季节性放牧对补播改良荒漠草原植物群落地上生物量及物种多样性的影响

摘要 放牧是影响天然草原植物生产力、群落组成与多样性的主要生物因子之一。以补播改良荒漠草原为研究对象，通过比较禁牧、夏季放牧和夏秋放牧处理对植物地上生物量、群落组成和多样性的变化，分析补播草地区域与原生植被区域对季节性放牧的响应。结果表明，夏秋放牧处理降低草原植物群落地上生物量与物种丰富度。补播草地区域，夏秋放牧显著降低优势植物蒙古冰草（Agropyron mongolicum）、达乌里胡枝子（Lespedeza davurica） 和沙打旺 （Astragalus adsurgens） 地上生物量；夏季放牧对蒙古冰草（A.mongolicum）地上生物量无影响。原生植被区域，夏秋放牧降低蒙古冰草（A.mongolicum）地上生物量，2种处理对牛枝子（Lespedeza potaninii）地上生物量无显著影响。补播草地区域，家畜喜食蒙古冰草（A.mongolicum）、达乌里胡枝子（L.davurica）和沙打旺（A.adsurgens）。原生植被区域，放牧前期家畜喜食牛枝子（L.potaninii），放牧后期蒙古冰草（A.mongolicum）、牛枝子（L.potaninii）均被喜食。夏季放牧与夏秋放牧均降低补播草地达乌里胡枝子（Lespedeza davurica）和沙打旺 （A.adsurgens）地上生物量，不利于补播草地“上繁草”型豆科植物生长与维持。

关键词豆科植物;补播;荒漠草原;植被特征;择食指数

中图分类号S812文献标识码A

文章编号0517-6611（2023）08-0053-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.08.013开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Effect of Seasonal Grazing on Plant Community Aboveground Biomass and Diversity in Reseeding Desert Steppe

ZHANG Fei，MA Yu-rong，LIANG Rui-ze et al（School of Agriculture，Ningxia University，Yinchuan，Ningxia 750021）

AbstractGrazing is one of the main biotic factors changing plant productivity， composition and diversity in natural grassland. This study taking the improvement of desert grasslands through supplementary seedingsowing as the research object，analyzed the aboveground biomass and diversity of plant community in response to no grazing ，summer grazing， summer-autumn grazing， and compared the response of reseeding grassland zone and natural grassland zone to seasonal grazing.The results showed that  summer-autumn grazing decreased the aboveground biomass and species richness of  grassland plant community.In reseeding grassland zone， summer-autumn grazing significantly reduced the aboveground biomass of Agropyron mongolicum， Lespedeza davurica and Astragalus adsurgens; Summer grazing had no effect on the aboveground biomass of A. mongolicum. In natural grassland zone， summar-autumn grazing decreased the aboveground biomass of A. mongolicum，  while the two treatments had no significant impact on the aboveground biomass of Lespedeza potaninii. In the reseeding grassland zone， livestock prefer to eat A. mongolicum， L. davurica， and A. adsurgens. In natural grassland zone， livestock prefer to eat L. potaninii during the early grazing period， while A. mongolicum and L. potaninii are both favored during the later grazing period. Both summer and summer-autumn grazing reduced the aboveground biomass of Lespedeza davurica and A. adsurgens， which was not conducive to the growth and maintenance of leguminous plants of the “aboveground breeding grass” type in the reseeding grassland.

Key wordsLegume;Reseeding;Desert grassland;Vegetation characteristics;Food selection index

退化草原修复与合理利用已成为当前草地生态学领域的重要科学问题之一。已有大量研究开展退化草原的补播改良工作，通过在草原补播适生强的优良草种可有效提升草原盖度、生产力与多样性，进而加快草原恢复进度。在不同草地类型免耕补播豆科、禾本科等优良牧草后，草地生产力与牧草营养品质均显著增加，草地植物群落组成更加优化［1］。补播改良措施均能有效提高草原植物群落盖度和显著提高生长季地上生物量［2-3］。此外，在荒漠草原翻耕补播蒙古冰草（Agropyron mongolicum）、牛枝子（Lespedeza potaninii）、草木樨状黄芪 （Astragalus melilotoides）和沙打旺（A.adsurgens）等乡土草种后，可有效增加草地盖度、高度和生产力，提高土壤持水量［3］和土壤碳、氮固持能力［4］。

天然草原合理利用是有效缓解草畜矛盾，维持草原生态系统结构与功能的重要途径［5］。因天然草原季节性产草量的差异，放牧家畜的营养摄取极不均衡，存在“夏肥秋壮，冬瘦春死”的周期性特点［6］。已有大量研究报道了放牧强度对天然草原植物、土壤和家畜的作用过程，发现随着放牧强度的增加，草地生产力、植物群落高度、盖度和密度显著降低，草地植物群落物种多样性剧烈下降［7］；家畜喜食植物的重要值降低甚至消失，而不喜食植物重要值显著增加。以往研究多集中在家畜持续放牧对草原植被、土壤和家畜生产性能的影响，在放牧时间对天然草原植物群落特征的作用方面研究依然较少。

季节性放牧相较于持续放牧，可根据天然草原生产力的季节性动态特征，使家畜能科学合理地利用草原植物资源。可用于指导牧场的可持续发展，以提供经济和环境效益，例如降低动物饲养成本，减轻自然牧场的放牧压力，以及利用当地适应的植物材料恢复退化牧场［5］。研究发现，季节性放牧能提高草地植物群落高度、盖度、地上生物量和物种丰富度。与传统持续放牧相比，季节性四区轮牧能提高荒漠草原土壤种子库中多年生植物种类、密度以及使种子库物种丰富度、多样性和均匀度增加［8］。在生长旺季，初春放牧草地群落及其高大优势植物大针茅和羊草的生物量显著增加，而其下层的糙隐子草和杂类草生物量显著减少［9］。牧草生长速率和可提供牧草的营养成分在休牧处理间差异不显著，但早期和中期休牧的牧草现存量显著高于持续放牧，年份和放牧时期的交互作用对牧草生长速率和营养成分有极显著的影响，且牧草生长速率在放牧期间的变化是造成牧草营养成分变化的主要原因。总体而言，早期和中期休牧有利于提高牧草现存量，但牧草的生长速率和营养品质不受休牧时期的影响［10］。上述研究结果表明，季节性放牧有利于减小天然草原放牧压力，推进草地畜牧业的可持续发展［11］。然而，在补播改良草地，季节性放牧如何影响草地植被特征，有待进一步研究。

该研究以宁夏补播改良荒漠草原为研究对象，比较禁牧、夏季放牧和夏秋放牧处理对补播改良荒漠草原补播草地区域与原生植被区域植物群落地上生物量、多样性及优势种生物量的影响，以期探讨不同植物种类对季节性放牧的响应过程，为补播改良草原合理利用提供科学依据。

1试验区与试验方法

1.1试验区概况试验地位于宁夏回族自治区盐池县大水坑镇北部（37°46′N，106°96′E），海拔1 509.43 m。该区域属于温带大陆性季风气候，年均温为7.8 ℃，年降雨量为250～350 mm，降雨集中在生长季4—9月。试验样地植被类型属于温性荒漠草原，常见优势植物为蒙古冰草（Agropyron mongolicum）和牛枝子（Lespedeza potaninii），2种植物地上生物量约占植物生产力的80%。伴生种为短花针茅（Stipa breviflora）、刺藜（Chenopodium aristatum）、猪毛蒿（Artemisia Scoparia）和阿尔泰狗娃花（Heteropappus altaicus）等。该区域于2017年春季进行补播改良，补播区域带宽3 m，隔带宽7 m（图1）。补播前对补播区域进行翻耕，翻耕深度30 cm。在补播区域，以蒙古冰草（A.mongolicum）、沙生冰草（Agropyron desertorum）、沙打旺 （A.adsurgens）、达乌里胡枝子（Lespedeza davurica）、羊柴（Hedysarum laeve）、草木樨状黄芪（Astragalus melilotoides）混合进行条播，播种量 18 kg/hm²，行距30 cm。播种比例为：蒙古冰草∶沙生冰草∶沙打旺∶达乌里胡枝子∶羊柴∶草木樨状黄芪= 3.0∶2.0∶1.5∶1.5∶1∶1。补播第3年（2019年）和第4年（2020年），补播区域地上净初级生产力分别为162 和105 g/m²；原生植被区域地上净初级生产力分别为 92 和 89 g/m²。补播第5年（2021年），补播区域形成以蒙古冰草（A.mongolicum）、达乌里胡枝子（L.davurica）与沙打旺（A.adsurgens）为优势的植物群落，地上生物量占群落地上生物量比例分别为59.09%、19.36%与18.81%；原生植被区域蒙古冰草（A.mongolicum）与牛枝子（L.potaninii）地上生物量占群落地上生物量比例分别为70.30%与9.90%。

1.2试验设计研究采用单因素完全随机试验设计，试验因素为季节性放牧（G），共有3个处理，即禁牧处理 （G0），夏季放牧处理（G1，2021年7月20日—8月30日），夏秋放牧处理 （G2，2021年7月20日—9月30日）。设置3个重复，共3×4=12个小区；每个小区面积为0.45 hm² （60 m×75 m）。