围栏封育对蒿类荒漠建群种伊犁绢蒿生长的影响

张勇娟，孙燕，安沙舟

(1. 乌鲁木齐市畜牧水产草原技术推广中心，乌鲁木齐 830063；2. 新疆农业大学草业与环境科学学院，乌鲁木齐 830052)



围栏封育对蒿类荒漠建群种伊犁绢蒿生长的影响

张勇娟1，孙燕1，安沙舟2

(1. 乌鲁木齐市畜牧水产草原技术推广中心，乌鲁木齐 830063；2. 新疆农业大学草业与环境科学学院，乌鲁木齐 830052)

【目的】研究不同围栏年限对蒿类荒漠建群种伊犁绢蒿生长的影响。【方法】试验设置围栏4年、围栏2年两个处理，以全年放牧草地作对照。在不同处理的样地里，分别在植物生长旺盛期、现蕾期、夏季休眠期及开花结实期，测定不同围栏年限下伊犁绢蒿构件的生殖分配。【结果】围栏封育对伊犁绢蒿的平均株高、株丛径均有显著影响，围栏4年的平均株高、株丛径均显著高于未围栏，而且在不同生长时期，平均株高、株丛径都表现为围栏4年与未围栏存在显著差异(P<0.05)；而围栏2年差异不大，可能由于围栏时间比较短的缘故。整体上讲，伊犁绢蒿在种群生物量分配的总体格局是根>茎>叶。随着季节的变化，不同围栏年限中伊犁绢蒿根系生物量、茎生物量、叶生物量和总生物量变化基本一致，季节变化对各构件生物量的变化没有影响，而不同围栏年限对其有一定的影响，随着围栏年限的增加各构件生物量的变化明显。但随着季节的变化，不同围栏年限中各构件生物量的分配变化趋势没有规律，仅随着围栏年限的增加，根生物量分配减少，茎和叶生物量分配增加。【结论】随着季节的变化，伊犁绢蒿地上生物量都是围栏4年的最大，伊犁绢蒿根生物量、茎生物量、叶生物量和总生物量变化基本一致，而根茎比却是未围栏最大。所以围栏对提高植物生物量，降低根茎比有很大的作用。

围栏封育；伊犁绢蒿；荒漠建群

0 引 言

【研究意义】伊犁绢蒿Seriphidiumtransiliense荒漠是新疆荒漠草地的组成部分之一，长期以来由于自身的脆弱性以及人为因素导致严重退化，。【前人研究进展】通过近几年的实践证明，利用禁牧进行植被的复壮更新是一种简单可行的措施之一，但是找到合理的禁牧年限值得研究。【本研究切入点】有关围栏封育对蒿类荒漠建群种伊犁绢蒿生长的影响的研究文献较少，研究不同围栏年限对蒿类荒漠建群种伊犁绢蒿生长的影响。【拟解决的关键问题】试验测定不同围栏年限下蒿类荒漠建群种伊犁绢蒿构件的生殖分配的变化，研究伊犁绢蒿荒漠类合理的禁牧年限，为畜牧业生产生活服务。

1 材料与方法

1.1 材 料

研究区位于博格达山北坡的乌鲁木齐市米东区芦草沟乡石人沟村的低山丘陵，地理位置为E 87°46′～87°47′，N 43°49′～43°53′，海拔840～1 110 m，属温带大陆气候。年平均气温6.4℃，年降水量236 mm，四季分配不均，春季降雨量占全年的30%；冬季寒冷漫长，积雪较多。土层深厚，为黄土覆盖的灰棕色荒漠土。地带性植被为蒿类半灌木荒漠，伊犁绢蒿为建群种，主要伴生种有木地肤(Kochiaprostrata)、角果藜(Ceratocarpusarenarius)、叉毛蓬(Petrosimoniasibirica)、新疆落芒草(Piptatherumkokanicum)等，春季有毛梗顶冰花(Gageaalbertii)、伊犁郁金香(Tulipailiensis)、庭荠(Alyssumdesertorum)、角果毛茛(Ceratocephalusorthoceras)等短生、类短生植物存在。生产上主要是作为春秋牧场放牧利用。此研究区既是具有代表性的春秋牧场，又是草地退化最为突出的地段。

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

试验中设置围栏4年(2005年4月实施围栏)、围栏2年(2008年4月实施围栏)两个处理，以全年放牧草地作为对照。在不同处理的样地里，分别在植物生长旺盛期(5月15日)、现蕾期(7月15日)、夏季休眠期(8月25日)及开花结实期(10月21日)，测定不同围栏年限下蒿类半灌木草地群落的变化规律以及研究其构件的生殖分配和非结构碳水化合物对围栏封育的适应性机制。

1.2.2 伊犁绢蒿植株各构件生物量的测定及取样

于2009年，在试验区不同处理的样地里，在植物生长旺盛期(5月15日)、现蕾期(7月15日)、夏季休眠期(8月25日)及开花结实期(10月21日)分别随机选取长势一致的15株整株植物，测量其高度、株丛径，然后采集鲜样，将其根部的土抖落干净，装入密封袋，带回实验室将根、茎、叶分开，装入纸袋，在105℃下杀青30 min，置于60℃下烘48 h。用万分之一的电子天平测量植株各构件的生物量，计算各构件生物量占植株总生物量的百分比，分析植株生物量的分配状况。

2 结果与分析

2.1 围栏封育对伊犁绢蒿株高的影响

研究表明，围栏封育显著增加了退化草地伊犁绢蒿的平均高度，而且随着季节的变化，伊犁绢蒿平均株高均表现出围栏4年>围栏2年>未围栏，呈倒“V”型曲线。7月15日围栏4年伊犁绢蒿的平均株高达到最高，为34.35 cm。围栏对增加草地植物株高有很大的作用。图1

图1 不同围栏年限对建群种伊犁绢蒿株高的动态变化
Fig.1 The dynamic change of the height of S. transiliense in different ages of enclosing

在5月，围栏4年、围栏2年与未围栏伊犁绢蒿株高存在显著差异(P<0.05)，但是围栏4年与围栏2年伊犁绢蒿株高差异不显著(P>0.05)；7和5月一样。这有可能是围栏2年围栏时间较短的缘故。而在8和10月，围栏4年、围栏2年、未围栏伊犁绢蒿株高均不存在显著差异(P>0.05)，株高没有明显变化，这是因为8和10月伊犁绢蒿营养供应主要以生殖生长为主。表1

表1 不同围栏年限下伊犁绢蒿株高变化
Table 1 The effect of the height of S. transiliense in different ages of enclosing

取样时间不同处理(cm)围栏4年围栏2年未围栏5月15日2273±551a2129±480a1381±398b7月15日3435±611a2689±840ab2897±868b8月25日3315±486a3281±911a3086±1742a10月21日2957±827a2934±701a2813±656a

2.2 围栏封育对伊犁绢蒿株丛径的影响

研究表明，围栏封育同时也显著增加了退化草地伊犁绢蒿的株丛径，而且随着季节的变化，伊犁绢蒿的株丛径均表现出围栏4年>围栏2年>未围栏，呈现增长曲线。整体上看，伊犁绢蒿的株丛径随季节的推进逐渐增大。图2

图2 不同围栏年限下建群种伊犁绢蒿株丛径变化
Fig. 2 The dynamic change of the bunch of S. transiliensein different ages of enclosing

研究表明，在5月伊犁绢蒿株丛径与株高相同，表现为围栏4年、围栏2年与未围栏伊犁绢蒿株丛径存在显著差异(P<0.05)，但是围栏4年与围栏2年伊犁绢蒿株高差异不存在显著(P>0.05)；7与5月表现一致，这就进一步证明可能是围栏2年围栏时间较短的缘故；8月，伊犁绢蒿株丛径表现为围栏4年与围栏2年、未围栏存在显著差异(P<0.05)，围栏2年与未围栏却不存在显著差异(P>0.05)；10月，伊犁绢蒿株丛径表现为围栏4年、围栏2年与未围栏存在显著差异(P<0.05)，围栏4年与围栏2年而不存在显著差异(P>0.05)。围栏年限的长短对伊犁绢蒿株丛径的大小具有有一定的影响。整个生长季节内，围栏4年、围栏2年总体比未围栏的株丛径大，但是围栏4年与未围栏之间存在显著差异(P<0.05)，围栏2年与未围栏却不存在差异。表2

表2 不同围栏年限下伊犁绢蒿株丛径变化
Table 2 The effect of the bunch of S. transiliense in different ages of enclosing

取样时间不同处理(cm2)围栏4年围栏2年未围栏5月15日52053±14513a48064±31154a28550±12660b7月15日74046±94814a58620±49183ab22637±33238b8月25日94505±46932a60812±45036b45080±24364b10月21日102322±13956a85997±46098a49761±25142b

2.3 围栏封育对伊犁绢蒿地上生物量及根茎比的影响

研究表明，不同围栏年限下伊犁绢蒿地上生物量及根茎比因季节变化存在差异。随着季节的变化，伊犁绢蒿地上生物量均表现为围栏4年>围栏2年>未围栏，同时，在5月，围栏4年的伊犁绢蒿地上生物量与围栏2年、未围栏差异性显著(P<0.05)，围栏2年与未围栏不存在显著差异(P>0.05)；而伊犁绢蒿地上生物量在7月围栏4年、围栏2年与未围栏之间均存在显著差异(P<0.05)，围栏2年与围栏4年、围栏2年与未围栏之间均不存在差异(P>0.05)。在8月围栏4年的伊犁绢蒿地上生物量与围栏2年、未围栏差异性显著(P<0.05)，围栏2年与未围栏没有显著差异(P>0.05)；在10月围栏4年、围栏2年、未围栏之间均没有差异(P>0.05)。而随着季节的变化，伊犁绢蒿根茎比却表现为未围栏>围栏4年>围栏2年，5月伊犁绢蒿根茎比在围栏4年、围栏2年、未围栏之间均不存在显著差异性(P>0.05)；而7月其值在围栏4年、围栏2年、未围栏之间均存在显著差异(P<0.05)；8与7月相似，伊犁绢蒿根茎比在各处理之间均差异性显著(P<0.05)；10与5月一致，围栏4年、围栏2年、未围栏之间均没有显著性差异(P>0.05)。所以围栏封育对提高植物地上生物量以及降低根茎比有很大的作用，这种分配格局在一定程度上反映了不同植物的生态适应对策。表3

表3 不同围栏年限下伊犁绢蒿地上生物量及根茎比变化
Table 3 The effect of above ground biomass and root/shoot(R/S)rations of S. transiliense in different ages of enclosing

取样时间项目不同处理围栏4年围栏2年未围栏5月15日伊犁绢蒿地上生物量(g/株)887±399a456±233b396±246b根茎比(R/S)162±106a145±080a279±379a7月15日伊犁绢蒿地上生物量(g/株)710±450ab815±728a366±281b根茎比(R/S)105±098b041±012c208±113a8月25日伊犁绢蒿地上生物量(g/株)1516±699a752±488b714±277b根茎比(R/S)121±034b043±015c169±060a10月21日伊犁绢蒿地上生物量(g/株)956±515a684±349a716±393a根茎比(R/S)091±027a086±033a113±061a

2.4 围栏封育对伊犁绢蒿种群生物量分配的影响

研究表明，在5月，围栏封育对伊犁绢蒿各构件生物量的影响较大，且不同围栏年限中伊犁绢蒿根系生物量、茎生物量、叶生物量和总生物量变化趋势一致。围栏4年其值达到最大，且围栏4年与围栏2年、未围栏方差分析表明处理间差异性显著(P<0.05)，而围栏2年与未围栏差异性不显著(P>0.05)。围栏封育也同时影响了伊犁绢蒿各构件生物量分配。根生物量分配随围栏年限的增大呈减少趋势，而未围栏与围栏2年之间差异性显著(P<0.05)，而围栏4年和围栏2年间差异性不显著(P>0.05)。茎生物量分配随围栏年限的加大呈上升趋势，但围栏4年、围栏2年、未围栏之间没有显著性差异(P>0.05)。随围栏年限的不同，叶生物量分配呈现为：围栏2年>围栏4年>未围栏，围栏2年分别与围栏4年、未围栏间差异性显著(P<0.05)。不同围栏年限下，茎和叶的变化趋势基本一致，根与其变化趋势完全相反。表4

表4 不同围栏年限下伊犁绢蒿种群生物量及其分配变化(5月)
Table 4 The effect of biomass allocations to different structural components of S. transiliense in different ages of enclosing(May)

项目不同处理围栏4年围栏2年未围栏根生物量(g/株)823±560a297±137b463±310b根生物量分配(%)4621±1068ab4137±1338b5180±1389a茎生物量(g/株)574±295a258±137b273±205b茎生物量分配(%)3476±1110a3328±932a3230±1370a叶生物量(g/株)313±154a197±099b123±067b叶生物量分配(%)1903±394b2535±475a1590±588b总生物量(g/株)1710±848a753±281b860±508b

研究表明，在7月，茎的生物量、叶的生物量和总生物量围栏4年、围栏2年都比未围栏的大；但是根的生物量却反之，围栏4年、围栏2年比未围栏的小。茎的生物量和叶的生物量围栏4年与未围栏处理间差异性显著(P<0.05)。根的生物量和总生物量各处理间不存在显著差异(P>0.05)。围栏封育同时影响了伊犁绢蒿各构件生物量分配。根生物量分配随围栏年限的增大呈减少趋势，根的生物量分配围栏四年、围栏两年比未围栏分别减少了17.11%、33.28%。且围栏4年、围栏2年、未围栏之间差异显著(P<0.05)。茎生物量分配和叶生物量分配随围栏年限的加大呈上升趋势，但茎生物量分配在围栏4年、围栏2年、未围栏之间存在显著差异(P<0.05)。而叶生物量分配在围栏4年、围栏2年和未围栏间差异不显著(P>0.05)。表5

表5 不同围栏年限下伊犁绢蒿种群生物量及其分配变化(7月)
Table 5 The effect of biomass allocations to different structural components of S. transiliense at different ages of enclosing(July)

项目不同处理围栏4年围栏2年未围栏根生物量(g/株)485±298a299±256a589±613a根生物量分配(%)4265±1328b2648±654c5976±1217a茎生物量(g/株)621±393ab767±727a311±253b茎生物量分配(%)5009±1217b6677±629a3344±990c叶生物量(g/株)089±080a048±022b055±037ab叶生物量分配(%)726±431a675±492a680±350a总生物量(g/株)1196±713a1114±974a956±846a

在8月，不同围栏年限对伊犁绢蒿各构件生物量都有一定的影响，且根生物量、茎生物量和总生物量变化趋势一致。且根生物量和总生物量在围栏4年、围栏2年、未围栏各处理间均差异显著(P<0.05)，而茎生物量只是围栏4年与围栏2年、未围栏差异显著(P<0.05)，围栏2年与未围栏处理间差异不显著(P>0.05)。这进一步证明了围栏时间的长短影响到伊犁绢蒿各构件生物量。同时，围栏封育影响了伊犁绢蒿各构件生物量分配。根生物量分配随围栏年限的增大也呈减少趋势，处理之间均差异显著(P<0.05)。茎生物量分配随围栏年限的加大呈上升趋势，且围栏4年、围栏2年、未围栏之间均显著差异(P<0.05)。围栏封育对各构件生物量的分配有一定的影响。表6，表7

表6 不同围栏年限下伊犁绢蒿种群生物量及其分配变化(8月)
Table 6 The effect of biomass allocations to different structural components of S. transiliense in different ages of enclosing(August)

项目不同处理围栏4年围栏2年未围栏根生物量(g/株)1741±757a308±223c1152±407b根生物量分配(%)5386±690b2960±715c6127±794a茎生物量(g/株)1516±699a752±488b715±277b茎生物量分配(%)4614±690b7040±715a3873±794c叶生物量(g/株)---叶生物量分配(%)---总生物量(g/株)3257±1365a1060±698c1867±605b

方差分析显示，在10月，围栏封育对伊犁绢蒿各构件生物量的影响同5和8月的变化趋势一致，围栏4年其值达到最大，且三者在围栏4年、围栏2年、未围栏处理间均不存在差异显著(P>0.05)。而叶生物量却不同，呈现未围栏>围栏2年>围栏4年，且在围栏4年、围栏2年、未围栏处理间均不存在差异显著(P>0.05)。根生物量分配随围栏年限的增加而增大，与5和8月呈现相反变化趋势，而围栏4年、围栏2年与未围栏均差异显著(P<0.05)。茎生物量分配随围栏年限的增加呈上升趋势，且围栏4年、围栏2年、未围栏之间均差异不显著(P>0.05)。叶生物量分配随围栏年限不同呈现这样的变化趋势，未围栏=围栏2年>围栏4年，围栏4年分别与围栏2年、未围栏间差异显著(P<0.05)。表7

表7 不同围栏年限下伊犁绢蒿种群生物量及其分配变化(10月)
Table 7 The effect of biomass allocations to different structural components of S. transiliense in different ages of enclosing(October)

项目不同处理围栏4年围栏2年未围栏根生物量(g/株)876±514a546±264a766±496a根生物量分配(%)4666±732a4411±945a1481±824b茎生物量(g/株)950±509a670±348a699±385a茎生物量分配(%)5306±743a5469±959a4937±1237a叶生物量(g/株)006±009a014±013a016±011a叶生物量分配(%)029±053b120±114a120±076a总生物量(g/株)1832±945a1230±551a1482±824a

3 讨 论

整体上讲，随着季节的变化，不同围栏年限中伊犁绢蒿根生物量、茎生物量、叶生物量和总生物量变化基本一致，根的生物量随围栏时间的增加呈减小趋势，而茎的生物量、叶的生物量和总生物量呈增加趋势。这说明季节的变化对各构件生物量的变化没有影响，只是围栏年限对其有一定的影响，同时随着围栏年限的增加各构件的变化较大。而随着季节的变化，不同围栏年限中各构件生物量的分配变化趋势没有规律，但随着围栏年限的增加，根生物量分配减少，茎和叶生物量分配增加。因此，围栏封育对伊犁绢蒿各构件生物量的变化和各构件生物量的分配影响较大。

4 结 论

围栏对荒漠草地中伊犁绢蒿的平均株高、株丛径的提高都有显著效果，围栏4年比未围栏都高。而且在不同生长期中，平均株高、株丛径都是围栏4年与未围栏存在显著差异，但围栏2年却不同，可能由于围栏时间比较短的缘故。

随着季节的变化，伊犁绢蒿地上生物量都是围栏4年的最大，而根茎比却是未围栏最大。所以围栏对提高植物生物量，降低根茎比有很大的作用。此外，伊犁绢蒿在种群生物量分配的总体格局是根>茎>叶。随着季节的变化，不同围栏年限中伊犁绢蒿根生物量、茎生物量、叶生物量和总生物量变化基本一致，这说明季节的变化对各构件生物量的变化没有影响，只是围栏年限对其有一定的影响，同时随着围栏年限的增加各构件的变化较大。而随着季节的变化，不同围栏年限中各构件生物量的分配变化趋势没有规律，但随着围栏年限的增加，根生物量分配减少，茎和叶生物量分配增加。

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Fund project:Supported by the projects of Science and Technology Department of Xinjiang Uygur Autonomous Region "The application of Seriphidium transiliense' artificial cultivation technique and improvement on desert grassland"

Influences of Enclosure on the Growth of Sagebrush Desert -Seriphidiumtransiliense

ZHANG Yong-juan1，SUN Yan1，AN Sha-zhou2

(1. The Technology Promotion Center of Animal, Aquaculture and Grassland in Urumqi City,Urumqi830063China; 2.CollegeofPrataculturalandEnvironmentalSciences,XinjiangAgriculturalUniversity,Urumqi830052,China)

【Objective】 The objective of this article is to seek the influences of different enclosure years on the growth of sagebrush desert-Seriphidiumtransiliense.【Method】Two types of enclosure were set up respectively in four years and two years in the test, and the pasturable grassland in the whole year was taken as a control. In different treatment plots, respectively in the vigorous growth period of the plant, squaring stage and summer dormancy and flowering and fruiting period, the different fence yearsSeriphidiumtransiliensecomponent of reproductive allocation were determined.【Result】Enclosure has an obvious effect on average plant height and cluster size ofS.transiliense- edificatory, the average plant height and cluster size of four-year enclosure are higher than those without enclosure. And in different growth periods, there was a big difference in both average plant height and cluster size between four-year enclosure and non-closure (P<0.05), while the difference with two-year enclosure was not so big maybe because of a relatively short enclosure period. Generally speaking, the overall distributive structure of stock biomass ofS.transiliensewas root > stem > leaf. As season changes, changes of biomass of root system, biomass of stem, biomass of leaf and total biomass ofS.transiliensein different enclosure periods were basically the same, which meant that there was no influence of season change on biomass of each component, while different enclosure periods had certain influence on biomass of each component. With the increase of enclosure period, there was obvious change in biomass of each component. However as season changes, there was no rule in variation trend of distribution of biomass of each component in different enclosure periods. Merely with the increase of enclosure period, distribution of root biomass decreased and distribution of stem and leaf biomass increased.【Conclusion】As the season changes, the largest in above-ground biomass ofS.transilienseis the type of four-year enclosure; biomass of root, biomass of stem, biomass of leaf and total biomass ofS.transilienseare basically the same, while the largest in the ratio of root and stem is non-enclosure. Therefore, enclosure plays a significant role in improving phytomass and lowering ratio of root and stem.

enclosure;Seriphidiumtransiliense; growth

10.6048/j.issn.1001-4330.2016.11.021

2016-06-13

新疆维吾尔自治区科技厅项目“伊犁绢蒿人工种植技术研究及在荒漠类草场改良中的应用”(201231112)

张勇娟(1982-)，女，陕西澄城人，硕士，畜牧师，研究方向为草地资源与生态，(E-mail)yongjuan.1202@163.com

安沙舟(1956-)，男，陕西富平人，博士，教授，博士生导师，研究方向为草地资源与生态，(E-mail)xjasz@126.com

S812

A

1001-4330(2016)11-2119-08