禁牧對烏魯木齊市城市周邊典型草地類群落數量特征的影響

高攀盛，張勇娟，安沙舟

(1. 新疆農業大學草業與環境科學學院，烏魯木齊 830052；2.烏魯木齊市畜牧水產草原站，烏魯木齊 830063)

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禁牧對烏魯木齊市城市周邊典型草地類群落數量特征的影響

高攀盛1，2，張勇娟2，安沙舟1

(1. 新疆農業大學草業與環境科學學院，烏魯木齊 830052；2.烏魯木齊市畜牧水產草原站，烏魯木齊 830063)

【目的】新疆主要以傳統的游牧為主，過度放牧是新疆草原退化的主要原因。禁牧作為生態恢復的重要手段，已成為新疆草地恢復和保護的一項重要措施。研究植被群落結構與草地經濟效益對禁牧的響應，對理解草地退化與恢復機理以及合理利用封育后的草地等提供指導作用。【方法】以烏魯木齊市周邊禁牧3、4和5年的平原荒漠、山地荒漠、平原荒漠草原、山地荒漠草原、山地草原和低地草甸草地類型為對象，分別測定圍欄內草地植被群落結構、高度、覆蓋度、生物量，為新疆草地恢復和保護決策提供科學依據。【結果】(1)經過3年、4年、5年的禁牧后，不同類型草地植物群落的組成結構未發生明顯的變化；圍欄內主要植物種的高度存在一定差異，均表現為禁牧5年>禁牧4年>禁牧3年；除低地草甸草地外，其余各類型草地植被覆蓋度均為禁牧4年>禁牧5年>禁牧3年。(2)不同草地類型間生物量總體上表現為禁牧4年>禁牧5年>禁牧3年。草地禁牧雖可以有效地禁止牲畜對植物的采食踐踏干擾。【結論】禁牧時間對不同類型草地植物群落的組成結構不產生較為明顯的影響，但對主要植物種的高度和草地類型間的生物量總和有較為明顯的影響。

草地；禁牧；群落結構

0 引 言

【研究意義】草原禁牧促進了畜牧業生產經營方式的轉變和牧區產業結構的調整；實行草原禁牧本身就是對傳統的游牧生產經營方式的變革，有關禁牧措施的實施，從客觀上加快了畜牧業生產經營方式的轉變和畜牧業產業結構的調整步伐。首先在飼草料生產中，人工種草逐步增加，靠天養畜的游牧生產方式正在向定居方向發展。隨著人工種草地的全面建設和投入使用，牧民的勞動收入成倍增長，大量天然草場被置換出來用于更有意義成效的建設，其次，草原禁牧促進了畜牧業飼養方式的轉變；實行草原禁牧，大面積建設人工草料基地，牧民們逐步實現了定居或半定居，家畜舍飼圈養、半舍飼飼養方式得到了廣泛推廣應用，目前烏魯木齊市已建設暖圈879座，舍飼牲畜16×104頭。同時這對于集中防疫和較快形成銷售生產也有很好的作用。第三，草原禁牧促進了畜牧業生產結構的調整；實行草原禁牧過程中，隨著牲畜飼養量的減少和飼養成本的增加，烏魯木齊市各區縣積極調整畜牧業生產結構，使農牧民收入及生產和生活盡量不受影響。在畜群結構上，鼓勵提高母畜比重，倡導農牧民提高牲畜出欄率，大規模應用推行胚胎移植等先進的生產技術，優化更新牲畜品種，促進了生產結構的整體優化。【前人研究進展】有研究指出，禁牧能夠提高種群的地上生物量[10]，禁牧后的退化草地，植被群落結構發生很大改變，植株平均高度、植物群落密度、植被蓋度、植物種類組成、種類組成多樣性、地上部分生物量都有很大程度的增加[1]，增加的幅度受到禁牧年限、禁牧前的草地退化程度以及草地所處的地理位置等方面的影響[4]。【本研究切入點】荒漠、荒漠草原的面積比重約占烏魯木齊市草原71%，同時又是春秋接羔育幼和出欄育肥的重要草場，在畜牧業生產環境作用較大。試驗中選擇烏魯木齊市周邊禁牧3、4和5年的平原荒漠、山地荒漠、平原荒漠草原、山地荒漠草原、山地草原和低地草甸草地類型，分別測定、研究、分析圍欄內草地植被群落結構、高度、覆蓋度、生物量等生產指標。【擬解決的關鍵問題】研究草原禁牧不同年份后，不同類型草地植物群落的組成結構的變化，植被生長高度的差異性表現，以及不同草地類型間生物量總體上的差異，為新疆草地恢復和保護提供參考。

1 材料與方法

1.1 材 料

烏魯木齊市位于天山山脈北坡中段，地理坐標為E86°37′56″～88°07′40″，N43°01′08″～44°06′11″，以天山分水嶺為界，西南與和靜縣毗鄰，東南與托克遜縣銜接，西北與昌吉市隔河相望。東西長約106 km，南北寬約120 km。土地總面積約452 095.7 hm2，其中：天然草地總面積332 595.7 hm2，占73.56%；森林面積35 540.1 hm2，占7.86%；農田23 779.5 hm2，占5.26%；其它地類60 180.4 hm2，占13.32%。天然草地中，可利用草地面積297 864.2 hm2，其中：冬草場134 122.3 hm2，占45%；夏草場79 193 hm2，占26.6%；春秋草場71 172 hm2，占23.9%；四季草場5 435.5 hm2，占1.8%；天然打草場3 747.1 hm2，占1.3%；人工草場4 194.3 hm2，占1.4%。

1.2 方 法

1.2.1 樣地設置

平原荒漠草地樣地設在烏魯木齊縣薩爾達坂鄉，位于E87°20′30.63″，N43°42′58.75″的平原，海拔1 171 m，研究對象為小蓬(Nanophytonerinaceum)草地型，屬礫石質土壤。利用方式為春秋草場。

山地荒漠草地樣地設在水磨溝區蘆草溝鄉，位于E87°49′26.12″，N43°59′54.85″的低山，海拔711 m，研究對象為伊犁絹蒿(Seriphidumtransiliense)草地型，屬礫石質土壤。利用方式為春秋草場。

平原荒漠草原草地樣地設在達坂城區天山牧場，位于E87°33′05.09″，N43°31′16.30″的平原，海拔1 738 m，研究對象為洛氏錦雞兒(Caraganaroborovskyi)、鐮芒針茅(Stipacaucasica)草地型，利用方式為冬季草場。

山地荒漠草原草地樣地設在烏魯木齊縣甘溝鄉，位于E87°13′9.96″，N43°33′59.1″的山地，海拔1 569 m，研究對象為博樂絹蒿(Seriphidiumborotalense)、鐮芒針茅草地型，利用方式為春秋草場。

山地草原草地樣地設在烏魯木齊縣甘溝鄉，位于E87°37′12.28″，N43°20′36.15″的山地，海拔2 006 m，研究對象為針茅(Stipacapillata)、羊茅(Festucaovina)、短柱苔草(Carexturkestanica)草地型，利用方式為冷季草場。

低地草甸草地樣地設在達坂城區達坂城鎮，位于E87°19′24.83″，N43°20′42.50″的平原，海拔1 084 m，研究對象為藨草(Scirpussp.)、雜類草草地型，利用方式為全年放牧。

2011、2012和2013年分別選擇禁牧的烏魯木齊市城市周邊典型草原為代表，分析禁牧對不同草原類型的影響。

試驗期間，在不同處理區分別隨機布置10個樣方，樣方面積1 m×1 m，分種測定植物高度、蓋度、密度和生物量。

1.2.2 指標測定

株高：各樣方每種植物定株取10株，測自然高度，取平均值。

密度：在各樣方測每種植物植株數。

蓋度：目測法測定植株的覆蓋程度。

生物量：采取模擬放牧的方法，刈割地面以上的植物體，測其鮮重，作為生物量指標。

1.3 數據統計

采用Excel 2003和SPSS 11.0進行數據統計及分析。

2 結果與分析

2.1 禁牧對城市周邊典型草地類群落結構變化的影響

通過對群落結構的調查分析表明，禁牧對城市周邊典型草地類群落物種結構組成沒有明顯差異。平原荒漠類樣地群落優勢種小蓬，伴生種假木賊，偶見種有沙蔥(Alliummongolicum)，禁牧5年后出現鹽生草(Halogetonglomeratus)。山地荒漠類樣地群落優勢種伊犁絹蒿、豬毛菜(Salsolacollina)，群落變化比較穩定，禁牧5年后未出現新物種。平原荒漠草原類樣地群落優勢種洛氏錦雞兒、鐮芒針茅和博樂絹蒿，偶見種有畫眉草(Eragrostisminor)，禁牧5年后出現鹽生草。山地荒漠草原類樣地群落優勢種博樂絹蒿和鐮芒針茅，群落變化比較穩定，禁牧5年后植物種類未發生變化。山地草原類樣地群落優勢種針茅、羊茅和冷蒿，偶見種有鹽生草，屬1科1屬，禁牧3年出現鹽生草。低地草甸類樣地群落優勢種藨草、水蓼(Polygonumhydropiper)、苔草、黑麥草、早熟禾等和雜類草。表1

表1 禁牧對城市周邊典型草地類群落結構變化
Table 1 The changes of community structure under grazing prohibition in peri-urban typical grassland

種類成分Plantcomponent草地類型Grasslandtypes禁牧時間Timeofgrazingprohibition3年3years4年4years5年5years優勢種Dominantspecies平原荒漠小蓬小蓬小蓬山地荒漠伊犁絹蒿、豬毛菜伊犁絹蒿、豬毛菜伊犁絹蒿、豬毛菜平原荒漠草原洛氏錦雞兒、鐮芒針茅、博樂絹蒿洛氏錦雞兒、鐮芒針茅、博樂絹蒿洛氏錦雞兒、鐮芒針茅、博樂絹蒿山地荒漠草原博樂絹蒿、鐮芒針茅博樂絹蒿、鐮芒針茅博樂絹蒿、鐮芒針茅山地草原針茅、羊茅、冷蒿針茅、羊茅、冷蒿針茅、羊茅、冷蒿低地草甸藨草、水蓼、雜類草藨草、水蓼、雜類草藨草、水蓼、雜類草偶見種Rarespecies平原荒漠沙蔥沙蔥、鹽生草山地荒漠///平原荒漠草原畫眉草畫眉草畫眉草、鹽生草山地荒漠草原///山地草原鹽生草鹽生草鹽生草低地草甸///

2.2 禁牧對城市周邊典型草地類群落高度的影響

研究表明，草群高度變化表現出一定的規律性，從年際變化來看，隨著禁牧封育時間延長，禁牧后不同草地類的群落高度呈現上升趨勢，表現為低地草甸草地>山地荒漠草地>山地荒漠草原草地>山地草原草地>平原荒漠草原草地>平原荒漠草地，這是因為植被高度與群落優勢種的生長發育節律密切相關。圖1

2.3 禁牧對城市周邊典型草地類群落蓋度的影響

蓋度指植物地上部分垂直投影的面積占地面的比率，植物群落蓋度指標在北方典型草原的放牧演替研究中有著相當重要的作用，一直作為衡量退化程度指標體系中的重要參數。隨著禁牧年限的增加，平原荒漠草原草地與低地草甸草地群落蓋度沒有出現明顯變化；平原荒漠草地則呈現遞增趨勢；山地荒漠草地禁牧4年蓋度出現最高值；山地荒漠草原草地及山地草原草地禁牧4年<禁牧3年<禁牧5年。隨著禁牧時間的延長，各個草地類的蓋度都出現增長趨勢。生產實踐中，要根據不同的草地類，確定合理的禁牧最佳年限。圖2

2.4 禁牧對城市周邊典型草地類群落生物量的影響

從草地生態學的角度來講，在一定程度上地上現存量代表著草地的第一性生產力，直接表現出草地植被恢復狀況，地上現存量的變化是草地在放牧影響或外界干擾下的最直接的變化之一。

圖1 禁牧下城市周邊典型草地類群落高度變化
Fig. 1 The effects of community height under grazing prohibition in peri-urban typical grassland

圖2 禁牧下城市周邊典型草地類群落蓋度變化
Fig.2 The effects of community coverage under grazing prohibition in peri-urban typical grassland

平原荒漠類草原群落總生物量隨著禁牧時間的延長逐漸增加，禁牧5年增加到206.67 g/m2；山地荒漠類、山地荒漠草原類草原禁牧3年最低，禁牧4年最高；低地草甸類草原禁牧3年達2 313.34 g/m2，禁牧5年最低達1 281.83 g/m2；平原荒漠草原、山地草原隨著禁牧時間的延長逐漸減小。這是因為禁牧雖然遏制了毒草和闊葉雜草的生長蔓延，但同時也影響了屬于該群落優勢種的正常生長，阻止了原生草種的侵入，使生產力下降。而適當的放牧利用可有效地刺激草地牧草的再生與生長，說明合理的放牧方式有利于草地生產力的增加，從而有助于草地的持續利用。圖3

圖3 禁牧下城市周邊典型草原類群落生物量變化
Fig.3 The effects of community biomass under grazing prohibition in peri-urban typical grassland

3 討 論

植物群落的數量特征包括密度、高度、蓋度、頻度和產量等指標，對這些指標的評價能夠反映群落在自然狀態或擾動狀態的動態規律，從而使其成為群落定量分析的基礎[2-5]。在新疆天然草地上，放牧是最普遍、最簡便、最經濟的利用方式，而禁牧是將草地(一般為退化草地)封閉一定時期，禁止放牧和刈割，給草原上的植物一個休養生息的機會，為其生長、恢復、繁殖創造條件。周國英等[6]指出禁牧對于草原植物物理作用會影響生態系統的不同層次，從草原植物個體、種群、群落，乃至生態系統在不同的層次水平，引起結構和功能的相互變化，各個層級之間是相互聯系、相互影響，構成了完整的演替系統。

在完整的生態系統中，物種是生態系統的基礎，物種在形態結構上的變化會引起生態系統中每個層片的改變[7]。作為群落重組的基本材料，植物個體水平的相關文獻較少，大多數主要集中在典型草原植物個體[8]。通過對烏魯木齊周邊不同草地類型禁牧不同年份發現：低地草甸草地草群高度最高，平原荒漠草地草群最低，并且各個草地類型的草群高度隨著禁牧時間的增加而呈逐漸遞增的趨勢。王煒等[9]的研究發現長期放牧會導致地上冠幅減小、植株矮化、生物量降低等。試驗采用固定描述樣方法，分析不同禁牧年限下植被蓋度的動態變化，結果表明，在試驗中的6個草地類型中多以禁牧4年的草地植被蓋度較高，這一結果與宋乃平等[10]對禁牧政策的研究得出結果一致。MEIJS[11]在1982年指出：不同的研究人員判別的標準存在一定差異，這就導致誤差的產生，但植物量的間接測定方法(含目視法)，到目前為止依然被廣泛地用于生產實踐和研究中；FRAME等[12]也表示，當時間、設備和人力有限，又需要對研究區開展大面積的取樣，或者要盡量避免干擾植物冠層，同時，僅僅需要一個相對植物量指數時，采取目視法即可；當植物量的變化超過一定規模，或者需要大量測量時，目視法比直接測定具有較高的精確性和準確性[13]。試驗中，低地草甸群落具有較高的穩定性，禁牧5與3年植被蓋度差異并不十分明顯，這可能是由于該草地類型所處的地理位置所致，由于其水分，溫度以及土壤條件較其他草地類型較好，所以其蓋度在禁牧3年時就高于其他草地。山地草原在試驗中的蓋度變化較大，在第4年出現最小值。

從整體來看，平原荒漠、山地荒漠、平原荒漠草原和低地草甸以禁牧4年蓋度較高，提高的程度并不與禁牧時間成正比，這與褚文彬研究結果一致[14]。而山地荒漠草原和山地草原植被蓋度隨禁牧年限增加，是由于這兩種草地在禁牧前蓋度較低，試驗中禁牧時間較短，這兩種草地僅僅是在恢復期，并不能像其他草地一樣很好地反應禁牧時間長短對蓋度的影響。

群落的生物量是由群落內各植物種群的生物量綜合形成的。通過禁牧不同的年份發現低地草甸生物量顯著高于其他試驗區，這是由于當地氣候條件導致的，禁牧3年出現生物量的最大值，最小值則出現在禁牧5年，這是由于禁牧時間過長，使草層上方覆蓋了枯草，影響新草的生長。與低地草甸相比，雖然其余草地生物量相對較低，但多在禁牧4和5年有最大值，說明禁牧一定時間可以提高草地生產力。但根據草地生態系統的可持續性原理，草地禁牧時間應該是有限的，禁牧時間過長，不但不利于牧草的正常生長和發育，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[15]。從總體趨勢來看，禁牧4年較好，它既減少了禁牧期的成本投入，又有利于牧草的返青。這與趙鋼等[16]研究內蒙古錫林郭勒典型草原春季休牧試驗的結論一致。所以，對于不同的草地類型，禁牧措施可以依據其響應速度而定，對于相應較快的草地，可考慮禁牧與輪牧、季節放牧、分區放牧等措施配合實施[17]，以達到草地的合理利用，草地恢復到一定程度后，便可以進行適度放牧或刈割，逐步建立起植物生長與利用的合理關系。

長期完全禁牧雖然提高草地植被生產力，但是合理利用可以有效地維持草地價值，一旦草地恢復了其自身的彈性，就可進行適度利用，從而逐步建立起植物生長和牲畜采食間的正反饋關系，為新疆畜牧業提供一個更為科學發展模式。

4 結 論

4.1 經過3、4、5年的禁牧后，不同類型草地植物群落的組成結構未發生明顯的變化，但禁牧主要植物種的高度存在一定差異，均表現為禁牧5年>禁牧4年>禁牧3年；地上植被蓋度除低地草甸外，其余各類型草地普遍表現為禁牧4年>禁牧5年>禁牧3年。

4.2 生物量總體上表現為禁牧4年>禁牧5年>禁牧3年，不同草地類型間生物量波動劇烈，主要是受到氣候波動和所處位置的影響。對草地進行禁牧后，有效的禁止了牲畜對草地植物的采食踐踏干擾，在一定程度上導致了植被生物量差異。

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Fund project:Supported by the projects of Science and Technology Department of Xinjiang Uygur Autonomous Region "The application of Seriphidium transiliense' artificial cultivation technique and improvement on desert grassland"

The Influence of Grassland Grazing Prohibition in Regard to Vegetation Community Quantity in Urumqi City Periphery

GAO Pan-sheng1，2，ZHANG Yong-juan2，AN Sha-zhou1

(1.CollegeofPrataculturalandEnvironmentalSciences,XinjiangAgriculturalUniversity,Urumqi830052China; 2.TheAnimalHusbandry,AquacultureandGrasslandStationofUrumqiCity,Urumqi830063China)

【Objective】 Xinjiang is dominated by way of traditional nomadic, overgrazing is the major cause of Xinjiang grassland degradation. Fencing as an important means of ecological restoration has become an important measure to restore and protect Xinjiang grassland. Study on vegetation community structure and the economical benefits of grassland in response to grazing prohibition, to understand grassland degradation and restoration mechanism and rational use of enclosed grassland can provide some guidance in the future work.【Method】This study investigated plain desert, mountain desert, plain desert steppe, mountain desert steppe, mountain steppe and lowland meadow rangeland types around Urumqi in grazing which has been banned for 3 years, 4 years and 5 years, respectively depending on the grassland vegetation community structure, height, cover degree and biomass inside the fence, and their proper carrying capacities and economic benefits after fencing were calculated so as to provide scientific basis for Xinjiang grassland restore and protect decision-making.【Result】The main results were as follows: (1) After 3 years, 4 years, 5 years of fencing, composition of plant community structure of different grassland types did not change significantly. There were differences in the height of the fence main plant species: 5 years fencing > 4 years fencing > 3 years fencing. Except the lowland meadow, the cover degrees of the rest types grassland vegetation were 4 years fencing > 5 years fencing > 3 years fencing.(2) Affected by climate variability and location, the biomass of different types' grassland on the whole showed that 4 years fencing > 5 years fencing > 3 years fencing. Although grass fence could effectively prohibit livestock ingesting and trampling plants, its impact on vegetation biomass was far less than annual climatic fluctuation.【Conclusion】Fencing time did not produce obvious effects on plant community composition of different grassland types, but there was a significant effect on the height and the biomass of the main plant species inside the fences.

grassland; grazing prohibition; community structure

10.6048/j.issn.1001-4330.2016.10.018

2016-05-10

自治區科技廳項目“伊犁絹蒿人工種植技術研究及在荒漠類草場改良中的應用”(201231112)

高攀盛(1980-)，男，山東諸城人，畜牧師，研究方向為草地資源與生態，(E-mail)gps661699@126.com

安沙舟(1956-)，男，陜西富平人，教授，博士，博士生導師，研究方向為草地資源與生態，(E-mail)xjasz@126.com

S812.5

A

1001-4330(2016)10-1907-07