龍顯靜，謝堂民，宗彩虹，吳文榮，袁福錦，陳 功

（1.云南農(nóng)業(yè)大學 動物科學技術(shù)學院，云南 昆明 650201；2.云南省草地動物科學研究院，云南 昆明 650212）

牧草產(chǎn)量是評價草地初級生產(chǎn)力的重要指標，國外對草地生物量的研究始于20世紀90年代［1］，多根據(jù)植被指數(shù)和地面樣方的草地生物量來建立統(tǒng)計模型［2，3］，或是結(jié)合環(huán)境和氣候等相關(guān)變量建模［4］，這些方法比較準確但耗時較多。快速而準確地估測草地牧草產(chǎn)量，對于草地動態(tài)監(jiān)測和生產(chǎn)經(jīng)營管理具有十分重要的意義。傳統(tǒng)刈割測定法破壞草地植被，也難以滿足多種試驗所需要的連續(xù)定位測定的要求。為了克服刈割測定法所存在的缺陷，國內(nèi)外學者研究開發(fā)了許多非破壞性草地產(chǎn)草量的測定技術(shù)，如遙感監(jiān)測［5－6］、近地面光譜分析［7］、氣象模擬估測［8］、Markov預(yù)測［9］以及落盤式測產(chǎn)法等。落盤式測產(chǎn)儀測定草產(chǎn)量的基本原理是具有一定面積和質(zhì)量的圓盤由上而下落到草地上時，由于受到牧草的支撐而使圓盤停留在距離地面的一定高度上，圓盤所停留的高度是牧草受重力壓迫后的高度（簡稱壓縮高度），分析草層壓縮高度與牧草產(chǎn)量之間的相關(guān)關(guān)系并建立回歸模型，將草層壓縮高度換算成牧草產(chǎn)量。目前，落盤式測產(chǎn)儀已應(yīng)用于澳大利亞［10－12］、德國［13］、美國加利福尼亞［14］、中國內(nèi)蒙古［15］等人工刈割草地和人工放牧草地的產(chǎn)量測定［16－21］。試驗使用落盤式測產(chǎn)儀對云南亞熱帶人工混播草地進行測定，建立并驗證草層壓縮高度和草產(chǎn)量之間的回歸模型，為試驗區(qū)草地產(chǎn)量的快速準確估測提供技術(shù)支撐和實踐依據(jù)。

2 材料和方法

2.1 試驗地概況

試驗點位于云南省草地動物科學研究院示范牧場，地處 N 25°21′，E 102°58′，海拔1 960m，年均溫13.7℃，最高月均溫為6月，20.2℃，最低月均溫為1月，6.8℃。年均降水量990mm，主要集中于7、8、9月。年均蒸發(fā)量2 384mm，年日照時數(shù)2 617.4h，無霜期301d。土壤為山地紅壤，pH 5.3～5.7，有機質(zhì)含量2.18%～3.44%，全氮0.10%～0.66%，全磷0.049%～0.052%，全鉀1.85%～2.36%，每100g土壤含有效磷0.034mg，鉀9.7mg，硫1.128mg，水解氮5.68mg。

2.2 試驗材料

白三葉（Trifoliumrepens）與東非狼尾草（Pennisetumclandestinum）混播人工草地，植被蓋度95%以上，刈割利用為目的。白三葉處于初花期，植株高度15～22cm；東非狼尾草大部分枝條處于營養(yǎng)生長狀態(tài)，在少量枝條上出現(xiàn)開花現(xiàn)象，植株高度23～29cm。

落盤式測產(chǎn)儀產(chǎn)地為新西蘭，測產(chǎn)盤直徑36cm，手柄高度1.1m，0.1m2樣圓，0.01g電子天平。

2.3 試驗設(shè)計

2.3.1 樣地和樣方 2013年6月11日，選取長方形樣地5hm2，在兩條對角線上選取樣方40次，分別測定壓縮高度和地上生物量。2013年6月24日，在相同的樣地上隨機選取樣方15次，分別測定壓縮高度和地上生物量。

2.3.2 草層壓縮高度 使用落盤式測產(chǎn)儀時，選取地勢平整、牧草長勢均勻、沒有石塊和硬葉植物的草地，將落盤式測產(chǎn)儀輕輕提起，記錄初始刻度，平穩(wěn)放置于草層上之后，讓手柄緩慢下落，直到手柄不再下降為止，再次記錄刻度，兩次刻度之差即為草層壓縮高度。

2.3.3 牧草鮮重 在測定壓縮高度之處，齊地面刈割0.1m2樣圓內(nèi)的牧草，分撿白三葉和東非狼尾草并分別用0.01g電子天平稱重，牧草總鮮重等于白三葉和東非狼尾草的鮮重之和。

2.3.4 牧草干物質(zhì) 取樣白三葉和東非狼尾草各3份，每份約500g，帶回實驗室用65℃烘箱烘干48h至恒重，計算干鮮比，將牧草鮮重折算成牧草干物質(zhì)產(chǎn)量。

2.3.5 數(shù)據(jù)分析 6月11日，共測取了40組數(shù)據(jù)，其中的20組用于分析壓縮高度與牧草鮮重、牧草干物質(zhì)之間的相關(guān)關(guān)系，建立回歸模型；另外20組數(shù)據(jù)以及6月24日測取的15組數(shù)據(jù)分別用于驗證模型。試驗數(shù)據(jù)用SPSS 19.0軟件進行統(tǒng)計分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 草群組成

在6月11日和6月24日，白三葉、東非狼尾草分別在草群中所占鮮草比例、干物質(zhì)比例、以及各自的干鮮比見表1。隨著時間推移，白三葉在草群中的比例有所下降，而東非狼尾草表現(xiàn)出增長趨勢；白三葉、東非狼尾草的干物質(zhì)／鮮重分別從18.5%和20.0%增加到20.5%和22.1%。

表1 混播草地中鮮草、干物質(zhì)及干鮮比Table1 The botanical composition and ratio of dry matter to fresh weight %

3.2 產(chǎn)草量與草層壓縮高度的相關(guān)性

6月11日，草層壓縮高度為6.5～24.6cm，鮮草產(chǎn)量和干物質(zhì)產(chǎn)量分別為71.7～254.9g／（0.1m2）和13.6～47.7g／（0.1m2）。圖1分析表明，壓縮高度與鮮草產(chǎn)量、干物質(zhì)產(chǎn)量之間均存在極顯著的相關(guān)關(guān)系（P＜0.01）。

鮮草產(chǎn)量（Y1）與壓縮高度（X）回歸模型為：

干物質(zhì)產(chǎn)量（Y2）與壓縮高度（X）回歸模型為：

3.3 草產(chǎn)量與壓縮高度回歸模型的驗證

將6月11日第21～40次測定的草層壓縮高度值分別代入方程1和方程2，得出鮮草產(chǎn)量和干物質(zhì)產(chǎn)量的模擬值。分析表明，鮮草產(chǎn)量、干物質(zhì)產(chǎn)量的模擬值與實測值之間存在極顯著相關(guān)關(guān)系（P＜0.01），回歸模型如表2，圖2所示。

6月24日，草層壓縮高度在7.8～24.8cm，鮮草產(chǎn)量和干物質(zhì)產(chǎn)量分別為96.5～262.4g／（0.1m2）和21.2～59.0g／（0.1m2）。將6月24日測定的草層壓縮高度值分別代入回歸方程1和回歸方程2，得出鮮草產(chǎn)量和干物質(zhì)產(chǎn)量的模擬值。結(jié)果表明，鮮草產(chǎn)量、干產(chǎn)草量的模擬值與實測值之間也表現(xiàn)為顯著相關(guān)關(guān)系（P＜0.01）（表3）。

圖1 草層壓縮高度與鮮草產(chǎn)量及干物質(zhì)產(chǎn)量之間的回歸模型Fig.1 The regression models between fresh yield，dry matter yield and compressed sward height

表2 6月11日草產(chǎn)量實測重與模擬重之間的回歸關(guān)系Table2 Regression between measured value and estimated value on 11th June

表3 6月24日草產(chǎn)量實測重與模擬值之間的回歸關(guān)系Table3 Regression between measured value and estimated value on 24th June

4 討論與結(jié)論

（1）草層壓縮高度與草地鮮草產(chǎn)量、干物質(zhì)產(chǎn)量之間均存在極顯著相關(guān)關(guān)系，牧草產(chǎn)量估測值與實測值之間顯著相關(guān)。試驗結(jié)果與陳功等［10］在澳大利亞混播放牧草地上的研究結(jié)果，以及趙鋼等［13，15］在德國和內(nèi)蒙古放牧草地上的研究結(jié)果相一致。Scrivner J H等［14］在美國加利福尼亞州輪牧試驗結(jié)果證明，使用落盤式測產(chǎn)儀可以快速準確估測牧草生長量和家畜采食量，說明利用落盤式測產(chǎn)儀估測草地的牧草產(chǎn)量是可行的。

（2）隨著牧草的生長發(fā)育，草群組成、牧草植株高度和草產(chǎn)量不斷發(fā)生改變。在某一時期建立的估產(chǎn)模型能否適用于其他時期，值得研究探討。本次試驗結(jié)果表明，利用6月11日建立的模型可以準確估測6月24日草地鮮草產(chǎn)量和干物質(zhì)產(chǎn)量。研究者報道，在澳大利亞人工草地—輪牧羔羊試驗中，利用7月下旬建立的估產(chǎn)模型，可以準確估測8～9月的干物質(zhì)產(chǎn)量［10］。在內(nèi)蒙古天然草地上的試驗報道表明，對放牧草地而言，7d的間隔時間即可引起草層壓縮高度與牧草產(chǎn)量之間的回歸關(guān)系發(fā)生顯著變化，休閑草地中老化的植株莖稈也容易導(dǎo)致回歸關(guān)系的失真［15］。因此，利用落盤式測產(chǎn)儀估測草地產(chǎn)量時，應(yīng)根據(jù)不同的草地類型和利用方式，建立不同時期相應(yīng)的估產(chǎn)模型。

（3）使用落盤式測產(chǎn)儀估測草產(chǎn)量，取樣點要求地面平整、草層均勻、沒有石塊、家畜糞便和立枯物，否則估測結(jié)果會受到明顯影響。如硬葉植物、不平整的地表、小塊石頭、甚至家畜糞便都可能影響測產(chǎn)儀的讀數(shù)，致使牧草產(chǎn)量的估測值出現(xiàn)誤差。當牧草產(chǎn)量較低、生長不整齊時，對牧草產(chǎn)量估測值的影響更大。在一年之中，牧草生長初期或末期，估測值最易出現(xiàn)誤差，牧草生長初期對牧草產(chǎn)量進行估測特別易受上年殘留枯草的影響［14］。在休閑草地中，由于排除了放牧家畜的食草作用，導(dǎo)致草地植被的異質(zhì)性加強，在取樣數(shù)量較低的情況下，有可能導(dǎo)致測定精度誤差加大，而且在休閑草地中，一些老化的牧草莖干變粗變硬，也是引起牧草產(chǎn)量與牧草壓縮高度回歸關(guān)系失真的重要原因之一，在休閑草地中，必須增加取樣數(shù)目，以增加測定結(jié)果的正確性［15］。

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