武 倩，韓國(guó)棟，王成杰，劉曉娟，王忠武，李治國(guó)

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)生態(tài)環(huán)境學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010018)

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短期內(nèi)混合放牧對(duì)荒漠草原植物群落特征的影響

武 倩，韓國(guó)棟*，王成杰*，劉曉娟，王忠武，李治國(guó)

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)生態(tài)環(huán)境學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010018)

本文通過(guò)設(shè)置不同放牧方式(單一放牧、混合放牧和不放牧)，以希拉穆仁荒漠草原植物群落為研究對(duì)象,研究混合放牧對(duì)荒漠草原植物群落特征的影響。得出以下結(jié)果：(1)在混合放牧處理中,放牧牛對(duì)短花針茅的采食導(dǎo)致短花針茅高度降低，可減弱針茅果實(shí)對(duì)羊皮的傷害。(2)混合放牧下由于不同牲畜食性選擇不同，可以很好的利用草地資源。牛羊的采食習(xí)慣不同，羊喜愛(ài)采食植株較低，鮮嫩多汁的牧草，而牛會(huì)采食植株較高的植物。(3)在較短的放牧?xí)r間里，由于不同牲畜對(duì)植物資源的利用不同，植物的多樣性有所提高。

混合放牧；植物群落；荒漠草原

放牧作為人類(lèi)對(duì)草地生態(tài)系統(tǒng)管理和利用的主要手段，是影響草地群落結(jié)構(gòu)和功能的最主要人為干擾方式〔4-5〕。放牧對(duì)草地植物群落組成、結(jié)構(gòu)、特征、生產(chǎn)力及其動(dòng)態(tài)規(guī)律的影響一直是研究的重要內(nèi)容。天然草地放牧利用會(huì)引起草地物理環(huán)境變化，草地植物生長(zhǎng)發(fā)育受到干擾，群落多樣性因此而變化〔6〕。適當(dāng)?shù)姆拍粒谷郝滟Y源豐富度和復(fù)雜程度增加，維持了草地植物群落的穩(wěn)定，有利于提高群落的生產(chǎn)力〔7〕。植物群落的生物多樣性在很大程度上維持著草地生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)性和草地生產(chǎn)力〔8〕。

放牧制度是放牧管理中的組織和利用體系，它規(guī)定了家畜對(duì)放牧地利用時(shí)間和空間上的通盤(pán)安排。它是通過(guò)草地的利用與休閑在時(shí)間和空間上的科學(xué)組合，結(jié)合放牧強(qiáng)度和放牧頻率的調(diào)整，使牧草生長(zhǎng)與家畜營(yíng)養(yǎng)之間達(dá)到數(shù)量上的平衡〔9〕。放牧制度在國(guó)內(nèi)外有許多研究，多數(shù)表明劃區(qū)輪牧可以提高牧草產(chǎn)量與家畜生產(chǎn)，同時(shí)也可以改良草地，防止草地退化〔10-13〕。因此，合理的放牧制度可以恢復(fù)草地生機(jī)，提高草地生態(tài)效益，保持草地生態(tài)平衡，使草地得以永續(xù)利用。

有關(guān)放牧與草地植物群落特征和生物多樣性的關(guān)系研究，在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有許多報(bào)道〔14-16〕。但這些研究主要是針對(duì)單一放牧的放牧強(qiáng)度以及放牧制度對(duì)草地植物群落特征的影響，對(duì)于混合放牧對(duì)草地植物群落特征的影響國(guó)內(nèi)研究較少。不同種類(lèi)的草食動(dòng)物對(duì)植物群落的影響存在差異，這種差異較小可能導(dǎo)致其對(duì)植物群落的影響累加，而這種差異足夠大就會(huì)使其對(duì)植物群落的影響有互補(bǔ)作用。本試驗(yàn)在內(nèi)蒙古希拉穆仁草原上通過(guò)設(shè)置不同的放牧方式來(lái)研究其對(duì)草地植物的影響，試圖闡釋放牧方式對(duì)草地生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程及功能作用的內(nèi)在機(jī)制，為開(kāi)展草地的適應(yīng)性管理提供可靠的科學(xué)基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域自然概況

1.1.1 試驗(yàn)區(qū)地理位置

試驗(yàn)地位于內(nèi)蒙古希拉穆仁草原。地理位置為北緯41°18′～41°23′，東經(jīng)111°07′～111°14′。該區(qū)總土地面積69239.82hm2。其中草場(chǎng)面積66689.14hm2，占總土地面積的96.32%。可利用草場(chǎng)面積65143hm2，占草場(chǎng)總面積的97.68%〔17〕。

1.1.2 試驗(yàn)區(qū)氣候條件

試驗(yàn)區(qū)地處溫帶半干旱區(qū)，屬于典型的大陸性季風(fēng)氣候。冬季漫長(zhǎng)嚴(yán)寒，夏季短促溫涼，寒暑變化強(qiáng)烈；降雨量少，且年際、月季變幅懸殊。平均降水量為284mm，蒸發(fā)量為2305mm，降雨主要集中在7～9月份；日均氣溫≥20℃的暖季不足一個(gè)月，年平均溫度2℃，無(wú)霜期83d左右；≥10℃年有效積溫1985℃～2800℃〔24〕。四季氣溫變化的特點(diǎn)是春季升溫迅速，秋季降溫急劇，春溫高于秋溫。

1.1.3 試驗(yàn)區(qū)土壤類(lèi)型

實(shí)驗(yàn)區(qū)主要分布有栗鈣土和草甸土類(lèi)，其中栗鈣土包括草甸栗鈣土、典型栗鈣土等，草甸土為鹽化草甸土亞類(lèi)〔17〕。

1.1.4 試驗(yàn)區(qū)主要植被類(lèi)型

實(shí)驗(yàn)區(qū)植被以中旱生和旱中生類(lèi)植物為主，主要植物種有：短花針茅(Stipabreviflora)、蒙古蔥(AlliummongolicumRegel)、細(xì)葉蔥(AlliumtenuissimumLinn)、 冷蒿(ArtemisiafrigidaWilld)、阿爾泰狗娃花(Heteropappusaltaicus)、羊草(Leymuschinensis)、冰草(Agropyrondesertorum)、糙隱子草(Cleistogenessquarrosa)、木地膚(Kochiaprostrata)、銀灰旋花(Convolvulusammanni)、乳白花黃芪(Astragalusgalactitespall.)等。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)和測(cè)定方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)地位于內(nèi)蒙古希拉穆仁草原，設(shè)3個(gè)區(qū)組，每個(gè)區(qū)組內(nèi)劃分4個(gè)小區(qū)，用網(wǎng)圍欄隔開(kāi)，每小區(qū)內(nèi)設(shè)一個(gè)固定飲水點(diǎn)。每個(gè)小區(qū)面積為2hm2。混合放牧區(qū)為4hm2。本試驗(yàn)共分四個(gè)處理，分別為單牧區(qū)1(牛3頭)、單牧區(qū)2(羊15只)、混牧區(qū)(牛3頭+羊15只)和無(wú)牧區(qū)，3次重復(fù)，共12個(gè)小區(qū)，隨機(jī)分配到各區(qū)組中的小區(qū)內(nèi)。本實(shí)驗(yàn)所用的放牧家畜為1-2歲育成牛、羊。2012年7、8月在每月的前十天進(jìn)行試驗(yàn)地內(nèi)控制放牧。

1.2.2 植物群落特征

高度、蓋度和密度：試驗(yàn)期間，在每個(gè)處理區(qū)對(duì)角線(xiàn)上布設(shè)4條20m的樣線(xiàn)，樣線(xiàn)兩頭固定，做好標(biāo)記。沿樣線(xiàn)每隔2m分種測(cè)定植物高度、蓋度和密度。樣方大小：50cm×50cm。

1.2.3 群落及主要植物種群生物量

在各處理區(qū)每條樣線(xiàn)兩頭設(shè)置50cm×50cm的測(cè)產(chǎn)樣方。采用齊地面剪割法，測(cè)定地上植物生物量。

1.2.4 群落重要值

植物群落重要值計(jì)算公式為：

重要值=(相對(duì)高度+相對(duì)密度+相對(duì)蓋度)/3

其中： 相對(duì)高度=某一植物種的高度/各植物種高度之和×100

相對(duì)密度=某一植物種的個(gè)體數(shù)/全部植物種個(gè)體數(shù)×100

相對(duì)蓋度=某一植物種的蓋度/各植物種的分蓋度之和×100

1.2.5 群落植物多樣性

群落多樣性：根據(jù)描述樣方內(nèi)植物種數(shù)目、所有植物種的個(gè)體數(shù)和重要值，利用以下公式計(jì)算群落α多樣性：

Margarlef豐富度指數(shù)(Ma)

Ma=(S-1)/LnN

Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H′)

H′=-∑ PiLn (Pi)

Pielou均勻度指數(shù)(Jp)

Jp=-∑PiLn(Pi)/Ln(S)

其中，S：物種數(shù)目；N：所有物種個(gè)體數(shù)目；Pi：IV/∑IV(IV：重要值)

1.3 數(shù)據(jù)處理

本文數(shù)據(jù)使用SAS9.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 植物群落特征

2.1.1 主要植物種群的高度

2012年8月試驗(yàn)區(qū)的主要植物種群高度如表1所示。短花針茅的高度在單牧區(qū)1、混牧區(qū)顯著低于(P<0.05)單牧區(qū)2和無(wú)牧區(qū)，由此可以看出放牧牛的處理區(qū)短花針茅的高度明顯變低?；炷羺^(qū)的銀灰旋花的高度顯著低于(P<0.05)其他三個(gè)處理區(qū)，單牧區(qū)1和單牧區(qū)2的銀灰旋花的高度顯著低于(P<0.05)無(wú)牧區(qū)，可能是牛和羊?qū)︺y灰旋花的利用類(lèi)似，所以對(duì)其高度產(chǎn)生了累加的影響。達(dá)烏里龍膽的高度單牧區(qū)2和混牧區(qū)顯著低于(P<0.05)無(wú)牧區(qū)，而單牧區(qū)1與無(wú)牧區(qū)卻無(wú)顯著差異(P>0.05)，說(shuō)明牛對(duì)達(dá)烏里龍膽的采食較少，而羊與牛相比采食較多。草原絲石竹的高度在單牧區(qū)1、單牧區(qū)2和混牧區(qū)顯著低于(P<0.05)無(wú)牧區(qū)，而這三個(gè)處理之間并無(wú)顯著差異(P>0.05)。同樣，乳漿大戟的高度在單牧區(qū)1、單牧區(qū)2和混牧區(qū)顯著低于(P<0.05)無(wú)牧區(qū)，而這三個(gè)處理之間并無(wú)顯著差異(P>0.05)。植物種群的平均高度單牧區(qū)1和混牧區(qū)顯著低于(P<0.05)無(wú)牧區(qū)，單牧區(qū)2與各處理間均不存在顯著差異(P>0.05)，但數(shù)值上單牧區(qū)2的平均高度高于單牧區(qū)1和混牧區(qū)，說(shuō)明放牧牛羊?qū)ΨN群的高度都有影響，但放牧羊?qū)ΨN群的高度影響不大，但放牧牛卻會(huì)使種群高度明顯降低。

表1 主要植物種群高度(cm)

2.1.2 主要植物種群蓋度

表2是試驗(yàn)區(qū)2012年8月主要植物種群蓋度。短花針茅的蓋度在單牧區(qū)2顯著高于(P<0.05)單牧區(qū)1、混牧區(qū)和無(wú)牧區(qū)，由此看出牛與羊相比采食較多的短花針茅，而其高于無(wú)牧區(qū)可能是因?yàn)閱文羺^(qū)2因羊?qū)ζ渌敛莸牟墒?，使其?duì)短花針茅的競(jìng)爭(zhēng)減少。細(xì)葉蔥的蓋度在單牧區(qū)1、單牧區(qū)2和混牧區(qū)顯著低于無(wú)牧區(qū)；阿爾泰狗娃花的蓋度在單牧區(qū)1顯著低于(P<0.05)單牧區(qū)2和無(wú)牧區(qū)，混牧區(qū)與其他各處理沒(méi)有顯著差異(P>0.05)。短翼巖黃耆的蓋度在單牧區(qū)2和混牧區(qū)顯著低于(P<0.05)其他兩個(gè)處理，而單牧區(qū)1又顯著低于(P<0.05)無(wú)牧區(qū)，說(shuō)明牛和羊都采食短翼巖黃耆，而羊更喜食。在單牧區(qū)2和混牧區(qū)達(dá)烏里龍膽的蓋度顯著低于(P<0.05)單牧區(qū)1和無(wú)牧區(qū)，而在單牧區(qū)1和無(wú)牧區(qū)并無(wú)顯著差異(P>0.05)，說(shuō)明羊喜食達(dá)烏里龍膽，而牛不喜食。輪葉委陵菜在單牧區(qū)2的蓋度顯著低于(P<0.05)無(wú)牧區(qū)，其他兩個(gè)處理與無(wú)牧區(qū)沒(méi)有顯著差異(P>0.05)，說(shuō)明羊更喜食它。糙隱子草在混牧區(qū)的蓋度高于單牧區(qū)1和單牧區(qū)2可能因?yàn)榕！⒀蚓墒称渌参?，?dǎo)致其競(jìng)爭(zhēng)減小，蓋度增加?；旌蠀^(qū)和單牧區(qū)2乳漿大戟的蓋度顯著低于(P<0.05)無(wú)牧區(qū)，而單牧區(qū)1與無(wú)牧區(qū)又無(wú)顯著差異(P>0.05)，說(shuō)明羊比牛喜食乳漿大戟。各處理的總蓋度并無(wú)顯著差異(P>0.05)，但數(shù)值上無(wú)牧和混牧區(qū)稍高一些，說(shuō)明短期的控制放牧對(duì)植物種群的總蓋度并沒(méi)有很大影響，但混合放牧與單牧相比總蓋度較大。

表2 主要植物種群蓋度(%)

2.1.3 主要植物種群的密度

2012年8月試驗(yàn)地主要植物種群的密度如表3示。短花針茅的密度在無(wú)牧區(qū)顯著低于(P<0.05)單牧區(qū)2和混牧區(qū)，可能是由于采食與踐踏使得短花針茅發(fā)生破碎而小型化從而密度較高。細(xì)葉蔥的密度在單牧區(qū)1、單牧區(qū)2和混牧區(qū)顯著低于(P<0.05)無(wú)牧區(qū)。銀灰旋花和短翼巖黃耆的密度在單牧區(qū)2和混牧區(qū)顯著低于(P<0.05)無(wú)牧區(qū)，說(shuō)明羊較喜食銀灰旋花。各處理的總密度沒(méi)有顯著差異，只是三個(gè)放牧區(qū)稍低于無(wú)牧區(qū)，說(shuō)明本試驗(yàn)設(shè)置的放牧強(qiáng)度對(duì)植物種群的密度并沒(méi)有很大影響。

表3 主要植物種群密度(株·叢/0.25m2)

2.2 植物群落地上生物量

如圖1所示7月各處理的地上生物量并無(wú)顯著差異(P>0.05)，單牧區(qū)1、單牧區(qū)2、混牧區(qū)和無(wú)牧區(qū)的地上生物量分別為18.48g/m2、17.05g/m2、17.50g/m2、16.00g/m2。8月單牧區(qū)1和混牧區(qū)的地上生物量顯著低于(P<0.05)單牧區(qū)2和無(wú)牧區(qū)，單牧區(qū)1、單牧區(qū)2、混牧區(qū)和無(wú)牧區(qū)的地上生物量分別為12.84g/m2、15.75g/m2、14.52g/m2、17.88g/m2。除無(wú)牧區(qū)外，8月與7月相比植物地上生物量都有減少，但減少并不多，說(shuō)明試驗(yàn)設(shè)置放牧強(qiáng)度在短時(shí)間內(nèi)對(duì)植物地上生物量沒(méi)有很大影響，但是從數(shù)值上看混牧區(qū)和單牧區(qū)1兩個(gè)放牧牛的處理地上生物量低于單牧區(qū)2。表明牛的采食對(duì)植物地上生物量有較大影響。

圖1 2012年植物群落地上生物量

2.3 主要植物種群重要值

表4是試驗(yàn)地主要植物種群的重要值。短花針茅的重要值在四個(gè)處理區(qū)分別位于第三位、第二位、第四位和第四位，冷蒿的重要值處于第四位、第三位、第五位和第四位；銀灰旋花的重要值在各處理排在第一位、第四位、第二位和第二位；羊草的重要值在各處理拍第二、第一、第八和第一位；各處理區(qū)的短花針茅、冷蒿、銀灰旋花和羊草的重要值排位靠前，在群落中的作用較的大，就單種而言短花針茅在單牧2最占優(yōu)勢(shì)，說(shuō)明只放牧羊會(huì)使群落中的針茅所占優(yōu)勢(shì)變大。

表4 主要植物種群重要值

2.4 群落植物多樣性

表5所示，8月份各處理的三種群落α多樣性指數(shù)與7月份并無(wú)很大差異，無(wú)牧區(qū)的Margarlef豐富度指數(shù)在7、8月都高于其他處理，其中，7月以無(wú)牧區(qū)最大，混牧區(qū)最小，8月以無(wú)牧區(qū)最大，單牧2區(qū)最小。Pielou均勻度指數(shù)在7、8月份均以混牧區(qū)最大，無(wú)牧區(qū)最小，說(shuō)明混合放牧可以使群落物種分布的更加均勻。8月份混牧區(qū)的這三種指數(shù)都比單牧區(qū)1和單牧區(qū)2高，說(shuō)明混合放牧能夠增加群落內(nèi)的種群數(shù)及個(gè)體數(shù)。

表5 群落多樣性指數(shù)

3 討論

混合放牧的形式，對(duì)放牧的家畜進(jìn)行科學(xué)的組織與安排，能夠進(jìn)一步擴(kuò)大和深化合理放牧的效果。之所以要在有計(jì)劃的放牧制度中引入混合放牧，這是因?yàn)楦鞣N家畜的采食特點(diǎn)不同，對(duì)草地的影響也不同的緣故，各種家畜對(duì)牧草的要求是不一樣的?？偟谋容^起來(lái)，羊?qū)δ敛莸囊蟛粐?yán)格，牛的選食性較嚴(yán)，采食牧草時(shí)留茬的高度也不一樣。羊采食牧草時(shí)，下門(mén)齒和硬顎板夾住牧草，將牧草拔下吃進(jìn)嘴里，留茬2—3cm。牛吃草是用舌將牧草攬進(jìn)嘴里再拔下吃進(jìn)，留茬較高，達(dá)5—6cm。從上述情況可知，草地只放牧一種家畜容易造成采食不均，只放羊的地段，往往會(huì)造成重牧，而只放牧牛的地段又容易形成浪費(fèi)〔18〕。

本實(shí)驗(yàn)可以看出，羊喜愛(ài)采食植株較低，鮮嫩多汁的牧草，如細(xì)葉蔥、蒙古蔥、達(dá)烏里龍膽等，對(duì)植株較高的牧草采食較少，而牛會(huì)采食植株較高的植物，如短花針茅、阿爾泰狗娃花、草原絲石竹等。說(shuō)明放牧牛羊?qū)ΨN群的高度都有影響，放牧羊?qū)ΨN群的高度影響不大，但放牧牛卻會(huì)使種群高度明顯降低。李世安提出，牛、羊的吃草習(xí)性不同，羊能吃牛所不吃的短草和雜草，而在放過(guò)羊的地方仍能留下牛所愛(ài)吃的較高的草。此外，羊喜歡采食灌木類(lèi)，牛則不吃。因此，用不同種類(lèi)的家畜進(jìn)行重復(fù)放牧或混合放牧，能使草地得到充分利用〔19〕。而王萬(wàn)茂認(rèn)為不同的牲畜對(duì)草地的要求不同。牛喜食帶甜味多汁的禾木科、豆科和雜草類(lèi)，最適宜在草層密度大，具有中等高度的草甸草地上放牧。羊的喜食范圍較廣，比其它牲畜更能利用低矮牧草，除由高大草類(lèi)組成的草甸地和沼澤草地外，一般草地均可放牧〔20〕。本實(shí)驗(yàn)各處理的總蓋度并無(wú)顯著差異(P>0.05)，但數(shù)值上無(wú)牧和混牧區(qū)稍高一些，混合放牧處理能使總蓋度變大。Pielou均勻度指數(shù)在7、8月份均以混牧區(qū)最大，無(wú)牧區(qū)最小，說(shuō)明混合放牧可以使群落物種分布的更加均勻。其他區(qū)之間的差異不大但是8月份混牧區(qū)的這三種指數(shù)都比單牧區(qū)1和單牧區(qū)2高，說(shuō)明混合放牧能夠增加群落內(nèi)的種群數(shù)及個(gè)體數(shù)。張松蔭《養(yǎng)羊業(yè)進(jìn)展》中提到，在英國(guó)，新西蘭，蘇聯(lián)等國(guó)，廣泛采用牛羊混合放牧，用牛來(lái)調(diào)節(jié)放牧地，使草地保持良好的狀態(tài)。因?yàn)榕？梢云鸬礁畈輽C(jī)的作用，吃掉羊不利用的粗長(zhǎng)草類(lèi)，有利于良牧草的再生，其蓋度和群落植物個(gè)體數(shù)都會(huì)相應(yīng)增加〔21〕。

4 結(jié)論

(1)在混合放牧處理中,放牧牛對(duì)短花針茅的采食導(dǎo)致短花針茅高度降低，因此可減弱針茅果實(shí)對(duì)羊皮的傷害。

(2)混合放牧下由于不同牲畜食性選擇不同，可以很好的利用草地資源。牛羊的采食習(xí)慣不同。羊喜愛(ài)采食植株較低，鮮嫩多汁的牧草，而牛會(huì)采食植株較高的植物。

(3)在較短的放牧?xí)r間里，由于不同牲畜對(duì)植物資源的利用不同，植物的多樣性有所提高。

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Effects of Mixed Grazing System on Plant Community in the Desert Steppe in a short time

WU Qian, HAN Guodong*, Wang Chenjie*, LIU Xiaojuan, WANG Zhongwu, LI Zhiguo

(College of Ecology and Environmental,Inner Mongolia Agricultural University,Huhhot 010018 )

The paper studied on the different grazing method (single grazing, mixed grazing and no grazing).Using the Xilamuren steppe as the research object, to discuss the effect of mixed grazing on plant community in the desert steppe. And we made three conclusions: (1) In the mixed grazing treatment,cattle grazing decreased the height of Stipa breviflora so the damage to the sheepskin can be reduced. (2)Mixed grazing made a good use of grassland resources due to the different choices of food.The habits of cattle and sheep are different, and the sheep preferred low, tender and juicy grasses, and the cattle preferred higher plants.(3)In a short time,different animal using different plant resources,and the plant diversity was increased.

Mixed Grazing Plant;Communities;Desert Steppe

S812.8

A

2095—5952(2015)01—0040—06

2015-02-16

武 倩(1991-)，女，內(nèi)蒙古巴彥淖爾市人，從事數(shù)量生態(tài)研究。