羊草草地雨天放牧与非雨天放牧绵羊采食特征研究

羊草草地雨天放牧与非雨天放牧绵羊采食特征研究 如果您需要更多资料可以到www.docin.com/week114进行免费查阅 羊草草地雨天放牧与非雨天放牧绵羊采食特征研究 滕星，王德利，张宝田 东北师范大学草地科学研究所植被生态科学教育部 重点实验室，长春(13002) E-mail:wangd@nenu.edu.cn 摘 要:本文通过受控实验，比较了雨天和非雨天放牧在采食方式、采食损失量、践踏折损 率以及土壤含水量和容重的差异。得出雨天放牧条件下，羊草各种采食方式的比例降低，去 顶量依旧随放牧压升高而增加，但与非雨天放牧不同的是不再占主要比例。羊草采食损失量与非雨天差异不大，对于适口性更高的植物，如芦苇和全叶马兰，雨天放牧时损失更高。绵 羊在冷湿环境中活动明显减少，羊草的践踏折损率各放牧压下差异不大，但芦苇的折损率依 旧现为随放牧压增强而增加。放牧后土壤 15cm 的含水量都低于对照小区，表明绵羊践踏 加速了土壤水分的蒸发。放牧后土壤容重与放牧前和非牧区差异显著，并且容重随放牧压增 强而增加。 关键词:绵羊，采食方式，践 踏，羊草草地 中图分类号:Q149，S811.5 1. 引言 放牧作为人类对草地的主要利用手段之一，其放牧方式和效果一直受到学者和生产管理者 研究[1~8]。放牧家畜主要通过采食与践踏对草地施加影响。不同家 的关注、并展开了大量 畜由于食性的不同，其采食方式迥异[9~14];由于体重和行走方式的不同，对草地的践踏作 用也各异[15~19]。而在雨天，受冷湿的环境影响，家畜的采食行为会发生何种变化和对草 地的影响又会产生如何变化，研究者通常对此只有感性上的认识，而事实上牧民在具体实践 过程中是不加分别的。因此，关于家畜采食与践踏对草地影响的研究需要进一步深入。 本研究旨在探讨不同放牧强度下，东北细毛羊在雨天环境下的采食方式和践踏对草地的影 响。通过雨天放牧和非雨天放牧的比较研究，弄清雨天放牧的影响和破坏程度，首次提出了 践踏折损率(Trampling breaking rate)和采食损失量(Ingestion loss)概念，用以描述绵羊 放牧过程的两种结果，从而在理论上为生产实践提供参考依据。引言中应简要回顾本文所涉 及的科学问题的研究历史，尤其是近三年的研究成果，需引用参考文献;并在此基础上提出 论文所要解决的问题，并扼要本研究中所采用的方法和技术手段等。引言部分不加小标 题。 2. 自然概况与研究方法 2.1 自然概况 研究地区位于吉林省长岭种马场东北师范大学松嫩草地生态系统研究站(N 44?45ˊ，E 123?45ˊ)。该地区为松嫩平原南部，地势平坦，海拔高度在 137.8-144.8m 之间，属于半干 旱、半湿润温带季风气候。年平均气温 4.9?，无霜期为 136-163 天。年平均降水为 400-500mm， 主要集中于 6-8 月，占全年降水量的 60%以上，年蒸发量为降水量的 2-3 倍，主要土壤类型 是盐化草甸土与碱化草甸土。实验样地的草地植被以羊草(Leymus chinensis)为优势种，芦 苇(Phragmites communis)为亚优势种，其它伴生种有全叶马兰(Kalimeris interifolia)、 小花碱茅(Puccinellia tenuiflora)、寸草苔(Carex duriuscula)、蔓萎陵菜(Potentilla flagellaris)、 蒙古蒿(Artemisia anethoides)、线叶旋复花(Inula linariaefolia)、箭头唐松草(Thalictrum simplex)、女菀(Turczaninowia fastigiatus)等。 如果您需要更多资料可以到www.docin.com/week114进行免费查阅 如果您需要更多资料可以到www.docin.com/week114进行免费查阅 2.2 实验设计和方法 22 在平坦的羊草+杂类草群落地段，设置固定样地 2800m，划分成 7 块面积皆为 400 m小 区，其中有 3 块进行雨天放牧实验(用 R1、R2 和 R3 表示)，3 块进行非雨天放牧实验(用 P1、P2 和 P3 表示)，1 块为对照(R0)。用 80 只 2-4 岁的东北细毛羊(体重 37.88 ?3.37 kg) 2在放牧小区分别放牧 30，60 和 90min，则各放牧小区梯度为 10，20 和 30sheep?h/100m，对 照小区禁牧。该实验利用天然降水(表 1)，于 2003 年 6 月进行。 表 1 天然降水和蒸发情况 Table 2 Natural precipitation and evaporation 时间(月/日) 6/9 6/10 6/11 6/12 6/13 6/14 6/15 6/16 time(month/day) 降水(ml) precipitation(ml) 42 17.4 0 38.1 0 1.5 0 0 蒸发(ml) evaporation(ml) 4.4 4.4 5.8 5.1 2.9 5.5 7.5 7.7 表 2 雨天放牧地和非雨天放牧地植被情况 Table2 The comparisons of vegetation on two pastures 对照 雨天放牧地 非雨天放牧地 植被情况 CK Pastures in rainy dayPastures in rainless dayVegetation R0 R1 R2 R3 P1 P2 P3 133.28 134.67 132.03 131.09 132.66 132.50 羊草? 127.32a a a a a a a 26.95a 24.89a 24.50a 25.64a 28.28a 28.35a 26.35a 芦苇? 生物量 Biomass3(g/m) 全叶马兰? 7.96a 5.32a 6.10a 5.64a 8.64a 5.67a 10.76a 总量 total 181.71 193.58 180.03 188 192.25 190.08 190.51 羊草? 846a 857a 834a 894a 880a 903a 889a 主要植物密度 芦苇? 45a 52a 57a 50a 53a 53a 50a Density of main2species (m) 全叶马兰? 37a 34a 32a 41a 38a 48a 48a 注:不同字母表示差异显著(p<0.05)。 ?L. chinensis ?P. communis ?K.. interifolia Note: The different letters in the same line mean significantly different(p<0.05). [13] 绵羊对羊草的采食方式的划分在已有研究中已述及。采用对角线法，放牧后各取 2 0.25×0.25 m的样方 7 个，齐地面刈割，带回实验室分种类统计各种采食方式的比例、密度， 然后于 65?烘干至恒重，称量干物质量。绵羊采食过程中，一方面对植物的践踏会造成植 物的机械损伤。把由于家畜的践踏导致折损的植物占该植物总数的百分比称为践踏折损率。 2 按照对角线法用 0.50×0.50m样方取样 5 个，统计样方内羊草的总数和折损的数量;另一方 面，会有部分植物从绵羊的口中掉落，这部分植物有的是被绵羊故意弃食的，也有的是绵羊 2 遗落的，但都没有被绵羊利用，故称之为采食损失量，放牧后按对角线法取 5 个 1m大小的 样方，收集各样方内损落的新鲜茎叶，回到实验室称量干物质量。放牧前和放牧后分别对土 壤的容重和含水量以“S”形分 3 层(5，10 和 15cm)配对取样。容重取样 7-9 点，在每个容 重取样点附近再取样 3 点，测量含水量，共计 21-27 点。数据处理采用 SPSS 中的单因素方 差分析和 t 检验。 如果您需要更多资料可以到www.docin.com/week114进行免费查阅 如果您需要更多资料可以到www.docin.com/week114进行免费查阅 3. 结果与分析 3.1 采食方式的变化 雨天放牧条件下，绵羊的牧食活动与非雨天放牧相比主要有三方面变化(图 1)。 80 80 P1 R1 60 P2 60 R2 (,) P3 40 R3 40 on 比例 ti 比例 20 20 Proportion(,) Propor0 0 ? ? ? ? ? ? ? ? 采食方式 Ingestion types 采食方式 Ingestion types In a rainy daya 雨天 b 非雨天 In a rainless day 图 1 雨天和非雨天绵羊对羊草的采食方式 Fig.1 Sheep ingestion types of L. chinensis in a rainy/ rainless day ?- 拔芯 stem-drawing ?-去顶 tops-clipping ? - 摘叶 defoliating ?- 未采食 untouched 首先，绵羊减少了对植物的采食，对羊草的未采食比例明显增加(p<0.05)，平均是非雨天放牧 2 倍。这是由于绵羊减少了活动范围，由图 3 雨天践踏情况可以反映。第二方面变化 体现于对羊草的采食方式。绵羊对羊草的主要采食方式，包括去顶和摘叶，其比例明显减少， 大约是非雨天放牧情况下的一半。最后，绵羊在雨天放牧条件下仍然受放牧压影响，如去顶 和摘叶的比例随放牧压减轻而增加。具体变化为:去顶量依旧随放牧压升高而增加，表明这 一指标的变化趋势受牧压控制，而大小变化受环境影响，如雨天的冷湿环境。摘叶量在放牧 2 压较低的小区维持较高，在放牧压较大的小区，如大于 20 sheep?h/100m的小区，绵羊对羊 草的采食方式将以去顶为主。牧草的叶子中含有较丰富的蛋白质、粗脂肪和可溶性碳水化合 [20]物，在放牧压较低或者牧草现存量较丰富时，绵羊则增加叶片的选食而不愿采食茎部。 但在放牧压较大或者地上现存量有限时，绵羊会加大对茎部的采食，故增加了去顶量。无论 在雨天还是在晴天，绵羊的拔芯量都维持较低水平，这表明绵羊选择拔芯的采食方式是随机 性的。 3.2 采食损失量的变化 雨天放牧条件下，受雨天冷湿环境影响，植物被丢弃的比例要比非雨天放牧条件下增加(如 图 2)，这表明雨天放牧时绵羊采食选择性增强。放牧过程中，全叶马兰被丢弃的比例增加 显著(P<0.05)。除羊草以外，其它植物的丢弃比例是非雨天放牧情况的两倍，甚至更多。 特别是植物体上被毛的种类，如芦苇和全叶马兰，这种植物体会吸附更多的雨水，影响了绵 羊采食。无论是雨天还是非雨天，绵羊对羊草的采食选择性都不强，羊草的丢弃量也大致相 近;而雨天的冷湿环境提高了绵羊的采食选择性，故增加了在轻牧时的丢弃比例。 雨天放牧下，采食损失量也受放牧压影响，其中羊草和全叶马兰随放牧压增强而增加。这表 明随放牧压或者说采食量的增加，植物丢弃的比例也增加，而在非雨天环境下，对于适口性 较高的全叶马兰则不会出现这种现象。芦苇在各放牧压下损失量差异不显著。可见，放牧压 对绵羊采食芦苇的影响没有冷湿环境影响大。 如果您需要更多资料可以到www.docin.com/week114进行免费查阅 如果您需要更多资料可以到www.docin.com/week114进行免费查阅 P1 R1 5 5 P2 R2 4 4 R3 P3 3 3 2 2 1 1 损失量 (g)损失量 () g0 0 Ingestion loss Ingestion loss 羊草? 芦苇? 全叶马兰? 羊草? 芦苇? 全叶马兰?牧草 Plant species 植物 Plant species a 雨天 In a rainy day b 非雨天 In a rainle ss day 图 2 雨天和非雨天绵羊采食损失量 Fig.2 Sheep ingestion loss in a rainy day and in a rainless day ensis ?P. communis ?K.. interifolia?L. chin 3.3 践踏折损率的变化 50 R1 R2 R3 50 P1 P2 P3 40 40 30 30 20 20 10 10 0 0 践踏折损率(,) 践踏折损率(,) Trampling loss 羊草? 芦苇?羊草? 芦苇?Trampling loss 植物 Plant species 植物 Plant species a 雨天 In a rainy dayb 非雨天 In a rainle ss day 图 3 雨天和非雨天绵羊践踏折损率 Fig.3 Trampling breaking rate of sheep in a rainy/ rainless day ?L. chinensis ?P. communis 雨天践踏折损比例明显降低(图 3)，羊草的折损比例几乎是平时的一半，芦苇也降低了近 1/3。说明绵羊在雨天活动明显减少，践踏伤害减少;同时，由于植物体吸收较高水分， 植物体弹性增加，也减少了植物体受折损的量。羊草践踏折损率在各放牧压下差异不大，说 明在冷湿环境下绵羊在各放牧小区活动强度相近，践踏伤害减少。 芦苇的践踏折损率依然 随放牧压增强而升高。可见芦苇相对羊草更易受践踏伤害。同时说明践踏折损率是一个比较 可靠的衡量家畜活动的指标，具有较高的灵敏性。 3.4 土壤含水量的变化 雨天放牧前后，土壤表层 5cm 变化极大(图 4)。一方面有自然蒸发的原因，另一方面绵 羊践踏也促进了这一自然过程，所以各放牧小区土壤 5cm 的含水量都低于对照小区。而对 照小区由于没有践踏，5cm 层含水量最高，而各放牧小区 5cm 层含水量则低于 10cm 层含 水量，说明没有受到扰动的土层具有较好的保水能力。这也反过来说明践踏破坏了地表土层 结构，促进了表层土壤雨水的蒸发。而在不同放牧强度的小区，各土层土壤含水量都低于对 照，表明雨天放牧对土壤的影响可以达到 15cm 深度，雨天放牧会对土壤的保水能力产生负 面影响，即使是短时放牧。而在非雨天放牧时，短时放牧一般是不会产生明显作用的(表 3)。 如果您需要更多资料可以到www.docin.com/week114进行免费查阅 如果您需要更多资料可以到www.docin.com/week114进行免费查阅 35 5cm 10cm 15cm 28 21 14 含水量 (%) Water content 7 0 R1 R2 R3 R1 R2 R3 CK 牧前 Before grazing 牧后 After grazing 放牧小区 Pastures 图 4 雨天放牧前后土壤含水量 Fig. 4 Contents of soil moisture before/ after grazing in rainy day 3.5 土壤容重的变化 雨天放牧对土壤含水量影响较大，对土壤容重的影响也十分强烈(表 3)。雨天放牧后土 壤容重明显增加，与非牧区(CK)的土壤容重差异显著，与放牧前的土壤容重也呈现显著 性差异。并且随放牧压增强，容重增加。表明绵羊雨天践踏对土壤会有强烈的踏实作用。而 在非雨天环境下，仅一次放牧不会对土壤容重有明显影响。 表 3 非雨天放牧前后土壤含水量变化 Table 3 Changes of soil moisture before/ after grazing in rainless day 放牧区 5cm 10cm 15cm Pastures 放牧前? 放牧后? 放牧前? 放牧后? 放牧前? 放牧后?CK 15.23?1.24 a 15.61?1.62 a 16.38?1.87 a 15.77?1.93 a 16.87?1.56 a 16.60?1.53 a 1 15.95?0.84 a 16.01?1.84 a 16.13?0.90 a 16.04?1.48 a 16.82?1.44 a 16.85?1.35 a 2 15.42?1.31 a 15.41?1.26 a 15.31?1.17 a 15.45?0.84 a 16.21?1.11 a 16.09?0.98 a 3 15.96?1.62 a 15.29?1.42 a 15.72?1.28 a 15.19?1.77 a 16.16?1.91 a 16.49?1.58 a 注:不同字母间表示差异显著(p<0.05)。 Note: ?before grazing and ?after grazing. The different letters mean significantly different(p<0.05) 4. 结论与讨论 雨天放牧的负面影响一直以来都被国内外学者们所共识，但涉及具体的影响情况时，则缺 乏相应的定量刻画。本研究发现绵羊雨天放牧不仅体现在对土壤的影响上，对植被的作用也 与非雨天放牧有较大的差异。 表 4 雨天与非雨天放牧前后土壤 5cm 层容重变化 Table 4 Bulk density in a rainy/rainless day before grazing and after grazing 雨天非雨天 放牧区放牧前放牧后放牧前放牧后Pasture plot Before grazing After grazing Before grazing After grazing 1.2437 c 1.1212 a CK 1.1993 a 1.3523 b 1.1377 a 1.1288 a 1 如果您需要更多资料可以到www.docin.com/week114进行免费查阅 如果您需要更多资料可以到www.docin.com/week114进行免费查阅 1.2617 a 1.3945 d 1.1106 a 1.1208 a 2 1.2207 a 1.4409 de 1.1130 a 1.1292 a 3 注:不同字母表示差异显著(p<0.05)。 Note: The different letters mean significantly different(p<0.05). 在植被方面，雨天放牧绵羊的采食选择性增强，未采食植物比例大大增加，而且随放牧压 减轻而增加，各种采食方式的比例都有降低的趋势。而在同时期非雨天放牧羊草是主要的采 [9]食牧草。羊草的采食损失量与非雨天差异不大，但对于适口性更高的植物，诸如芦苇和全 叶马兰，在低强度放牧时损失更高。绵羊在雨天对牧草采食策略的改变应该是本能和后天学 习的结果，这可能是由于带有雨水的牧草不易被区分辨识，减少采食以避免误食毒草;同时， 这所谓的“水草”在羊胃内容易发酵变质，诱发急性胃肠疾病。绵羊在冷湿环境中活动明显减 少，羊草的践踏折损率各放牧压下差异不大，芦苇的折损率同非雨天放牧表现的趋势一致， 随放牧压增强而增加。 对土壤的影响方面，绵羊践踏加速了土壤表层水分的蒸发。雨天放牧后土壤容重与放牧前 和非牧区差异显著，并且随放牧压增强而增加。而在非雨天放牧时，仅一次放牧是不会对土 壤物理性质产生强烈影响的。 参考文献 [1] Owens M K, Launchbaugh K L and Holloway J W. 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So some of correlative work should be done to indicate the changes and the difference of the grazing behaviors, like diet select, and trampling effects in the rainy/ rainless day. A study was conducted to determine the differences from the grazing effects in a rainy day and in a 2 rainless day. The experimental design was as follows: the pasture of 2800mwas divided into three 2 2 parts, the first part of 1200 mwas divided into three plots of 400 mto study changes in a rainy 2 day under different stocking rates, the second part of 1200 mwas also divided into three plots of 400 2 2mto study changes in a rainless day under different stocking rates and the last one of 400 m, ungrazing, was looked as a contrast to that in a rain day. 80 sheep were applied to graze in each plot during different time levels (30, 60 and 90 minutes), so the grazing rate in a rainy/ rainless day 2were 10, 20 and 30 sheep?h/100m. In this paper we adopted the special parameter of ingestion types to describe the sheep intake in the plant modulars. And two new indexes as ingestion loss and trampling breaking rate were put forward for the first time. The ingestion loss of sheep was used to indicate the waste mass during the sheep foraging and the trampling breaking rate of plant was to express the activity intensity of sheep. So we compared the changes such as ingestion types, ingestion loss, trampling loss, water content and bulk density in a rainy day and in a rainless day, and get some conclusions. (a) The proportion of ingestion types for Leymus chinensis decreased, and the proportion of top-clipping, major one of ingestion types, increased with increasing of grazing intensities although it didn’t occupy the most proportion any longer in a rainless day. (b) The difference in ingestion loss mass for L. chinensis under the varied grazing densities was not significant, but for the preferred plants like Phragmites communis and Kalimeris interifolia, it was much higher than that in a rainless day. (c) The sheep reduced their movement in a rainy day, and so the trampling breaking rate for L. chinensis was similar in the different grazing rate while it increased with increasing of grazing intensity for P. communis just like in a rainless day. (d) The soil moisture in three layers (0~5cm, 5~10cm, and 10~15cm) after grazing was less than that of CK, which indicated that trampling could accelerate vaporizing of water in the soil. (e) There was significant difference in bulk density before and after grazing(p<0.05), and the bulk density of soil increased with increasing of grazing intensity. Keywords:sheep，ingestion types，tramping，Leymus chinensis grassland 作者简介:滕星(1977-):男，吉林人，博士生，主要从事放牧生态学研究。 如果您需要更多资料可以到www.docin.com/week114进行免费查阅