科尔沁区天然打草场植被特征对刈割频次的响应

杨晓松，高丽娟，斯日古楞，李佳怡，张 军，温 超，刘永志，单玉梅

（1.内蒙古通辽市畜牧兽医科学研究所，内蒙古 通辽 028000；2.内蒙古民族大学，内蒙古 通辽 028000；3.内蒙古农牧业科学院，内蒙古 呼和浩特 010031；4.中国科学院内蒙古草业研究中心，内蒙古 呼和浩特 010031；5.内蒙古自治区农牧业厅，内蒙古 呼和浩特 010010）

科尔沁区天然打草场植被特征对刈割频次的响应

杨晓松1，高丽娟1，斯日古楞1，李佳怡2，张 军1，温 超3，4，刘永志5，单玉梅3，4

（1.内蒙古通辽市畜牧兽医科学研究所，内蒙古 通辽 028000；2.内蒙古民族大学，内蒙古 通辽 028000；3.内蒙古农牧业科学院，内蒙古 呼和浩特 010031；4.中国科学院内蒙古草业研究中心，内蒙古 呼和浩特 010031；5.内蒙古自治区农牧业厅，内蒙古 呼和浩特 010010）

科尔沁沙化草原区是半干旱天然打草场的重要分布区，针对该区域的草场现状，采用随机区组的试验方法，对科尔沁区天然打草场不同刈割频次下的草地植被特征展开研究。结果表明，刈割频次不同，群落结构和生物量均发生了显著变化，刈割2次处理下的羊草生物量在群落总生物量中所占的比例明显减少，比刈割1次的减少了23.87%；而一年生牧草虎尾草和苣荬菜在刈割2次处理下的生物量比刈割1次的分别增加了14.17%和12.98%；从产草量来看，刈割1次处理下的干草产量略高于刈割2次处理，而鲜草产量是刈割2次处理较高；经济效益分析结果是刈割1次处理的净收入高于刈割2次处理，高出403.10元/hm2。由此可以看出，刈割2次处理减少了群落中的多年生牧草数量，促进了一年生牧草的繁殖，并且投入较高，因此，在科尔沁地区的天然打草场，1年刈割1次更有利于植物群落结构的稳定、更新和生物量的增加。

天然打草场；植被特征；刈割；科尔沁沙化草原区

在草地生态系统中，放牧和刈割是2种主要的草地利用方式。已有研究结果显示，过度放牧会导致群落结构组成发生变化，植物繁殖特性受到影响，草地生产力下降［1］，严重影响着生态系统的功能和养分循环过程［2］。与放牧相比，刈割只是移除了植物的地上部分，不存在放牧家畜的采食、践踏和粪尿归还效应［3］，但刈割对草地生态系统的影响是不容忽视的。刈割可以说是放牧的代替性行为，如果长期对草地进行封育而不利用，则会对草地的恢复、演替和植物种子萌发、植被的生殖过程等产生不利影响［4-5］。适当的刈割可以改善草地的质量，刺激牧草的分蘖，增加群落中禾草的数量［6-7］，会促进牧草再生，促进植物地上和地下部分的生长以及增加根部分泌物，因此，刈割可以缓解放牧给草地带来的持续性压力［4，8］。近年来，内蒙古草原呈现出不同程度的退化，草原群落的初级生产力不断下降，出现了诸多的生态问题，这主要归因于不合理的草地利用方式［9-11］。

表1 不同处理下植物分种生物量占群落总生物量的比例 %

科尔沁沙化草原区是半干旱天然打草场的重要分布区，是内蒙古重要的草地资源之一，具有不可忽视的生态作用，科尔沁沙化草原脆弱而敏感，不合理的利用方式极易导致草原退化。目前，该区域的天然打草场存在退化与利用不合理的现象，植被与土壤都出现了不同程度的退化。因此，笔者对内蒙古科尔沁区天然打草场不同刈割频次下的草地植被展开了研究，旨在探讨刈割方式对天然草地生产力和生物多样性的影响，研究优化收获与合理利用技术，改善科尔沁区天然打草场牧草品质，从而为平衡当地牧区草畜供求关系、促进当地草地畜牧业良性发展、增加牧民收入提供理论指导和技术支撑。

1 试验区概况

试验地位于内蒙古通辽市科尔沁左翼中旗珠日河牧场南哈分场，地理坐标为N44°21′68″，E121°23′66″，气候属内陆半干旱草原气候类型，受东亚季风控制，大陆性气候特征十分明显，具有冬季寒冷、夏季炎热、气温变幅大、降水少而集中、春季多大风等特点。全年平均气温5.6℃，极端最高气温40.9℃，极端最低气温-32.9℃；多年平均无霜期143 d；日照时数3 101 h；≥10℃以上年积温3 114.4℃；年平均降雨量354.3 mm；一年降雨量的70%以上集中在6、7、8月。试验区植被属低平地草甸类、低湿地草甸亚类、羊草+芦苇型。地势平坦，土壤类型属于黏土。每年8月中旬—9月初打草1次，冬季放牧。

2 材料与方法

2.1 试验设计 采用随机区组设计，设置2个处理，分别为1年刈割1次（刈割1）和1年刈割2次（刈割2），5个重复，共计10个试验小区，每个小区面积为3 m×5 m，小区之间留1 m过道。植被特征的测定采用样方法，即在每个试验小区内设1个1 m× 1 m的样方，记录每个样方内的物种种类、高度、盖度和多度，然后用齐地面刈割的方法，测定植物分种生物量；再用打草机刈割，留茬高度为5 cm，测定每个小区剩余14 m2的产草量。

2.2 测定时间 刈割1的测定时间是2015年9月22日；刈割2的测定时间分别是2015年6月30日和9月22日。

2.3 数据处理分析 数据分析采用SAS 9.0软件，作图软件为Excel 2010。

3 结果与分析

3.1 刈割频次对天然打草场群落结构的影响 从调查结果来看，刈割2次使群落生物量结构发生了显著变化。从优势种羊草来看，刈割1处理下羊草的生物量占73.93%，刈割2处理下占50.06%，刈割2次使羊草的生物量减少了23.87%；从一年生物种来看，刈割1处理下无虎尾草，刈割2处理下虎尾草的生物量占14.17%，刈割2次使虎尾草的生物量增加了14.17%；刈割1处理下苣荬菜的生物量占1.30%，刈割2处理下占12.98%，刈割2次使苣荬菜的生物量增加了11.68%；其他物种变化幅度较小，且均在2.28%以下（见表1）。

表2 牧草刈割经济效益分析

3.2 刈割频次对天然打草场产草量的影响 由图1可知，经方差分析结果得出，刈割2的鲜草产量显著高于刈割1，处理间差异显著（P＜0.05）；从干草产量来说，刈割1略高于刈割2，但仅高出1.12%，处理间不存在显著差异（P＞0.05）。

3.3 不同刈割频次的牧草经济效益分析 天然打草场的牧草经济效益主要取决于收获牧草的质量和数量，根据该试验所取得的数据（见表2），试验中的2个刈割处理下的牧草收益计算方法如下：

①机械打成方捆后干草单价=15元/捆÷20kg/捆= 0.75元/kg。

②刈割1次投入费用单价=打草费用+打捆费用=600元/d÷（8 hm2/d×180捆/hm2×20 kg/捆）+1.8元/捆÷20 kg/捆=0.02元/kg+0.09元/kg=0.11元/kg。

③刈割2次投入费用单价=刈割1次投入费用单价×2=0.11元/kg×2=0.22元/kg。

综上可知，牧草的净经济效益为：刈割1次净经济效益-刈割2次净经济效益=2226.30元/hm2-1823.20元/hm2=403.10元/hm2。

图1 不同刈割频次对产草量的影响

4 结论与讨论

羊草草原在科尔沁区天然打草场中占有极重要的地位，且羊草营养价值高，适口性好，被称为牲畜的“细粮”。刈割2次使得羊草生物量所占群落总生物量的比例减少了23.87%，从而大幅度降低了天然打草场的牧草质量；而一年生农田杂草虎尾草是草场过度利用和土壤盐碱化的指示植物，刈割2次使得虎尾草生物量所占群落总生物量的比例增加了14.17%，标志着草场出现退化［12-15］。刈割2次鲜草产量虽然显著高于刈割1次，但差异主要是由于第1次刈割后再生鲜草含水量较高造成的。由于群落结构发生变化，再生的物种以菊科的苣荬菜最多，所占群落总生物量的比例增加了11.68%，苣荬菜属于多年生菊科田间杂草，含水量较大，调制成干草后叶片容易破碎脱落，从而使得刈割2次后的干草产量低于刈割1次的干草产量。

已有研究表明，放牧和刈割可以通过改变草地植物物种组成来改变群落的结构和生物量［16］。但是连续刈割不利于牧草的再生，因为连续刈割会严重影响牧草种子的繁殖，抑制其持续性生长和更新［5］。刈割也是放牧的代替性行为，连续刈割会导致草地上的凋落物减少，从而影响生态系统的养分循环，致使养分输入减少，土壤日益贫瘠［17］，植物生长所需养分日益减少，反而降低了草地的生产力，经济效益也相对应地降低。

从经济效益来看，1年刈割1次的草场净经济效益高于刈割2次，每公顷高出403.10元，这是由于刈割2次比刈割1次投入的人力、物力、财力和时间都要增加一倍。因此，综上所述，在科尔沁地区的天然打草场，1年刈割1次更有利于植物群落结构的更新和生物量的增加。

［1］汪诗平，李永宏.内蒙古典型草原退化机理的研究［J］.应用生态学报，1999，10（4）：437-441.

［2］WARDLE D A，BONNER K I，BARKER G M.Linkages between plantlitterdecomposition，litterquality，and vegetation responses to herbivores ［J］.FunctEcol，2002，16（5）：585-595.

［3］高英志，王艳华，王静婷，等.草原植物碳水化合物对环境胁迫响应研究进展［J］.应用生态学报，2009，20（11）：2827-2831.

［4］陈佐忠，汪诗平.中国典型草原生态系统［M］.北京：科学出版社，2000：228-246.

［5］KLEIJN D，STEINGER T.Contrasting effects of grazing andhay cutting on the spatial and genetic population structure of Veratrum album，an unpalatable，long-lived，colonial plant species［J］.Journal of Ecology，2002，90（2）：360-370.

［6］刘美玲，宝音陶格涛，杨持，等.不同轮割制度对内蒙古大针茅草原群落组成的影响［J］.北京师范大学学报（自然科学版），2007，43（1）：83-87.

［7］王泽环，宝音陶格涛，包青海，等.割一年休一年割草制度下羊草群落植物多样性动态变化［J］.生态学杂志，2007，26（12）：2008-2012.

［8］高伟，鲍雅静，李政海，等.不同保护和利用方式下羊草草原群落生物量及能量功能群构成的比较［J］.干旱区资源与环境，2010，24（6）：132-136.

［9］BAI Y F，WU J G，PAN Q M，et al.Positive linear relationship between productivity and diversity：evidence from the Eurasian Steppe［J］.Journal of Applied Ecology，2007，44（5）：1023-1034.

［10］王炜，刘钟龄，郝敦元，等.内蒙古草原退化群落恢复演替的研究.Ⅰ.退化草原的基本特征与恢复演替动力［J］.植物生态学报，1996，20（5）：449-459.

［11］王炜，刘钟龄，郝敦元，等.内蒙古草原退化群落恢复演替的研究.Ⅱ.恢复演替时间进程的分析［J］.植物生态学报，1996，20（5）：460-471.

［12］贾慎修.中国饲用植物志［M］.北京：中国农业出版社，1987：19-35.

［13］夏景新，樊奋成，王培.刈牧对禾草草地的再生和生产力影响的研究进展［J］.草地学报，1994，2（1）：45-55.

［14］安渊，李博，杨持，等.植物补偿性生长与草地可持续利用研究［J］.中国草地，2001，23（6）：1-5.

［15］鲍雅静，李政海，包青海，等.多年割草对羊草草原群落生物量及羊草和草种群重要值的影响［J］.内蒙古大学学报（自然科学版），2001，32（3）：309-313.

［16］PASTOR J，NAIMAN R J.Selective foraging and ecosystem processes in boreal forests［J］.The American Naturalist，1992，139（4）：690-705.

［17］ILMARINEN K，MIKOLA J，NISSINEN K，et al.Role of soil organisms in the maintenance of species-rich seminatural grasslands through mowing［J］.Restoration Ecology，2009，17（1）：78-88.

The Responses of Vegetation Characteristic of Natural Meadow on Mowing Frequency in Keerqin District

YANG Xiao-song1，GAO Li-juan1，Siriguleng1，LI Jia-yi2，ZHANG Jun1，WEN Chao3，4，LIU Yong-zhi5，SHAN Yu-mei3，4
（1.Tongliao Municipal Institute for Animal Husbandry and Veterinary Medicine Sciences，Tongliao 028000，China；2.Inner Mongolia University for Nationalities，Tongliao 028000，China；3.Inner Mongolia Academy of Agricultural and Animal Husbandry Sciences，Hohhot 010031，China；4.Inner Mongolia Research Center for Prataculture，Chinese Academy of Sciences，Hohhot 010031，China；5.Department of Agriculture and Animal Husbandry of Inner Mongolia，Hohhot 010010，China）

The sandy grassland in Keerqin is an important distribution area of natural meadow in semiarid district.Based on the current situation of the meadow in this region,the grassland vegetation of natural meadow in Keerqin district under different mowing frequency was characterized by using randomized complete block design.The results revealed that the community structure and biomass significantly changed under different mowing frequency.The proportion of biomass of Leymus chinensis accounting for community total biomass was reduced in twice mowing treatment and was decreased by 23.87%compared with that in single mowing treatment.The biomass of Chloris virgate and Sonchus arvensis （annual forage）in twice mowing treatment were increased by 14.17%and 12.98%compared with that in single mowing treatment,respectively.From the aspect of grass yield,the hay yield in single mowing treatment was slightly higher than that in twice mowing treatment,but the fresh grass yield in twice mowing treatment was higherthan that in single mowing treatment.The net income in single mowing treatment was 403.10 Yuan/hm2higher than that in twice mowing treatment.The combined data showed that the twice mowing treatment reduced the amount of perennial forage in the community,promoted the propagation of annual forage and also increased the input.The results obtained in this study suggest that single mowing per year is beneficial to the stability,regeneration and biomass increasement of plant community structure in natural meadow in Keerqin district.

natural meadow；vegetation characteristic；mowing；sandy grassland in Keerqin

S812

A文章顺序编号：1672-5190（2016）09-0032-03

2016－08－01

项目来源：公益性行业（农业）科研专项（201303060）。

杨晓松（1964—），男，研究员，主要从事饲草料资源利用和草地生态学方面的研究工作。

刘永志（1964—），男，研究员，博士，主要从事草原资源及生态学方面的研究工作。单玉梅（1980—），女，助理研究员，博士，主要从事草地生态系统结构与功能方面的研究工作。

（责任编辑：慕宗杰）