冬季火燒對高寒草甸牧草產量及品質的影響

鄒小艷，羅彩云，趙 亮，徐世曉

(中國科學院西北高原生物研究所高原生物適應與進化重點實驗室，青海 西寧 810001)

?

冬季火燒對高寒草甸牧草產量及品質的影響

鄒小艷，羅彩云，趙 亮，徐世曉

(中國科學院西北高原生物研究所高原生物適應與進化重點實驗室，青海 西寧 810001)

中國科學院海北高寒草甸定位站以圍欄封育草地冬季火燒為研究對象、圍欄封育未火燒草地為對照，對其產草量、牧草營養品質進行測定，探討了冬季草原火燒對第二年牧草產量和品質的影響。結果表明：圍欄封育草地冬季火燒之后第二年地上鮮草生物量顯著高于圍欄封育未火燒草地，火燒之后第二年地上枯草的積累量顯著低于圍欄封育未火燒草地。圍欄封育草地火燒之后牧草粗蛋白含量比圍欄封育未火燒草地粗蛋白含量顯著提高；粗脂肪含量與圍欄封育未火燒草地之間沒有顯著差異(P>0.05)。圍欄封育草地冬季火燒之后中性洗滌纖維(NDF)、酸性洗滌纖維(ADF)含量比圍欄封育未火燒草地顯著升高，酸性洗滌木質素(ADL)含量與圍欄封育未火燒之間沒有顯著差異。該研究表明草原火燒短期內對牧草產量和品質有一定的促進作用，加速了退化草地的恢復進程。

草原火燒；產量；品質

近年來，隨著政府“退牧還草”、“圍封轉移”和“生態移民”工程等政策的實施，草原牧區草地的放牧率大大降低。一方面使原來過度放牧草地得以休養生息，而另一方面枯草累積量也不斷增加，這可能會潛在的導致冬春季節的草原火災。草原經常著火，火燒是草原地區冬春季節時有發生的一種生態現象，是與草原同生同滅的環境要素。在草原形成和演變的地質歷史過程中，火一直在調控著草原的結構與動態[1]。國內關于火燒對草原生態系統影響的研究集中在羊草草原[1-3]和森林草原[4]，但目前有關火燒對青藏高原高寒草甸牧草產量和品質影響的研究可供參考的研究資料較少。本文以圍欄封育草地冬季火燒和圍欄封育未火燒草地為研究對象，對其產草量、牧草營養品質進行測定，以探討冬季草原火燒對第二年牧草產量和品質的影響，以期為草場經營管理提供參考依據。

1 材料和方法

1.1 試驗地自然概況

試驗地設在中國科學院西北高原生物研究所海北高寒草甸生態系統定位站，海北站地處青藏高原東北隅的青海海北藏族自治州門源縣境內。地處祁連山北支冷龍嶺東段南麓坡地的大通河河谷西段，地理位置為N 37°29°′～37°45′，E 101°12′～101°23′。試驗地地形開闊，海拔3 200～3 600 m(氣象觀測站海拔高度為3 220 m)；1981～2013年平均降水量524.96 mm，2013年降水量為417.8 mm，主要集中在5～9月牧草生長季。年平均蒸發量1 238 mm，年平均(1981～2013)氣溫-1.14℃。年內無絕對無霜期，相對無霜期為20 d，在最熱的7月仍可出現霜凍、結冰、降雪(雨夾雪)等冬季的天氣現象。表現出冷季寒冷、干燥、漫長，暖季涼爽、濕潤、短暫[5]。試驗地土壤化學性質如表1所示。

1.2 試驗設計

以圍欄封育草地冬季火燒為研究對象，圍欄封育未火燒草地為對照，設置6個小區，小區面積為5 m×5 m，每處理重復3次。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 草產量測定 于2013年8月22日用1 m×

表1 試驗地土壤化學性質Table 1 Chemical properties of the soil at research site

1 m的樣方框在每個小區隨機選取3個點刈割，然后將枯草和鮮草分開，風干至恒重，計算干草和枯草產量。

1.3.2 營養成份測定 自然風干恒重的草樣將鮮草和干草混合，圍欄封育草地部分混合，部分不混合，用微型植物樣品粉碎機粉碎，按照國家標準方法過不同孔徑的篩子，粉碎后的植物樣品用于測定各項指標。牧草中粗蛋白含量測定采用凱氏定氮法[6]；粗脂肪含量測定采用索氏浸提法[7-8]；酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維含量測定采用Van Soest的方法[9]。

1.4 數據處理

利用Excel 2003和SPSS 16.0,統計軟件進行統計分析處理。生物量和牧草品質的差異采用One-way ANOVA或者采用一般線性模型-Univariate進行分析，LSD法進行多重比較，顯著性水平為P≤0.05。

2 結果與分析

2.1 冬季火燒對牧草產量的影響

圍欄封育草地冬季火燒之后地上鮮草量顯著高于圍欄封育未火燒草地地鮮草量(圖1)，火燒之后地上枯草的積累量顯著低于圍欄封育未火燒草地。

圖1 草地產草量Fig.1 The yield of grasslands

2.2 牧草品質比較

2.2.1 鮮草與枯草營養成分含量 圍欄封育草地鮮草粗蛋白和粗脂肪含量顯著高于枯草粗蛋白和粗脂肪含量，而中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維和酸性洗滌木質素含量顯著低于枯草含量(表 2)。

2.2.2 冬季火燒對牧草品質的影響 火燒之后牧草粗蛋白含量比圍欄封育草地粗蛋白含量有所提高，粗脂肪含量與圍欄封育未火燒草地之間沒有顯著差異。圍欄封育草地冬季火燒之后中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維含量比圍欄封育未火燒草地顯著升高，酸性洗滌木質素含量與圍欄封育未火燒草地之間沒有差異(表 3)。

表2 圍欄封育下草地鮮草和枯草營養品質含量Table 2 The nutritional comparison of fresh forage and thatch

表3 圍欄封育草地冬季火燒下牧草的營養品質Table 3 Effects of winter fire on nutritient contents

3 討論

研究發現，與圍欄封育未火燒草地相比，圍欄封育草地冬季火燒之后顯著提高了地上綠色部分植物生物量，而顯著降低了枯落物的量，這與李政海等[14]的研究結果一致?；馃紫仁侨コ说孛婵葜β淙~層，使土壤表面的水分和積雪狀況發生變化，也影響著地表的光熱狀況[10]?；馃螽a量的變化同樣受水熱狀況影響，降水豐年，火燒后產量增加，而降水欠年，火燒后產量降低[11]。試驗地2013年生長季的降水量較高，這可能也是導致火燒之后地上生物量增加的原因之一。加之火燒可能改善表土養分狀況[10]，所以火燒可以明顯地提高鮮草的產量。火燒也加劇了草原土壤有機質的分解，有利于禾本科草和豆科草在生長季中后期保持旺盛的生長，達到較高的產量，從而提高草場質量，加速退化草原的恢復進程[10]。綜上所述，火燒對高寒草甸有明顯的改良作用，建議在草地利用和管理中合理用火，使火燒成為草原畜牧業的有利工具。李政海等[10]研究證明有計劃的火燒可以提高草群質量和利用價值，是一種投資少見效快、簡便易行、具有應用前景的草場改良措施。通過對圍欄封育草地冬季火燒和圍欄封育草地冬季未火燒草地次年的牧草營養成分含量進行測定，發現圍欄封育草地冬季火燒之后次年牧草粗蛋白含量比圍欄封育草地冬季未火燒草地次年牧草粗蛋白含量顯著提高。因CP和EE主要含于綠色植物葉綠體中，故鮮草CP、EE高于枯草，而NDF、ADF、ADL低于枯草(表 2)。李曉波等[12]研究發現，火燒之后植物氮含量顯著下降，這與本試驗的研究結果不太一致?；馃蟮厣峡莶萘勘葒鷻诜庥@著減少(圖 1)，而枯草粗蛋白含量顯著低于當年鮮草粗蛋白含量(表 2)。這說明火燒之后粗蛋白含量比圍欄封育草地升高一方面是由火燒導致枯草量減少引起。圍欄封育草地火燒之后粗脂肪含量與自然恢復草地和圍欄封育草地之間沒有顯著差異(表 3)，而火燒之后枯草含量顯著降低(圖1)。枯草粗脂肪含量顯著低于鮮草，這說明火燒之后粗脂肪含量降低不是由枯草含量降低引起，是由火燒之后引起豆科和禾本科的比例不同[10]引起的還是由于火燒對土壤養分含量產生變化引起的有待于進一步研究?；馃笾行韵礈炖w維、酸性洗滌纖維含量比圍欄封育草地和自然放牧草地顯著升高，酸性洗滌木質素含量與圍欄封育草地之間沒有差異(表 3)，這可能主要是由于火燒之后枯草含量發生了變化引起的(表2和3)。

4 結論

綜合牧草的產量和品質分析，草原火燒短期內對牧草產量和品質有一定的促進作用，加速了退化草地的恢復進程。

[1] 鮑雅靜,李政海,劉鐘齡.羊草草原火燒效應的模擬實驗研究[J].中國草地,2000(1):7-11.

[2] 李玉中,祝廷成,李建東,等.火燒對草地土壤氮總礦化、硝化及無機氮消耗速率的影響[J].應用生態學報,2003,14(2):223-226.

[3] 周道瑋,周以良.羊草草甸草原火燒地凋落物的分解與積累速率變化[J].草業學報,1993,2(4):51-55.

[4] 魏紹成,金雪峰,馮國鈞,等.森林草原火燒后的植被動態[J].草業科學,1992,9(2):55-60.

[5] 李英年,趙新全,曹廣民,等.海北高寒草甸生態系統定位站氣候、植被生產力背景的分析[J].高原氣象,2004,23(4):558-567.

[6] 馮敬晶.2200型半自動凱式定氮儀測定飼料中粗蛋白的方法與注意事項[J].養殖技術顧問,2009(10):128.

[7] 馬丹.凱氏定氮法測定食品中蛋白質含量[J]．計量與測試技術，2008，35(6)：57-58.

[8] 姜瓊,謝妤,趙友華.宜春引種皇竹草的營養成分和無機元素的實驗測定與評價[J].宜春學院學報,2014,36(6):112-114.

[9] 張麗英.飼料分析及飼料質量檢測技術[M].北京:中國農業大學出版社,2007:48-81.

[10] 李政海,王煒,劉鐘齡.火燒對典型草原改良的效果[J].干旱區資源與環境,1994,8(4):51-60.

[11] 周道瑋,張保田.松嫩羊草草原火燒后地上生產力的變化[J].草業學報,1995,4(4):23-28.

[12] 李曉波,周道瑋,孫剛.草原火燒后植物養分損失[J].東北師大學報(自然科學版),1999,4(4):96-99.Effects of winter fire on forage productivity and quality of enclosed alpine meadow

ZOU Xiao-yan,LUO Cai-yun,ZHAO Liang,XU Shi-xiao

(KeyLaboratoryofAdaptationandEvolutionofPlateauBiota,NorthwestInstituteofPlateauBiology,ChineseAcademyofSciences,Xining810001,China)

In order to investigate the influence of grassland fire in winter on forage yield and quality in the following year,the relevant experiment was conducted at Haibei Alpine Meadow Ecosystem Research Station of Chinese Academy of Sciences.The results showed that the grass biomass and contents of crude protein,NDF and ADF of the treated group were significantly higher than the control.In the second year,the thatch accumulation in treated group was significantly lower than the control.There was no significant difference between the treatment and control as for the contents of crude fat and ADL.It could be concluded that fire treatment benefits the enclosed alpine meadow in the short term.

grassland burning;yield;quality

2016-04-18；

2016-06-21

青海省科技廳項目(2015-ZJ-706)；國家科技支撐計劃(2012BAD13B01、2014BAC05B04)資助

鄒小艷(1983-),女，湖南衡陽人,碩士,工程師,主要從事牧草營養生理研究。

E-mail：dayan2200@163.com

S 812.4

A

1009-5500(2016)05-0095-04

羅彩云為通訊作者。