恢復階段退化草地資源與營養(yǎng)評價

塔 娜，桂 榮，呼 和

(1.中國農(nóng)業(yè)科學院草原研究所,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010；2.農(nóng)業(yè)部草原資源與生態(tài)重點開放實驗室,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010；3.內(nèi)蒙古克什克騰旗農(nóng)牧業(yè)局，內(nèi)蒙古 克什克騰旗 025350)

我國天然草地既是重要的畜牧業(yè)生產(chǎn)基地，也是綠色生態(tài)屏障，具有重要的經(jīng)濟價值和生態(tài)意義。但在超載過牧、盲目開墾及其他不合理利用方式的強烈人為干擾壓力下，草地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)正在發(fā)生變化，功能衰退，導致草地退化嚴重，草地承載能力逐步下降，嚴重制約了草地畜牧業(yè)的發(fā)展。為恢復退化草地生態(tài)系統(tǒng)采取了一系列措施，如圍欄封育、禁牧、補播、松土和施肥等，在不破壞或少破壞原有植被的基礎上，人為施加物質(zhì)和能量，依靠自然植被的內(nèi)部機制使之自然恢復[1]。排除放牧等干擾因素，使草原自然恢復，圍欄封育作為一種低投入的措施在退化草地生態(tài)系統(tǒng)整治中已得到了廣泛的應用；結(jié)合補播等植被恢復中的改良復壯技術(shù)，達到低投入快恢復的目標。近幾年在不同類型退化草地生態(tài)恢復工程中的應用效果表明：圍欄封育措施可使草地環(huán)境得到進一步的改善，顯著提高退化草地(原)的生產(chǎn)力[2-4]，改善植被結(jié)構(gòu)組成、草地植被地上“四度一量”特征[5]；改善土壤物理性質(zhì)、提高土壤養(yǎng)分[6-7]、微生物及種子庫數(shù)量[8]；同時有利于土壤有機碳、氮的積累[9]，促進退化草原正向演替發(fā)展。

圍封作為一種草地管理手段雖然對退化草地、生態(tài)環(huán)境脆弱草地的生態(tài)保護與恢復起到了積極作用，但有關(guān)界定草地圍封的期限一直沒有定論。封育期過長，不但不利于牧草的正常生長和發(fā)育，反而枯草會抑制植物的再生和幼苗的形成，不利于草地的繁殖更新[10]。草地圍封一段時間后，應當進行適當適度利用, 如適當刈割或放牧利用，這不但不會給草地造成損害，相反能改良草地質(zhì)量，刺激牧草分蘗，促進牧草再生[11]。由于在不同退化草原區(qū)引起退化的因素和程度不盡相同，因此關(guān)于退化草地的圍封時間尺度以及建議的合理放牧管理措施方面的研究結(jié)論也不盡相同[2,12-13]，因此有必要針對不同恢復目的的退化草原區(qū)進行恢復階段退化草地的草地資源、生產(chǎn)力和飼用品質(zhì)評價，為封育后退化草地的合理利用奠定理論基礎。鑒于以上，本研究選擇內(nèi)蒙古半干旱典型草原區(qū)圍封恢復中的退化草地，對草地生產(chǎn)力、草地資源與營養(yǎng)價值進行科學評價，進而探討其理論載畜能力，為制定科學合理的圍封恢復草地(原)放牧管理體系以及為草地畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 試驗區(qū)概況

試驗區(qū)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)克什克騰旗達來諾日鎮(zhèn)，地處116°07′ E，43°21′ N。屬于中溫帶大陸性季風氣候，西北季風的影響長達半年之久；冬季寒冷漫長，春夏季多風少雨，微旱。年平均氣溫2～5 ℃，平均降水量380 mm，無霜期100 d左右，年均風速3.2～4.2 m/s。土壤以暗栗鈣土為主，間有灰色森林土和沙壤土相嵌。試驗草地為典型草原區(qū)圍封恢復中草地，2001年圍欄封育，以羊草(Leymuschinensis)和克氏針茅(Stipakrylovii)為建群種，面積60 hm2。

2 研究內(nèi)容與方法

2.1草地植物群落特征調(diào)查 植被調(diào)查采用樣方法。在試驗區(qū)圍欄內(nèi)隨機布設15個1 m×1 m固定描述樣方和8個測產(chǎn)樣方，于2008年6-10月定期按物種測定植物密度、高度、蓋度和生物量等項目[14-15]。

2.1.1密度 詳細統(tǒng)計樣方內(nèi)各種植物的株數(shù)，分種(物種)記錄。

2.1.2高度 樣方內(nèi)選主要植物(主要10種牧草)測定其自然高度(7～10株)，取平均值，如有生殖枝，測其生殖枝高度，按種記錄。

2.1.3蓋度 用目測法估測群落總蓋度，參加測定人員(5人)分別估測，取平均值。

2.1.4地上生物量 剪割測產(chǎn)樣方內(nèi)全部植物的地上部分進行稱量，分種裝入布袋待自然風干后稱其風干質(zhì)量。

2.2草地營養(yǎng)物質(zhì)分析與評價 每月定期分別采集10種主要家畜可食牧草及群落混合牧草，裝入布制采樣袋，稱量后置陰涼通風處風干，40目粉碎。參考張麗英[16]的方法測定初水分、粗蛋白質(zhì)(CP)、粗脂肪(EE)、酸性洗滌纖維(ADF)、中性洗滌纖維(NDF)及粗灰分(Ash)含量；采用Abe酶體系分析方法[17]計算出牧草可消化總養(yǎng)分(TDN)和代謝能(ME)，并對營養(yǎng)價值進行評價。

2.3暖季草地理論載畜量的計算 根據(jù)中國農(nóng)業(yè)行業(yè)標準(NY/T 635-2002)“天然草地合理載畜量的計算”，以牧草產(chǎn)量估算草地暖季理論載畜量[18]：首先根據(jù)牧草現(xiàn)存量和牧草再生率計算暖季草地可食草產(chǎn)量，再結(jié)合放牧草地利用率，羊單位日食量(1.8 kg標準干草)，計算得出草地理論承載量。

根據(jù)草地營養(yǎng)供給和家畜營養(yǎng)需要估算草地營養(yǎng)載畜量[19]，測出草地可食牧草中CP、TDN和ME的供給量，再根據(jù)家畜飼養(yǎng)標準得出家畜對CP、TDN和ME的需要量，依照草地與家畜對這些營養(yǎng)的供需關(guān)系，估算出草地載畜量。

3 結(jié)果與分析

3.1封育草地植物群落特征 植物群落的數(shù)量特征包括密度、高度、蓋度和產(chǎn)量等指標，對這些指標的評價能夠反映群落在自然狀態(tài)或干擾下的動態(tài)規(guī)律，從而成為群落定量分析的基礎[20]。封育區(qū)6-10月植物群落蓋度、密度、平均高度及生物量見表1。圍欄封育后，退化草原消除放牧干擾，植被群落特征數(shù)據(jù)明顯增加：整個生長期群落平均蓋度37.5%，密度184.6株/m2，平均自然高度18.3 cm，平均鮮草生物量154.3 g/m2，最高產(chǎn)草量達到358.6 g/m2，與封育前退化放牧草地生產(chǎn)力形成鮮明對比，封育效果明顯。退化至冷蒿(Artemisiafrigida)+小禾草階段的草原生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)過7年時間，恢復到近似未退化前的草地狀況，即羊草和克氏針茅為主的草原群落(封育前資料由克什克騰旗農(nóng)牧業(yè)局草原站提供)。

3.2封育草地草群營養(yǎng)物質(zhì)動態(tài)變化 封育草地植被以典型草原植被為主，代表性群落以羊草+克氏針茅+雜類草組成，群落優(yōu)勢種為羊草和克氏針茅，次優(yōu)勢種為糙隱子草(Cleistogenessquarrosa)、寸草苔(Carexduriuscula)，伴生種有羽茅(Achnatherumsibiricum)、知母(Anemarrhenaasphodeloides)、細葉韭(Alliumtenuissimum)、黃芩(Scutellariabaicalensis)、瓣蕊唐松草(Thalictrumpetaloideum)和二裂委陵菜(Potentillabifurcavar.bifurca)等。草地植被的季相更替可反映牧草不同的生長階段，草地的營養(yǎng)價值不同(表2)。6月，牧草鮮嫩，水分、CP和Ash含量較高, 隨著季節(jié)更替，生長期的延長，水分、CP和Ash含量逐漸降低；纖維含量則呈相反趨勢，ADF和NDF含量逐漸增加。生長旺季(8-9月)隨各種牧草抽穗高峰期的到來，草群EE含量達到最高點。隨著天氣轉(zhuǎn)涼風季的到來，草群水分含量迅速下降，10月初水分含量降至12%。在整個牧草生長期，草群保持著較高的CP和EE含量，平均分別為12.06%和1.87%；同時，TDN和ME較高，且不易受牧草生長期的影響，平均達到57.4%和8.31 kJ/g。

表1 草地植物群落數(shù)量特征

表2 草群營養(yǎng)成分分析

3.3封育草地優(yōu)良草本資源與營養(yǎng)物質(zhì)動態(tài)變化 禾本科牧草分布極廣，是天然草原的優(yōu)勢植物。其適口性好，沒有不良氣味，家畜大部分都喜食，營養(yǎng)價值高，屬優(yōu)等飼用牧草。同時，禾本科牧草的耐踐踏力和再生能力強，適于放牧。由表3可知，采集的4種禾草CP含量相當，平均(9.70±0.86)%；羊草和羽茅的EE含量略高于克氏針茅和糙隱子草，平均分別為2.20%和1.96%，而ADF和NDF含量略低，羊草和羽茅NDF平均為54.29%和52.44%，而克氏針茅和糙隱子草NDF分別為61.74%和62.45%；由返青至枯黃，采集的禾本科牧草水分、CP和Ash含量逐漸降低，而纖維含量逐漸增加，EE含量變化不大，尤其在10月初水分含量迅速下降，降至20%以下。

莎草科苔草是多年生草本植物，營養(yǎng)價值與禾本科牧草類似，是一種很有價值的放牧型植物，草食家畜喜食。百合科知母、細葉韭，唇形科黃芩，毛茛科瓣蕊唐松草，薔薇科二裂委陵菜等多年生草本植物均含有較高的CP和較低的ADF和NDF含量(表4)；隨著牧草生長期的延長，纖維物質(zhì)含量沒有太大的變化，家畜易消化吸收，因此飼用價值較高；同時以上植物還具有不同的藥理作用，根莖均可入藥，家畜亦喜食，是較好的飼用植物。細葉韭不僅含有較高的CP和較低的NDF，其EE含量也較高，有蔥蒜氣味，各種牲畜均喜食，為優(yōu)等飼用植物。由于蔥屬植物含有一些帶芳香氣味的酚類、醛類以及烷烴等活性物質(zhì)，家畜采食后可以顯著改善羊肉中脂肪酸組成進而改善羊肉風味[21]。

3.4暖季草地理論載畜量的計算 根據(jù)6-10月草地暖季牧草現(xiàn)存量，結(jié)合“天然草地合理載畜量的計算”農(nóng)業(yè)標準，以可食牧草利用率為60%，放牧天數(shù)為180 d計算得出暖季草地產(chǎn)量載畜量為0.656 hm2/羊單位(表5)；計算營養(yǎng)載畜量時，為了與上一農(nóng)業(yè)標準中“羊單位”的概念相符合，在選擇內(nèi)蒙古細毛羊飼養(yǎng)標準時，以50 kg泌乳期單糕母羊營養(yǎng)需求為標準，結(jié)合暖季草地牧草中CP、ME、TDN平均含量，估算出草地營養(yǎng)載畜量分別為0.513、0.802和0.774 hm2/羊單位(表5)。

表3 禾本科牧草常規(guī)營養(yǎng)成分含量 %

4 討論與結(jié)論

天然草地牧草是放牧家畜營養(yǎng)物質(zhì)的主要來源，牧草群落以及牧草營養(yǎng)物質(zhì)總量的高低在一定程度上可以反映出草地營養(yǎng)價值的大小[22]，但其對放牧家畜的營養(yǎng)價值還必須依賴于動物對牧草的消化程度來進行綜合評定[23]。草地牧草的可消化總養(yǎng)分是影響其營養(yǎng)價值的重要因素，通過測定牧草中可消化(可利用)養(yǎng)分的含量進行牧草營養(yǎng)價值評定是飼草料能量營養(yǎng)價值評定體系中較簡單卻非常重要的一個方法，在世界范圍內(nèi)廣泛應用[24]。在飼草料營養(yǎng)價值評定體系中“能值”也是一種不可缺少的指標，并且消化能與代謝能可以較為準確地反映飼用牧草的營養(yǎng)價值[25]。在本研究中，封育草地可消化總養(yǎng)分和代謝能值較高，且不易受牧草生長期的影響，平均達到57.4%和8.31 kJ/g，體現(xiàn)出這類圍封后的草地較高的飼用價值。

達來諾日封育草地屬平原丘陵典型草原亞類叢生禾草組克氏針茅、羊草、糙隱子草型，主要分布有克氏針茅、羊草和糙隱子草等優(yōu)勢種，苔草、羽茅、知母、細葉蔥和黃芩等伴生種。該型草地富含粗蛋白質(zhì)和粗脂肪，纖維物質(zhì)含量較低，消化吸收率高；優(yōu)等飼用牧草及藥理作用植物種類多，營養(yǎng)價值高，家畜亦喜食，適于牛、羊適度放牧利用。

草地生產(chǎn)力是衡量草地資源的重要標志，也是研究草地牧養(yǎng)能力的基礎和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。載畜量作為評定草地生產(chǎn)力的一種指標，是評價牲畜-草地系統(tǒng)的管理。它不僅能指導草地管理和科學地確定放牧強度，避免超載過牧，也是在宏觀上制定草地管理和法規(guī)的重要依據(jù)[26]。目前我國根據(jù)牧草產(chǎn)量估算理論載畜量是常用的一種方法，即農(nóng)業(yè)行業(yè)標準“天然草地合理載畜量的計算”(NY/T 635-2002)，在草原生產(chǎn)中廣泛應用。近年來國內(nèi)外提倡載畜量的計算應以草地植物所提供的營養(yǎng)物質(zhì)量和家畜的營養(yǎng)需要來確定[27-28]。這種方法將草地和家畜在更深層次上結(jié)合起來，能更準確地反映家畜需求和草地供給的有機聯(lián)系，客觀地反映了草地生產(chǎn)能力。本研究中依據(jù)內(nèi)蒙古細毛羊飼養(yǎng)標準，即綿羊?qū)Υ值鞍住⒋x能和可消化總養(yǎng)分的需要量，再測定出草地在同期的營養(yǎng)供應量，進而估算出草地理論營養(yǎng)載畜量。利用以上兩種方法計算得出封育草地暖季產(chǎn)量載畜量為0.656 hm2/羊單位；估算出草地營養(yǎng)載畜量分別為0.513、0.802和0.774 hm2/羊單位。對比產(chǎn)量載畜量與營養(yǎng)載畜量可以看出，粗蛋白載畜量略低于產(chǎn)量載畜量，其他兩項營養(yǎng)載畜量(代謝能和可消化總養(yǎng)分)均略高于產(chǎn)量載畜量，得出如上結(jié)果的原因可能是粗蛋白指標中沒有考慮到粗蛋白質(zhì)的可消化率，因此數(shù)值偏低，應采用可消化粗蛋白質(zhì)(DCP)指標。本研究載畜量結(jié)果說明，以產(chǎn)量計算的草地載畜量，雖然滿足家畜的飼草需求量，但不能滿足家畜的營養(yǎng)需求量。因此，載畜量評定中應引入草地營養(yǎng)載畜量的評價，結(jié)合兩種載畜量計算方法來評定草地載畜量，有助于更合理的確定草地適宜的載畜量，有效防治草地退化，保護天然草地資源。

表4 其他牧草常規(guī)營養(yǎng)成分含量 %

表5 暖季草地理論載畜量

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