鄂尔多斯天然草原牧草产量及营养成分研究

鄂尔多斯天然草原牧草产量及营养成分研究张彩云 【摘要】利用鄂尔多斯地区4个监测站2005-2016年的气象资料、天然草原牧 草产量和营养成分监测数据，分析对比各个地区的牧草产量、营养成分以及两者和 气象条件的关系.结果表明:乌审旗天然草原牧草的产量显著高于杭锦旗、鄂托克旗 和鄂托克前旗.牧草营养成分最高在鄂托克前旗，其次为杭锦旗，最低的在乌审旗，相关 分析结果显示，生长季的降水量与牧草的鲜重、干重和干鲜比均达到极显著的相关 关系相关系数分别是0.551,0.525和-0.355.牧草营养成分中的粗脂肪含量与生长 季降水量呈极显著的负相关，日照时数与粗纤维含量呈现显著正相关，而与无氮浸出 物的含量呈显著负相关.【期刊名称】草原与草坪 【年(卷)，期】2018(038)004 【总页数】5页(P99-103) 【关键词】天然草原;牧草;鲜重;干重;营养成分;气象条件 【作者】张彩云【作者单位】内蒙古鄂尔多斯市气象局，内蒙古鄂尔多斯017010【正文语种】中文【中图分类】S812我国天然草原主要分布在北方地区，大部分为干旱或者半干旱气候区，光热充足、 干旱少雨是其主要的气候特点1。鄂尔多斯市地处草原向荒漠的过渡地带，自东 向西依次分布有温性典型草原、温性荒漠草原、温性草原化荒漠、温性荒漠4类 地带性植被，由于其处于几个自然地段的交接地带，造就了全市草原类型多样，植 物资源丰富的特点。但由于受干旱少雨、风多沙大、土层薄、土壤贫瘠等因素影响， 草原生态系统存在着一定的脆弱性和不稳定性。天然草原牧草是草食畜赖以生存的 基础，合理运用草原地上生物量和牧草营养成分含量确定载畜量，使草地经济效益 和生态效益最优化，是实现草地畜牧业可持续发展的基础。而不同地区的天然草原 牧草，由于受地域、土壤环境、气候条件、海拔高度等影响，其产量和营养成分也 大不相同2-6。研究以鄂尔多斯地区天然草原牧草为研究对象，利用4个监测点 7月下旬至8月上旬测定的牧草产量和营养成分数据资料(2005 -2016年)，对不 同地区天然草原牧草的产量和营养成分进行差异性分析及综合排序，分析各个地区 天然牧草产量的高低和营养成分的大小。最后运用相关分析方法，揭示天然草原牧 草产量及各营养成分与气候条件的相互关系。为鄂尔多斯地区合理利用气候资源、 维护草地生态系统、合理确定载畜量、实现草地畜牧业的可持续发展提供科学依据。 1材料和方法1.1研究区概况研究区位于内蒙古鄂尔多斯市，地处N 373524405140”,E 1064240” 111。2720。西、北、东三面为黄河环绕，平均海拔在1 0001 500 m，全市东 西长约400 km，南北宽约340 km，总面积为8.7万km2。气候类型属典型的温 带大陆性气候，全市年平均气温7.4C，年降水量在317.7 mm，年日照时数2 999.7 h,无霜期为148 d。草原是鄂尔多斯生态系统的主体，全市共有草原面积6 523 473.3 hm2，占国土总面积的75.3%，其中可利用草原面积5 826 046.7 hm2，占草原总面积的89.3%。4个监测点中，乌审旗位于鄂尔多斯东南部地区， 为温性典型草原，杭锦旗、鄂托克旗、鄂托克前旗位于鄂尔多斯西部地区，为温性 荒漠草原。克氏针茅(Stipa krylovii)、锦鸡儿(Caragana sinica)、小针茅 (Stipaklemenzii)、糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)等为优势种。1.2试验方法4个监测点牧草观测场地面积均为100 mx100 m,场地内设置4个监测区域，为 50 mx50 m,每年轮换监测，并设置围栏保护，围栏内草地常年无放牧活动。牧 草地上生物量与营养成分取样面积为1 mxl m,共4个重复。每年7月下旬至8 月上旬，测量牧草地上生物量，包括牧草的鲜重与干重，计算干鲜比，并对取得的 混合牧草样品的营养成分进行测量，选取天然草原牧草测定的粗蛋白、粗脂肪、粗 灰分、粗纤维、无氮浸出物、吸附水、钙、磷含量8项成分作为天然草原牧草营 养成分综合评价指标。气候资料选择2005-2016年4个监测站点的生长季的降水量、平均气温、日照 时数及5C积温。1.3数据处理运用Excel 2007软件对2005 -2016年12年的天然牧草的鲜重、干重以及牧草 各营养成分数据资料进行初步处理并统计平均值，采用SPSS 17.0对4个地区的 牧草产量及营养成分含量进行方差分析及多重比较，并对牧草的营养成分进行主成 份分析和综合排序。最后通过相关分析法，分析气象因子对牧草产量及营养成分的 影响。2结果与分析2.1天然草原牧草产量分析4个监测站点，牧草鲜重最高的地区在乌审旗，11年平均产量为2 276.08 kg/hm2，显著(P0.05)高于鄂托克旗(1 455.08 kg/hm2)、鄂托克前旗(1 328.83 kg/hm2)以及杭锦旗(826.00 kg/hm2)，而后三者之间牧草鲜重产量差异并不显著 (P0.05)。牧草干重最多的地区仍然是在乌审旗，干草产量为962.84 kg/hm2 , 其次为鄂托克前旗(655.43 kg/hm2)，再次为鄂托克旗(634.42 kg/hm2)，干草产 量最少的地区仍然是杭锦旗(463.75 kg/hm2)，其中乌审旗牧草干重与其他3个地 区牧草的干重同样存在着显著差异。牧草干鲜比最高的地区在杭锦旗为59.40%， 其次为鄂托克前旗(52.44%)，两者之间差异不显著，鄂托克旗草原与乌审旗牧草 的干鲜比相对较低，分别为47.90%和 42.64%，且两者之间也无显著差异。杭锦 旗牧草的干鲜比显著(P0.05)高于乌审旗以及鄂托克旗。因为鄂托克前旗牧草干 鲜比高于鄂托克旗，因此，虽然鄂托克旗牧草鲜草产量高于鄂托克前旗，但干草产 量却不及鄂托克前旗(表1)。表1 4个监测站点天然牧草产量Table 1 Yield of natural herbage in four stations旗区鲜重干重干鲜比/%杭锦旗 826.00140.37b463.7567.15b59.402.44a 鄂托克旗 1 455.08301.19b634.42100.14b47.903.20ab 鄂托克前旗 1 328.83255.98b655.43120.23b52.443.07a 乌审旗 2 276.08224.36a962.8493.45a42.641.68b 注：同列不同小写字母表示差异显著(P0.05) 2.2天然牧草营养成分分析4个地区天然牧草营养成分中的粗脂肪、粗蛋白、无氮浸出物、吸附水、钙、磷均 无显著的差异(P0.05)，而粗纤维含量最高的在乌审旗，占30.94%，显著 (P0.05)高于鄂托克旗(25.07%)、鄂托克前旗(24.55%)以及杭锦旗(24.23%)，后 三者之间粗纤维的含量无明显的差异。粗灰分含量最高的地区在杭锦旗为12.58%， 显著高于鄂托克前旗(9.15%)、鄂托克旗(8.63%)和乌审旗(8.56%)，后三者两两之 间粗灰分的含量也无显著差异(表2)。为进一步研究各地天然草原牧草营养成分的高低，运用主成分分析方法对鄂尔多斯 市4个监测点12年平均营养成分进行主成份分析，选取了 2个主成份。其中，粗 蛋白、钙、磷、吸附水、粗纤维、无氮浸出物在第1主成分上有较高的载荷，说 明第1主成分基本反映了以上6个指标的信息。粗脂肪、粗灰分在第2主成分上 有较高的载荷，说明第2主成分基本反映了粗脂肪、粗灰分两个指标信息。两个 主成分的方差贡献率分别是59.095%和27.367%，累计贡献率达86.462%，代表 了牧草样品86.462%的信息，信息损失量为13.538%。应用主成分分析方法对鄂 尔多斯市牧区天然草原牧草营养成分进行综合评价，就是利用主成分综合得分的 大小来评价各个地区天然草地牧草营养成分的高低，主成分综合得分越大，牧草营 养成分越高，反之则越低。结果显示，鄂尔多斯市西南部地区的鄂托克前旗牧草营 养成分最高，综合主成分得分为1.482，其次为西北部地区的杭锦旗，再次为鄂托 克旗，而东南部的乌审旗牧草营养成分最低，综合主成分得分为-1.897（表4）。表2 4个监测站点天然牧草营养成分Table 2 Nutrients of natural herbage in four stations %旗区粗脂肪粗蛋白粗灰分粗纤维无氮浸出物吸附水钙磷杭锦旗 3.620.3412.070.6712.51.14a24.230.75b41.851.135.660.350.790.1 20.510.09鄂托克旗 3.230.4111.71.058.630.78b25.071.69b45.642.135.680.400.850.14 0.680.18鄂托克前旗 3.590.2212.81.409.150.90b24.551.76b44.292.045.550.550.900.12 0.510.06乌审旗 3.370.2111.50.558.560.57b30.941.98a39.861.825.720.310.790.07 0.990.41注：同列不同小写字母表示差异显著（P0.05）表3选取指标与主成分因子载荷矩阵Table 3 selecting index and the factor loading matrix营养成分主成分1主成分2粗脂肪0.5980.697粗蛋白0.922- 0.021 粗灰分 0.3040.906 钙 0.719-0.658 磷-0.935-0.232 吸附水-0.9360.122 粗 纤维-0.873-0.093 无氮浸出物 0.630-0.6102.3天然草原牧草产量及营养成分与气候条件的关系选取4个地区生长季平均气温、降水量、日照时数以及5C积温，研究牧草产量及 营养成分与气候之间的关系。对4个地区每年牧草的鲜重、干重、干鲜比以及各 营养成分构成与对应年份的气象因子进行相关分析。结果表明，牧草产量与降水 量呈现极显著的正相关关系（N=48 , P0.01）,牧草鲜重、干重与降水量的相关系 数分别为0.551和0.525，而降水量与牧草的干鲜比呈极显著的负相关，相关系数 为-0.401。生长季的平均气温、日照时数、5C积温对牧草的产量影响相对较小， 没有达到显著相关水平（表5）。牧草各营养成分中，粗脂肪的含量与生长季的降水量呈现极显著的负相关（N=48, P0.01）,相关系数为-0.355，说明降水量偏多反而不利于牧草中粗脂肪的积累。生长季的日照时数与粗纤维的含量呈显著的正相关（P0.05），相关系数为0.314 , 与无氮浸出物的含量呈显著的负相关，相关系数为-0.395，说明生长季的日照时 数偏多，牧草中的粗纤维含量则高，而无氮浸出物的含量则会变少。其他营养成分 的含量与气象因子的相关性较小，没有达到显著性检验（表5）。表4各主成分得分、综合得分及牧草营养成分排序Table 4 Each component score composite scores and ranking of Nutritional components 旗区主成分 1得分主成分2得分综合得分排序鄂托克前旗2.455-0.6201.4821杭锦旗0.585- 2.0361.0442 鄂托克旗-0.258-1.429-0.6293 乌审旗-2.7820.013-1.8974表5牧草产量及营养成分与气候因子的相关关系T able 5 Correlation between herbage yield,Nutritional components and climate factors 气候要素鲜重干重 干鲜比粗脂肪粗蛋白粗灰分粗纤维无氮浸出物吸附水钙磷气温0.1680.173- 0.1700.1530.219-0.146-0.012-0.0620.0810.1840.241 降水 0.551*0.525*- 0.401*-0.355*-0.1400.1570.170-0.083-0.126-0.2070.011 日照时数-0.145-0.103-0.135-0.038-0.0680.2210.314*-0.395*0.142-0.103-0.0845C 积温 0.2000.216-0.150-0.0320.190-0.125-0.021-0.0330.1180.0300.287注：*表示显著影响(P0.05) , *表示极显著影响(P0.01)3讨论不同地区的天然草原牧草的产量及其营养成分不同，不同刈割期对牧草的产量和营 养价值影响很大，北方干旱区天然牧草草层高度在7月或者8月最高。水热条件 是影响牧草生长发育及产量形成的主要因素7-9,但一些研究报道，北方干旱地 区，热量条件充足，大气降水是牧草生长发育的主要水分来源，牧草产量的形成主 要取决于自然降水条件10-11，这与本研究的结果基本一致，乌审旗地区位于鄂 尔多斯市东部地区，降水量多于西部地区，因此，牧草产量也高于西部另外3个 地区。天然草原牧草的营养成分是形成畜产品的基础，也是评定牧草营养价值的重要指标 之一。不同类型天然草原及不同植被类型构成是牧草营养成分高低的决定因素，同 种牧草生长在不同地区，不同气候条件下，营养成分也不仅相同。天然牧草中各 种营养成分的高低是评价其营养价值的重要因素，粗蛋白质、灰分含量越高，粗纤 维含量越低，则天然牧草营养价值就越高，反之，营养价值则越低。但单一的营养 成分绝对含量指标不能准确地评价牧草的营养成分，试验运用主成分分析方法，可 以综合量化各指标的权重，避免人为的主观性，提高分析结果的精确度。4结论鄂尔多斯市4个天然牧草监测站点中，乌审旗牧草产量显著高于其他3个地区， 但是牧草综合营养成分却不及其他3个地区，主成分分析结果显示，鄂托克前旗 牧草的营养成分最高，其次为杭锦旗，再次为鄂托克旗，这也说明典型草原牧草的 营养价值小于荒漠草原牧草的营养价值。杭锦旗地区的天然草原牧草产量虽然较低， 但牧草营养成分相对较高。自然降水是影响鄂尔多斯地区天然草原牧草产量的主要 因素，49月的降水量与牧草的鲜重、干重和干鲜比均达到极显著的相关关系， 相关系数分别是0.551，0.525和-0.355。天然草原牧草营养成分，只有少数几个 成分与气象因素达到显著相关水平，其中粗脂肪的含量与降水量呈极显著的负相关， 日照时数与粗纤维含量呈显著的正相关，而与无氮浸出物呈显著的负相关。参考文献：【相关文献】1 魏学，吴建华,王志春，等.赤峰地区牧草生长与气候因素的关系J.草业科学,2013,30(12):2035- 2039.2 彭玉梅，崔鲜一，程渡.天然针茅草地生物产量及营养动态的研究J.中国草食动物,1999(2) : 26-28.3 郭连云，赵恒和,蓟尚玛.气象要素对高寒针茅草原产草量的影响评价J .西北农林科技大学学报 (自然科学版),2010(8):189-196.4 杨元合，朴世龙.青藏高原草地植被覆盖变化及其与气候因子的关系J.植物生态学报,2006,30(1):1-8.5 赵恒和，郭连云,赵年武.高寒草地西北针茅生长发育特征及与气象因子的关系J.干旱区资源与环 境,2011,25(11):187-192.6 郭连云,张旭萍,丁生祥.影响共和盆地天然草地牧草生育期的气候因子变化特征J.干旱地区农业 研究,2008,26(6):201-206.7 史激光.典型草原区3种牧草生育规律及物候期气象指标J.草业科学,2011,28(10):1855-1858.8 王英舜，杨文义,贺俊杰，等.干旱草原对天然牧草生长发育及产量形成的影响J.气 象,2001,27(02):12-15.9 孙志强，孙志刚,杨俊远.不同草原类型天然牧草生长发育气候条件分析J.内蒙古气 象,2011(4):40-43.10 赵彦光，洪琼花，谢萍，等.云贵高原石漠化地区人工草场营养价值评价研究J .草业学报,2012,21(1):1-9.11 秦彧，李晓忠,姜文清，等.西藏主要作物与牧草营养成分及其营养类型研究J .草业学报,2010,19(5):122-129.