H 18 苦买菜 科 H 19 草地凤毛菊 科 H 20 翼叶凤毛菊 科 H 21 阿尔泰狗哇花 科 H 22 火绒草 科 H 23 二裂委陵菜 薇科 H 24 菊叶委陵菜 薇科 H 25 鹅绒委陵菜 薇科 H 26 星毛委陵菜 薇科 H 27 地榆 薇科 H 28 西伯利亚蓼 科 H 29 灰绿藜 科 H 30 野滨藜 科 H 31 猪毛菜 科 H 32 北柴胡 形科 H 33 防风 形科 H 34 车前 前科 H 35 平车前 前科 H 36 瓣蕊唐松草 茛科 H 37 小花花旗杆 字花科 H 38 独行菜 字花科 H 39 狼毒 香科 H 40 马蔺 尾科 H 41 山韭 合科 H 42 细叶韭 合科 H 43 碱韭 合科 H 44 黄花葱 合科 H 45 块根糙苏 形科 H 46 鹤虱 草科 H 47 鳞叶龙胆 胆科 H 48 雪山 点地梅 春花科 H 49 达乌里芯巴 参科 H 中国农业科学院博士学位论文 第二章 材料与方法 15 验设计与方法 验设计 试验于 2005 和 2006 年 5进行，与当地放牧时间相对一致。在地势平 坦、土壤和植被类型基本一致的地段选取样地，共设 5 个 利用强度 ，随机区组设计， 4 次重复，每个小区面积为 12 m 8 m，共计 20 个小区。用剪草机（ 草来模拟利用，在试验期间按照事先设定的高度持续割草，给草地造成一种连续的刈割压力，从而使草地植被始终维持在一定的 高度 水平范围。被刈割掉部分的草样用齿耙轻镂出样区， 利用强度 的大小以不同的草群 高度来表示，即： 5 0 由于操作上的难度，各处 理的草群 高度允许上下浮动在 2 内，用直尺在样区内沿对角线方向进 行随机标定，确保割草高度在设定的范围之内。刈割标准以超过设定草群 高度 5 始刈割，所以在试验期内没有固定的刈割时间 ，割草频率见表 2。 表 2 生长季内各处理割草频率（次） of in 005 006 期间 0 2 4 11/07/20059/2005 0 3 4 5 7 01/06/20069/2006 0 6 6 8 10 地生长 性能 测定方法 样方法 试验期间，每个小区每次测定前后各随机设置 3 个 样方，配对法取样，设置后的样方不进行刈割处理，一直到下次测定后再按照设计的刈割高度与小区内其它面积一起进行处理。然后，重复上述过程，进行下一个生长周期的测定。每月中旬各取样测定一次，齐地面刈割，装入密封袋，在实验室内将草样进行分种处理， 65下 48 小时烘干至恒重，称取干 物质量。第二次测定的生物量减去第一次（样方设置时）测定的生物量，即为该周期的生长量。 定指标 地下部分测定： 每月测定一次，在样区内 随机 选取 25 25 样方，并将样方切成 25 25 25 立方体土柱，每个处理重复四次，装入塑料袋贴好标签运回实验室处理。在室内，土样浸泡后用水在 径的筛内冲洗，注意保持羊草根茎与植株之间的自然联系，冲洗干净拣去杂物，须根部分不再区分活根和死根。拣出羊草地上及其连接的地下根茎部分（其它植物直接剪去其地上部分），计数每个样方羊 草根茎芽数（包括分蘖点芽数），然后将羊草地上部分中国农业科学院博士学位论文 第二章 材料与方法 16 在与根茎连接处剪下， 剪出茎基部（分蘖节向上 2 剪掉根茎上的须根，数出根茎的节数，并测量羊草的根茎总长，计算羊草节间平均长度。最后将羊草 茎基部、 根茎与其它地下部分分别装入信封， 65烘至恒重后称重。 现存量的测定： 采用收获法，每个 处理齐地面剪取样方内植株的地上部分，烘干至恒重，分种称重。 生长 量 （ g DM/用本次测定前与上次刈割后地上部分现存干物质量的差值来估算，即： 12 绝对 生长速率 （ g DM/d） )/()( 1212 相对生长速率 （ g DM/d g） )/()ln(212 其中 W 为 生长 量， 别为测定时间 干物质量。 物群落特征测定方法 方设置 每个小区内随机选择 3 个面积为 50 50 固定观测样方，每月中旬测定固定样方内地上植物的密度、高度、投影盖度、植被总盖度、植物群落密度等指标，分种记录。 定指标 总盖度和植物种的分盖度：用 针刺法在选定的样方内等距离测定 100 次，凡被刺中的记做一次，求其总刺中数，即为草地该种植物的盖度。若同时刺中两种或两种以上的植物，则分别记录。各分盖度值之和减去重复次数即为草地植被总盖度（任继周， 1998）。 高度： 在样方内随机选取各种植物 种群测定其自然高度，取平均值。如果有生殖枝，测定其生殖枝高度，取平均值，并按种记录。 密度： 详细统计样方内各种植物地上部枝条数，分种记录。 物种重要值： 根据上述描述样方内测定的各植物物种的密度、高度、盖度数据，利用以下公式计算牧草种群的重要值。 3/)( R C 其中： 100 E， 100 I， 100 样方内所有植物种群密度的总和 ； 某种植物种群的高度； 样方中所有植物的高度之和； 物种多样性指数： 相对盖度、重要值和生物量等都可以作为多样性测度的指标（ 1975；中国农业科学院博士学位论文 第二章 材料与方法 17 袁建立， 2004；董全民， 2005），本文中的物种多样性指数全部采用牧草相对盖度计算。 物种丰富度（ 用物种数 S 和 数： 1( 物种多样性（ 用 数（ D） ： 21 H）： PH 均匀度采用 数（ J）： 式中 S 为样方中的物种数， 群落中的第 i 种植物的相对盖度， N 为所有物种的个体数之和（董鸣， 1997）。 植被冠层分析 （杨春华， 2005） ： 在每个固定样方内设立固定观测点，在每月中旬选取太阳直射较弱的晴天傍晚，用美国 司生产的冠层分析仪 每个小区的固定观测样 方内获取观测点图像，并用 件对图像进行分析。操作时鱼眼镜头放在小区内地表上 1，天顶角划为 5 环，角度分别为 ， ， ， ， 。方位角划分为 4 部分，分别为 0 ， 90 ， 180 ， 270 。将数字图像输入计算机后用 直观比较叶片分布状况并计算出有关参数 R）、散射辐射透过系数（ 叶面积指数（ 冠层消光系数（ K）。 草不同时期可溶性碳水化合物 测定方法 样方法 2006 年 6 月 1 日（抽穗期）、 7 月 14 日（乳熟期）、 8 月 14 日（腊熟期）、 9 月 14 日（生长季末期）分别在各处理样区内统一取样， 每次随机 25 25 样方，并将样方切成 25 5 25 立方体土柱，每个处理重复四次，装入塑料袋贴好标签运回实验室处理。 在实验室内将羊草构件分成叶片、茎基部、根茎三部分，烘干至恒重并粉碎成待测样品。 溶性碳水化合物 含量 测定方法 原理： 用蒽酮比色法测定可溶性碳水化合物的含量。可溶性碳水化合物主要包括两大类，一类是还原糖，如葡萄糖、果糖、麦芽糖等；另一类是非还原糖，如蔗糖等。这些糖类均易溶于水及 液。因此可用温水或 液提取试样中的可溶性糖 。 具体 操 作过程：准确称取样品 5 g（准确至 10 用少量 80%乙醇冲入 200 杯中，使体积在 70 右，盖上表面皿，置于 80 水浴中提取 30 分钟，取出冷却后转入 100 量瓶中，稀释至刻度，摇匀后静置，取上层清液作待测液 A。吸取待测液 A 50 量瓶中，加水至刻度，摇匀，为待测液 B。吸取待测液 B 入冰水中冷却 2 酮 匀，迅速放入冰水中冷却 2 入沸水中 5 色，完毕后取出，中国农业科学院博士学位论文 第二章 材料与方法 18 用流水冷却至室温。于 640 长下，用 1 色皿，测定溶液吸光度（ 样品测定前，配制并测定蔗糖标准溶液的吸光度值，以吸光度值对溶液浓度数值绘制标准曲线并得到回归方程。具体操作过程：准确称取 g 蔗糖（ 500 g, 分 析纯），以 80%乙醇溶解，定容至 250 两组干燥试管中，每组分别注入 80.0 标准溶液，按样品测定所述步骤，测