李 海，朱春玲，安沙舟，马江飞，邓海峰

(1.昭苏县畜牧兽医局，新疆 昭苏 835600； 2.伊犁职业技术学院牧业工程系，新疆 伊宁 835000；3.新疆农业大学草业与环境科学学院，新疆 乌鲁木齐 830052； 4.伊犁州昭苏马场畜牧兽医科，新疆 昭苏 835602)

草地是具有一定面积和牧用价值的植被及其生长地的总体[1]，具有生态屏障、牧用价值、旅游资源、景观休闲等多种用途。近些年，不合理的人为作用和自然因素致使草地生产力下降、品质降低、草地群落结构功能弱化、土壤理化性状变差、生态恶化及动物产品减少等[2-5]，草地退化已成为世界及我国社会经济发展和生态系统稳定持续的重要制约因素[6]。建立优质高产栽培草地，是缓解草畜矛盾，稳定和提高草地生产力的关键措施之一[7]，是发展集约化草地畜牧业、实施生态恢复重建及可持续发展战略的主要措施[8-9]。草地畜牧业发达国家和地区，都把培育、建立栽培草地放在重要位置[10-12]。昭苏县是新疆唯一没有荒漠草地的牧业县，也是草原畜牧业大县。由于季节草地分布不均、草地利用不合理、草地建设滞后、气候暖干化等原因，饲草供需不平衡、超载过牧现象严重，天然草地整体趋于退化，严重危及区域生态安全和牧民的生产、生活。该区山前草甸草原草地地势平坦，土层深厚，土壤肥沃，降水量充沛，具有发展混播草地得天独厚的水热资源优势。就昭苏县草地利用本身而言，首要是抓住草地利用的重要环节——割草地或饲草储备地，进行重点建设，并以此为基础进行天然草地整体调配利用，进而转变依赖于自然的草原畜牧业生产方式，实施暖季放牧、冷季舍饲，推进与实现退化草地的整体治理。近年来，我国栽培草地建设工作得到了较大发展，但是退化天然草地彻底耕翻种植豆禾混播草地的群落变化的研究报道较少。伊犁河谷栽培草地主要集中于退耕还草和牧草种子田建设，播种方式以紫花苜蓿(Medicagosativa)、红豆草(Onobrychisviciaefolia)等单播为主，混播草地研究与建设相对滞后。本研究以昭苏县山前平地退化草甸草原割草地种植混播草地为研究对象，进行长期跟踪调查，以物种重要值，群落科种、物种多样性变化及草地产量动态为切入点分析混播草地的群落变化，探索退化割草地建设混播草地的稳定性与管理措施，旨在为区域退化割草地重建提供科学依据。

1 材料与方法

1.1研究区概况 试验区设在昭苏马场山前冲积扇，地理位置43°07′19″ N、80°53′32″ E，海拔1 926 m。属温带山区半干旱半湿润冷凉气候，年均温2.9 ℃；最热月(7月)均温14.6 ℃，最冷月(1月)均温-17 ℃；≥10 ℃积温1 416.8 ℃·d；年均日照时数2 699 h，牧草生长季节的4-9月占全年总日照时数的57.21%；年均降水量512 mm，4-9月降水占全年降水量的84%；无霜期85～100 d；冬季积雪期141～150 d，平均积雪深度20～50 cm(数据来源昭苏县气象站，43°09′ N、80°08′ E，海拔1 851.0 m)。该区地势平坦，降水充分，土壤为黑钙土，草地类型为草甸草原，作为割草地并冬春放牧利用。由于不合理利用，草地严重退化，鼠害严重，蚁包林立。经调查，每公顷草地分布蚁包1 315.5个，蚁包基础直径86.67 cm，高度31.17 cm，分布间距2.83 m。蚁包分布紧密、高大、底部较为扩展，使草地难以打储草，仅放牧利用，严重影响了草地利用效率。

1.2试验材料 试验区草地植被类型由禾草[鸭茅(Dactylisglomerata)]+杂类草退化为紫花鸢尾(Irisruthenicum)+禾草+杂类草。2003年对草地进行彻底耕翻，播种混合牧草，并种植掩护作物燕麦(Avenasativa)。混播牧草采用禾豆6种牧草混播，禾豆比6∶4，分别为鸭茅30%、梯牧草(Phleumpratense)15%、多年生黑麦草(Loliumperenne)15%、紫花苜蓿12%、红豆草20%、红三叶(Trifoliumpratense)8%，播量37.5 kg·hm-2，带种肥75 kg·hm-2，燕麦播量30 kg·hm-2。混播草地实施围栏保护，暖季严禁放牧，建植当年收获燕麦，第2年秋季打储草，冬春放牧；在围栏内的天然草地设对照区，以评价混播草地产量变化。

1.3研究内容与方法

1.3.1群落数量特征调查 在混播和天然草地中选择植被均一、具有该草地代表性的固定地段，于2005、2006、2008、2009年7月10日前后，采用样点法进行观测；2008年5月9日-8月22日，每隔10～15 d刈割一次；2009年5月6日-7月30日，每隔15 d刈割一次，每次随机取样5个，样方面积0.5 m×0.5 m，对草地的植物种类组成、植株高度、盖度、产量进行测定，齐地面刈割，分种称量。

1.3.2数据分析方法 采用相对高度、相对质量计算草地植物群落主要植物的重要值(DC)；丰富度指数(S)用物种数表示；多样性指数(H)采用Shannon-Wiener指数表示；均匀度(E)用Pilou指数表示。

DC=(H′+W′)/2；

S=n；

E=H/lnS.

式中，H′为相对高度，W′为相对地上鲜质量；n为样方中的物种数；Pi为第i个物种的重要值。

对所测定的数据采用Excel 2003、DPS v 3.01软件进行分析。

2 结果与分析

2.1对草地群落结构的影响

2.1.1物种组成 退化割草地建植混播草地后，植物组成、群落结构均发生了根本变化，栽培种成为优势种，但随着建植年限的延长，草地原有牧草呈增加趋势。根据群落调查(缺2004、2007年调查取样)，2006年(建植第3年)栽培种重要值最大(83.58)，2005和2006年变化不明显，而后明显下降，2008、2009年分别为77.30和55.24。各植物种调查年度重要值变化不一，豆科牧草总体呈下降趋势，而禾本科呈增加趋势。具体为红豆草重要值依次显著下降(P<0.05)，分别为27.71、22.99、18.57和11.61；红三叶与紫花苜蓿呈先增加后下降变化，最大重要值分别出现在2006年(22.17)和2008年(24.02)；鸭茅呈显著增加趋势；梯牧草呈“V”型变化，即在2006年最小(8.10)，而后增加，到2009年(9.28)达到最大(表1)。

2.1.2混播草地主要牧草科、种的变化 随着建植年限的延长，原生草地牧草先后出现，牧草科、种呈增加趋势。2005年混播草地5科10种，其中栽培种为2科5种，建植携带及掩护作物2科2种[黄花草木樨(Melilotusofficinalis)和燕麦]，新增3科3种；2006、2008和2009年混播草地科、种分别为12科21种、12科19种和15科31种，分别增加10科16种、10科14种和13科26种(表2)，这与土壤种子库的作用和混播草地物种生物学特性有关，而2008年混播草地种有所减少，这可能与气候干旱及样地选择有关。就各科牧草重要值而言，禾本科除2005年因种植掩护作物遗留种生长使重要值高于后一年，2006年后明显增加，至2009年达到最高(42.55)；豆科呈明显下降趋势，依次为68.03、64.23、54.36和31.44；莎草科2006年开始出现，后呈增加趋势；毛茛科、牻牛儿苗科牧草在各调查年度均伴随出现，并有增加趋势；车前科、唇形科、蔷薇科、茜草科2006年开始出现，前3个科呈总体增加趋势，最后1个科基本保持稳定；鸢尾科、十字花科、2008年开始出现；石竹科、菊科、2009年开始出现(表3)。

表1 混播草地各年度群落物种重要值变化Table 1 Importance values of plant species in the legume/grass pasture in different years after establishment

表2 混播草地各年度科、种变化Table 2 Number of families and species in legume/grass pasture in different years after establishment

表3 混播草地不同年份各科牧草的重要值Table 3 Importance value of different families in legume/grass pasture in different years after establishment

2.2地上生物量 混播草地地上生物量变化符合“慢(初期)-快(中期)-慢(后期)”的变化模式，各调查年度地上生物量均显著高于天然草地(P<0.05)，这与混播草地物种组成及生育期一致性有关(图1)。混播草地(除2008年以外)，最高地上生物量到来的时间均在水热同期的7月中旬，各年度平均最高日产量为65.99 g·m-2·d-1，是天然草地的3.20倍，而天然草地在7月下旬仍保持增加态势，最高生物量到来的时间比混播草地晚15 d以上。随着建植年限的延长，混播草地物种增多，草地最高地上生物量有下降趋势，在2006年最高(3 308 g·m-2)。2008年气候干旱，混播草地最高地上生物量到来的时间滞后于天然草地，于6月下旬达到最大值，与其他调查年度相比，最高生物量降到最低点(1 394 g·m-2)，为调查正常年平均产量的48.57%，但仍是天然草地产量的2倍(图1)。

2.3α多样性 α多样性是对一个群落内物种分布的数量和均匀程度的测度指标，反映各物种对环境的适应能力和对资源的利用能力。随着建植年限的延长，混播草地各调查年度物种丰富度、多样性指数均呈增加趋势；均匀度指数变化不一，呈先降低后升高的变化趋势，即在2006年最低，而后随着建植年限的延长而增加(表4)。物种丰富度和物种多样性指数的这种变化规律与建植措施有关，即混播草地是通过对原有植被进行根本性破坏后，运用人工措施建立的草地，物种集中单一，因而明显低于天然草地。同时，由于土壤种子库的作用及栽培牧草的生物学特性，随着建植时间的延长，混播草地豆科牧草逐渐衰退，原有牧草物种增多，草地物种多样性呈增长趋势，而随着多样性的增加草地物种分布也趋于均匀。

3 讨论

退化割草地通过耕翻建植混播草地后，草地植物组成、群落结构均发生明显变化，栽培物种成为绝对优势种，各调查年度各时段地上生物量均显著高于对照(P<0.05)。各调查年度除2008年外，最高生物量到来的时间均出现在7月中旬，比天然草地提前15 d以上，而天然草地于7月下旬仍保持增长趋势，这与栽培牧草生育期较集中、一致有关；最高生物量平均为2 500 g·m-2，是天然草地的2.54倍。随着建植年限的延长，种植牧草重要值呈减少趋势，但豆科和禾本科牧草变化不一，红豆草呈逐年下降，红三叶与紫花苜蓿先增加后下降，鸭茅与梯牧草总体上逐年增加，而多年生黑麦草在各调查年度均未出现，这可能是当地冬季严寒并持续时间长而无法越冬所致；草地原生牧草则逐渐出现，科、种数增加，由于草地种内、种间竞争不断激烈，栽培种产量不断下降，混播草地出现退化演替，草地总产量亦下降。同时，群落丰富度指数、多样性指数均呈增加趋势，均匀度指数呈先下降再增加变化趋势，这与栽培牧草生物学特性、各种植种混播比例、土壤种子库及原草地牧草生态适应性有关。特别在干旱年度(2008年)，种植草地产量大幅下降，地上最高生物量为调查正常年平均产量的48.57%，反映出气候对栽培草地的影响显著。

图1 各调查年度混播草地地上生物量动态变化Fig.1 Dynamic changes of aboveground biomass in legume/grass mixed pasture and grassland in different years after establishment

表4 不同种植年限混播草地群落α多样性变化Table 4 α-community diversity in legume/grass pasture in different years after establishment

混播草地是一种人为农业措施下由高产牧草混合种植的特殊群落，以追求群落长期稳定和高初级生产力为目的，因此栽培种均匀一致而多样性受到控制。栽培草地群落是在人工强力干扰下所引起的相对稳定的偏途顶级群落，是与密度有关的种群增长模型，即K-策略者[8]。从生态学观点来看，栽培草地的建立是对该地段原有的、处于自然平衡状态顶极植被的一个扰动[8]，种植的土壤环境既适合高产牧草的生长，也适合草地原有牧草的生长，只是在建植初、中期栽培牧草的高密度和强竞争性使草地原有牧草的生长受到抑制。据有关研究，施肥、灌溉、除杂草等对维持栽培草地生产力的持续发挥具有重要作用[14-15]。随着建植年限的延长，耕翻土壤的演替、栽培牧草生物学与生态学特性、种内与种间竞争、水肥保障的缺失及土壤种子库的作用，使栽培牧草的生长环境和优势逐渐发生变化，竞争力趋于弱化，而草地原有牧草由于其具有强的生态适应性、养分吸收能力，在自然状态下具有较高的竞争力，栽培豆科牧草逐渐被禾本科牧草、草地原有物种替代，栽培群落向草地原有群落方向演替。因此，长期稳定混播草地的建立，应立足于区域气候生态及保障条件，充分考虑牧草功能群组合、选择种生物学特性，使栽培种在空间上、时间上形成互补，并实施科学管理，保证草地养分供给，以增强栽培草地对原生牧草竞争的抵抗力，确保混播草地生产力的持续发挥。

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