草原學(xué)

梁天剛，崔霞，馮琦勝，等

任繼周，林慧龍

馬春暉，夏艷軍，韓軍，等

楊晶，沈禹穎，南志標(biāo)，等

張成霞，南志標(biāo)

鄒麗娜，周志宇，顏淑云，等

楊惠敏，王冬梅

韓立輝，尚占環(huán)，任國華，等

侯向陽，尹燕亭，丁勇

?

草原學(xué)

2001—2008年甘南牧區(qū)草地地上生物量與載畜量遙感動態(tài)監(jiān)測

梁天剛，崔霞，馮琦勝，等

摘要：草地地上生物量監(jiān)測是草地資源空間格局動態(tài)研究的重要內(nèi)容，也是草畜平衡綜合分析的基礎(chǔ)。利用2006—2008年甘南牧區(qū)草地調(diào)查資料和Terra/MODIS每日地表反射率產(chǎn)品MOD09GA，建立了草地地上生物量遙感反演模型，模擬分析了甘南州及各縣市草地資源在2001—2008年期間的各旬、月和年的生物量及理論載畜量變化動態(tài)。研究結(jié)果表明，MODIS增強型植被指數(shù)EVI的乘冪函數(shù)可以較好地模擬甘南牧區(qū)草地地上的生物量鮮重，擬合模型平均估產(chǎn)精度為76.7％，可很好地模擬牧草生長狀況較好時期（5—10月）的草地地上生物量變化動態(tài)。甘南牧區(qū)草地生長主要集中在5月上旬—10月下旬期間，草地旬最大地上生物量數(shù)字圖像可以較客觀地反映草地植被生長發(fā)育的總體規(guī)律。但是，個別旬生物量受大范圍長時間陰雨多云天氣狀況及放牧家畜數(shù)量有較大變動情況的嚴(yán)重影響。2001—2008年不同草地類型的月最大生物量動態(tài)變化曲線均呈單峰拋物線形式，全州平均最大生物量均出現(xiàn)在7月，但不同年份產(chǎn)量達(dá)到最大值的月份有所變化，主要集中在7—8月。甘南州草地地上總生物量年度之間存在較大的差異。全州8年平均總地上生物量為109.31億kg。2005年全州草地植被年總生物量最高，達(dá)129.1億kg，其次為2006，2007 和2002年，分別為113.2，110.7和109.0億kg。由于氣候條件和不同縣市草地面積及生長狀況等存在較大差異，其理論載畜量也存在顯著差別。 從耕地、糧食與人口關(guān)系分析，我國糧食安全面臨巨大挑戰(zhàn)，其中人的口糧中長期預(yù)測不過2億t，我國自給無慮，而飼料等非口糧用糧達(dá)5億t，現(xiàn)有耕地農(nóng)業(yè)系統(tǒng)難以承擔(dān)。而國際糧食市場容量不足，價格波動過大，不可依賴。數(shù)量巨大的飼料用糧需求是對我國的糧食安全真正嚴(yán)重的威脅。中國未來糧食安全必須向動植物產(chǎn)品并重型食物結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，進(jìn)行新的食物生產(chǎn)與消費結(jié)構(gòu)的調(diào)整是面對國際糧荒的長期戰(zhàn)略。農(nóng)區(qū)草業(yè)是將牧草引入傳統(tǒng)耕地農(nóng)業(yè)，在保證谷物生產(chǎn)水平的基礎(chǔ)上，充分利用光、熱、book=47,ebook=51水、土等資源，在大幅度提高第一性生產(chǎn)的生產(chǎn)效率的同時，又為第二性生產(chǎn)提供優(yōu)質(zhì)、充足、廉價的飼料資源，以先進(jìn)養(yǎng)殖業(yè)，提高飼料報酬率，提高草食型畜禽等節(jié)糧產(chǎn)品的比重，以保證動物性食品的充分發(fā)展而不加重谷物生產(chǎn)負(fù)擔(dān)。所提供的生態(tài)服務(wù)功能無可替代。我國農(nóng)區(qū)尚有4968.5萬hm2的土地資源發(fā)展農(nóng)區(qū)草業(yè)，發(fā)展空間巨大。發(fā)展農(nóng)區(qū)草業(yè)將醞釀一次對耕地農(nóng)業(yè)的革命，不僅為改進(jìn)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)提供最初的動力，而且可發(fā)掘農(nóng)區(qū)草地資源，解放巨大食物資源潛力，實現(xiàn)人-畜分糧，是保證糧食安全的重大步驟。 本試驗從2006—2008年在塔里木大學(xué)選用天然發(fā)酵粉劑、綠汁發(fā)酵液、精準(zhǔn)牌添加劑以及EM-原液對苜蓿進(jìn)行青貯對比試驗，結(jié)果表明，4種添加劑均能改善苜蓿青貯品質(zhì)，經(jīng)過氣味、質(zhì)地、色澤感官評定，天然發(fā)酵粉劑和綠汁發(fā)酵液青貯苜蓿為優(yōu)等青貯飼料，而且它們的pH值（4.16，4.28）、丁酸（0，0）、NDF（28.0％，27.56％）、ADF（26.96％，26.83％）含量均較低，與對照組相比差異顯著（P＜0.05）；而天然發(fā)酵粉劑與精準(zhǔn)牌添加劑青貯苜蓿的乳酸含量分別為6.8333和8.4267，顯著高于對照組的2.4133（P＜0.05），氨態(tài)氮含量則顯著低于對照組（P＜0.05）。4種添加劑在提高乳酸含量，降低氨態(tài)氮、pH值、乙酸、丙酸、丁酸、NDF和ADF含量等方面表現(xiàn)最好的是天然發(fā)酵粉劑，均顯著優(yōu)于對照組（P＜0.05），其次是綠汁發(fā)酵液、精準(zhǔn)牌添加劑。綜合考慮，天然發(fā)酵粉劑和綠汁發(fā)酵劑青貯效果優(yōu)于精準(zhǔn)牌添加劑和EM-原液，天然發(fā)酵粉劑與綠汁發(fā)酵劑青貯效果相當(dāng)。 在隴東黃土高原雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，以傳統(tǒng)耕作（T）為對照，研究了3種保護性耕作：耕作+秸稈覆蓋（TS）、免耕（NT）、免耕+秸稈覆蓋（NTS）對玉米-大豆-小麥輪作系統(tǒng)產(chǎn)量和土壤全氮、全碳、有機碳，易氧化有機碳及碳庫管理指數(shù)的影響。結(jié)果表明，從2001至2007年，10茬作物的總產(chǎn)量在TS、NTS處理下分別比T提高3.63和1.62 t/hm2，而NT處理則比T處理顯著降低2.48 t/hm2。7年后，T、TS、NT和NTS處理表層土壤全氮含量分別提高15.4％，30.2％，16.2％和49.5％。總有機碳含量相應(yīng)提高2.5％，18.7％，11.7％和74.0％，易氧化有機碳含量在TS，NT和NTS處理下分別比T處理提高16.0％，16.2％和38.1％；土壤碳氮比在T、TS、NT和NTS處理下較之7年前分別降低了11.41％，8.54％，3.91％和2.72％，TS、NT和NTS處理下碳庫管理指數(shù)分別比T處理提高12.6％，20.1％和46.6％，說明秸稈覆蓋+免耕均有利于提高該輪作系統(tǒng)中土壤有機碳含量并改善碳庫質(zhì)量。 綜述了放牧對草地土壤物理特性（容重、滲透率）和化學(xué)特性（有機質(zhì)、全氮、全磷等）的影響。由于草地土壤生態(tài)系統(tǒng)本身的復(fù)雜性和彈性，放牧對草地土壤特性的影響并沒有一致的結(jié)論。一般而言，隨著放牧強度的增加，牲畜的踐踏作用變強，土壤容重逐漸增加，土壤的滲透性降低，導(dǎo)致土壤的含水量下降，隨著土壤深度增加其影響減弱。但在有機質(zhì)含量很低的沙質(zhì)土壤中，超載過牧造成有機質(zhì)含量降低，土壤的團粒結(jié)構(gòu)減少，穩(wěn)定性團聚體減少，土壤結(jié)構(gòu)遭到破壞，使得土壤容重降低。放牧對土壤有機質(zhì)的影響受多種因素的影響，如溫度、降水、植被、土壤和管理措施（持續(xù)放牧、輪牧、圍欄等），所以有機質(zhì)的動態(tài)轉(zhuǎn)化過程十分復(fù)雜，已有的文獻(xiàn)放牧管理對土壤有機質(zhì)的影響有3類結(jié)論：無影響、增加和降低。放牧家畜通過采食、踐踏、排泄等行為直接或間接地影響土壤中氮的含量，隨放牧強度增加，土壤全氮含量呈現(xiàn)出降低、不變和增加等。土壤磷對放牧的響應(yīng)也有不同的研究報道，有的認(rèn)為隨放牧強度的增加，土壤全磷下降，而速效磷增加，也有研究認(rèn)為長期放牧對草地的全磷和速效磷變化不大。不合理的放牧是造成土壤退化的最普遍原因，故認(rèn)識不合理放牧導(dǎo)致草原土壤退化的過程和機制，對遏止草原退化、實現(xiàn)草地畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。 本研究通過人為控制土壤鹽分梯度，以盆栽當(dāng)年生紫穗槐幼苗為材料，研究不同鹽分條件下紫穗槐葉片光合速率、酶活性、有機滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)等生理特性，探討紫穗槐耐鹽機制。結(jié)果表明，隨鹽分脅迫程度的加劇，紫穗槐幼苗的凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、K+含量逐漸下降，超氧化物歧化酶（SOD）活性、過氧化物歧化酶（POD）活性、Na+、可溶性糖和游離脯氨酸含量則顯著上升；葉綠素a、葉綠素b、葉綠素總量、類胡蘿卜素含量隨土壤鹽分濃度的增加逐漸增大，而葉綠素a與葉綠素b含量之比無顯著變化。以上生理指標(biāo)反映出紫穗槐幼苗對鹽漬環(huán)境的適應(yīng)性變化，是其抵御逆境的一種積極調(diào)節(jié)機制。 生態(tài)化學(xué)計量學(xué)（ecological stoichiometry）是研究生物系統(tǒng)能量和化學(xué)元素（主要如C、N和P等）平衡的科學(xué)，為研究元素在生物地球化學(xué)循環(huán)和生態(tài)過程中的計量關(guān)系和規(guī)律提供了一種綜合方法。陸地生態(tài)系統(tǒng)方面的研究雖然起步較晚，但近10年來也取得了較大的發(fā)展，已涉及到天然草原、森林、濕地和農(nóng)田等亞系統(tǒng)，研究內(nèi)容除了測定生態(tài)化學(xué)計量比，還將不同系統(tǒng)、功能群和物種間植物的計量學(xué)特征進(jìn)行比較，以及將計量學(xué)特征與環(huán)境因子偶聯(lián)研究。筆者對草-環(huán)境系統(tǒng)植物C、N和P生態(tài)化學(xué)計量學(xué)的研究進(jìn)行了綜合分析，重點論述了天然草原系統(tǒng)植物C、N和P生態(tài)化學(xué)計量學(xué)特征及其對環(huán)境因子的響應(yīng)規(guī)律。 在青藏高原典型“黑土灘”區(qū)對93個禿斑塊及周邊的土壤和植被特征以及變化規(guī)律進(jìn)行了調(diào)查分析。結(jié)果表明，高寒草地草氈層消失后形成的"黑土灘"禿斑在草地中形成一個“負(fù)肥力島”，禿斑塊內(nèi)土壤養(yǎng)分低于禿斑周邊有草皮層覆蓋的草地，其中全氮、銨態(tài)氮、有機碳差異顯著；同時禿斑內(nèi)pH顯著高于禿斑塊外水平。禿斑塊是草地養(yǎng)分流失的通道。當(dāng)禿斑面積大于5 m2時。禿斑塊與周邊景觀異質(zhì)性降低。禿斑內(nèi)植物物種飽和度為20～25種，顯著低于有草氈層覆蓋的草地。禿斑內(nèi)主要毒雜草鐵棒錘和細(xì)裂葉蓮蒿與禿斑塊面積呈線性正相關(guān)。鼠洞個數(shù)與禿斑塊面積亦呈線性正相關(guān)。 目前我國草原退化形勢依然嚴(yán)峻。已有的草原管理模式難以應(yīng)對草原生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)性、不確定性等復(fù)雜性特征。適應(yīng)性管理是管理動態(tài)、不確定性系統(tǒng)的有力工具之一。筆者概述了適應(yīng)性管理理論與實踐在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，分析了我國草原適應(yīng)性管理的重點任務(wù)，提出加強草原生態(tài)系統(tǒng)基礎(chǔ)研究、整合多維度理論、知識與方法、開展模式示范、構(gòu)建數(shù)字草原信息網(wǎng)絡(luò)、提高監(jiān)測預(yù)測能力等重要措施，為全面開展草原適應(yīng)性管理，遏制我國草原退化，維持系統(tǒng)穩(wěn)定并提高草原生產(chǎn)力水平奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：甘南牧區(qū)；草地地上生物量；載畜量；遙感監(jiān)測 農(nóng)區(qū)種草；草業(yè)；糧食安全；食物結(jié)構(gòu) 紫花苜蓿；青貯；添加劑 秸稈還田；免耕；有機碳；易氧化有機碳；碳氮比 放牧；草地生態(tài)系統(tǒng)；土壤理化特性 紫穗槐；鹽脅迫；生理生化特性 草類植物；元素計量比；環(huán)境因子；草-環(huán)境 青藏高原；黑土灘；禿斑塊；植物群落；土壤養(yǎng)分 生態(tài)系統(tǒng)管理；適應(yīng)性管理；參與式管理；草原管理

來源出版物：草業(yè)學(xué)報, 2009, 18(6): 12-22 入選年份：2014

農(nóng)區(qū)種草是改進(jìn)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)、保證糧食安全的重大步驟

任繼周，林慧龍

來源出版物：草業(yè)學(xué)報, 2009, 18(5): 1-9 入選年份：2014

不同青貯添加劑對紫花苜蓿青貯品質(zhì)的影響

馬春暉，夏艷軍，韓軍，等

來源出版物：草業(yè)學(xué)報, 2010, 19(1): 128-133 入選年份：2014

保護性耕作對黃土高原玉米-小麥-大豆輪作系統(tǒng)產(chǎn)量及表層土壤碳管理指數(shù)的影響

楊晶，沈禹穎，南志標(biāo)，等

來源出版物：草業(yè)學(xué)報, 2010, 19(1): 75-82 入選年份：2014

放牧對草地土壤理化特性影響的研究進(jìn)展

張成霞，南志標(biāo)

來源出版物：草業(yè)學(xué)報, 2010, 19(4): 204-211 入選年份：2014

鹽分脅迫對紫穗槐幼苗生理生化特性的影響

鄒麗娜，周志宇，顏淑云，等

來源出版物：草業(yè)學(xué)報, 2011, 20(3): 84-90 入選年份：2014

草-環(huán)境系統(tǒng)植物碳氮磷生態(tài)化學(xué)計量學(xué)及其對環(huán)境因子的響應(yīng)研究進(jìn)展

楊惠敏，王冬梅

來源出版物：草業(yè)學(xué)報, 2011, 20(2): 244-252 入選年份：2014

青藏高原“黑土灘”退化草地植物和土壤對禿斑面積變化的響應(yīng)

韓立輝，尚占環(huán)，任國華，等

來源出版物：草業(yè)學(xué)報, 2011, 20(1): 1-6 入選年份：2014

中國草原適應(yīng)性管理研究現(xiàn)狀與展望

侯向陽，尹燕亭，丁勇

數(shù)據(jù)排行

來源出版物：草業(yè)學(xué)報, 2011, 20(2): 262-269 入選年份：2014

編輯：張寧寧