典型草原區(qū)3種牧草生育規(guī)律及物候期氣象指標(biāo)

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(內(nèi)蒙古錫林浩特國(guó)家氣候觀象臺(tái)，內(nèi)蒙古 錫林浩特 026000)

植物是草地生態(tài)環(huán)境的重要組成部分，也是發(fā)展畜牧業(yè)的物質(zhì)基礎(chǔ)。近年來，對(duì)草地資源不合理利用，導(dǎo)致草地生態(tài)系統(tǒng)失調(diào)，牧草生長(zhǎng)發(fā)育受阻，有的牧草甚至從草群中消失。野外調(diào)查與遙感數(shù)據(jù)分析表明，錫林郭勒草原退化面積近64%，草地質(zhì)量嚴(yán)重下降[1-2]。中國(guó)對(duì)短期天然牧草生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律研究比較多[3-6]，對(duì)長(zhǎng)期連續(xù)研究比較少[7-8]，而對(duì)典型草原區(qū)長(zhǎng)期定點(diǎn)觀測(cè)研究的更少[9-11]。因此，研究牧草的生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律及物候期氣象指標(biāo)，對(duì)恢復(fù)草原生態(tài)和牧業(yè)生產(chǎn)布局具有一定的指導(dǎo)意義[12-13]。

1 材料與方法

1.1試驗(yàn)材料 試驗(yàn)地位于內(nèi)蒙古自治區(qū)的北部錫林浩特地區(qū)，地處43°02′～44°52′ N、115°13′～117°06′ E，海拔989.5 m的草原區(qū)域。該地區(qū)氣候類型為溫帶半干旱大陸性氣候，年均氣溫2.5 ℃，降水量273 mm，日照時(shí)數(shù)3 024.7 h，氣候生長(zhǎng)期102～148 d。春季風(fēng)大少雨，蒸發(fā)旺盛；夏季溫暖，雨熱同季；秋季短促，氣溫驟降；冬季寒冷漫長(zhǎng)。土壤以風(fēng)沙土為主，部分地區(qū)有栗鈣土、棕鈣土等。主要植物種類有：克氏針茅(Stipakryloyii)、羊草(Leymuschinensis)、糙隱子草(Cleistogenessquarrosa)、知母(Anemarrhenaasphodeloides)、矮蔥(Alliumanisopodium)、冷蒿(Artemisiafrigida)等。在試驗(yàn)地選擇克氏針茅、羊草、糙隱子草3種禾本科牧草作為研究對(duì)象。

1.2試驗(yàn)方法 在試驗(yàn)地選擇具有代表典型草原植被類型的地段，面積為10 000 m2作為觀測(cè)場(chǎng)，并設(shè)圍欄保護(hù)。把觀測(cè)場(chǎng)劃分為4個(gè)觀測(cè)區(qū)域(50 m×50 m)作為4個(gè)重復(fù)，每年輪換一個(gè)區(qū)域，每個(gè)觀測(cè)區(qū)域又分為4個(gè)觀測(cè)區(qū)，在觀測(cè)區(qū)設(shè)物候、測(cè)高、測(cè)產(chǎn)、測(cè)濕小區(qū)。按照中國(guó)氣象局牧業(yè)氣象規(guī)范[14]進(jìn)行觀測(cè)，每種牧草隨機(jī)選擇10株，定標(biāo)簽進(jìn)行測(cè)定。返青期至黃枯期，每2 d進(jìn)行一次物候期觀測(cè)，每旬進(jìn)行一次牧草生長(zhǎng)高度(絕對(duì)高度)測(cè)定，每月月末進(jìn)行一次蓋度、產(chǎn)量的測(cè)定。觀測(cè)資料起止時(shí)間分別為：克氏針茅1983年4月-2009年10月；羊草1981年4月-1993年10月；糙隱子草1982年4月-2009年10月。

在觀測(cè)物候期的同時(shí)觀測(cè)40 cm地溫，并運(yùn)用Excel軟件進(jìn)行相關(guān)性分析。蓋度采用目測(cè)法，在測(cè)產(chǎn)區(qū)1 m2樣方內(nèi)，從牧草的上方與地面垂直目測(cè)估計(jì)混合牧草的覆蓋度，按十等分估計(jì)，一等記為10%，4個(gè)重復(fù)。產(chǎn)量的測(cè)定采用收獲干燥法，在所觀測(cè)的牧草返青，優(yōu)勢(shì)草生長(zhǎng)高度≥5 cm后，在測(cè)產(chǎn)區(qū)1 m2樣方內(nèi)，留茬高度約3 cm，全部刈割后稱鮮質(zhì)量，4個(gè)重復(fù)，放入編好號(hào)的布袋中，將裝好的布袋放在通風(fēng)處風(fēng)干稱干質(zhì)量。物候期生長(zhǎng)速率是指牧草在某一物候期生長(zhǎng)的絕對(duì)高度與物候期的比值。

2 結(jié)果與分析

2.1牧草的物候期、高度和生長(zhǎng)速率 針茅、糙隱子草發(fā)育期規(guī)律基本一致，羊草除返青期、分蘗期、黃枯期與針茅、糙隱子草基本相同外，其他發(fā)育期提前17～55 d(表1)。羊草、糙隱子草、針茅從返青期到成熟期分別需122、126和148 d。糙隱子草、針茅、羊草生長(zhǎng)高度變化趨勢(shì)基本一致，生長(zhǎng)高度達(dá)最大值日期分別為8月10日、8月20日、8月31日，高度最大值分別為14.9、38.4和30.1 cm,8月下旬生長(zhǎng)停止(圖1)。3種牧草表現(xiàn)為“慢-快-慢”的植物基本生長(zhǎng)規(guī)律(表1)。針茅、糙隱子草抽穗期生長(zhǎng)速率達(dá)最大值，分別為0.323和0.142 cm/d，此后針茅緩慢生長(zhǎng)，直到種子成熟期生長(zhǎng)停止。糙隱子草達(dá)高值后生長(zhǎng)速率變慢，開花期停止生長(zhǎng)。羊草開花期生長(zhǎng)速率達(dá)最大值為0.292 cm/d，此后生長(zhǎng)速率變慢，直到種子成熟后期生長(zhǎng)停止。由于物候期出現(xiàn)時(shí)間不同，3種牧草出現(xiàn)生長(zhǎng)速率最大值的時(shí)間也不同。

表1 3種牧草歷年平均物候期與生長(zhǎng)速率

圖1 3種牧草生長(zhǎng)季歷年平均生長(zhǎng)高度曲線

2.2牧草的蓋度與產(chǎn)量 根據(jù)1994年4月-2009年10月資料分析，3種牧草生長(zhǎng)季平均生長(zhǎng)高度與蓋度、產(chǎn)量變化趨勢(shì)基本一致，且高度每增加1 cm總產(chǎn)量增加49.5 kg/hm2;蓋度每增加1%總產(chǎn)量增加36.8 kg/hm2(圖2)。高度、蓋度與產(chǎn)量相關(guān)性較顯著，相關(guān)系數(shù)分別為0.884 7、0.956 4，可通過0.001信度的顯著性檢驗(yàn)。高度、蓋度、產(chǎn)量均在8月末達(dá)最大值，分別為27.2 cm、38%、1 325.5 kg/hm2。

2.3牧草物候期的氣象指標(biāo) 根據(jù)歷年觀測(cè)資料分析，針茅、羊草、糙隱子草物候期與40 cm日平均地溫具有很好的相關(guān)性。因此，將40 cm日平均地溫作為3種牧草物候期的氣象指標(biāo)。

圖2 生長(zhǎng)季3種牧草平均高度、蓋度和產(chǎn)量變化曲線

3種牧草物候期的下限地溫變化在3.7～18.6 ℃(表2)。相關(guān)系數(shù)范圍為-0.940～0.944，在生育期內(nèi)相關(guān)關(guān)系也發(fā)生變化且相關(guān)性極顯著。針茅、糙隱子草在返青、分蘗期與40 cm地溫呈顯著的正相關(guān)關(guān)系，地溫越高進(jìn)入下一物候期越晚，地溫的升高抑制了牧草的積極生長(zhǎng)，發(fā)育期延長(zhǎng)。針茅、糙隱子草抽穗、開花、成熟、黃枯期與40 cm地溫呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，地溫越高牧草進(jìn)入下一物候期越早，地溫越低將會(huì)延長(zhǎng)物候期。羊草從返青期到成熟期與40 cm地溫呈顯著正相關(guān)關(guān)系，地溫越高物候期延長(zhǎng)，進(jìn)入下一物候期越晚，地溫升高會(huì)抑制羊草的生長(zhǎng)發(fā)育。黃枯期與40 cm地溫呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，地溫越高羊草黃枯期越早。

表2 3種牧草歷年物候期與40 cm地溫相關(guān)性

3 討論與結(jié)論

一般5月下旬草群高度為10 cm左右，是解除禁牧的適宜期。牧草的適宜打草時(shí)間應(yīng)在花果期，8月中旬為適宜的打草期。青草期的長(zhǎng)短直接影響牲畜的抓膘時(shí)期，從而影響畜牧業(yè)的豐收。錫林浩特地區(qū)青草期為169 d，可保證家畜在夏秋季獲得較為充足的采食抓膘時(shí)間，是發(fā)展畜牧業(yè)的良好基地。

資料分析表明，針茅在27年的資料中，觀測(cè)到全物候期16年；羊草1993年以后觀測(cè)區(qū)內(nèi)已達(dá)不到觀測(cè)要求的株數(shù)(40株)，在13年的觀測(cè)資料中，僅有5年觀測(cè)到全物候期；糙隱子草在28年的資料中，4年未返青(1983、1988、1991、1993年)，觀測(cè)到全物候期17年。牧草在生息過程中，不可能達(dá)到全物候期，這一方面決定于本身的生物學(xué)特性，另一方面受到生態(tài)環(huán)境的極大影響[15]，這主要是生態(tài)因子(氣候因子、土壤因子、地理因子、生物因子、人為因子)的影響。究竟怎樣的臨界生態(tài)因子影響其正常的生育周期，有待于進(jìn)一步研究探討。

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