河西荒漠盐爪爪草地生物量动态研究

2016-11-24王炳煜姜佳昌潘冬荣

中国草食动物科学 2016年5期

关键词：草本荒漠灌木

孙斌，王炳煜，冯今，姜佳昌，潘冬荣，王惠，李霞

（甘肃省草原技术推广总站，兰州 730010）

河西荒漠盐爪爪草地生物量动态研究

孙斌，王炳煜，冯今，姜佳昌，潘冬荣，王惠，李霞

（甘肃省草原技术推广总站，兰州 730010）

于2011—2014年对河西荒漠盐爪爪草地群落生物量进行了研究。结果表明：盐爪爪草地生物量的年度动态变化较大，变幅在57.67%～100%，生物量的月变化动态不稳定，高峰期出现在7、8、9月都有可能，大多表现为单峰型，也有双峰型出现。相对生长速率（RGR）动态变化也不稳定，一般是在牧草生长前期较快，7—8月以后逐渐减慢直至为零，但受环境因子的影响差别较大。

盐爪爪；生物量；动态

盐爪瓜（Kalidium）系藜科盐爪爪属多年生木本，是甘肃荒漠区的常见耐盐小灌木。由于其叶片退化，蒸腾强度比一般沙生植物低，产量在沙生植物中相对较高，冬季地上部残存量保持较好，有利于干旱地区畜群冬季放牧与补饲［1］。以盐爪瓜为建群种的荒漠草地在甘肃近70万hm2，占全省荒漠半荒漠草地面积的15%，广泛分布于甘肃黄土高原北部及河西走廊冲积扇缘和丘间低地，以盐湖盆地覆沙地段最为典型。在干河谷和河谷阶地重盐渍化地段与柽柳、白刺等灌木组成盐生灌木草地［2］。

目前有关对盐爪瓜草地生产力进行连续定位的监测研究报道甚少。本研究于2011—2014年通过对甘肃省张掖市山丹县荒漠草地分布较为广泛的盐爪爪草地进行连续4年的定位监测，旨在揭示该类草地地上植物量年度、季节动态变化规律，以科学评价其生产力水平，为合理保护和可持续利用该类草地资源提供依据。

1 试验方法

1.1 试验地概况

试验地设在甘肃省山丹县位奇镇，地理位置北纬38°41′40.2″，东经101°26′47.8″，海拔2 064 m。年均气温0～3℃，极端最低气温-33.3℃、最高气温37.8℃。日照时数2 993 h，年均降水量195 mm，年蒸发量2 246 mm，是降水量的11倍，土壤为灰钙土。

草群中伴生种有合头草（Sympegma regelii Bunge）、珍珠（Salsola passerina Bunge）、雾滨藜（Bassia dasyphylla kuntza）、多根葱（Allium polyrhizum Turcz．Ex Regel）、沙生针茅（Stipa glareosa P.Smirn）。

1.2 样地设置

样地大小210 m×160 m，周围架设围栏。为了保持样地自然面貌，除围封外，不采取任何其他人工措施。样地内植物群落组分和生长状况基本一致。

1.3 测定指标与方法

在2011—2014年牧草生长季5—9月的每月中旬，进行主要植物种群和群落生物量测定。草本及矮小灌木样方面积为1 m×1 m，灌木及高大草本类植物样方面积为10 m×10 m，3次重复，每次观测都选取未曾取样的地方随机布设样方。草本产草量测定采用齐地面刈割法，灌木及高大草本产草量计算公式：总产草量=草本及矮小灌木产草量×（100-灌木覆盖面积）/100+灌木及高大草本产草量。相对生长速率（RGR）计算公式：RGR=（lnw2-lnw1）/（t2-t1），公式中w1、w2分别为期初和期末生物量，t1、t2分别为测定开始和结束的时间。月动态系数为当年内某月生物量与最高月份生物量的百分比，年动态系数为某年内出现的最高产量与4年内出现的最高产量的比值。

2 结果与分析

2.1 群落结构特征

试验区土砾质荒漠草地盐爪爪主要是细枝盐爪爪，是群落优势种。盐爪爪群落在垂直结构上有2个层片，灌木层有2个物种组成，即盐爪爪和红砂，草本层有雾滨藜、沙生针茅、多根葱、驴驴蒿等多年生草本植物，在不同年份或季节物种数不同。草地植物组分贫乏，群落结构简单。如表1所示，各年度灌木层物种数没有变化，密度和盖度以2012年最高，分别比平均值提高18%和15.3%。草本层物种数为2～4种，变化相对灌木层而言比较明显，各年度的盖度小于5%，虽然沙生针茅、多根葱、雾滨藜等都是该群落中的优良牧草，但其数量严重依赖降水量，降雨稀少时，它的生物量极低。

表1 盐爪爪群落结构特征

2.2 生物量月动态与年动态

从表2看出，各年度生物量高峰不同，动态系数在57.67%～100%之间，变幅较大；高峰值亦不同，从7—9月都有，2011年高峰期出现在9月下旬，2012年高峰期为7月下旬，而2013年和2014年则出现在8月下旬。说明该草地类型生物量高峰期和高峰值的不稳定性，其原因与各年度5—9月降雨时间分布有密切关系。

从图1的动态曲线看出，该类型草地的地上生物量曲线主要为单峰型，但也有双峰型的情况出现，如2014年。而且各年度曲线图形差异较大，试图用数学方法模拟各年度动态曲线，结果不很理想。

因为没有相对稳定的高峰期，所以预测高峰期出现的时间就没有相对固定的模式，只能从其他因素来估测起决定作用的因素，内部是植物的相对生长速率，外部则是降雨的均匀程度和时间［3］。

图1 生物量动态曲线

2.3 相对生长速率

草原生物量与降水和温度等气候因素有着密不可分的内在联系［4］。按照牧草一般生长发育规律，春季返青后，随着气温升高，降水增多，草地的生物量会逐渐增大并达到一个高峰值，此后生物量会缓慢下降，整个生育期内群落生物量曲线多呈单峰型［5-7］，相对生长速率（RGR）应为先正值后负值。但盐爪爪草地生物量的变化情况较为复杂，除了出现双峰型生物量曲线外，各年度相对生长速率（RGR）的变化也不一致。表3显示，盐爪爪草地生物量RGR大多在5—6月和6—7月最快，有个别是在8—9月最快（2011年），且RGR的月动态在不同年份表现各异，2011年各月RGR均为正值，2013年RGR表现为先正值后负值，2012年和2014年RGR则为正负交替出现。各月的动态系数变化也较大，历年相对应的月份其动态系数差异也很大，这主要是受降雨因子支配。以2014年为例，图2显示，各月生物量的变化随降雨量的变化非常明显，所以其RGR的快慢以及各时期干物质的积累亦随之发生变化。