长江源区高寒草甸生长季载畜量对模拟增温的响应

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2024.00009

摘要/Abstract

摘要：

青藏高原高寒草甸是中国重要畜牧业基地，也是气候变化敏感区和生态脆弱带。为探究气候变暖对长江源区高寒草甸生长季载畜量的影响，以长江源区北麓河流域典型高寒草甸为研究对象，开展了模拟增温试验。测定了高寒草甸植物地上生物量和牧草品质，确定了高寒草甸的数量载畜量和营养载畜量，以期为制定合理的高寒草甸载畜量提供科学依据。结果表明：（1）增温（150 W·m^-2）增加了高寒草甸5、30 cm深土壤年均温度，降低了0~10 cm土层的年均含水量，但增加了20~40 cm土层的水分。（2）增温使2017、2018年的6月（生长季前期）群落地上生物量分别显著增加了78.55、79.74 g·m^-2，但对生长季后期（2017、2018年的9月）无显著影响；杂类草和禾本科植物占群落地上生物量的比重增加，但莎草科植物比重降低。（3）增温使群落和杂类草植物中的粗蛋白和粗脂肪含量降低，牧草品质下降。（4）增温处理下每公顷数量载畜量、可消化蛋白载畜量、代谢能载畜量在2017年6月分别增加了2.37±0.22、6.72±0.41、3.89±0.32羊单位，在2018年6月分别增加了2.41±0.30、6.29±0.25、3.95±0.17羊单位；但生长季后期无显著变化。根据研究区实际，在气温上升背景下，长江源区高寒草甸生长季前期以数量载畜量安排放牧为宜，生长季后期应以代谢能载畜量安排放牧为宜。

关键词: 青藏高原, 气候变暖, 牧草品质, 生物量, 载畜量

Abstract:

In recent decades， global warming has become an undeniable fact. The alpine meadows on the Qinghai-Tibet Plateau are one of the main animal husbandry bases in China， as well as climate change sensitive areas and ecologically fragile zones. To investigate the impact of climate warming on the livestock carrying capacity of alpine meadows in the source area of the Yangtze River during the growing season， a simulated warming experiment was conducted on a typical alpine meadow in the Beilu River Basin of the source area of the Yangtze River. We measured the aboveground biomass and forage quality of alpine meadows during warming and non-warming scenarios， respectively， and determined their quantity and nutrient carrying capacity of alpine meadows， as to provide scientific basis for formulating reasonable alpine meadows carrying capacity. The result showed：（1） The increase of temperature （150 W·m^-2） increased the annual average soil temperature at depths of 5 and 30 cm in alpine meadows， and decreased the annual average soil moisture at depths of 0-10 cm， but increased the annual average soil moisture at depths of 20-40 cm. （2） Warming significantly increased the community aboveground biomass by 78.55 g·m^-2 and 79.74 g·m^-2 in the early growth season （June 2017 and 2018）， but had no significant effect on the later growth season （September 2017 and 2018）； warming increased the proportion of aboveground biomass of forbs and grasses in the community， but decreased the proportion of sedge plants. （3） Warming reduces the crude protein and fat content in communities and forbs， resulting in a decrease in forage quality. （4） Under warming treatment， the quantity carrying capacity， digestible protein carrying capacity， and metabolic energy carrying capacity increased by 2.37±0.22， 6.72±0.41， and 3.89±0.32 sheep units per hectare in June 2017， and 2.41±0.30， 6.29±0.25， and 3.95±0.17 sheep units per hectare in June 2018， respectively； However， there was no significant change in the later growth season. According to the actual situation in the research area， under the background of warming， it is advisable to arrange grazing based on the quantity carrying capacity in the early growth season of the alpine meadow in the source area of the Yangtze River， and to arrange grazing based on the metabolic energy carrying capacity in the later growth season.

Key words: Qinghai-Tibet Plateau, climate warming, forage quality, biomass, livestock carrying capacity

中图分类号:

S155

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图/表 10

表1 三江源区草场天然牧草24 h体外产气量

Table 1 24 h in vitro gas production of natural pasture in grassland of Sanjiangyuan region

作者	年份	24 h产气量/mL	地点
孙鹏飞等^[19]	2014	42.94	称多县
郝力壮等^[8]	2013	47.26	玉树县
张胜权^[20]	2013	51.07	玉树县
郝力壮等^[21]	2018	43.52	河南蒙古族自治县
本研究	2017, 2018	46.20	治多县

表2 增温（W），土壤深度（D）及二者交互作用（W×D）对土壤温度和水分的影响（ F 值）

Table 2 The effects of warming， soil depth， and their interaction on soil temperature and moisture （ F-value）

指标	处理
指标	W	D	W×D
土壤温度	52.13^**	25.46^**	11.34^**
土壤水分	82.94^**	64.21^**	23.56^**

图1 增温处理下5 cm和30 cm土壤温度，以及0~10 cm和20~40 cm土壤水分的变化注：不同小写字母代表差异显著，P<0.05

Fig.1 Changes in soil temperature at 5 cm and 30 cm depth （A）， and soil moisture at 0-10 cm and 20-40 cm depth （B） under warming treatment

表3 增温（W）、月份（M）及二者交互作用（W×M）对地上生物量（AGB）、禾草生物量（G）、莎草生物量（S）、杂草生物量（F）、酸性洗涤纤维（ADF）、粗蛋白（CP）、粗脂肪（EE）、数量载畜量（SZ）、可消化蛋白载畜量（CPZ）和代谢能载畜量（MEZ）的影响

Table 3 Warming （W）， month （M）， and their interaction （W×M） on aboveground biomass （AGB）， grasses biomass （G）， sedges biomass （S）， forbs biomass （F）， acid detergent fiber （ADF）， crude protein （CP）， crude fat （EE）， quantity carrying capacity （SZ）， digestible protein carrying capacity （CPZ）， and metabolic energy carrying capacity （MEZ）

处理	AGB	G	S	F	ADF	CP	EE	SZ	CPZ	MEZ
W	6.99^*	3.69^?	0.97	7.99^*	5.56^*	0.48	5.06^*	6.99^*	3.70^?	5.66^*
M	19.99^*	11.25^*	25.18^*	10.45^*	2.61	0.47	0.70	19.99^*	9.43^*	60.80^*
W×M	1.90	1.57	0.29	1.88	1.56	1.13	0.37	1.90	0.81	2.97

图2 增温处理下群落地上生物量的变化注：不同小写字母代表差异显著，P<0.05

Fig.2 Changes in community aboveground biomass under warming treatment

图3 增温处理下禾本科、杂类草和莎草科植物地上生物量的变化注：不同小写字母代表差异显著，P<0.05

Fig.3 Changes in aboveground biomass of grasses， forbs， and sedges plants under warming treatment

图4 增温处理下不同功能群植物地上生物量占群落地上生物量比重的变化

Fig.4 Changes in the proportion of aboveground biomass of different plant functional groups to the aboveground biomass of the community under warming treatment

图5 增温处理下群落酸性洗涤纤维、粗脂肪和粗蛋白的变化注：不同小写字母代表差异显著，P<0.05

Fig.5 Changes in community acidic detergent fiber， crude fat， and crude protein under warming treatment

表4 增温处理对各功能群牧草品质的影响。

Table 4 Effects of warming treatment on forage quality of different functional groups

功能群	牧草品质	6月		9月
功能群	牧草品质	对照	处理	对照	处理
禾本科	ADF/%	39.06±0.85^b	43.31±1.08^a	45.81±1.53^a	46.78±1.42^a
	CP/%	10.93±0.43^a	10.08±0.46^a	7.23±0.42^a	6.55±0.48^a
	EE/%	2.03±0.38^a	1.88±0.41^a	1.72±0.22^a	1.63±0.27^a
莎草科	ADF/%	37.67±0.88^a	36.81±1.24^a	41.36±1.29^a	42.81±1.25^a
	CP/%	12.16±0.82^a	12.91±0.67^a	8.06±0.39^a	8.39±0.47^a
	EE/%	2.21±0.19^a	2.30±0.21^a	2.01±0.16^a	1.98±0.18^a
杂类草	ADF/%	34.18±0.86^b	37.95±1.39^a	37.56±0.84^a	37.77±0.95^a
	CP/%	16.04±0.44^a	14.29±0.35^b	9.93±1.36^a	8.04±0.86^b
	EE/%	2.83±0.32^a	2.71±0.28^a	2.65±0.24^a	2.54±0.25^a

图6 增温处理下数量载畜量、可消化蛋白载畜量和代谢能载畜量的变化注：不同小写字母代表差异显著，P<0.05

Fig.6 Changes in quantity carrying capacity， digestible protein carrying capacity， and metabolic energy carrying capacity under warming treatment

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