陇东黄土高原优势植物不同龄级株丛数量性状及养分特征

doi:10.11686/cyxb2022212

草业学报 ›› 2023, Vol. 32 ›› Issue (5): 61-70.DOI: 10.11686/cyxb2022212

陇东黄土高原优势植物不同龄级株丛数量性状及养分特征

张成霞¹(), 瓦勒塔², 牟晓明², 常生华²

^1.江苏农牧科技职业学院园林园艺学院，江苏泰州 225300
^2.兰州大学草地农业科技学院，甘肃兰州 730020

收稿日期:2022-05-09 修回日期:2022-06-06 出版日期:2023-05-20 发布日期:2023-03-20
通讯作者: 张成霞
作者简介:张成霞（1974-），女，青海海东人，博士。E-mail： E-mail： chengxia0211@163.com
张成霞（1974-），女，青海海东人，博士。E-mail： chengxia0211@163.com
基金资助:
国家重点基础研究发展规划项目(G2000018602);甘肃省科技计划项目“草畜一体化生产技术集成与示范”(20CX9NA104);江苏省林源药用植物资源发掘与创新利用关键技术长期科研基地(LYKJ［2020］29);江苏省“青蓝工程”优秀教学团队(苏教师函［2020］10号)

Quantitative and nutrient characteristics of dominant species in different age classes on the Loess Plateau of Eastern Gansu

Cheng-xia ZHANG¹(), Le-ta WA², Xiao-ming MOU², Sheng-hua CHANG²

^1.Landscape and Horticulture Department，Jiangsu Agri-animal Husbandry Vocational College，Taizhou 225300，China
^2.College of Pastoral Agriculture Science and Technology，Lanzhou University，Lanzhou 730020，China

Received:2022-05-09 Revised:2022-06-06 Online:2023-05-20 Published:2023-03-20
Contact: Cheng-xia ZHANG

摘要/Abstract

摘要：

研究草地植物种群数量特征，可揭示其对环境和放牧干扰的适应性机制，以往龄级水平草地植物种群数量性状研究相对缺乏。本研究以2种放牧年限下黄土高原典型草原优势植物（长芒草、达乌里胡枝子和茵陈蒿）为对象，通过对不同龄级下3种植物株丛数量性状及养分特征的定量分析，探究植物种群龄级划分方法，明晰放牧下植物种群数量性状变化规律。结果表明：1）3种植物数量性状在轮牧第6和11年间整体变化小。2）放牧年限对各龄级植物种群株丛特征影响为茵陈蒿<长芒草和达乌里胡枝子，2种轮牧年份下3种植物株丛特征均随龄级增加呈增加趋势；达乌里胡枝子冠幅和基径及长芒草冠幅、基径和分糵数均为幼龄期<其他龄级。3）长芒草磷（P）含量为幼龄期<成年期和老年前期+老年期，达乌里胡枝子和茵陈蒿则与之相反；3种植物粗蛋白（CP）含量为老年前期+老年期<幼龄期和成年期，酸性洗涤纤维（ADF）和中性洗涤纤维（NDF）含量则与之相反；各龄级磷（P）、钙（Ca）、钾（K）和镁（Mg）含量为长芒草<达乌里胡枝子和茵陈蒿。研究表明，依据3种植物株丛分蘖或分枝特征及“空心化”程度，可有效划分其龄级；轮牧下3种植物数量性状具有较高稳定性，放牧年限对植物株丛特性的影响受龄级调控。

关键词: 长芒草, 达乌里胡枝子, 茵陈蒿, 龄级, 株丛性状

Abstract:

The aim of this study was to determine the quantitative characteristics of a plant population， including different age classes， to explore how it adapts to interference by environmental factors and livestock grazing. Previous studies on the quantitative characteristics of plant population in grassland lack age-level data. In this study， we determined the quantitative characters and nutrient characteristics of a three species plant clusters （Stipa bungeana， Lespedeza davurica， and Artemisia capillaris） in the typical steppe of the Loess Plateau， and separated the plant population into different age classes. It was found that： 1） The quantitative characters of the three plants were weakly influenced in the 6^th and 11^th years by rotational grazing； 2） The three plant species were ranked， from weakest to strongest influence of grazing on the plant cluster characteristics at each age class， as follows： A. capillaris<S. bungeana and L. davurica. The plant cluster characteristics of the three plant species increased with age class in two grazing years. The crown width and base diameter of L. davurica and the crown width， base diameter， and tiller number of S. bungeana were lower in the juvenile age class than in the other age classes. 3） The phosphorus content in S. bungeana was lower in the juvenile age class than in the reproductive and presenile+senile age classes， but higher in the juvenile age class than in the older age classes of L. davurica and A. capillaris. In the three plant species， the crude protein content was lower in the presenile+senile age class than in the juvenile and reproductive age classes， while the acid detergent fiber and neutral detergent fiber contents were lower in the juvenile and reproductive age classes than in the presenile+senile age class. The contents of phosphorus， calcium， potassium， and magnesium in each age class were lower in S. bungeana than in L. davurica and A. capillaris. These results show that age classes can be effectively determined by the characteristics of tillers or branches and the “hollowing” （bald spots in the clusters） of species. The quantitative characters of these plants remained relatively stable under rotational grazing on the Loess Plateau， and the effect of livestock grazing on plant quantitative characteristics depended mainly on the age class.

Key words: Stipa bungeana, Lespedeza davurica, Artemisia capillaris, age class, plant character

张成霞, 瓦勒塔, 牟晓明, 常生华. 陇东黄土高原优势植物不同龄级株丛数量性状及养分特征[J]. 草业学报, 2023, 32(5): 61-70.

Cheng-xia ZHANG, Le-ta WA, Xiao-ming MOU, Sheng-hua CHANG. Quantitative and nutrient characteristics of dominant species in different age classes on the Loess Plateau of Eastern Gansu[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2023, 32(5): 61-70.

图/表 6

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植物种 Species	年龄阶段 Age period	植株特征 Plant characteristics
长芒草 S. bungeana	幼龄期 Juvenile	种子萌发后形成具根系与叶片的独立植株称幼苗。幼苗通过无性繁殖产生数个分蘖，但株丛分蘖并未形成生殖枝。After seed germination， an independent plant with roots and leaves， the seedlings produced several tillers through asexual propagation， but the cluster tillers did not form reproductive branches.
	成年期 Reproductive	通过有性繁殖产生种子且株丛内部分蘖形成生殖枝，但中心并无死亡分蘖，未形成“空心”状态。Seeds are produced through sexual reproduction， and tillers in the cluster form reproductive branches， but there are no dead tillers in the center， which does not form a “hollow” state.
	老年前期 Presenile	株丛中央枝条因个体发育或缺少养分及水分而开始死亡，中央形成局部“空心”，且“空心”面积≤株丛总面积的1/2。The central branch of the cluster begins to die due to individual development or lack of nutrients and water， and a local “hollow” is formed in the center， and the “hollow” area is ≤1/2 of the total area of the cluster.
	老年期 Senile	“空心”面积≥株丛总面积1/2；有时，整个株丛被枯叶鞘分为几个“岛”状片段，株丛出现明显“破碎”现象。“Hollow” area ≥1/2 of the total area of cluster； Sometimes， the whole plant cluster is divided into several “island” segments by the dead leaf sheath， and the plant cluster appears obvious “fragmentation”.
达乌里胡枝子 L. davurica	幼龄期 Juvenile	种子萌发后形成具根系与枝条的独立植株，但株丛分枝并未形成生殖枝。After seed germination， independent plants with roots and branches were formed， but the branches of plant clusters did not form reproductive branches.
	成年期 Reproductive	通过有性繁殖产生分枝在株丛内部形成明显生殖枝，但株丛内部尚未形成点状或月牙形的“空心”。The branches produced by sexual reproduction form obvious reproductive branches in the plant cluster， but there is no point or crescent shaped “hollow” in the plant cluster.
	老年前期 Presenile	株丛内部枝条形成明显点状或月牙形等的“空心”。The internal branches of the plant cluster form obvious “hollow” in the shape of point or crescent.
	老年期Senile	株丛内部具1~数个“点”状或“岛”状的“空心”。There are one to several “point” or “island” shaped “hollow” in the cluster.
茵陈蒿 A. capillaris	幼龄期 Juvenile	种子萌发后形成具根系与枝条的独立植株。幼苗通过无性繁殖产生数个分枝，但株丛枝条并未形成生殖枝。After seed germination， an independent plant with roots and branches was formed. The seedlings produced several branches through asexual propagation， but the branches of the plant cluster did not form reproductive branches.
	成年期 Reproductive	通过有性繁殖产生分枝在株丛内部形成明显生殖枝，但株丛内部尚未形成点状或近圆形的“空心”。The branches produced by sexual reproduction form obvious reproductive branches in the plant cluster， but there is no point or nearly circular “hollow” in the plant cluster.
	老年前期Presenile	株丛内部形成明显的点状或近圆形的“空心”。Obvious “hollow” such as dot or near circle is formed in the cluster.
	老年期Senile	株丛内部具有1~数个“点”状或“近圆形”的“空心”。There are one to several dot or nearly round “hollow” in the cluster.

植物种 Species	年龄阶段 Age period	植株特征 Plant characteristics
长芒草 S. bungeana	幼龄期 Juvenile	种子萌发后形成具根系与叶片的独立植株称幼苗。幼苗通过无性繁殖产生数个分蘖，但株丛分蘖并未形成生殖枝。After seed germination， an independent plant with roots and leaves， the seedlings produced several tillers through asexual propagation， but the cluster tillers did not form reproductive branches.
	成年期 Reproductive	通过有性繁殖产生种子且株丛内部分蘖形成生殖枝，但中心并无死亡分蘖，未形成“空心”状态。Seeds are produced through sexual reproduction， and tillers in the cluster form reproductive branches， but there are no dead tillers in the center， which does not form a “hollow” state.
	老年前期 Presenile	株丛中央枝条因个体发育或缺少养分及水分而开始死亡，中央形成局部“空心”，且“空心”面积≤株丛总面积的1/2。The central branch of the cluster begins to die due to individual development or lack of nutrients and water， and a local “hollow” is formed in the center， and the “hollow” area is ≤1/2 of the total area of the cluster.
	老年期 Senile	“空心”面积≥株丛总面积1/2；有时，整个株丛被枯叶鞘分为几个“岛”状片段，株丛出现明显“破碎”现象。“Hollow” area ≥1/2 of the total area of cluster； Sometimes， the whole plant cluster is divided into several “island” segments by the dead leaf sheath， and the plant cluster appears obvious “fragmentation”.
达乌里胡枝子 L. davurica	幼龄期 Juvenile	种子萌发后形成具根系与枝条的独立植株，但株丛分枝并未形成生殖枝。After seed germination， independent plants with roots and branches were formed， but the branches of plant clusters did not form reproductive branches.
	成年期 Reproductive	通过有性繁殖产生分枝在株丛内部形成明显生殖枝，但株丛内部尚未形成点状或月牙形的“空心”。The branches produced by sexual reproduction form obvious reproductive branches in the plant cluster， but there is no point or crescent shaped “hollow” in the plant cluster.
	老年前期 Presenile	株丛内部枝条形成明显点状或月牙形等的“空心”。The internal branches of the plant cluster form obvious “hollow” in the shape of point or crescent.
	老年期Senile	株丛内部具1~数个“点”状或“岛”状的“空心”。There are one to several “point” or “island” shaped “hollow” in the cluster.
茵陈蒿 A. capillaris	幼龄期 Juvenile	种子萌发后形成具根系与枝条的独立植株。幼苗通过无性繁殖产生数个分枝，但株丛枝条并未形成生殖枝。After seed germination， an independent plant with roots and branches was formed. The seedlings produced several branches through asexual propagation， but the branches of the plant cluster did not form reproductive branches.
	成年期 Reproductive	通过有性繁殖产生分枝在株丛内部形成明显生殖枝，但株丛内部尚未形成点状或近圆形的“空心”。The branches produced by sexual reproduction form obvious reproductive branches in the plant cluster， but there is no point or nearly circular “hollow” in the plant cluster.
	老年前期Presenile	株丛内部形成明显的点状或近圆形的“空心”。Obvious “hollow” such as dot or near circle is formed in the cluster.
	老年期Senile	株丛内部具有1~数个“点”状或“近圆形”的“空心”。There are one to several dot or nearly round “hollow” in the cluster.

项目 Item	株高 Plant height	冠幅 Crown width	基径 Base diameter	分蘖/枝数 Tillers/branches number	单株重 Single plant weight	分蘖/枝重 Tillers/branches weight
植物Species	**	***	***	***	***	***
龄级Age class	**	***	***	**	ns	ns
放牧年限Grazing duration	*	**	**	*	-	-
植物×龄级Species×age class	**	***	***	***	**	ns
植物×放牧年限Species×grazing duration	***	***	***	***	-	-
龄级×放牧年限Age class×grazing duration	*	**	**	***	-	-
植物×龄级×放牧年限Species×age class×grazing duration	***	***	***	***	-	-

项目 Item	株高 Plant height	冠幅 Crown width	基径 Base diameter	分蘖/枝数 Tillers/branches number	单株重 Single plant weight	分蘖/枝重 Tillers/branches weight
植物Species	**	***	***	***	***	***
龄级Age class	**	***	***	**	ns	ns
放牧年限Grazing duration	*	**	**	*	-	-
植物×龄级Species×age class	**	***	***	***	**	ns
植物×放牧年限Species×grazing duration	***	***	***	***	-	-
龄级×放牧年限Age class×grazing duration	*	**	**	***	-	-
植物×龄级×放牧年限Species×age class×grazing duration	***	***	***	***	-	-

项目 Item	磷P （mg·g^-1）	钙Ca （mg·g^-1）	钠Na （mg·g^-1）	钾K （mg·g^-1）	镁Mg （mg·g^-1）	铁Fe （mg·kg^-1）	铜Cu （mg·kg^-1）	锰Mn （mg·kg^-1）	锌Zn （mg·kg^-1）
长芒草S. bungeana
幼龄期Juvenile	0.08±0.003b	3.40±0.04a	0.57±0.04a	7.14±0.27a	1.24±0.05a	0.74±0.05a	2.91±0.29a	0.04±0.001a	0.03±0.02a
成年期Reproductive	0.10±0.006a	3.53±0.12a	1.30±0.12a	7.01±0.12a	1.34±0.03a	0.79±0.04a	2.08±0.48a	0.03±0.001a	0.01±0.00a
老年前期+老年期 Presenile and senile	0.10±0.003a	3.41±0.11a	1.54±0.11a	6.12±0.27b	1.40±0.07a	1.13±0.04a	2.34±0.14a	0.03±0.001a	0.01±0.00a
达乌里胡枝子L. davurica
幼龄期Juvenile	0.15±0.01a	13.91±0.37a	1.14±0.60a	11.07±0.38a	5.15±0.15a	0.94±0.13a	3.01±0.69a	0.08±0.001a	0.03±0.01a
成年期Reproductive	0.13±0.01b	11.92±0.50b	0.98±0.49a	9.83±0.20ab	4.45±0.08b	0.64±0.10a	2.88±0.45a	0.06±0.001b	0.03±0.01a
老年前期+老年期 Presenile and senile	0.12±0.00b	10.32±0.61b	0.62±0.44a	8.94±0.32b	3.71±0.17c	0.64±0.05a	2.83±0.74a	0.05±0.001b	0.02±0.00a
茵陈蒿A. capillaris
幼龄期Juvenile	0.17±0.01a	12.44±0.70a	0.14±0.04a	23.51±1.37a	5.09±0.23a	1.07±0.19a	17.06±1.49a	0.08±0.001a	0.03±0.001a
成年期Reproductive	0.14±0.00b	9.72±0.52b	0.15±0.10a	19.70±2.36ab	3.85±0.21b	0.75±0.07a	11.55±1.22b	0.06±0.001b	0.03±0.010a
老年前期+老年期 Presenile and senile	0.13±0.00c	9.18±0.12b	0.18±0.08a	16.15±0.52b	3.66±0.31b	0.71±0.06a	11.30±1.07b	0.05±0.001b	0.05±0.010a
植物Species	***	***	ns	***	***	ns	***	***	ns
龄级Age class	***	***	ns	***	***	ns	***	***	ns
植物×龄级 Species×age class	***	***	ns	*	***	**	**	**	ns

陇东黄土高原优势植物不同龄级株丛数量性状及养分特征

Quantitative and nutrient characteristics of dominant species in different age classes on the Loess Plateau of Eastern Gansu

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项目 Item	粗蛋白 CP （%）	可溶性糖 WSC （%）	酸性洗涤纤维 ADF （%）	中性洗涤纤维 NDF （%）	代谢能 ME （MJ·kg^-1）	有机质消化率 OMD （%）
长芒草S. bungeana
幼龄期Juvenile	4.95±0.08ab	5.54±0.35b	34.65±0.21b	72.72±0.40a	5.91±0.01a	36.91±0.09a
成年期Reproductive	5.19±0.09a	5.73±0.12a	35.19±0.18b	72.40±0.30a	5.96±0.01a	37.26±0.09a
老年前期+老年期 Presenile+senile	4.86±0.11b	3.46±0.31c	37.18±0.46a	73.16±0.73a	5.95±0.03a	37.20±0.16a
达乌里胡枝子L. davurica
幼龄期Juvenile	12.57±0.32a	7.66±0.30a	22.30±0.92c	32.37±1.27c	6.98±0.06a	43.65±0.65a
成年期Reproductive	11.76±0.27ab	6.03±0.37b	29.84±0.98b	42.56±1.25b	7.02±0.03a	43.85±0.46a
老年前期+老年期 Presenile+senile	9.86±0.33b	4.80±0.26c	35.81±0.90a	49.52±1.12a	6.82±0.05a	42.60±0.27a
茵陈蒿A. capillaris
幼龄期Juvenile	10.01±0.32a	4.37±0.07a	25.65±0.50c	36.15±0.68c	6.60±0.06a	41.27±0.40a
成年期Reproductive	7.34±0.27ab	4.15±0.33a	35.37±0.91b	49.68±1.25b	6.35±0.03b	39.70±0.20b
老年前期+老年期 Presenile+senile	6.62±0.33b	4.88±0.18a	40.05±0.65a	55.31±0.78a	6.33±0.05b	39.59±0.34b
植物Species	***	***	***	***	***	***
龄级Age class	***	***	***	***	**	**
植物×龄级 Species×age class	***	***	***	***	**	**

[1]	佟莉蓉, 倪顺刚, 周亚楠, 王娟, 夏方山. 不同种衣剂配方对达乌里胡枝子种子发芽和幼苗生长的影响[J]. 草业学报, 2021, 30(2): 124-134.
[2]	王百竹, 朱媛君, 刘艳书, 马风云, 张晓, 时忠杰, 杨晓晖. 典型草原建群种长芒草(Stipa bungeana)在中国的潜在分布范围预测及主要影响因子分析[J]. 草业学报, 2019, 28(7): 3-13.
[3]	杜润峰, 郝文芳,王龙飞. 达乌里胡枝子抗氧化保护系统及膜脂过氧化对干旱胁迫及复水的动态响应[J]. 草业学报, 2012, 21(2): 51-61.