放牧強度對喀斯特地區混播草地植物群落及生物量的影響

柳嘉佳， 丁磊磊， 王普昶， 謝彩云

(貴州省草業研究所， 貴州 貴陽 550006)

放牧強度是一種草地變化的重要驅動因子，也是草地生態系統管理和利用的重要環節之一，直接或間接地影響草地生態系統的各個變量，尤其是對于草地植物群落特征以及生物量有重要影響[1-4]。楊晶晶等[5]對天山北坡山地草甸地區研究表明，放牧強度增加不僅改變山地草甸植物群落物種組成，還對植物群落的高度、密度、蓋度和現存量有顯著影響；李碩等[6]對貴州威寧人工草地研究發現，重度放牧不僅降低植物群落的高度和生物量，20～30 cm土壤容重也隨之增大；劉絲雨等[7]對內蒙古典型草原植物群落研究表明，放牧強度增大導致群落生物量減少和土壤容重增加。筆者等通過測定不同放牧強度對喀斯特地區人工混播草地植物群落及其生物量的變化，探討不同放牧強度對草地植物群落特征的影響，以期為喀斯特地區人工草地建植、草地資源可持續利用和適度放牧的科學決策提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

試驗在貴州省草業研究所獨山基地(屬典型的喀斯特地貌)進行，圍欄內是以多年生黑麥草、鴨茅、高羊茅、白三葉為主的人工混播草地，其中，水城高羊茅(FestucaarundinaceaSchrebcv Shuicheng)和DG05鴨茅(DactylisglomerataL.cv.QiancaoNO.4)為貴州省草業研究所自主選育的品種。

1.2 試驗設計

圍欄放牧試驗采用輪牧制、系牧法，設中度放牧(1 720 m2)和重度放牧(720 m2)2個強度處理。選擇地勢平坦、長勢一致的人工草地，休牧50 d，在2015年10月13日選擇6只體重大小一樣的半細毛羊開始放牧試驗。試驗共計60 d，15 d為1個輪牧周期，共計4個輪牧周期，放牧時間3 d，各設置5個輪牧點。其中，中度放牧系牧繩長6 m，重度放牧系牧繩長2 m。試驗結束后每個定點放牧處理設置5個1 m×1 m草本樣方取樣調查。

1.3 指標測定

1.3.1 植物群落特征測定 2015年10月13日至11月27日，每15 d測定1次。于放牧開始前采用對角線法設置3個1 m×1 m固定樣方，分種測定植物高度、蓋度和植物群落高度后，齊地面剪割，恒溫箱105℃殺青15 min，65℃烘24 h稱干重，用于計算植物群落地上生物量。高度指自然高度，采用直尺測定，群落高度為植物群落上層的高度。蓋度采用針刺法測量，群落蓋度為各植物蓋度之和。

相對高度=某種植物的高度/全部植物的高度之和×100

相對蓋度=某種植物的個體數/全部植物的個體數×100

相對地上生物量=某種植物的地上生物量/全部植物的地上生物量之和×100

植物重要值(Importance Value，IV)=(相對高度+相對蓋度+相對地上生物量)/3

植物群落Shannon-Wiener多樣性指數(H′)=-ΣPiLn(IV/ΣIV)

1.3.2 土壤物理性質 土壤容重：用環刀(內徑70 mm，高100 mm)采取2層土樣測定，每層10 ，每個放牧小區沿對角線設置3個重復。土壤含水率：用土壤水分測定儀測定。

土壤容重(g/cm3)=烘干土重/環刀內容積

1.4 統計分析

試驗數據采用Microsoft excel 2007整理，用軟件SPSS 19.0進行單因素方差分析(one-way ANOVA)，差異顯著時用 Duncan氏法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 不同放牧強度的植物群落特征

2.1.1 相對高度 從表1看出，放牧強度和取樣時間對禾草高度的影響不顯著，但隨取樣時間延長呈先降低后增加趨勢，在11月2個取樣時間中度放牧高于重度放牧。紫花苜蓿高度隨取樣時間延長呈先降低后增加趨勢，在11月2個取樣時間中度放牧高于重度放牧，且11月12日的差異顯著。放牧強度對白三葉高度的影響顯著，隨取樣時間延長呈先降低后增加趨勢。雜草高度隨取樣時間延長呈降低趨勢，11月2個取樣時間中度放牧顯著低于重度放牧。表明，放牧強度對禾草的影響不顯著，對雜草的影響顯著；中度放牧可增加禾草、紫花苜蓿和白三葉高度及降低雜草高度。

表1 不同放牧強度不同取樣時間植物的相對高度 cm

2.1.2 相對蓋度 從表2看出，總體上放牧強度對植物蓋度影響顯著，并隨取樣時間變化表現出不同的變化趨勢。紫花苜蓿、白三葉植物的蓋度均為中度放牧大于重度放牧，禾草、雜草則為重度放牧大于中度放牧。隨取樣時間延長，禾草和雜草、紫花苜蓿和白三葉的植物群落蓋度變化趨勢一致，總體呈減少趨勢。

表2 不同放牧強度不同取樣時間植物的相對蓋度 %

2.1.3 相對地上生物量 生物量是評價草地生態系統以及可持續開發利用草地資源的重要指標。從表3看出，除雜草外，中度放牧、重度放牧植物群落地上生物量隨取樣時間推移整體呈下降趨勢，表明重度放牧對植物群落地上生物量的降低作用比中度放牧大。總體上，10月13日中度放牧、重度放牧的植物群落地上生物量差異不顯著，其余取樣時間中度放牧顯著大于重度放牧。

表3 不同放牧強度不同取樣時間植物的相對地上生物量 g/m2

2.1.4 相對重要值 重要值可以綜合反應不同放牧強度對混播草地中不同植物在群落中相對重要性的影響。從表4看出，紫花苜蓿和白三葉植物群落的相對重要值總體為中度放牧小于重度放牧，而禾草的變化趨勢則相反。隨取樣時間延長，禾草、雜草植物群落中度和重度放牧的相對重要值分別呈相同的變化趨勢趨勢，紫花苜蓿、白三葉植物群落重度相對重要值變化比較明顯。

表4 不同放牧強度不同取樣時間植物的相對重要值

2.1.5 多樣性 從表5看出，總體上放牧強度對植物群落Shannon-Wiener多樣性指數的影響不明顯，中度和重度放牧下植物群落多樣性指數都呈先減少后增加的變化趨勢；取樣時間對于人工混播草地系統植物群落多樣性的影響不大。

表5 不同放牧強度不同取樣時間的植物群落Shannon-Wiener多樣性指數(H′)

2.2 土壤物理性質

從表6看出，放牧強度對土壤含水率和土壤容重影響不顯著。土壤含水率、土壤容重均隨放牧強度增大和土壤深度增加呈增大趨勢，土壤深度導致土壤含水率的變化較為明顯，土壤深度導致土壤容重的變化大于放牧強度。

表6 不同放牧強度下土壤物理性質

3 結論

放牧強度對喀斯特地區混播放牧草地植物群落的影響隨指標不同而異，其中，禾草和雜草、紫花苜蓿和白三葉的部分指標變化趨勢一致，草地植物群落的生物量隨時間推移呈降低趨勢；放牧強度對植物群落多樣性指數的影響不明顯，中度和重度放牧下植物群落多樣性指數都呈先減少后增加的變化趨勢；放牧強度對土壤含水率和土壤容重的影響不顯著，土壤含水率和土壤容重均呈隨放牧強度增大和土壤深度增加呈增大趨勢。