不同營養管理模式對扎賚特旗圖牧吉草甸草原植被特征影響

張旗，候偉峰*，張伊敏，姜昕禹，畢盛楠，趙力興，莽春霞，其格其

（1.興安盟農牧科學研究所草業研究室，內蒙古 烏蘭浩特 137400； 2.興安盟農畜產品質量安全中心，內蒙古 烏蘭浩特 137400）

草地是陸地生態系統的重要組成部分，其總面積約為33.95 億hm2，約占陸地面積的26%[1]。我國擁有約4 億hm2天然草地，占我國國土面積的41.70%[2]。然而，近幾年來，由于氣候的變化及人為的破壞，我國多地草地出現不同程度退化[3-5]。天然草地資源作為我國農牧業發展的重要資源之一，其退化會引起諸多問題，主要體現在兩個方面：一是草地生產力、生物多樣性和可食用飼草產量下降；二是當地草地土壤質量的下降[6]。由于草地生產力下降及生態惡化問題不斷發生，許多草業研究者將目光投向草地的保護與生產力提升。越來越多的研究表明，草地退化的根本原因在于草地生態系統土壤養分的流失及營養元素循環失衡[7]。現階段，不同營養管理模式應用于草地的技術已相對成熟，而關于興安盟地區草甸草原草地生產力提升、生態環境修復的相關內容研究較少[8]。

扎賚特旗屬溫帶大陸季風性氣候，其地貌特征主要為低山、丘陵和平原。當地雨水適中，氣候宜人，其獨特的地形和氣候環境孕育了興安盟地區特有的草原植被類型[9-13]。現扎賚特旗約有天然草場66.67 萬hm2，其草原植被組成以多年生叢生禾草及根莖性禾草為主，是典型的草甸草原。施肥可以有效提高草地上部分可食用牧草的生物量，還可以在一定程度上有效改善牧草品質[14]。本試驗研究了不同營養管理模式對扎賚特旗草甸草原的影響，為草甸草原生態修復提供數據支撐及理論基礎，對未來興安盟、扎賚特旗的農牧產業發展具有重要意義。

1 研究區概況及研究方法

1.1 研究區概況

研究區位于內蒙古自治區興安盟扎賚特旗圖牧吉鎮（122°58′45.10″E，46°9′49.26″N），海拔163 m，屬大陸性季風氣候，全年平均氣溫4.3 ℃，無霜期130 d左右。雨熱同期，降水主要集中于7—9 月，年降水量350～400 mm，土壤系砂質淡栗鈣土。2022 年調查樣地主要建群種為羽茅（Achnatherum sibiricum L.Keng）和毛稈野古草（Arundinella hirta Thunb.Tanaka）。優勢種為大油芒（Spodiopogon sibiricus Trin.）、達烏里胡枝子（Lespedeza davurica）、尖葉胡枝子（Lespedeza hedysaroides）和中華隱子草（Cleistogenes chinensis）；伴生種為火絨草 [Leontopodium leontopodioides（Willd.） Beauv.]、達烏里芯芭（Cymbaria daurica L.）及寸草苔（Carex duriuscula C.A.Mey.）等。

1.2 試驗設計與方法

本試驗設計了4 種不同營養管理模式來處理圖牧吉樣地，試驗周期為1 年。4 種營養模式分別為施用有機肥（有機質≥30%） 組、施用化肥（復合肥，NP2O5-K2O：26-11-11）組、自然放牧組及無管理措施的對照組。每個處理組設3 個樣地，每個樣地面積為25 m2，共12 個樣地。對相關試驗區進行圍欄圍封，在次年植被生長旺盛的8 月進行調查取樣，測定產量。取樣工具：樣方框、量尺、尼龍網袋、標簽、植被調查表、GPS 定位系統、行政區劃圖及地形圖等。通過樣方塊劃定樣方，對樣方內植被高度、蓋度、種類和產草量進行測定，每個處理組重復采集3 個樣方，樣方面積為1 m×1 m。植被高度的測量：用量尺測量絕對高度。草群蓋度：使用目測法計算，保證試驗中固定1 人目測確定，以降低誤差。產草量測定：齊地面刈割樣方內所有種類植物，分別稱重，相加后得到該樣方鮮草產量；將草樣陰干至恒重，稱重后相加，得到其干草產量。

1.3 數據處理

試驗中的草群高度、蓋度、多樣性及地上產量等數據信息利用Excel 軟件整理，用SPSS 20.0 統計學軟件進行單因素方差分析、多重比較。P＞0.05 表示差異不顯著，P＜0.05 表示差異顯著，圖片繪制使用Origin 軟件。

2 結果與分析

2.1 不同營養管理模式對草群高度、蓋度及草產量的影響

本文中草群高度主要指不同營養管理模式下樣地草群生殖枝的高度。由圖1 可知，不同營養管理模式對圖牧吉草甸草原草群高度影響較大，有機肥組草群高度顯著高于放牧組（P＜0.05）；化肥組、對照組和放牧組草群高度差異不顯著（P＞0.05）；有機肥組、化肥組和對照組間差異不顯著（P＞0.05）。圖1 中4 種營養管理模式下草群高度由高到低依次為有機肥組＞化肥組＞對照組＞放牧組，分別為61.18、52.82、49.21 和33.84 cm。

圖1 不同營養管理模式下的草群高度

本試驗草群蓋度指樣地草群地上部分占地面的投影面積。由圖2 可知，4 種不同處理組間對照組草群蓋度低于其他營養管理模式，但差異不顯著（P＞0.05）。4 種營養管理模式下草群蓋度由大到小依次為放牧組＞有機肥組＞化肥組＞對照組，處理值分別為86.67%、80.33%、80%及60.33%。

圖2 不同營養管理模式下的草群蓋度

本試驗草產量為圖牧吉草甸草原樣地干草產量。如圖3 所示，添加了有機肥和化肥的圖牧吉天然草甸草原干草產量顯著高于對照組和放牧組（P＜0.05）。4種營養管理模式下，干草產量由高到低依次為有機肥組＞化肥組＞放牧組＞對照組，分別為591.76、548.59、368.79 和341.52 kg/hm2。施用有機肥組草甸草原干草產量對比其他處理組分別高出43.17、222.97 和250.24 kg/hm2； 施用化肥組分別比對照組和放牧組高出207.07 和179.8 kg/hm2。

圖3 不同營養管理模式下的干草產量

2.2 不同養分管理模式對植物多樣性及主要建種群鮮草產量的影響

表1 為調查匯總后4 種不同養分管理模式下草原主要植物類型。由表1 可知，放牧組植物多樣性較其他3 組有優勢，有機肥組植物數量最少，化肥組和對照組相近。表2 為扎賚特旗圖牧吉草甸草原主要建群種毛稈野古草與羽茅鮮草產量。由表2 可知，有機肥組、化肥組與對照組的毛稈野古草鮮草產量差異不顯著 （P＞0.05），放牧組顯著低于有機肥組和化肥組（P＜0.05）；不同營養管理模式下羽茅鮮草產量差異不顯著（P＞0.05）。

表1 不同營養管理模式下草甸草原植物多樣性

表2 不同營養管理模式下主要建群種植物產量 單位：g

3 討論

3.1 不同營養管理模式對草群高度、蓋度及草產量的影響

本試驗中，不同營養管理模式對扎賚特旗圖牧吉草甸草原草群高度、產量及蓋度有不同影響。對草群高度測定結果顯示，對照組草群高度一定程度上低于機肥組與化肥組，且施用過有機肥的草地草群高度顯著高于放牧組。說明有機肥和化肥的施用可以提高草群高度，這一結果與邱波等[15]、高超等[16]的研究結果相近。前人研究表明，植物的株高與其產量具有一定相關性[17]。本試驗中，不同營養管理模式下圖牧吉草甸草原草群高度及草產量的變化規律與候偉峰等[18]的研究結果相似，即施用有機肥與化肥的草地植物株高較高，同時也提高了草產量。陳奇樂等[19]研究表明，施用磷肥可顯著提高草群蓋度，而施用鉀肥對草群蓋度影響不顯著。王東磊等[20]研究發現，通過不同施肥處理草群蓋度增加了一定水平，但與對照組差異均不顯著。在本試驗中，與對照組相比有機肥組與化肥組在一定程度上提高了圖牧吉草甸草原草群蓋度，但4 種不同營養模式對草群蓋度影響無顯著差異，這與前人研究結果相似。

通過分析不同養分管理模式下干草產量結果表明，與對照組與放牧組相比，有機肥與化肥的添加均顯著提高了圖牧吉草甸草原干草產量，這一點與戚智彥等[21]的研究結果相似，營養物質作用于田間顯著提高了草原生物量。不同的是，戚智彥等[21]研究發現，多數情況下放牧處理會降低產草量，而本試驗中干草產量對照組低于放牧組，但差異不顯著。這可能由于近年政策性放牧管制，圖牧吉草甸草原放牧強度較低，草原牧草結構未被破壞。張慧玲等[22]在天祝抓喜草原研究中提到，低強度放牧對于草原牧草構成影響較小，而過度的禁牧或是放牧均會破壞草原結構。本試驗結果表明，不同營養管理模式下，適度施用有機肥與化肥均可以有效提高扎賚特旗圖牧吉草甸草原草群的高度與干草產量，對恢復草甸草原生產力有一定幫助，而過量施肥可能會降低草甸草原植物多樣性。此外，過度放牧會降低草群的生產力、高度與蓋度，對草甸草原有一定程度損害。

3.2 不同養分管理模式對植物多樣性的影響

在不同營養管理模式下，放牧組植物多樣性高于其他養分管理模式，這與前人[23-25]的研究結果相近，添加養分降低了草原物種多樣性，但提高了地上生物量。圖牧吉草甸草原采用不同營養模式管理后，調查中未發現植物群落中存在退化指示種，且主要優勢種毛稈野古草、羽茅均為多年生禾草，這一點與戚智彥等[21]的研究結果相似，即養分的添加促進了草原上多年生禾草的生長。不同養分管理模式下，有機肥組與化肥組的毛稈野古草和羽茅草產量高于對照組及放牧組，而放牧組草產量最低，說明圖牧吉草甸草原經不同營養模式管理后，其植物多樣性與生產力呈負相關，這與姚奇[26]的研究結果富集養分會降低草地植物多樣性相近。毛稈野古草、羽茅鮮草產量在有機肥組、化肥組、對照組及放牧處理下呈現逐漸下降趨勢，證明養分添加提高了草地生產力，與張馨文等[27]的研究結果相似。候偉峰等[18]的研究結果表明，化肥能促進植物根莖生長，而有機肥則對草群高度影響較大。本試驗中，圖牧吉草甸草原羽茅產量在不同養分管理模式下差異不顯著，而毛稈野古草產量放牧組顯著低于有機肥組和化肥組，表明不同營養管理模式對不同種類植物的影響也不同。這也證實在保護退化草地或提高草群生產力時，需明確草地主要建種群，針對不同草群類型，確定其適宜的營養添加種類及添加量。前人[28-29]的研究結果也證實了這一點。

4 結論

不同養分管理模式下扎賚特旗圖牧吉草甸草原草群高度、干草產量及主要建種群的鮮草產量具有較大差異，有機肥和化肥的添加有助于草甸草原生產力的提高與恢復，并可以提高多年生禾草毛稈野古草、羽茅的產草量。