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任继周院士学术贡献(代序)
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一、科学研究
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(一)创立草原的气候—土地—植被综合顺序分类法
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1956年,任继周提出了草原的综合分类法,以后与其学术集体不断完善,发展成为草原的气候—土地—植被综合顺序分类法,简称草原综合顺序分类法。
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草原综合顺序分类法是在深入研究了草原的发生与发展基本规律的基础上,唯物辩证地处理了形成草原的气候、土地、生物和劳动生产各类因素在草原分类中的作用和分类指标的位置后,提出的与世界当前存在的六大类草原分类法具有明显不同特色的分类法,是我国两大草原分类法之一。它的学术特色在于:
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(1)分类指标信息量大,对生产有较多的指导意义。
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(2)第一级分类单位——类以水热指标划分,用以表达水分状况的草原湿润度(K),据地理学家艾南山(1984)研究指出,草原湿润度与著名的贝利的湿润度(S)、霍尔德里奇的可能蒸散率(PER)、桑斯威特的可能蒸散(E0)、彭曼的干燥度(A)以及布迪科的辐射干燥指数(K)具备相同的功效,但草原湿润度(K)计算简单,应用更加方便。
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(3)该分类法最重要的第一级分类单位是数量分类,结果客观、可靠,并可用计算机检索分类。
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(4)综合顺序分类法设计的第一级分类检索图在国际上称为“Ren-Hu’s Chart”,可以直观体现类的地带性和发生学关系;可以根据类在检索图中的坐标位置,确定各个类的相似或相异程度,预测它的自然特性和生产特征。
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(5)它可以将全世界相互远离的各类草地——天然草地、人工草地、地带性草地、非地带性草地纳入一张图、一个分类系统之中。
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草原综合顺序分类法自建立以来,已成功地应用于甘肃、宁夏、青海、新疆、内蒙古、西藏、四川、贵州等省、自治区的草原分类。1978年,草原综合顺序分类法及其检索图获甘肃省科学大会荣誉奖,任继周为主持人,第一获奖人。1995年综合顺序分类法由其助手胡自治主持进一步改进,研究成果获1999年农业部科技进步二等奖。
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(二)创造了划破草皮,改良草原的理论与实践
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1958年,任继周在我国首次提出了划破草皮改良高山草原的理论,通过试验,使改良的草原生产力提高2.5倍。1965年出版了《划破草皮 改良草原》一书。划破草皮改良高山草原的创新之处在于:在不破坏草原天然植被的前提下,以机械适度划破絮结的草皮,增加土壤的通气性、透水性,改良土壤理化特性,促进牧草的营养繁殖、天然下种和生长,从而达到提高草原生产力的目的。这是应用生态学原理改良退化草原的范例。为了将这一技术应用于占我国草原面积1/3的高山草原,任继周在20世纪60年代初积极与青海省畜牧机械研究所联系,合作研制出我国第一代草原划破机——燕尾犁,进而发展为划破补播机。目前,划破草皮已成为我国甘肃、青海、四川、西藏、内蒙古等省、自治区大规模改良草原的常规方法之一。草原划破补播与目前在新西兰、美国盛行的Direct drilling极为相似。40余年前创造的这一技术在改良我国草原的实践中仍将发挥更大作用。
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(三)开创划区轮牧及放牧生态学的研究
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20世纪50年代末,任继周最早将西方和前苏联的划区轮牧先进理论和方法全面引进我国,并在试验和实践的基础上,提出了具有我国特色的高山草原整套划区轮牧实施方案。
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任继周在这一领域的贡献主要是:
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(1)通过试验、宣传、推广,提高了我国草原学界对划区轮牧的认识,为在全国范围内应用这一先进技术奠定了思想及理论基础。
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(2)在大量试验研究的基础上,针对我国不同草原类型,提出了划区轮牧的周期与频率、轮牧分区及其布局、划区轮牧规划、牧场轮换、轮牧分区障隔的设立等,为在我国实行划区轮牧提供了技术准备。
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(3)1958年在甘肃天祝县红疙瘩牧业村实施了全面的划区轮牧,并在生产和管理上取得了全面的成功,被评为全国先进集体,获得了国务院颁发的由周恩来总理签署的奖状。40余年前提出的原则至今仍普遍应用于我国草原合理利用的实践。他在20世纪60年代提倡并在甘肃天祝抓喜秀龙滩建立草原围栏的实践,已在全国牧区得到重视,成为我国合理利用草原的基本措施。
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任继周在20世纪50年代中期研究划区轮牧的同时,还对我国西藏羊、牦牛的划区轮牧和放牧习性进行了研究,发表了研究论文,这是我国在放牧生态学领域最早的研究成果。
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(四)建立了评定草原生产能力的新指标——畜产品单位
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20世纪60年代末,任继周针对载畜量单位在评定草原生产力中存在的弊端,提出了畜产品单位的概念。1978年他和助手们研究、建立了评定草原生产能力的新指标——畜产品单位(Animal product unit,简称APU)体系。畜产品单位体系是一个评价草原生产力的新概念和新尺度,它具有下列重要科学意义:
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(1)它是根据草原生态系统的理论,确定了在草原畜牧业生产中,牧草、载畜量、畜产品是不同转化阶的产品,分别反映草原的基础、中间和最终生产力,畜产品单位指标可以评价和反映草原生产最后一个转化阶的真实生产力。
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(2)畜产品单位指标把家畜作为草原的生产资料与产品在属性上区分了开来,从而排除了长期存在的草原家畜头数指标在生产中造成的误差和假象,反映了草原生产的真实效率。
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(3)畜产品单位是一个可换算的标准单位,从而结束了不同国家、不同时期和生产不同畜产品的草地生产力不能比较的历史。
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畜产品单位指标提出后,即被我国相关的生产管理、科研、教学等部门接受应用,已为我国农业部主编的《中国畜牧名词术语标准》一书收录,编入了《中国大百科全书》、《中国农业百科全书》、《中国资源百科全书》等重要工具书,并被国际权威著作《世界资源:1987》引用。
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(五)建立草原生态化学的理论体系
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1975年,任继周带领学术集体开始了草原生态系统内能量与矿质元素循环的研究。在此基础上,为草原专业本科生开出了专业基础课——草原生态化学。经过10年的研究与教学实践,他主编出版了全国高等农业院校试用教材《草原生态化学》(1985),并组织出版了《草原生态化学实验指导》(1987,吴自立主编),标志着这一分支学科在草业科学中的初步形成。
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任继周的学术贡献主要有:
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(1)确立了草原生态化学的任务是以土壤—牧草—动物为主干,以化学为手段,阐明草原生态系统中能量与矿物元素转化的规律。
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(2)揭示了牧草中硒含量与草原类型间的内在关系。
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(3)提出了草地硒含量水平的综合指标(grassland comprehensive criteria of Se level,简称GCCSL),用以判定牧草中硒含量的多寡。
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目前,草原生态化学已是草业科学专业本科生的主要专业基础课之一。草原生态化学研究已成为草地农业生态系统研究的重要组成部分,1989年中国草原生态学会设立了草原生态化学研究组。英国CABI于2000年出版了阐明草地营养元素在土—草—畜间循环规律的著作,它的科学思路与任继周主编的《草原生态化学》极为相似。可以预见,草原生态化学研究在促进草业生产发展中将发挥日益重要的作用,学科本身在促进产业提升的同时也将得到长足发展。
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(六)提出了草原季节畜牧业理论
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1978年,任继周及其学术集体在对西北诸省、自治区草原畜牧业考察和草原生产流程分析研究的基础上,提出了草原季节畜牧业理论。
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我国草原家畜的饲料几乎完全依靠天然草原,但在牧草的“供”与家畜的“求”之间存在着尖锐的季节性矛盾,暖季牧草利用不完,而冷季牧草供应不足,家畜在冬春枯草期多处于饥饿状态。全国每年因“春乏”而使家畜死亡及体重减轻的损失约占畜群生长量的30%。
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为解决这一问题,草原季节畜牧业理论提出了下列综合措施:
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(1)冷季保持最低数量的畜群,以减轻冷季牧场的压力,结合补饲,使草畜基本平衡,避免因营养不足造成的家畜损失。
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(2)暖季充分利用牧草的生长优势,杂种幼畜的生长优势及杂种优势,快速育肥。
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(3)冷季来临前,按计划淘汰家畜,不使其越冬(羊)或只越一个冬季(牛),当年(或18个月内)收获畜产品。通过这些综合措施,有效地缩短生产周期,减少冬春损失,加强畜群周转,使幼畜的增重尽可能转化为畜产品,提高草原畜牧业的生产效率。
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草原季节畜牧业与国外肥羔业、肉犊业有本质的不同,主要的区别在于前者着眼于在粗放管理条件下草、畜的积极的季节平衡,而后者则是不受季节条件制约的集约化商品生产。
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草原季节畜牧业理论一经提出,便在全国范围内普遍得到赞同与应用,改进了我国草原畜牧业传统生产方式,大幅度地提高了我国北方牧区的生产效益,最高可使单位面积草原的畜产品增加11倍。该理论的主体被完整地纳入大型专著《中国植被》第27章——“草场植被的合理利用与草场生态系统的管理”。中央农业电影制片厂拍摄了同名影片(导演万迪基),并译为英文,介绍到国外。
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1988年,以草原季节畜牧业学说为核心内容的“高山草原生态系统研究”获农业部科技进步二等奖,任继周为主持人、第一获奖人。
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(七)提出了提高高山草原生产能力的综合技术措施与理论
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在20世纪60年代和“文化大革命”期间先后完成的“提高高山草原生产力的研究”和“天祝永丰滩高山草原样板田试验”的基础上,任继周及其助手们,1975年在甘肃天祝万亩草原上进行了全国科技发展计划项目“高山草原改良中间试验”,地方相关行政和生产部门也被邀请参加了中试。经过5年的努力,面积为670hm2的中试基地产草量提高7.5倍,载畜量提高4.4倍,草原生产能力提高3.8倍,每百公顷草地收获2 250个畜产品单位,接近发达国家的水平。
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任继周的重要贡献包括:
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(1)在我国最早进行了草原畜牧业现代化生产的中间试验,提出了在生产中合理利用和改良草原的一整套综合技术措施。
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(2)建立了根据4月份土壤含水量状况,预测当年牧草产量的数学模型,将我国草地牧草产量的研究从规律探索推进到预测预报的更高层次。
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(3)提出了冷季草地“临界贮草量”的概念,确定了中试基地草地贮草量的临界值,发展了草原培育学的理论,并为冷季草地畜牧业生产从经验型到科学型的转变提供了依据。这是我国草原学界将科研成果直接应用于大面积生产实践,又从实践中丰富和发展草原科学理论的重要尝试。该成果中提出的“临界贮草量”概念和牧草产量预测模型至今仍对我国草业科学与生产有重要指导意义,所形成的阈值和关键生态过程的论点为草地农业生态系统评价提出了新依据。
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1979年,这一科研成果获得甘肃省科技成果一等奖,任继周为主持人、第一获奖人。
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(八)建立了西南岩溶地区草地—畜牧系统可持续发展的技术体系
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1981年以来,任继周在贵州率先开展了我国南方岩溶地区草地的开发研究,主持农业部“六五”重点攻关项目和国家“七五”重点攻关项目的同时,先后担任农业部“湖南、湖北、贵州三省南方草地实验示范区建设”项目技术专家组组长及联合国UNDP和新西兰政府资助项目“云贵高原草地农业系统的开发研究”项目的技术总裁,指导项目区各省草地畜牧业建设。“八五”开始,甘肃省草原生态研究所在这一地区的项目改由蒋文兰为第一主持人,任继周为第二主持人和国际合作项目的负责人,继续指导项目的研究工作,前后累计长达20余年。
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我国西南岩溶地区,多年来“以粮为纲”,土瘦民穷,举世罕见,全国贫困人口的1/4集中于该地区。但另一方面,这一地区草地的水、热和生物资源的开发潜力明显地高于北方草地。
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建立西南岩溶地区草地—畜牧系统可持续发展技术体系研究的主要研究成果包括:
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(1)明确了我国西南岩溶地区具备建立有特色、现代化、可持续的草地农业系统的有利条件。
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(2)确定了适应长江中游和岩溶地区的牧草品种及其用于建立人工草地的适宜组合。
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(3)建立了人工草地建设和退化草地恢复的技术体系。
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(4)建立了人工草地—绵羊放牧系统技术与管理体系。
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(5)建立了科研—示范—推广—培训四位一体的跨地域科技系统工程。在贵州省威宁县灼圃建立的试验站—示范场—农户相结合的模式,使460多hm2草地的产草量增加11.5倍,载畜量及羊的体重、产毛量等均达到新西兰的生产水平,农民人均收入增加8倍。被当时的贵州省领导称为脱贫致富的“灼圃模式”。同时,任继周开创了科技专家在数省区范围内与政府部门合作,直接指导生产,并获得显著经济、生态与社会效益的先河。
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1987年,“六五”农业部攻关项目“云贵高原退化草地的恢复与重建”获农业部科技进步二等奖,任继周为主持人、第一获奖人。1992年,他主持的“七五”国家攻关项目专题“云贵高原区人工草地草畜试验区”作为项目的一部分,获国家科技进步三等奖,在报奖时,他自动退出评奖,将获奖机会留给年轻同志。1997年,云贵高原草地农业研究获国家科技进步三等奖,任继周为第二获奖人。
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2002年,任继周作为主要成员,参加了国务院研究室组织的南方草地考察组,向中央提出了实施西南岩溶地区现代草业和奶业行动计划的建议。得到了国务院主要领导的批示,认为“这个建议应予以重视”,并要求国务院有关部门提出方案。
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(九)建立了黄土高原区草地农业系统的发展模式
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自20世纪70年代末,任继周针对我国传统农业以单一种植业为主的病态格局,致力于提高我国农业整体生产力的研究。以甘肃省草原生态研究所庆阳黄土高原试验站为依托,先后主持完成了农业部重点攻关项目“草地农业生态系统的研究与建设”、“黄土高原草地农业综合技术开发研究”、中澳合作项目“草地农业生态系统研究与发展项目”等。
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任继周在这一研究领域贡献有下列各点:
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(1)最早倡导把牧草与家畜充分引入黄土高原单一种植业的生态系统,以土地—植物—动物“三位一体”的综合观点研究生态系统的建设、管理与效益。
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(2)提出草地农业生态系统中存在着经济效益的倒金字塔模式。在草地农业生态系统中,通过各转化阶的农学措施,价值流的增大,可使生产效益逐级放大,从而出现倒金字塔模式,为草地农业向深度发展提供了理论依据。
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(3)提出了一整套调整、优化农业生产结构,控制水土流失,治理我国黄土高原,发展草地农业生态系统的技术体系。
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(4)为黄土高原区树立了草地农业可行性的实体样板。庆阳黄土高原试验站的粮食播种面积减少17%,豆科牧草种植面积增加1.67倍,粮食单产提高60%,总产量提高37%,化肥施用量减少33%,土壤有机质含量增加23%,牧业产值在农牧业总产值中的比例由15.9%上升到56.8%,农牧业总产值增加1.04倍,每公顷纯收益提高1.7倍,水土径流量和冲刷量分别降低88.4%和97.4%。西峰市什社乡下咀村、西村等示范村牲畜增加近3倍,粮食总产量增加41.4%,平均单产提高43.3%,人均收入提高1.6倍。
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草地农业生态系统在我国黄土高原的实践被《光明日报》等誉为“发展农业的根本出路”。现已成为黄土高原区治理水土流失,提高系统生产力,实现可持续发展的主要途径之一。
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1999年,任继周致信甘肃省委、省政府主要领导,提出在陇东黄土高原以平凉为中心建立巨型畜牧业基地的建议,得到高度重视。平凉市委、市政府积极落实,请任继周前往指导,制定实施方案。草畜产业已成为当地发展经济的支柱产业之一。
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(十)创建了草坪研发的理论与技术体系
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20世纪80年代初,任继周根据国内外草坪学与草坪业的现状与趋势,率领他的学术集体,开始了草坪的研究与开发,在运动场草坪、景观草坪的建植与管护,草坪草的引进与选育,草坪的质量评定等方面取得了系列成果。
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我国以往对草坪学的研究,多集中于草坪草的引种评价,尚未形成自己的草坪科学理论体系,运动场草坪建植管理技术的研究几乎处于空白,基本上凭经验摸索。
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该项目取得的主要成就包括:
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(1)丰富和发展了我国的草坪学理论。提出了“最佳坪床结构”、“建坪的数量化决策”、“坪用价值”、“运动场草坪质量评定体系”等新概念,促进了整个学科理论体系的形成。
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(2)创建了我国的运动场草坪建植与管理技术体系。根据草原类型检索图,确定了适于我国不同地区的草坪草种和品种。创建了混合直播法,建立了从坪床准备到建坪、管理等一整套具有我国特色的运动场草坪建植与管理技术。根据这一技术体系建成的北京第11届亚运会田径主场地——国家奥林匹克体育中心运动场和全国青运会主场地——沈阳体育中心运动场,被国内外专家与教练员、运动员誉为国际一流水平,为祖国赢得了荣誉。
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1991年,该项目获农业部科技进步二等奖,1992年获国家科技进步三等奖。任继周作为项目主持人,从提出思路、进行设计到组织实施都付出了巨大的心血与汗水。在报奖时,他却把自己的名字去掉,而代之以年轻同志。
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(十一)研制出甘肃省生态建设与草业开发专家系统
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1981年以来,任继周带领学术集体,开始了草地资源监测和牧区雪灾的研究,先后完成了甘肃、青海、新疆、西藏等省、自治区的草地资源监测及北方四省区耕地面积监测等。2000年在甘肃省省长基金支持下,开展了“甘肃省生态建设与草业开发专家系统”的研究与开发,并于2001年圆满完成。
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该项目被誉为在生态问题研究中,成功地引入地理信息系统与其他信息技术的范例,代表了我国草业学界在该领域的水平与进展。其主要成果包括下列各点:
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(1)研制了《甘肃省草业开发专家系统》,并发行了单机版软件光盘;建成了基于GIS的《甘肃省生态建设与草业开发专家系统》网站。
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(2)依据草原综合顺序分类法及农业资源与环境地理信息空间数据库,制作出《甘肃省草地类型空间分布电子地图》,为指导农业结构调整、草业建设和发展提供了科学依据。
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(3)在全省范围内,以乡为单位,明确了当地适宜引种的牧草种类和相应的栽培及加工利用技术。
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(4)研制出了甘肃省苜蓿病害诊断系统,为苜蓿病害及时防治提供了重要指导。
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(5)建立了草地农业资源空间数据分析系统,提出了全省适宜退耕还草的地理分布和标准,为土地资源综合评价和开发利用提供了决策分析的新技术和新手段。
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目前该项目已拓展为国家攻关项目,正在对西部七省、自治区进行研究。2002年,该成果获甘肃省科技进步二等奖,任继周为项目主持人、第一获奖人。
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(十二)建立了草地农业生态系统的理论体系
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20世纪80年代以来,任继周带领学术集体在我国黄土高原、云贵高原、青藏高原及内陆盐渍区开展了草地农业生态系统的研究,并逐步形成了草地农业生态学的理论体系。在上述科研成果的基础上,1995年任继周主编出版了《草地农业生态学》,1998年出版了《草业科学研究方法》和《河西走廊盐渍地的生物改良与优化模式》等著作。
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草地农业生态系统的理论核心与前沿包括了下列的一些理论:
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(1)界面论。草地农业生态系统存在3个主要界面,即草丛—地境界面(界面A),草地—动物界面(界面B)和草畜—经营界面(界面C),研究界面中的一系列生态过程,是阐明系统行为特征的简捷途径。
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(2)结构与功能。草地农业生态系统具有4个层次的生产,即前植物生产层(自然保护区、水土保持、草坪绿地、风景旅游等),植物生产层(牧草及草产品等),动物生产层(动物及其产品),后生物生产层(加工、流通等)。后生物生产层是植物、动物产品加工和流通而实现社会化的过程,其生产效益可能超过以上各个生产层的若干倍。
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(3)系统耦合与系统相悖论。草地农业生态系统的4个生产层之间可以有条件地进行系统耦合,产生系统进化,多方面释放系统的催化潜势、位差潜势、多稳定潜势和管理潜势。系统相悖和系统耦合是一个事物的两个方面。系统相悖主要表现为空间相悖、时间相悖和种间相悖,草地退化就是草地系统相悖的综合体现,解决草地系统相悖的关键是建立和完善草地农业生态系统结构,促使子系统之间的耦合。
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(4)草地健康评价。健康的草地生态系统服务是全价的,健康系数和有序度均为最大化,处于不健康阈值以下的生态系统,有序度和健康系数趋近于零,其服务价值自然近于零。草地基况(condition,C)、草地活力(vigor,V)、组织力(organization,O)和恢复力(resilience,R),即CVOR可作为综合评价草地农业生态系统健康的体系。
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《草业科学研究方法》一书的最大特色在于首次以四个生产层的体系综合介绍野外与室内的各种方法与技术。该书1999年获全国优秀图书暨科技进步二等奖,任继周为第一获奖人。《草地农业生态学》与《草业科学研究方法》的出版,标志着草地农业生态学作为草业科学一个分支学科,其理论体系和方法论的正式确定,而《河西走廊盐渍地的生物改良与优化生产模式》则丰富与发展了这一分支学科。
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2002年,以钱正英院士为组长,30余位两院院士或专家参加的中国工程院西北水资源项目综合组在向中央提出的“西北地区水资源配置、生态环境建设和可持续发展战略研究项目综合报告”中,将建设草地农业系统,开展草地农业和特色农业作为我国西北地区农牧业发展的主要方向。
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对于草地农业生态系统的理论与实践的重要意义,我们再补充如下的总结和评价。1984年钱学森从系统工程理论的高度,提出了发展草业系统工程的理论。与此同时,任继周提出了草地农业生态系统理论。他定义了草地农业生态系统的概念,论证了草地农业生态系统的发生与发展,提出了草地农业生态系统的四个生产层,完整地论述了草地农业生态系统的结构、功能、效益评价。两位院士建立的有关草业的相辅相成的重要理论,使我国的草业科学思想达到了世界先进水平的新的高度。在这一科学思想的指导下,我国草业已从畜牧业的范畴独立了出来,草业的生产、科研和教学内容已从传统的土—草—畜系统,在前植物生产—植物生产—动物生产—后生物生产等四个生产层的基础上得到了很大的提升和扩展,具有和产生了牧区、农区、林区和城市等草业子系统,草业已成为与农业、林业三足鼎立的植物生产的产业,并且同时具有动物生产特征的产业。
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二、教学与教学研究
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(一)主持制订了第一个全国草原专业本科教学计划和研究生培养方案
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1977年11月,我国的高等教育拨乱反正,开始走上正轨,国家要求各专业制订科学的教学计划和编写出版高水平的全国通用教材。根据农业部的指示,甘肃农业大学牵头召开了全国草原专业教材会议,在任继周的主持下,通过了由他和学术集体提出的以草原调查与规划、草原培育学、草原保护学、牧草栽培学、牧草育种学等专业课为核心的草原专业教学计划,这是我国第一个全国草原专业统一教学计划,它为我国改革开放以后高等草业教育的迅速发展与保证培养质量奠定了科学基础。
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1983年与1991年任继周受农业部委托,两次牵头召开会议,分别制订了“攻读草原科学硕士学位研究生培养方案”,修订了“攻读草原科学硕士学位研究生培养方案”,制订了“攻读草原科学博士学位研究生培养的要求”。被农业部批准并颁发各高校施行,它对规范我国草原科学研究生培养工作,提高整体培养质量起到了具有历史意义的重要作用。
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(二)创建四门草原专业课程
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任继周创建了我国高等农业院校畜牧专业和草原专业(草业科学专业)本科和研究生教学的四门课程,即草原学、草原调查与规划、草原生态化学和草地农业生态学。
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1959年,农业出版社出版了由任继周主编的畜牧专业教科书《草原学》,作为对中华人民共和国建国10周年的献礼。1961年,该书被农业部批准为全国第一本农业院校畜牧专业统编教材,出版了修订二版。
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1985年,农业出版社出版了由任继周主编的第二本统编教材《草原调查与规划》。该书吸纳了许多任继周及其学术集体数十年的研究成果,具有明显的学术特色,1987年被评为甘肃省优秀教材,并被农业出版社推荐为具有中国特色的大学教科书,建议翻译出版,向国外发行。
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同年,农业出版社又出版了任继周主编的另一本统编教材《草原生态化学》。该书从草原生态系统能量流转与物质循环的角度,将土—草—畜整个过程中的能量与元素转换加以系统综合,从而创造了一个国际学术界的崭新学科。促进了草原生态系统的这一分支的研究与发展。
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1980年以来,任继周为甘肃农业大学、南京农业大学、东北师范大学等校的研究生讲授草地农业生态学,该课程1983年以后成为我国草原科学专业和相关专业研究生的学位课或必修课之一。在这门课程教学和研究的基础上,1995年,中国农业出版社出版了任继周主编的草原专业和畜牧专业本科和研究生教材《草地农业生态学》。这是一本在生态系统水平上论述草地农业生态学的教材,充分地体现了任继周近20年在草地农业生态系统研究的新成果。
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1975年,任继周锐敏地注意到草坪学与草原学的内在联系以及草坪在环境建设和体育竞赛中的重要作用,指派甘肃农业大学草原系教师孙吉雄开设草坪学的准备。1983甘肃农业大学草原系率先为本科生和研究生开设了草坪学课程,并于1989年出版了孙吉雄主编的我国第一本《草坪学》教科书。
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(三)培养了一大批研究生和学术骨干
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任继周1955年开始在西北畜牧兽医学院培养草原学研究生,是我国草原科学领域最早培养研究生的导师之一。1981他被国务院学位委员会批准为首批草原学硕士生导师,1984年被批准为我国第一位草原学博士生导师。
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1966年“文化大革命”前,任继周在甘肃农业大学共培养了10名草原学研究生,后来全部成为我国草原学界的学术骨干。1978年恢复研究生培养制度后,任继周继续培养了大批研究生。其中已有43人被聘任了草原专业高级专业技术职务,12人已成为博士生导师。为我国草业发展培养了一批科研、教学和管理领域的骨干。
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任继周在数十年的教学工作中,始终注意教学研究,改革教学方法。“草原科学硕士研究生培养”项目获1989年甘肃省高校优秀教学成果一等奖,“制订我国草业科学硕士研究生培养方案,出版配套教材,提高整体培养水平”项目获2001年国家级教学成果二等奖。
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三、学科和基地建设
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(一)创办了我国第一个草原系和草业学院
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1962年冬至1963年春,任继周作为草原专家参加了全国12年科技发展规划会议。为了落实其中的草原科技发展规划,根据国家科委的文件,1964年在甘肃农业大学畜牧系正式设立了草原专业并当年招生。任继周为畜牧系副主任主管草原专业。1972年,草原专业升格为独立的系,任继周任系主任,这是我国农业院校中第一个草原系,主要面向全国招生。1992年,在任继周的努力下,成立甘肃农业大学草业学院,这是我国第一个草业学院,胡自治任院长,任继周为名誉院长。
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1989年任继周创建的甘肃农业大学草原系和甘肃省草原生态研究所组建的学术集体共同被批准为国家级草原科学重点学科点,这是我国当时唯一的草原科学重点学科点,任继周为重点学科点负责人和学术带头人。
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(二)创办了我国草原生态研究所
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1981年,任继周在农业部和甘肃省的大力支持下,在兰州创办了甘肃省草原生态研究所,隶属农业部及甘肃省。2001年,经农业部和甘肃省批准,加挂中国农业科学院草原生态研究所的牌子。该所面向全国,承担科研、培训和咨询、出版、科技开发等四大任务。拥有农业部牧草与草坪草种子质量监督检验测试中心(兰州)和农业部草地农业生态系统重点开放实验室,是我国草原科学领域内学术力量较强的研究所之一。在农业部组织的“七五”、“八五”期间全国农业科研单位综合能力评估中,在全国1 200余个研究所中,分别名列第14和第9名,全国同行业第1名。
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2002年,在任继周的推动下,经甘肃省人民政府、农业部和教育部批准,甘肃省草原生态研究所整体并入兰州大学,成立了草地农业科技学院,成为部属综合大学中首家草业学院。同时保留并继续使用甘肃省草原生态研究所的名称。
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(三)创办了3个专业学术刊物
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创办学术期刊,利用学术期刊推动学科的发展,培养年轻人才,是任继周学科建设思想的重要组成部分。1964年,任继周应邀为中国科技文献出版社重庆分社出版的《畜牧学文摘》主编草原牧草专栏,每期刊出自编文摘约20篇。当时的这个专栏,帮助了我国草业科学工作者了解国外草原科学研究和发展的概况。此后,在1981—1990年的10年中,任继周先后创办了3个全国公开发行的草业科学学术刊物。
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(1)《国外畜牧学——草原与牧草》杂志 1981年,改革开放后的我国急需全面了解外部世界,在这种大气候条件下,经任继周争取,中国科学技术情报编译出版委员会批准由甘肃农业大学草原系编辑出版译报类刊物《国外畜牧学——草原与牧草》,任继周任第一任主编。该刊在20世纪80年代中期是我国草原科技信息报道量最大的杂志。2000年该刊更名为《草原与草坪》,由胡自治教授任主编,任继周教授任名誉主编。
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在这里我们特别摘录几段任继周为《国外畜牧学——草原与牧草》创刊时写的发刊词,以说明在刚刚打开国门的当时,其作为学术大师的睿智与卓识。
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“历史的经验告诉我们,了解国外情况是很重要的。甚至可以说,不了解别人,也很难真正了解自己。这就是‘以人为鉴’的道理。
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不论是草原本身,还是草原工作者,正在发展着一种十分深刻地全球规模的内在联系。这种联系首先是通过草原科学的发展而实现的。‘趋同性’是一种联系,‘趋异性’也是一种联系。是否能够自觉地去探索这种联系并发展、利用这种联系,几乎是草原科学和草原生产先进程度的标志。不应该以任何借口,把我们与世界分割开来。和其他科学一样,草原科学是没有国界的,尽管它有着严格的地域特点。
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这个刊物应该是个窗口,使我们看见世界草原的风貌,嗅到世界草原的气息,了解国外草原工作者正在做些什么和他们的工作趋势。
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这个刊物还应该是个论坛,在这里我们可以交流对全世界草原问题、草原工作的观点。
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当然更重要的,这个刊物应该成为一个有效率的渠道,使世界各地的草原知识通过它流向中国。草原科技现代化的光荣任务,要求我们把全世界的智慧集中起来,使它变成巨大的物质力量,为我国的草原建设做出贡献。”
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(2)《草业科学》杂志 1984年,任继周教授又创办了以反映我国草业科学研究成果为主的刊物《中国草原与牧草》(1989年更名为《草业科学》),并任主编至今。该刊以《人民日报》1983年9月18日的社论“种草种树,发展牧业,改造大西北”为发刊词,鲜明地反映了办刊的立意与宗旨。该刊1989年被评为甘肃省优秀科技期刊,1999年入选“中国期刊评价数据库统计源期刊”。根据影响因子排序,2003年在全国畜牧兽医类期刊中排名第2。近年来,在任继周主编推动下,该刊与北京克劳沃草业技术开发中心、西部草业工程技术研究有限公司合作,实行企业化管理,走出了一条以刊养刊,更好地为草业生产服务的道路。
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(3)《草业学报》 20世纪80年代末,我国草业科学与技术已有很大的发展和提高,针对全国草业学界需要一个高级学术交流园地的状况,任继周极力奔走,争取主管部门同意,在1990年创办了《草业学报》并任主编。在任继周的直接领导及全体编委和广大读者的共同努力下,《草业学报》的质量不断提高,1999年该刊入选科技部“中国科技论文统计源期刊”,2002年成为中国科学引文数据库(CSCD)核心期刊。2003年,根据影响因子排序,该刊在全国1 534种科技期刊中名列第8,全国畜牧兽医类期刊排名第1,被授予第二届“百种中国杰出学术期刊”。同年,该刊由季刊改为双月刊。2004年由南志标接任主编,任继周任名誉主编。
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上述3个学术刊物的陆续出版,使这个学术刊物系列达到完整,国内和国外,高级和中级配套,对推动我国草业整体的发展和进步起到了十分重要的作用。作为3个刊物的学术领导人和主编,任继周不仅把握办刊的大计方针,而且在组稿、审稿、撰稿等方面身体力行,使刊物与时俱进,不断提高与前进。
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此外,任继周主编出版了包括10个分册,114万字,发行15万册的《草业科技文库》;6个分册,130多万字的《西部大开发退耕还林还草技术丛书》和其他草原学术论文集等多种。
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(四)创建了7个试验站
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任继周十分注意科研联系实践,重视定位研究。针对生产中存在的重大问题,在不同的生态区域建立试验站,进行科研、示范、培训、推广,是任继周科学研究的一大特色。50年来,逐步形成了以试验站为中心,试验站—示范村(场)—联系户相结合的工作方法,较好地实现了理论与实践、科研与生产、科研人员与农民群众的紧密结合。
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早在1954年,任继周就在甘肃天祝祁连山下的抓喜秀龙草原扎立帐篷,开展了草原定位研究。1956年,正式建立了我国第一个草原定位试验站——甘肃农业大学天祝高山草原定位试验站,在这里进行了我国最早的草原科学的定位研究,发表了我国第一批定位试验研究报告。该站现为甘肃农业大学草业学院的主要教学科研基地之一。
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1972年由于牧草栽培学和牧草育种学教学和科研的需要,在农业部和校领导的支持下,任继周领导建立了甘肃农业大学武威牧草试验站。经过几代人30多年的建设,该站已建成为甘肃农业大学草业学院的另一主要教学科研基地。
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1981年,任继周将其主要精力转到甘肃省草原生态研究所以来,先后在甘肃省西峰市、贵州省威宁县、甘肃省景泰县、甘肃省临泽县、云南省曲靖市建立了5个永久性试验站。它们分别是庆阳黄土高原试验站、贵州高原南方草地试验站、景泰草地农业试验站、临泽草地农业试验站和云南曲靖郎目山草地农业试验站。
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这些试验站,在承担重大研发项目,展示最新科研成果,培训地方政府官员、农技推广人员和农民,推广适用技术等方面发挥了无法替代的作用。拥有众多试验站,是甘肃省草原生态研究所的一大特色与优势。随着甘肃省草原生态研究所并入兰州大学,这些试验站在教学方面已开始发挥作用。以试验站为依托,开展研发工作的方法,得到了众多草业科技工作者的认同,试验站建设已成为有关院校及科研单位改善支撑条件的主要内容之一。
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(五)建立兰太草坪公司和西部草业工程技术中心
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加速科技成果转化,提高草业生产能力,在获取生态与社会效益的同时,获取经济效益,始终是任继周关注的问题。1984年,任继周创建了兰太草坪科技开发公司,这是我国国内第一个向国家注册的从事草坪的企业,成立初期他亲任董事长兼总经理,勇敢地迈出了从科研向生产转化的第一步。该公司先后承担完成或设计国内8个高尔夫球场,120余个运动场草坪及800万m2的绿地建设,其中承建的福建登云高尔夫球场是国内首个由中国人自主建设的球场,为祖国争取了荣誉,四川国际高尔夫球场曾被《中国高尔夫》评为最佳球场。
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2000年,在甘肃省科技厅的支持与任继周的推动下,甘肃省草原生态研究所联合中科院寒区旱区环境与工程研究所、甘肃农业大学、中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所、北京克劳沃公司等单位,成立了西部草业工程技术研究中心。任继周院士与程国栋院士共同为中心的首席科学家,这是我国草业领域内首家省级工程技术中心。中心下设西部草业公司,承担了农业部耐旱牧草种子基地建设等研发任务,并在种子销售等方面取得迅速进展,已成为我国兰州以西地区最大的种子供应基地之一,推动了我国草业科技转化与草业生产的发展。
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第五卷卷首语
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草原学
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再版序言
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序言
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“在牧区要保护草原,改良和培植牧草,特别注意开辟水源。牧业合作社应当逐步建立自己的饲料和饲草的基地。推广青贮饲料。”[全国农业发展纲要(修正草案)第三条]
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这几句话,概括了草原学的任务。
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草原学是一门新兴的科学。新中国成立以后,正如其他任何科学一样,由于生产的发展,给自己带来巨大的生命力。它作为一门学科,在大学的畜牧专业中逐渐成长起来。
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十年以来,我们从事这门科学的教学和科学研究工作,在党的关怀和培养之下,我们曾经从多方面搜集资料,编写了自己使用的教材。年复一年,流传日广。但油印本的教材错误甚多,缺乏插图,而且不能满足各方面需求。最近,我们将原教材经过大力改编,交付出版,以应有关专业师生及研究人员参考的需要,并谨以此书作为新中国成立十周年向党献礼。
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由于编者水平的限制,而这门科学本身也比较年轻,在内容方面必有很多不妥之处,希望读者多加指正,以便再版时修正。
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编者
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1959年8月1日
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绪论
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草原及草原学
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什么叫做草原?它的含义应当是:大面积的天然植物群落所着生的陆地部分,这些地区所产生的饲用植物,可以直接用来放牧或刈割后饲养牲畜。
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我国关于草原的这一概念,具有高度的概括性。就其实质来说,继承了我国传统的“草原”一词的含义而又有所发展。按照过去的传统概念,草原仅仅用来放牧家畜,并不用于割草。因此,就其原始意义来讲,约与俄语中пастбище英语中range(ranch)一词相当。但就今天的含义来看,对草原一词上述理解是较确切的。读者尤须注意,畜牧学中草原一词与地植物学中草原一词显然不同。后者所指,约与我们的草原学中的一个草原类型——干旱草原相当(俄语—степпь,英语steppe)。
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草原学
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是农业生产科学整体的一部分,其主要目的,在于以草原为对象,保证畜牧业能够得到数量足够、品质良好的青草与干草,并相应生产其他类型的饲料和作物。就其内容来看,它是从社会主义建设的生产实际出发,从草原的发生与发展的规律着手,研究草原的利用、改良与培育的理论和方法。“一九五六年到一九六七年全国农业发展纲要”第三条规定:“在牧区要保护草原,改良和培植牧草,特别注意开辟水源。牧业合作社应当逐步建立自己的饲料和饲草的基地。推广青贮饲料。”这就概括了草原学的全部任务。
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自从党提出了以粮为纲、多种经营、全面安排,种植业和畜牧业同时并举的方针以后,草原学所担负的使命也日益重要了。
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从草原学的任务和内容来看,应该明确,它首先是农业科学的一个分支,而不是植物学的一个分支。虽然在许多方面它运用了大量植物学的知识,在它的发展过程中植物学者不少贡献,但它不应属于植物学范畴。如果以植物学的目的和方法来代替草原学的目的和方法,这是一种误解,不利于草原学的发展。
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我国草原学发展概述
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我国草原面积辽阔,约为380万km2,占全国总面积的2/5,仅次于苏联,居世界第二位。这一辽阔广大的草原面积,分布于不同的地区,经历着不同的历史条件,因而也具有缤纷繁缛的特色。要认识、说明和改造它,是一项颇为艰巨的任务。这就为我国草原学提供了丰富多彩的内容,同时也提出了许多令人深思的问题。
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我国草原学正是在这样一个背景,通过历代劳动人民生产的实践,逐渐成长起来的。
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远在公元前500年左右(诗经时代),我国劳动人民就能够判断土地是否肥美(周原膴膴)。并且有了较定型的土地规划[1]。也知道草原类型与畜牧业的关系[2],甚至有了关于草原调查的专著[3]、官职[4],以及家畜和饲料生产的法律[5]。有时竟列为强国富民的主要因素[6]。到管子地员篇问世,对于草原类型已有了较系统的论述。该书把土壤分为5种,并且观察记载了每种土壤上所宜生长的作物、牧草和林木。更把地势起伏分为15级,并探讨了它们的地下水位。尤其值得重视的,当时已认识了牧草与土壤之间的规律性,以及植被的演替关系[7]。以后历代农牧业生产中,草原工作都是其中的重要组成部分。当时汉族已进入以作物栽培为主的农业生产时期,而居住于草原区的少数民族以畜牧生产为主,虽然他们有着丰富的实践知识,但缺少文字记述。
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近百余年来,由于资本主义的入侵,我国草原地区改变了原始的沉寂状态,有关草原的调查研究逐渐加多了。但是,追溯这一时期草原工作的历史,却是令人痛心的。根据我们研究,新中国成立前百多年来,在21次草原调查中,由我国学者单独进行的只有7次。有13次是由外国人单独进行的,另外还有一次,是以外国人为主,也有中国学者参加。
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当时我国科学工作者在反动统治下,历尽艰辛,作出了不少贡献。其中主要的有秦仁昌(1923)、郝景盛、庄学本(1930)、姚仲吾(1934)、刘玉夏、何景、王作宾、夏伟瑛(1936)、叶培忠(1943)、耿以礼、耿伯介(1944)、曲仲湘(1945)等人,分别调查了内蒙古、甘肃、青海等地的草原。他们都是植物学者,对于草原的调查也只能是偏重于植物方面,而且往往仅限于标本的采集。今天从草原学的角度看来,虽不免有所偏枯,但为我们打开了草原宝库的大门,积累了最初的资料。
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1944年,耿以礼、耿伯介父子根据调查资料,发表了“甘青牧草考查简要报告”,是针对我国畜牧业的要求所写的有关草原问题的论文。虽然对于问题的理解还颇有局限性,但有其一定的参考价值。
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1945年,植物学者曲仲湘发表了“西康泰宁附近草地之初步研究”一文,较系统地论述了他的调查所得。其中共分“引言”、“地理概况”、“气象纪要”、“土壤述略”、“草地实况”及“结论”等六部分。初次提出了草原研究的各个方面,并明白察觉了放牧对于草原的若干影响。
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几乎与此同时,植物学者何景发表了“河西祁连山植物群落记略”及“祁连山之牧场草原”两文。前者叙述了植被分布的规律,后者就草原本身作了颇为详尽的论述。其中包括“牧场草原之组成”、“牧场草原之生成原因”,并探讨了若干植物的营养价值,提出了改进意见。
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真正的草原工作,还是在新中国成立以后才大规模开展起来。1950年,西北牧区刚刚解放,西北军政委员会就组织西北各高等院校及技术人员成立畜牧调查队,分赴宁夏、甘肃、青海、新疆、陕北等草原地区,深入调查,历时半年。
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1951年夏,由西北畜牧兽医学院组织师生30余人,成立草原调查队,由王栋教授率领,在甘肃河西一带进行草原调查。事后写成“皇城滩、大马营草原调查报告”(1954)。这是我国一本较为系统完整的草原调查报告。
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以后,我国内蒙古、甘肃、青海、新疆等省区都组织了数十人或数百人的草原工作队,或其他相类似的专业队伍,系统地对于各省区进行了科学研究及技术推广工作。1955年以后,上述各省区在草原区成立了草原工作站,负责当地草原的规划、利用、技术推广及其他农牧业生产示范工作,以促进牧区经济生活和文化生活的繁荣。
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与此同时,有关科学研究机关及学术团体(如各地自然科学学会),也纷纷组织了专业队伍,深入牧区,从事草原的调查研究工作。其中值得注意的有中国科学院新疆综合考察队,中国科学院黄河中游水土保持综合考察队,中国科学院治沙队,中国科学院南水北调综合考察队等。在这些大型综合考察队中,均有有关草原的专业队伍,通过调查取得了不少成绩。其他还有吉林师范大学、云南大学、内蒙古畜牧兽医学院、甘肃农业大学等,对于所在地区的草原也进行了一些调查研究。此后几年内,自东北的松辽平原,到西南的喜马拉雅山麓;自东边的滨海盐滩,到新疆西陲的帕米尔高原,都留下了我国草原工作者的足迹。
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1955年底,西北畜牧兽医学院(今甘肃农业大学)畜牧系饲料生产教研组,在天祝牧区设立了天祝高山草原实验站[8],这是我国第一个草原定位研究的长期据点。1958年,内蒙古自治区草原局与内蒙古畜牧兽医学院合设草原实验站四处,分布内蒙古牧区。1957年,以前者资料为主,发表了“关于高山草原的调查研究”论文集(任继周,1957年)。1960年,更在上述基础上,对几年来工作做了全面总结,出版了“高山草原的类型、类型演替及其在生产中的运用”论文集(甘肃农业大学畜牧系饲料生产教研组主编)。我国草原定位研究的初步开展,显示了我国草原科学已经进入了一个新的阶段。
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与此同时,我国草原科学教育也有长足进展。1952年及1953年,南京农学院、西北畜牧兽医学院及华中农学院先后招收了牧草研究生。1953—1954年,西北畜牧兽医学院为西南四省(云南、四川、贵州、西康)举办了牧草训练班,专门培养牧草、草原工作人员。1957年夏,农业部在北京举办了“草原讲习会”,历时两月,训练提高我国各地草原工作人员。1958年,内蒙古农牧学院开设了我国第一个草原专业。1959年,青海大学也设立了草原专业。随着科学技术力量的迅速壮大,今后的草原工作必将出现一个新的局面。
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草原工作开展的同时,有关草原工作的理论著作也出版了。如王栋教授的“牧草学通论”(1952年)、“草田轮作的理论和实施”(1953年)、“草原管理学”(1955年)等著作。与此同时,许多植物学工作者编著各个地区的植物学专著,也从另一角度上丰富了草原学的基本资料。
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社会主义建设的高速发展,尤其在1958年大跃进以来,在总路线、大跃进、人民公社三面红旗的光辉照耀下,为我国草原学提出了巨大的任务,也创造了有利条件。
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还须指出,苏联学者对于我国草原学的建立做出了可贵的贡献。1956—1957年,苏联学者A.A.尤纳托夫来中国科学院新疆综合考察队工作,对于新疆草原深入的研究,得到十分珍贵的资料。1958—1959年,A.Φ.伊万诺夫来我国内蒙古畜牧业兽医学院讲学,并帮助建立了我国第一个草原专业。至于苏联其他的草原论著,也给我们许多宝贵的启示。
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我国草原的巨大生产潜力
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我国草原区饲料生产的巨大潜在力量,是无穷无尽的。
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现在的产量本身就蕴藏着巨大的潜力。我们在皇城滩和三角城调查资料,都肯定地说明了这一点。今以三角城草原的资料为例(表1),可以看出,无论哪一个草原类型,按当时的饲料需要量来说,都有剩余力量。总剩余量达需要量的55.5%。如以当时利用水平来看,还可以增加已有家畜的50%左右。如果以草地单位计算,可剩余536.9公顷的草地单位。
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表1 三角城国营牧场草原生产力统计表(1954)
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皇城滩草原的调查资料,也说明同一问题。当时这个草原的利用率,还不足50%,每年还有很多草料荒弃未用。
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其次,我们还应该注意从改进放牧方式上来挖掘潜力。如所周知,如果把自由放牧改变为划区轮牧,可以减少荒弃率,增加利用率,节省草原面积可达20%~25%,甚至40%。但是,在这一方面,曾经有人怀疑过我国牧区家畜——如性情活泼的藏羊及野性难驯的牦牛,是否能够实行划区轮牧。为了探讨这一问题,我们分别在三角城及天祝牧场,对藏羊及牦牛进行了关于放牧习性的观察研究,得到肯定的答复。
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因此,在放牧制度与放牧技术的改进上,就有很大的可能。通过一系列放牧方面的改进,提高目前草原生产力25%以上,并不需要很长的时间。
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草原未被充分利用,固然造成很大的浪费,但是有些草原因利用不当,而造成放牧过度,同样也削弱了草原生产力。至于长期以来,根本未加利用的草原,在较偏远的地区也随处可见。通过调剂牧场、加强草原勘查,还可以提高现有草原生产力。如内蒙古自治区呼伦贝尔盟,于1952年大力调整牧场,仅陈巴尔虎旗,利用了从未利用过的阿鲁牧场一处,就解决了50万牲畜的冬春饲料问题;新疆维吾尔自治区乌洽县,1950年调整牧场52处,找出新的牧场26处,1955年底,牲畜已经发展到原有数量的2.5倍,而草原尚未用完。
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除了最简单的放牧利用方面的改进以外,还可以进行适当地改进植被成分的措施。在掌握草原植被演变规律的基础上,通过当地条件所允许的方法,施行草原更新,是有远大的前途的。例如,在高山草原区,土壤肥沃,雨量充沛,天然群落的更新并不困难。根据我们的试验:莎草科草地型与双子叶草地型,都有可能变为禾本科草地型。草地类型发生转变后,不仅植物成分得到改善,而且刍料产量也可提高。我们通过一定措施以后,使草原类型发生了定向的改变,达到了预期效果。从现有资料来看,高山草原的最高产量,为5665kg/hm2可食青草(双子叶植物草地型),而最低的不过2695kg/hm2。但是,我们在三角城及天祝,都发现有10000~14000kg/hm2的禾本科草地。这就说明,天然植被的更新方法,蕴藏着3~5倍的潜在力量。但是,针对不同类型草原的特点,采取不同的具体措施来改进植被成分,这是我们在本门学科中应该进一步探讨的课题。
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从以上资料来看,目前还有50%的草原生产力未加利用在改进放牧制度与放牧技术以后,短期间就可以提高生产力的25%。这就是说,仅仅从加强放牧利用和管理一个环节着手,就可提高75%的产量。如果适当地实行草原更新措施,还可提高3~5倍的生产力。在条件具备的地方,施行人工草地及饲料轮作等措施,饲料产量的提高是难以估计的。
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第一编 草原学基础
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第一章 草原发生与发展的诸因素
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第一节 自然因素——光照和温度
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在天然草原上,光照和温度如一对孪生姊妹,形影不离,对于生命界起着广泛而深刻的影响。它们对于草原的作用都是十分巨大的。但就其相互关系来说,光照却居于主导地位。在自然界光照是温度的主要来源。因此,在光量和热量的分配上,两者是这样的一致,以至于可以用物理学的方法颇为精确地互相推算出来。两者对于植物和动物生境的影响也往往表现得难解难分。我们认为把它们作为自然因素的两个部分,进行有区别又有联系的论述是较为恰当的。
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日照是热能的源泉。有机界的一切活动,只能利用它,转化它,而不能创造它或消灭它。日光对于植物界发生着深刻的影响。根据对于光照所表现的特性,植物界分为两大类群,即非绿色植物和绿色植物。
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非绿色植物包括细菌、粘菌、放线菌和真菌,它们没有叶绿素,不能进行光合作用。其中一部分化能细菌可通过一定的化学方法,在一定的自然条件下,分解某些无机物,从而得到热能和其他必需的养料,以维持自身的生存。依靠它们的活动,为世界上积累了最初的有机物质。这种有机物质的积累,虽然量少而进展慢,但它是有机界最早的物质基础。另外的绝大多数非绿色植物,则只能利用现成的有机物质,以腐生、寄生或共生等方式维持自身的生存,不能制造有机物质。
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绿色植物包括藻类、地衣、苔藓、木本植物和草木——木本中间型植物(见附录)。它们的共同特征是:在光照之下,通过叶绿素,可以把多种无机盐类、水分和二氧化碳,制成有机物质,转化并储藏日光能。这些有机物质的某些部分就是动物界的主要食物,也是作为饲用植物所需探讨的主要对象。
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由于长期的有机体与环境的同化过程,植物对于光照形成了特殊的适应类型。我们通常分为喜光植物、耐阴植物和喜阴植物。
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喜光植物,不能耐受任何经常的阴暗,只有在全光照之下,它们的光合作用强度才最大[9]。它们的光合作用和呼吸作用的平衡点较高,即呼吸作用较强,需要较高度的光合作用,才能制成供呼吸作用所消耗的养料,否则,就会耗竭而死。
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耐阴植物,它们虽然能在全光照下生活,而且在全光照下光合作用强度最大。但光合作用与呼吸作用的平衡点较低。在一定的荫蔽下,仍能生活。如鸭茅(Dactylis glomerata),甚至在全光照的1/39的条件下,仍能正常发育。
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喜阴植物,不能在全光照下生长,只有在不足全光照的某一限度内,其光合作用才达到最高强度。光合作用呼吸作用的平衡点也较低。如紫堇(Corydalis edulis)在全光照的1/2时,光合作用强度才最大。酢浆草(Oxalis acetosella)在全光照的1/10时,光合作用强度才最大。
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对于光照不同适应性的多种植物,结合其他生态条件,往往形成一个相当稳定的植物群体[10],它们组成不同的层片。较为高大的植物在最上层,它们属于喜光植物,而下层生长着耐阴植物和喜阴植物,仅仅利用上层植物的漏光进行光合作用。一旦这种相对稳定的光照关系被改变,植被成分也发生相应的变化。譬如森林被采伐或焚毁以后,林下的草本植物和灌木会相继演替,而出现新的群落。林业工作者常常采取措施使林木迅速郁闭,以抑制杂树,也常常用透光伐,以增加光照,抚育幼树[1]。草原工作者常常注意清除灌木丛,给优良牧草创造良好的光照条件。
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光照条件之必须探讨,还不仅仅在于光合作用的强度以及与呼吸作用的平衡关系,它还直接影响到植物的发育。我们已经知道,当光照不能满足植物的特定要求时,植物就不能够通过光照阶段而开花结果。大体来说,原产于北方的植物,由于光照强度不足,而用较长的光照时间得到补偿,它们在一定的时期内,每昼夜需获得连续14h的光照。譬如小麦、黑麦、燕麦、大麦等。对于这种植物,我们称为长日照植物。另一些植物,它们原产于南方,如玉米等,它们在一定时期内,每昼夜只要获得连续9~10h的光照,就能通过光照阶段。对于这些植物,我们称为短日照植物。牧草驯化程度较一般作物为差,对于光照要求的严格性与作物相比,有过之而无不及。这是我们草原工作者所应密切注意的。有许多牧草引种地区不当,不能结实,即与此有关。
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光照除了以其数量和强度对植物发生影响以外,光的质量所表现的作用也不容忽视。在3000m以上的高山,空气中水汽和二氧化碳都较少,日照强度甚大,而且紫外线较多,使若干植物的茎枝矮小而密集,形成了莲座状植物(茎甚短,叶片在地面簇生,如蒲公英或垫状植物)[11]。
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既然光照对于植物本身具有明显的作用,我们就有可能通过对于光照的研究来观察草原发生与发展的若干侧面。并且可以通过这种研究,使用光照的手段,来达到生产上的目的。我们知道,即使在精心栽培的条件下,植物对于日光的利用率也不过可利用光的1%~3%,而绝大部分并未有效地转化为有机质的热能。所以对于日光能的利用潜力是很大的。我们可以建立天然的或人工的植物群落,使其不同品种间构成上下不同的植被层片,以充分利用日光。我们也往往用牧草混播及林牧结合等方式,以充分利用日光能,产生大量优质的有机质。例如在高山草原区,蕨麻(Potentilla anserina)、垂穗披碱草(Elymus nutans)和草原早熟禾(Poa pratensis)三种草分别单独生长时,株本低而叶片少,当组成一个群落时,互相荫蔽之下,过分强烈的光照条件得到改善,并结合其他条件,使株丛较高而叶片丰富,大大提高了它们的饲用价值。
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光照本身对于植物所发生的直接影响已如上述,但是光照是温度的主要来源,它还可以通过温度直接或间接地对草原发生着巨大的影响。从这一意义上说,温度是光照的间接影响的一种因素。
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温度,通常是指大气温度、小气候温度及土壤温度三者而言。大气温度是指地面2m以上的温度;小气候温度是指在特定的植物群体内外,或其他因素影响所及的小范围以内的温度;土壤温度是指一定的土层以内的温度,也叫地温。大气温度和小气候温度我们通称为气温。
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气温和地温对于草原发生着直接和间接的作用。
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温度直接影响到植物的生长和发育。当气温骤烈降低时,往往使植物,尤其在幼苗期的植物,发生冻伤。这种危害性当气温和地温发生较大差别时,尤为严重。譬如植物生长期间,地温在该种植物的低温临界点以上,而气温突然降低到低温临界点以下,往往形成严重的冻伤或死亡。
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温度过低对于天然草原植物所造成的突然损害并不经常出现。而栽培植物则往往因此遭受严重的损失,这就是我们所熟知的霜冻。霜冻使细胞间隙的液体结冰,破坏了细胞结构。或因低温对于原生质的功能破坏,使新陈代谢失去协调。低温所经常用以影响植物生活的一种方式是造成生理干旱。这时土壤水分结冰,不再为植物根部所吸收,对于植物形成一种干旱现象。通常植物在冬季枯萎或落叶就是对生理干旱的适应性能。
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温度过高,也会使植物灼伤。尤其在半荒漠、荒漠草原上,烈日当空,沙面温度有时可高达65~70℃,地面强烈辐射,使空气温度也骤烈升高。我们经常发现幼小植物因灼伤而致死。笔者曾经发现若干栽培植物与沙面接触处出现灼伤痕迹。若干多年生草本植物茎外的残鞘或鳞片等物可有效地防止这种灼伤。对于一般植物来说,40~50℃为最高限。
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各种植物对于温度的高限和低限都不一致。但适宜的温度条件大致为30~35℃。在这一范围内生长最为顺利,光合作用强度最大。
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植物生长对于温度的要求,过去长时期内我们只注意到量的关系,认为只要有了足够的温度的量,植物就可以正常生长发育。因此学者们广泛统计了许多植物的“积温”[12]。自从苏联学者李森科发现植物的春化阶段以后,才注意到植物对于温度有着一种质的要求。各种植物,在萌发时期,要求一定的温度条件,来完成一定的发育阶段,叫做春化阶段。冬播作物往往需要较低的温度刺激(0~5℃),而春播作物或喜温植物春化阶段需要温度较高(如棉花,要求+25℃)。
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植物在一定的生活条件下,对于温度产生了某种适应性。我们通常分为喜温植物和耐寒植物两种。
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许多热带、亚热带植物,气温在10℃以下时,光合作用即受阻,影响正常生长。有些植物在接近0℃时,就发生冻伤。这种植物我们叫做喜温植物。
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也有许多植物在生长季内能耐受严寒或较低气温。它们的发芽温度较低,而且幼苗耐霜冻。高山草原的若干植物表现尤为突出。如高山老鹤草(Geranium alpinum),在春季冰雪中翩然开花,晶莹艳丽。这类植物可称为耐寒植物。
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无论喜温植物或耐寒植物,在一定范围内,对于温度具有颇为广泛的适应性。因为它不能像动物那样知所趋避,只能用有机体本身的机能加以调节。它们多以下列方式来抗御不利的温度条件:
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(1)茎或叶片上生长茸毛或蜡质层,以防御有害的热辐射损伤叶绿素;
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(2)细胞质内含蓄大量盐分,以降低冰点,防止冻伤;
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(3)缩短生长期,在严酷的干旱或寒冷来临以前完成其生活周期;
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(4)改变株丛型,以适应光、温和湿度的条件。如在高山上的垫状植物和莲座植物,其株丛内温度与湿度均较高。有些乔木在较艰苦环境下变为灌木;
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(5)调节蒸腾强度,以使植物体温推持均衡。
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温度条件除了直接地对于植物本身的各种影响以外,还间接地,从许多方面对于草原的发生与发展构成广泛而复杂的影响。
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温度的间接影响包括下列几个方面:
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(1)温度的高低,影响到相对湿度的大小。而相对湿度对于整个生境有着巨大的影响。它不仅影响到土壤的蒸发量,甚至在湿度过低时会打破植物生理的正常蒸腾,而形成物理的蒸发,造成大气干旱。在干旱、半荒漠、荒漠等草原类型,常有干热风肆虐,其湿度极低,有时只有1%~2%,吹拂2~3d,就会使草木枯萎。
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(2)温度的高低,影响到地被物及土壤有机质的分解,从而影响了土壤性质,于是通过土壤条件参与了草原发生与发展。譬如在热带雨林下,由于温度高,有机质分解快,有时几乎没有累积的地被物。而在高山草原,植物遗体在低温条件下(年平均温度不足1℃)大量积累,形成厚达10cm的坚韧草皮,严重地妨碍了土壤的透气性与透水性。
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(3)温度在颇大程度上影响了动物和植物种的分布,从而改变着整个生物界的平衡。
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尽管光照和温度,它们从不同的侧面影响着草原,表现着草原,并构成草原本质的一部分。但是如前所述,它们在量的分配和具体影响方面,确有着密切而难于分割的联系。这种联系可以从垂直分配和平面分配两方面来考察。
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光照和温度的垂直分配,表现于各种地势起伏中。在草原工作中,我们可把地势起伏分作三等。
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一等起伏,其相对高差自100~1000m左右,这样巨大的起伏,对于温度影响很大,大约地势每升高100m,温度降低0.5~0.6℃。而孤立的山峰降低梯度较骤,大面积的高原降低梯度稍缓。这是因为温度之降低,不仅因为大气湿度和二氧化碳减少,不利于保温,更因为孤立山峰接受大地辐射较弱,而这正是气温的主要来源。因此,地势越高,植物的物候期越迟。大约高度每差300m,物候期相差10d[2]。同时由于温度的降低,蒸发量也较少。在一定限度以内,可以为植物利用的有效水分随之增加。有时地势隆起可以造成频繁的地形雨,增加降水量。因此在高山地区经常呈现比山麓地带更为湿润的景观。
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气温降低的原因如下:(1)大约地势每升高8.1m,气压降低100Pa。气压低,表示空气稀薄,单位容积内气体分子数目减少,由分子相撞击产生的动力热也减少;(2)空气中水汽和二氧化碳减少,吸收热的能力较差;(3)有些情况下,大地辐射减弱。
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由于一等起伏温度和空气混杂成分的特点,日照在这里发生着明显的作用。在高山上,强烈的日照使土壤及植株形成特殊的生活型。甚至当土壤缺乏植物覆盖时,使其干旱化或荒漠化[3]。而当阴天或夜幕来临时,气温骤然降低。
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二等起伏,其相对高差在1~100m范围以内,它不能如一等起伏那样通过气温(和日照)的影响创造明显的气候特征。主要是依靠它的地形单位的影响,表现为草原类型的带状分布与垂直分布。坡向和坡度在这里起着重要的作用。
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不同的坡向,影响日照的强弱甚为明显(图1)。根据我们在高山草原的观测,可以看出差别如何显著(图2)。南向坡和北向坡有明显差别,这是容易理解的,就是东向坡和西向坡也有其明显的差别。在大多数情况下,西向坡土壤温度较东向坡为高。这是因为西向坡在上午大气温度已经升高以后,又接受了下午太阳的照射,温度升高较为骤烈。但当下午多阴雨或在西北风强烈的寒冷季节,也可能出现相反的情况。由于同一理由,在一般情况下,一天中小气候的最高温度不出现在正南坡,而在南偏西的坡向上。同样,最低温度不是出现在正北坡向,而是在北向而偏东的坡向上。
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图1 同样光量照射南坡、平地和北坡的面积比较[4]
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图2 不同坡向土壤温度的变化(甘肃天祝金强河)
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当坡向相同时,坡度不同也影响日照和热分配,斜面获得热能的变化可用下式表示:
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JH=J sin h
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J—在与阳光垂直的表面上所获得的热量。
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H—阳光的投射角。
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根据这一公式,1cm2土壤表面与阳光垂直时,所获得的热量设为41.84J,当阳光投射角为60°时,减为36.40J,当投射角减为30°时,则更减少到20.92J。
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由于坡向和坡度影响日光所投入热量的多少,必然会影响小气候的气温与地温,更进一步影响到土壤蒸发量及小气候的湿度条件。
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三等起伏,其相对高差在1m以下,为微小的起伏。在三等起伏的影响下,往往具有特定的小气候——光照、温度、湿度的条件均有不同,从而影响到植物的生活。虽然这种区别往往以水分特点而表现出来,并影响到植物生活,光照和温度的影响不如一等起伏和二等起伏那样明显,却也是不容忽视的一个方面。
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光照和温度的平面分配受着纬度高低的影响。
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纬度越高,太阳光的入射角越大,地面受热越少,因而温度也越低。大约每南北相差1°,温度可相差1℃。
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纬度越高,日照时间的季节差别也越大。在低纬度地带,一年四季的昼夜差较小,因此没有过长的白昼或夜晚,因而多为短日照植物。更因为四季温度差别较小而且没有严酷的冷季,多常绿植物。只有当雨水条件在一年中分配不匀,有一个干旱季节,才有明显的生长季。而北方则相反,在高纬度的极地地区甚至半年白昼半年黑夜。因此多长日照植物,而且每年有一个明显的生长季。
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我们几乎在任何草原上都会发现日照和温度的质量分配,由于地势起伏和纬度高低所造成的综合影响。
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第二节 土壤因素——水分和养料
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植物对于水分的适应性
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水分为植物细胞生活所必需。
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因为(1)水分是植物体的主要组成部分。活的植物体50%~98%是水分;(2)土壤中养分必须溶解于水才能被植物根部所吸收;(3)植物体每制造1g有机质,需几百克水消耗于蒸腾,以降低光合作用中所形成的高温;(4)植物也依靠了水分来维持一定的体形。当水分不足时就会萎蔫。
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尽管水分对于植物体不能片刻缺少,但是水分的来源却不是十分可靠的。水分来源不外大气降水与地下水两途。而地下水大多数情况下,归根结底还是依靠于天然降水。所以在大范围以内,天然降水决定了土壤的水分条件。降水的数量和这些数量在一年中的分配,差异有时十分巨大。这种差异主要受着离海远近的影响,我国东南沿海,雨量可达到2000mm,而西北内陆离海较远,而且有秦岭、太行山、六盘山等山脉阻隔,使海洋水汽不易侵入,雨量也急骤下降。如地处海边的青岛年雨量为600mm,与它纬度相同的兰州,地处内陆,只有350mm,更西至永昌不过150mm,至酒泉为70mm,至安西一带则只有30mm,至于新疆塔里木盆地,有时年降雨量只有数毫米,几乎长年不雨。
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不仅年雨量变化很大,雨量的年分配也颇不均匀。离海越远,变率越大,由表2资料可知,我国华北、东北及西北一带,年雨量的80%左右集中于夏、秋两季,往往骤雨成灾,而冬春则少雨雪,尤其春旱频繁,常常形成严重灾情。
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表2 我国各地四季雨量分布(%)
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除了雨量多少,年和季的分配影响巨大以外,降水状态也严重影响土壤水分,如暴雨倾盆,降雨强度过大,地表径流量多,土壤吸收水分则较少;反之,如细雨连绵,则土壤可以吸收较多的水分。当然,土壤蓄水能力的大小,与土壤质地及结构也有密切关系。
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植物对于水分经常而均衡的需要,与水分条件的变异和不平衡,形成尖锐的矛盾。在这种情况下,植物体逐渐形成了对于水分的适应性。就其对于水分的要求来看,大体可以分为四个类型:水生植物、湿生植物、旱生植物、中生植物。
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水生植物——植物体全部或大部淹没在水中并能在水中进行光合作用和呼吸作用。机械支持组织不发达,但常有通气性气腔。
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湿生植物——需潮湿生境,叶片宽大而有大量气孔。根浅,有通气性气腔,植物体内水分只要少量减少(约1%上下),就出现萎蔫状态。
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旱生植物——是生活于干旱生境的植物。它们(1)具有耐旱生理特征。如高渗透压(4.05×106~6.08×106Pa,甚至高达1.01×107Pa),以加强对于土壤水分的吸收力,细胞质可以忍受长期脱水以渡过酷旱季节(如地衣,藻类,可以在长期干枯后,遇水复苏),同化作用较强。(2)具有旱生结构。如叶面缩小或变成刺状。气孔深陷或孔道弯曲,叶片折叠或内卷。茎、叶表面有茸毛、蜡质层等被覆物,有时叶面可以窄面向太阳并跟随太阳转动。当地下水深时,有深根系,以直达地下水。但无地下水时,其根系只在土壤浅层分布。尤其在少雨地区,往往具有浅而分布广泛的根系,以便迅速吸收少量的降水。有时以肉质的茎(如仙人掌)或叶(如龙舌兰)储藏大量水分,抵抗干旱。也有一种短命植物,生长在干旱草原或荒漠草原,它们在雨季内迅速开花结果,完成生长周期,以躲过干旱季节。这类植物可称为假旱生植物,因为它并不具上述的旱生生理机能或旱生结构。
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中生植物——需水中等,有较为广阔的适应性。但需生长季内有较多而均匀的水分供应。大多数为多年生。它的渗透压介于旱生植物与湿生植物之间,约为1.01×106~2.53×106Pa。
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光照温度和水的影响
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现在,在讨论了植物和水分条件的相互关系以后,可以联系光照和温度条件,综合探讨植被在平面分布中的规律。
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由于离海远近的纬度高低的影响,形成了光照、温度和水分的条件,使植被组成在平面分布上具有特征的表现。根据上述理论,有人假想出植物的分布情况,绘制出“理想大陆”上的植物群落分布图。这种理想大陆的植物群落分布图,可以有助于我们对草原类型的理解。现在我们举出“布洛克满——洛耶式”植物群落在“理想大陆上的分布图式”为例(图3),加以说明。
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图3 植物群落类型在理想大陆上的分布
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赤道地带的沿海部分,潮湿而长热,以常绿喜湿的中生森林植物为主,其中包括乔木、灌木、附生植物等,植物生长四季不断;在热带地区从海洋向大陆深入,开始表现出季节性的变化,冬季多雨而温暖,夏季炎热而干旱,这里生长着夏季落叶、冬季有叶子的森林;更深入大陆,水分缺乏,树木不能生长,而草原草本植物占主要地位,形成干旱草原。从干旱草原带更往大陆深处进行,雨量更少,只有稀疏的荒漠植物,生长于干旱的荒漠之中。
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在适度温暖的中纬度地区,沿海地区可以生长旱生形态的常绿森林(如樟科树木)。在冬季,植物并不停止生长,仅生长较为缓慢。自此深入大陆,随着气候大陆性的增加,森林植物逐渐为干旱草原植物与荒漠植物所代替。
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在较寒冷的高纬度地带,海边冷风强劲,只能生长草本植物;向大陆深入,则为针叶林地区;更由此往北,往内陆推进,则为荒漠地区。
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植物对于土壤酸度的关系
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土壤的酸度反应(pH),不仅影响着无机盐类的吸收性,而且可以抑制或促进某些土壤微生物的活动,并在许多方面影响着植物根部的生理机能。
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植物本身清楚地表现了上述这一系列的复杂作用。在一定的酸度范围内,往往生活着一定的植物群落。由表3资料中可以看出不同类型的草原,具有相应的pH值和特征的植物。
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表3 草原土壤酸度对草原植被的影响
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但是,我们绝不应理解为土壤pH值单方面地给植物以影响,而植物对它没有反作用。事实上除了土壤的成土母质的化学成分对土壤pH值有所影响以外,其他影响土壤pH值的因素几乎都是通过植物而发生作用的。植物生活过程中根部的分泌物和遗体的分解产物,在一定的气候条件下,改变着土壤的pH值。
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森林的地被物因含有较多的单宁等物质,往往使土壤呈现轻重不等的酸性反应。
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而草本植物,没有木本植物所含有的单宁,尤其是豆科植物,可以自土壤深层吸收钙质,增加土壤石灰含量,因而有减低土壤酸性的作用。
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植物对于土壤盐分的关系
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绿色植物所需要的任何矿物质元素,除了碳、氢、氧以外,几乎都是以无机盐类的形式取得的。我们常常把土壤供给无机盐类的能力,也就是植物可给态矿物质养料的能力,作为评判土壤肥沃力的一项重要标志。
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各类植物对于矿物质的需要量是颇不一致的,总的看来,木本植物的需要量较草本植物为少(表4)。因此草原饲用植物的改良和提高,必须考虑矿物元素的补给问题。因地区条件及土壤的不同,往往施用各种有机或无机肥料,对于需要量大的N、K、P尤其要着重考虑,而钙在多数草原区并不缺少。只有森林草原的一部分,土壤呈酸性,需施钙肥。
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表4 各类植物对重要矿物质的年需要量(kg/hm2)[6]
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土壤中无机盐类除绝大部分为植物所需要的以外,也往往因盐分过量或成分不宜,对植物发生不利影响。这种作用包括直接的——直接对植物发生生理的危害,也包括间接的——它首先破坏土壤结构,从而妨碍植物根部的正常活动。
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根据植物对于这种盐类异常的同化作用,可以把盐地植物分为嗜盐植物、滤盐植物和泌盐植物。
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嗜盐植物,或称聚盐植物,它们具有很高的渗透压,一般在4.05×106Pa以上,有时竟可高达1.01×107Pa,因此可以从含盐量很高的土壤中吸收水分和无机盐类,并在体内积累盐碱,以保持体内大量的水分,有时成为肉质茎,它们对于各种盐类有不同的吸收性。例如西北半荒漠草原及干旱草原上,生长的碱蓬(Suaeda glauca)和高碱蓬(Suaeda altissima)可以烧灰作碱(Na2CO3),而滨藜(Atriplex patens)则吸收硝酸盐,盐角草(Salicornia europaea)积累氧化钠。
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滤盐植物,它们虽然生长在盐土中,但不大量吸收和积累盐类,其根细胞的选择性,使盐类透过量很小。它们的渗透压靠有机酸、糖、氨基酸来支持。只能分布于土壤含盐较少的地区。如艾蒿(Artemisia)等。
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泌盐植物的根细胞对于盐类透过性大,与聚盐植物相似,但它并不把盐类积聚在体内,而是由茎、叶表面密布的分泌腺排出体外。如荒漠草原、半荒漠草原的矶松(Acantholimon)、柽柳(Tamarix)及胡杨(Populus euphratica)等。额济纳河沿岸居民把胡杨所排出的盐称为“胡杨泪”,可作药用[4]。
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植物对于土壤质地的关系
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不同的土壤粘粒、沙粒,以及有机质等其他成分,构成了不同的土壤质地。土壤质地主要是通过它对土壤理化性状的影响,来影响植物。
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结构良好的土壤,是各种土壤成分组合适当而又具有团粒性的土壤。这种土壤不仅具有良好的通气性与透水性,可以供给植物生活所必需的养料和水分,而且适于植物根的活动,根茎型、根蘖型以及其他具有地下复苏芽的植物可以大量生长。往往由中生植物形成覆盖完整、产量高、品质好的草丛。
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结构不良的土壤,多系成分失调、有机质不足,缺乏良好的团粒结构。
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土壤中粘粒过多,则往往过分紧密。不仅形成厌气环境,使可给态养料减少,而且产生有毒物质,伤害根系。有时促使根系本身分泌草酸、蚁酸、醋酸等有毒物质。当土壤空气不足10%,而氧含量不足3%时,植物地下部分即不能正常呼吸。因此,在这种土壤上,若干具地下芽的优良饲用植物不能生存。
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另外还有一种“假粘土”,在半荒漠草原地下水位较高的地区,它的粘粒并不太多,但是由于土壤中吸附了大量的钠离子,形成板结,硬如砖石,并有龟裂,植物根无法生长,形成光秃不毛之地(图4[14])。
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图4 民勤半荒漠草原板结地
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沙粒过多而粘粒在5%以下时,结构松散,常常形成流沙,随风迁徙,聚散无常。可将植物掩埋或使其根部暴露而死亡。因此沙生植物常有在茎部生出不定根的特性,当被沙埋没后,植物相应生出沙面,株体与沙面同时升高,可以形成巨大的沙丘或沙岭(图5[15])。我国沙漠边缘的居民即利用这一特点,栽植防风植物,防止流沙入侵,称为“风墙”。
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图5 白刺聚沙所形成的沙丘
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流沙的另一特点为不具毛细管水,所以沙生植物常有深根或很长的地下茎,以直达水源。
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沙生植物籽多而粒轻,便于借风力远扬。
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第三节 生物因素
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动物和植物之间的矛盾
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是生物因素诸矛盾中的主要矛盾。这是因为我们研究草原学的目的,是提高植物性生产,建立巩固的饲料基地,从而高速度地发展动物性生产——家畜饲养业,我们应该从各个侧面来探讨植物生产和动物生产的矛盾的全部。那种认为可以用植物学代替草原学的想法是不够正确的,甚至是办不到的。因为生产本身提出了这一任务。
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从植物界本身来说,它可以不依赖动物界的参与,而完成自己的生命过程[17]。它可以从无机界中制造有机物,并且再把自己转化成无机物。
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而动物本身则不具备以无机物制造有机物的能力,它必须以植物界所生产的有机物为食物,而且它自己也不能把本身的有机物转化成无机物。离开植物界的帮助,它不仅不能完成自己的生命过程,而且也不能进行有机物与无机物的循环。
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尽管植物界对于动物界具有独立性,动物界对于植物界具有依赖性,但两者却组成了统一的有机世界。在有机界的整体中,它们有着复杂的联系,特别在人类社会发展生产的要求下,这种联系日益明显。
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提高农业生产的根本任务,在于获得可以为人类生活所必需的各种动植物有机物质。甚至提高整个社会生产水平的根本问题,也在于如何获得大量的有机物质。马克思说:“超越于劳动者个人需要的农业劳动生产率,是一切社会的基础[7]。”正是说明了这一问题。
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植物可以离开动物而生存,但它却不能够产生数量足够和品质良好、为人类所需要的全部有机物质。我们知道,植物大约利用1%~3%的日光能生产了有机物质,这个利用率是很低的。绿色植物只能把这样少的自然能转变为人类生活所需的有机物质,而这些有机物质中,可以被人类直接利用的为数更少。就拿利用率最高的栽培谷物来说,也不过12.5%。我们应该设法利用剩余的、不能直接利用的87.5%的有机物质。家畜饲养业是达到这一目的的最有效的一种形式。家畜可以利用剩余农产品的30%,这就把农业生产有机物质的利用率提高到30%以上,大大增加了可利用的有机物质的产量。至于在广大的牧区,在长久的历史时期中,人类对于有机物质的利用,几乎大部或全部依靠动物先行转化,生产出动物产品以后,才能加以利用。
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所以,草原学的任务从根本上看来,是如何掌握植物有机物转化为动物有机物的规律,并运用这一规律达到饲料丰产的目的,以促进动物生产。我们可以从下列几方面来探讨动物与植物在草原发展中的相互关系:
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(1)昆虫是草原上的主要成员之一,它们以惊人的数量,日夜不息地活动,对于草原发生巨大的作用。它们大多数以草原植物为食物,其中有不少是有害的。如蚂蚁、蝼蛄等。蚂蚁可以在森林草原、湿润草原、高山草原、亚高山草原上形成大量蚁塔,可高达50cm,并搬运大量植物种子作为食物,破坏植被成分,使地面失去平坦。蝗虫在我国干旱草原和半荒漠草原曾经危害严重,蝗虫严重时可以遮天蔽日,对禾本科和莎草科植物造成重大摧残。新中国成立后,几乎年年在草原区用飞机灭蝗,目前已得到有效控制。
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也有不少有益的昆虫。如蚯蚓,在有些地区每年通过它们的身体搬运到地面上的土壤量很大。可以起到土壤翻耕作用,大大促进了土壤的肥力。许多昆虫可以传播花粉,促进植物结籽繁殖。例如蜜蜂对于豆科牧草,可以显著增加其结实量。
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(2)啮齿类动物 是草原上重要有害动物。它们种类多,分布广,危害剧烈。以高山草原、亚高山草原及森林草原为主要分布地带的鼢鼠,常常使草原遭受大面积地、严重地破坏(图6[18])。高山草原的旱獭,也对草原造成严重的破坏。干旱草原的黄鼠可以使草原百孔千疮,破坏植被,耗食草种。笔者在松山滩草原曾经统计,在90m2内有273个鼠洞。我国东北红松,由于鼠害严重,自然更新受到妨碍。
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图6 草原上鼢鼠破坏草原的情况
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(3)其他野生食草动物的采食,几乎是任何草原不可避免的经常现象。特别是对于人烟稀少的地区。我国青海、新疆及甘肃的祁连山区和北山地带,经常有成群的黄羊、野驴、野牛、青羊等野生草食动物出没,消耗了大量的牧草。鹿、野羊等喜食树木幼苗,可以阻碍林木更新。从目前存在的数量及危害的程度看来,在人类控制这些地方以前,影响草原的严重程度是难以想象的,对于若干长久禁猎区的研究证明了这种严重性。有些动物不喜食的种,如灌木、毒草等,则大量繁衍。当然,无论哪个禁猎区,与天然草原相比,都是十分短暂的。但野生食草动物对天然草原的影响会大得多。
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(4)家畜的放牧,对于各类草原具有多方面的影响,而且这些影响随着畜牧业的发展,家畜数量的增多,越来越显得重要了。
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过去有不少畜牧工作者和植物学者,认为放牧对草原牧草和土壤产生不利的影响。但是在进一步研究之后,已经证明,只有不适当的放牧才对草原形成不利影响。而适当的放牧,对于牧草以至土壤的发展并无不利,甚至是有益的。它可以使牧草植被长期均衡地发展,使土壤保持高度的肥力。但是放牧过轻或过重时,都能导致草原的植被和土壤的变坏。
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放牧不仅影响到草原的植物和土壤,也可影响野生动物的分布和数量。其中一部分是由于放牧改变着若干野生动物的生态条件。另一原因是对于草原饲料的争夺。使若干食草兽因饲料不足而繁殖减少,生存困难,或迁徙他处。例如当冬季草枯天寒时,家畜可以得到补饲与隐避,以度过艰苦的环境,而野生动物没有这种优越条件。畜牧业技术越发达,这种影响也越显著。许多老年牧民都明确认识到,现在野生动物比过去少多了,当然日益加强的狩猎活动也起了不少作用。
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由于放牧对于草原的影响是日益加剧的,它就有可能成为一种强大武器,供我们用来提高草原的生产性能。但也有可能使草原迅速变坏,这应该是草原学要着重探讨的问题。
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植物群体和个体之间的矛盾
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从自然现象看,无论天然植被或是栽培作物,都是成群体状态而存在,而且任何植物的经济价值,也是通过群体而表现出来的。就是植物的个体特性,也只有在群体条件下才能得到正确的、有意义的反映。因此,植物群体应该是研究的主要对象,它是矛盾的主要方面。而个体是群体组成的基本单位。尽管它接受群体的制约,并且通过群体来表现它自己,但是它也以其固有的、相对稳定的特性给群体以影响,它是矛盾的次要方面。这一对矛盾的存在,在历史上不断引起人们的注意,并加以探讨。直到达尔文的“物种起源”问世,才第一次出现建立在科学根据上的系统阐明。他提出了“生存斗争”的理论。直到1946年李森科提出了不同的意见,这个问题的争论一直没有停止过,这一争论的焦点在于种内是否有斗争(或竞争)。李森科及其赞同者认为“种内无斗争”,而他的反对者认为“种内有斗争(或竞争)”,但是问题的实质在于群体与个体的矛盾。必须在这一基础上,才能提出这个问题,也必须在这一基础上,才能正确地解决这个问题。因为在自然界中脱离群体的个体不存在这个问题,也不曾提出这个问题。但是群体并不是个体简单的相加。在群体中,个体表现了不同于在群体外的特性。这在以前几节中已经说过了。从个体到群体,由量变产生了质变。
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在群体内部,不论是同种或不同种,对于光照、温度、水分和养料等生活要素,都存在着矛盾,而这种矛盾又经历着不同阶段,顺序发展。对于纯一种来说,田间作物就是最好例子,当密植时在植物群体的地上和地下部分还未布满整个空间以前,个体顺利发育,并形成有利的小气候条件,促进群体发展。但当个体地下部分渐渐接触,地上部分渐形郁闭以后,日照、养料和水分的争夺也逐渐严重了,于是形成了不利于个体的条件。当矛盾尖锐时,可以引起若干个体的死亡。矛盾发展到一定阶段,群体则获得相对稳定。但我们知道,即使在天然播种的情况下,严格说来也不会有“纯一”的群体。天然植物群体当然更是如此。这就构成很复杂的关系。当一种或几种生活类型的植物发生了争夺生活条件的现象时,譬如阳性植物要夺取光照,而另一生活类型的植物,譬如耐阴植物,则可在上层植冠荫蔽之下,生存下来。而在耐阴植物之下,又生长了喜阴植物。对于耐阴植物来说,矛盾较不尖锐,而对于喜阴植物来说,则找到了它的安适的环境。这时,植物群体达到了较为稳定的、相对的平衡,矛盾得到了统一,但是,生物界从来不是静止的。新的种、新的因素不断干预平衡,也不断打破这种统一。并且通过斗争,不断建立新的平衡。有时强大的植物群落在一定时期以后,创造了不利于自身的生活环境。而走向了它的反面,为另一个植物群落所代替。对于问题的正确理解,就是要“了解矛盾的各个方面,就是要了解他们每一方面各占何等特定的地位,各用何种具体形式和对方发生相互依存又相互矛盾的关系,在互相依存又相互矛盾中,以及依存破裂后,又各用何种具体的方法和对方做斗争”。只要通过上述的途径来探讨群体和个体的矛盾,就可清楚地看出,“一切矛盾着的东西,互相联系着,不但在一定条件之下共处于一个统一体中,而且在一定条件之下互相转化”。并且它们相对静止和显著变动的状态,既包含了事物内部的同一性,又包含了事物内部的斗争性。而“两种状态的运动都是由事物内部包含的两个矛盾着的因素互相斗争所引起的”。我们怎么能说它们之间只有斗争性而没有同一性,或者说只有同一性而没有斗争性呢?至于说同种之间既没有“斗争”,又没有“互助”,恩格斯对于这一问题做了正确的回答:“生存斗争,首先必须把它严格限制于由动植物界的繁殖过剩所引起的斗争(着重点为原著所有——著者),这种斗争事实上是在植物界的一定发展阶段上和动物界的低级发展阶段上发生的”。当年杜林曾经企图把“生存斗争”与马尔萨斯的“人口论”一齐反对掉。恩格斯曾做了强有力地反驳:“幼稚地不加批判而接受马尔萨斯学说的达尔文,无论犯了何等大的错误,但任何人一眼就可发现,并不需要有马尔萨斯的眼镜就可以在自然界中看到生存竞争,看到自然界所如此浪费地产生着的胚种之不可胜计的巨大数量和其中一般能够达到成熟地步的微小数量之间的矛盾——这种矛盾真的大部分是由生存竞争而且是极端残酷的生存竞争来解决的”,因此他断然做了结论:“生存竞争尽可以不管马尔萨斯式的解释,而依旧进行于自然界之中。”“为生活而斗争”(Struggle for life)[8]。
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应该说,这就是群体与个体之间矛盾的实质,我们可以通过对于这一矛盾的正确理解和措施来达到提高群体生产的目的。
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植物群体和群体之间的矛盾
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从较长久的历史时期,并且在较广阔的范围内,植物群体与群体之间的矛盾,在草原发生和发展的过程中,上升为主要矛盾。一个群落对另一个群落发生着影响,一个群落被另一个群落所代替。
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威廉士的土壤统一形成学说,着重说明了在不同的时期,一个群落怎样发生与发展,最后走上了它自己的反面,为另一个植物群落所代替。并且创立了草田轮作的理论,企图使不同的植物群落在不同的时期内(前茬与后作)相互影响,促进生产[9]。这是不同群体之间矛盾的阐明及具体运用的良好范例。
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另一方面,许多植物学家也充分注意到不同植物群体之间在空间上的相互推移及其相互影响。这种影响包括两个方面:第一,利用生态条件,相互作用。譬如森林防护带,可以改变小气候,促使草本植物丰产。大片的森林不仅可以改变小气候及地下水的条件,甚至可以使一个地区的气候得到重大改善。在森林的影响下,可以促进以中生植物为主的植物群落的建立。第二,一个群落向相邻的另一个群落入侵,这种情况是时常出现的。譬如在森林草原带,若干树种常侵入附近的草地,最后从本质上改变了原来草本植物群落,而成为木本植物群落。
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但是,我们还应注意第三种关系,那就是在时间上和空间上相联系的群体和群体之间的矛盾。我们在松山滩草原发现这样的事例,从土壤及植物成分来看,松山滩在过去曾经是高山草原。它必然具有高山草原的一切特性,其中包括相应的植物群落。那时它的周围地区,应该是干旱草原,或湿润草原的类型。但是,由于不良的耕作和利用制度,沙漠南侵,周围地区已经半荒漠化了。在酷旱的半荒漠包围之下,它失去高山草原所必需的相当湿润的生境,于是旱生植物和中生植物群落代替了原来的高山草原群落,而变为另一种草原类型——高山干旱草原。原来的高山草甸土也变为山地草原土、淡栗钙土,甚至棕钙土。在甘肃的河西走廊黄羊镇地区,我们也发现由于同一原因森林群体为半荒漠群体所代替的事实。
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这种时间上和空间上相联系的群体与群体之间的矛盾,是大范围内,地带性或区域性改良草原所必须依赖的理论基础。可惜我们目前研究得还十分不够。
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植物个体内部的矛盾
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尽管草原发生与发展的植物学规律须从群体与个体的矛盾、群体与群体的矛盾等方面着手加以探讨,但是一切规律都须通过每一个具体的植物,局部地,但是深刻地体现出来。因此,在注意了其他各类矛盾的同时,还要研究植物个体内部的矛盾。一些代表植物的生物学、生态学、生理学等特点,往往可以给我们以巨大的启示。譬如对于生境特点的指示植物的研究,可以启发我们用最简便的方法看出那些极其细微的生态特点的变化。对于植物生长发育,新陈代谢的研究,可以找出培育和推广品种,并创造群体和个体的丰产条件。为了掌握规律,并利用规律,对于植物个体内部的矛盾是不容忽视的。这一方面的问题大部属于植物生理学范围,无需多加阐述。
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微生物与动植物之间的矛盾
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任何巨大或细微的草原演变,在微生物的活动中都要有所体现。有时它甚至造成明显的影响。譬如动物和植物的若干传染病,可以使草原大为改观。但是草原演替过程中,它的经常而主要的作用,表现于土壤有机质的分解状况和植物群落的内在联系。
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如果没有微生物的作用,动物和植物的遗体就会充斥世界,有机界和无机界的循环将要中断。
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好气微生物在空气充足的条件下,形成氧化态的矿物质,作为植物养料。而厌气微生物则在空气不足的状况下,使氧化物还原为亚氧化物,并产生对于植物有害的物质。有机质经过微生物分解所形成的有机酸,可以使土粒粘结成为团粒,以改善土壤构造,提高土壤肥力。
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真菌适于酸性环境,因此是森林地被物主要分解者。它们有些种可以与高等植物共生,例如米芒,根部生长真菌,真菌依靠米芒的通气组织在土壤深层以获得空气,米芒则利用真菌分泌物,使矿物质养料溶解易于吸收。
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固氮菌则可吸收空气中的游离氮,以丰富土壤中的氮素。
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各种土壤微生物的生活都需要一定的条件,其中包括温度、湿度、酸度、营养物质。不同的微生物,适应于不同的土壤酸度(表5)。
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表5 土壤微生物对于土壤pH的适应性[10]
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因为植物群落本身就是这些条件的创造者。因此,不同的草原类型,也有不同的土壤微生物特性。如表6所示,在木本植物群落中,因土壤表面的枯枝落叶层呈酸性,故以真菌、放线菌为主,在通气不良的深层土壤中则以厌气菌为主;湿润草原的中生草本植物群落下则以厌气性细菌为主,而好气性细菌则生活在土壤表层;干旱草原因土壤水分较少,土壤质地也往往较粗,以好气性细菌为主,植物群落属中、旱生草本植物;荒漠、半荒漠草原,为稀疏的荒漠植物群落,土壤中有机质甚少,所以这里以自养型的化能菌、藻类及地衣等为主,以制造有机物质。同时也有好气菌、真菌及厌气菌等以分解有机质。
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表6 土壤微生物与草原类型的关系
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由于草原类型与土壤微生物具有这样密切的联系,所以任何草原类型的细微转化,都会在土壤微生物的种类组成及活动性能上得到反映。我们也常常通过改变土壤微生物生境的手段以促进有益土壤微生物的活动,提高土壤肥力,达到饲用植物增产的目的。例如在高山草原双子叶型草地上,我们就曾经以改善土壤通气性及透水性的办法,加速有机质分解,从而迅速提高了土壤肥力,改变了植被成分,提高了产量。
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第四节 社会因素
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第一阶段——原始游牧时期
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它的社会条件是草原广大,人口稀少,家畜数量尚未高度发展,社会制度是封建的部族社会或其前期的奴隶社会和原始公社社会。草原产权是部族集体所有制,部族主要职责就在于保护自己的草原,防止外族入侵,或侵掠外族,以扩大本部落的财富。在新中国成立前,我国部分牧区仍处于这一阶段。在这里一般牧民都隶属于一定的部落头人,他们定期向部落头人缴纳贡奉,请求保护,人身羁属于草地,不能任意迁移到部落以外去。否则以潜逃论,遭受严厉制裁。在当时条件下,牧民少有迁移,因为迁移不过是换一个部落头人,对于他们不一定有实际利益。其部落头人往往也是宗教首领,权威无上。但这时家畜所有权仍归牧民自己。“逐水草而居”的原始放牧方式是饲养家畜和利用草原的唯一方式。
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在这种社会制度及生产方式之下,其经济生活水平及文化生活水平都是很低的,几乎没有工业和农业,也没有商业,生活资料大部自给。但发展到后期,这种落后的社会制度处于周围先进地区的包围之下,必然输入若干工农业产品。在交易过程中,常受到高利剥削,这就加剧了牧区生活的贫困,造成了对畜牧业及草原经营管理的不利影响。
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根据上述情况,我们可以明确这一时期的四个主要特点:(1)草原是部落集体所有制;(2)牲畜是个人所有制;(3)对于草原的利用仅仅依靠常年的游牧;(4)牧民生活贫困,生产未能高度发展。
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在集体所有制的草原上,放牧个人的家畜,而放牧制度又是常年游牧,这就不可避免的酿成部落内,有时也有部落间的抢牧、滥牧现象。虽然不少地区已经根据经验划分了季带,有冬春(冷季)牧区和夏秋(暖季)牧区之分,但仍然十分粗放,而在当时的社会制度之下,也不可能做到合理规划和利用,因而绝大部分草原在人为影响之下,逐渐变坏。在无计划的放牧之下,放牧过重,固然使植被减色,土壤瘠薄;但当放牧过轻,有时甚至根本不加利用时,也可以使土壤有机质积累过多,降低土壤肥力,使不良杂草甚至灌木孳生。就我们观察所得,绝大部分草原失之放牧过重,也有一小部分偏远草原放牧过轻,而放牧适中的草原甚不多见。在弱小部落,因草原面积较小,以放牧过度为主,而尤以冬春牧场为甚;强大部落则放牧过重与过轻兼而有之。在河边宽广的居住地附近,因利用方便,多已放牧过重。较偏远处,则放牧过轻,年年枯草倒伏,不利于优良牧草生长。
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草原既归部落所有,而各部落间草原面积的大小又有差别,刍草丰歉也极为悬殊,而且自由放牧,流动性很大,容易发生草原纠纷,再加上反动统治阶级的挑拨离间,草原纠纷愈演愈烈,到新中国成立前夕,几乎已经发展到无处不有的严重地步。这就更加重了草原利用的不合理性。
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这一时期的家畜饲料,完全依赖于天然草原,一方面表现为饲料质量不足,一方面又表现为质量的不平衡,对家畜造成了严酷的生活条件。在暖季,家畜营养状况颇佳,刍草有时利用不完,造成浪费;但冷季来临后,天寒草枯,家畜陷于饥饿状态,经过漫长的冬季,家畜极端疲惫,每因乏弱致死,因而形成了家畜一年一年度的“夏活、秋肥、冬瘦、春死”的现象。
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一直到新中国成立以前,我国大部分牧区草原,属于这一利用时期。
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第二阶段——放牧利用为主,并有农业萌芽时期
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逐水草而居的原始游牧时期以后,社会生产进一步发展,其中的一支仍然沿袭了以放牧为主的畜牧业生产,并在此基础上开始种植一部分饲料及粮食作物,建立以小型、私有的农业种植基地。为了农业生产的方便,开始有了半固定的或全固定的居住点,实现了半定居游牧或定居定牧。从性质上来看,虽然走上了农牧结合、以畜牧业为主的较高级发展阶段,并且在枯草季节可以供给家畜一部分栽培的补充饲料。但是,由于生产关系和生产力的限制,这种饲料基地的面积是很小的,而且单位面积产量很低,与巨大的畜群要求相比,显然在生产上不足以发生决定性的作用,也未能从根本上扭转第一个时期内饲料不足和不平衡的现象。同时,我们还注意到,在牧民定居或半定居以后,就逐渐养成了“重土难迁”的习惯,一年只搬圈两次或根本不搬圈。因而居民点附近草原因放牧过重而遭受严重破坏,牧草产量骤减,有时即使在生长季节,家畜也不能得到优良而足够的饲料,冷季来临后,饲料尤感缺乏;相反,在离居点较远处,根本不去利用,或者利用不足,对畜牧业发展和草原经营管理造成了新的困难。到目前到止,我们仍有一部分牧区处于这一状态。
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另一支的发展则走向相反的方向,由于自然条件较前者为优越,雨量丰富,土壤肥美,气候温和,在发展畜牧业的同时,较大量地发展了种植业,最终竟抛开了畜牧业为主的生产方式,把重点放在种植业生产上。我国汉族地区,大约在公元前2200年前后,新石器时代的仰韶文化和龙山文化时期就形成了半农半牧的生产方式。在那个时期的遗址中,发现了许多家畜和野兽的骨骼,如猪、马、牛、羊、鹿、狗等的骨骼,其中以猪骨和狗骨为多,同时也发现有鱼钩、谷粒、纺轮、蚕茧等,可见当时畜牧和狩猎是谋取生活资料的主要方法,但已有农业的发生。大约在公元前1800~1000年的殷商时期,以农业为主的生产方式已经形成。在甲骨文中不仅有了“耒”的农具,还有许多作物名字[19]和贮存作物的“廩”,甚至有了石磨和酒器,以及桑、丝等字,并且有了历法。可见这时农业生产已经得到巨大发展。尤其值得注意的,这时已经有了一定的土地规划(田字字形作囲、、田等,疆字字形作,均反映了土地规划的雏形)。当时殷人居住的中下游地区,还处于一片繁茂的森林草原景象,甚至到了周厉王时(公元前857~前842年),京都镐京附近还是“瞻彼中林,牲牲其鹿”[20],直到春秋庄公十七年(公元前677年),还因“冬多麋”[21]为害庄放稼记载下来。可以想象当时茂林丰草,麋鹿成群的景象。那时许多地区由于生草土的高度发展,排水不易而形成沼泽。但是,在当时农民辛勤劳动之下,艰苦开荒,所谓“筚路蓝缕,以启山林”[22]耕地面积逐渐扩大,最初在都邑近郊从事谷类蔬果的生产,远郊划为牧地[23],但到了战国末期,只有供帝王狩猎的“囿”和“圃”还保存了原来植物群落的面貌,大面积的牧场已经不多了。而今日的黄河中下游已远非当时的面貌,人类社会的活动对于草原的发展起了多么巨大的作用。
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我们在西北一带较为干旱的地区,可以发现许多事例,说明不适当的放牧,尤其是不适当的耕作,使流沙南侵,造成了荒漠化的恶果[11]。
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所以这个阶段,对于我国草原的发生与发展,在不少地区是一个关键性的时刻。
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以上两个时期是新中国成立以前的基本状态,在不同的地区,根据不同的历史条件,第一个阶段和第二个阶段可能同时存在着。它们在本质上,从草原利用的角度来看,虽然有其不同的特点,但是,在当时也还具备着共同的条件,那就是在半封建、半殖民地的反动政权统治之下,遭受着比过去任何时期更为严重的压迫和剥削。苛捐杂税,高利剥削,盗匪掠夺,霸占草原等等不利条件使生产日益凋敝,民生日益困苦。例如内蒙古自治区呼纳盟,1939年时,有牲畜584794头,到1951年新中国成立初期的统计,只有287978头了,下降了50.8%;青海省的家畜头数,1947年比1937年减少了52.8%;其他牧区也有类似的急骤减产的现象。
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第三阶段——过渡时期
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新中国成立以后,畜牧业得到恢复与发展,是这一时期的特点。由于经营牧业的各兄弟民族得到解放,畜牧业的发展得到党的重视和关怀,家畜头数迅速增加。各草原区牲畜头数已普遍达到新中国成立前的2倍以上,如内蒙古自治区,1952年时,已比新中国成立时(1949年)增加家畜头数100%,而1956年,又比1952年增加54.5%,家畜头数比新中国成立初期增加2倍以上。许多地区都提出家畜增殖指标。
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家畜头数以惊人的速度不断的高涨,而作为饲料主要来源之一的广大草原,也不能不面临着新的任务。因此,早在1952年时,农业部在全国畜牧兽医工作会议中就指出:“保护和改良草原,保证牲畜有足够的饲料。牧区和半农半牧区,要设立草原工作站,组织牧民实行合理放牧,定居轮牧,以解决草料和传染病的问题,并注意开辟水源。
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1953年,中央民族事务委员会第三次扩大会议的决定中,在总结牧业发展经验的同时,并提出一系列的草原培育和利用的重大措施,如保护牧场,禁止滥垦,调剂草场,提倡定居游牧等。
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“1956年到1967年全国农业发展纲要”第三条规定:“在牧区要保护草原,改良和培育牧草,特别注意开辟水源。牧业合作社应当逐步建立自己的饲料和饲草的基地。推广青贮饲料”。
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邓子恢同志在1957年全国牧区畜牧业生产座谈会上的总结报告中指出,牧区的生产建设问题“首先,要进行牧区的水利建设,有水才有草,水草充足,牧业才能发展。第二,要做好草原保护、培育、改良和管理工作。在合作化的基础上要适当调整草原的使用范围和权利,要有计划的轮牧,以利牧草的生长。第三,要逐步推行定居放牧,农牧结合,种植饲料和牧民消费的粮食作物。第四,为了提高纯增率,要推行分群放牧,改进畜群构成,提高适龄母畜的比例,按期配种,还要修盖棚圈,贮草备料,消灭兽害以减少损失。”
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由于中国共产常的巨大关怀,我国的草原工作,在这一阶段已经呈现出全新的面貌:
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1.在草原区已经制定了法令,保护牧场,禁止滥垦;
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2.草原产权已经得到彻底整顿,并且基本实行公有化,可以在当地政府统一筹划下做出合理培育、利用的措施;
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3.草原放牧利用的放任自流现象,正在逐步克服,许多地区已经做了全面的分区轮牧规划;
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4.草原地区已经开始有计划地培育天然草原,并大量刈制干草,各牧业区的地方政府,都订出了切合当地情况的干草贮存指标;
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5.草原地区已经开始大量播种饲料作物和建立人工草地,并且,这项工作是在全面规划、合理利用土地的基础上开展的。
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我们兴奋地注意到上述情况,认为这就是发展社会主义畜牧业的有利因素。它为进入第四个时期创造必要的条件。
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第四阶段——农牧结合时期
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经过一定的过渡时期后,将进入草原发展的最后一个阶段——农牧结合时期。在这一时期,不仅对于天然草原本身建立了科学的合理利用和培育制度,以合理的规划和科学技术,保证天然饲用植物生产的不断高涨,而且在草原上将建立广大的各种饲料基地和其他农作物基地,包括饲料轮作中的饲料作物和轮作系统以外的永久草地。这时农业生产与牧业生产建立了巩固的联系,使整体农业为人类生产数量足够、品质良好的各种动、植物有机物质,这是我们未来的远景。
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我们设想,这个时期的主要特点是:
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1.根本消灭了畜牧业生产与农作物生产的偏废现象及不协调的配置。动物生产与植物生产更好地联系起来。
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2.对于土地进行全面合理的规划,保证在整体农业中长期丰产,从而促进畜牧业的大发展。
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3.保护畜牧业的饲料供应计划,使各种家畜有自己数量上足够、质量上优良的各种饲料。
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4.现代科学技术得到广泛使用,为草原发展创造有利条件。
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5.根据社会需要和草原类型的特点,创造出饲料与畜产品转化率最高的家畜、家禽品种,并予以合理配置。
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我们认为,这是草原地区组织饲料生产的发展方向。
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主要参考资料
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[1]П.С.波格来勃涅克著.赵兴梁译.林型学原理.北京:科学出版社.1959
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[2]贝第.山岳地理.北京:科学出版社.1958
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[3]任继周.关于高山草原的调查研究.南京:畜牧兽医图书出版社.1957
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[4]何景.植物生态学.北京:高等教育出版社.1959
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[5]熊毅.土专家马同义培育肥沃土壤的方法.人民日报,1960-2-24
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[6]А.П.谢尼阔夫.植物生态学.北京:高等教育出版社.1953
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[7]马克思.资本论.北京:人民出版社.1957
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[8]恩格斯.反杜林论.北京:人民出版社.1957
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[9]威廉士.农作学及土壤学原理.北京:高等教育出版社.1960
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[10]黄瑞采.土壤学—土壤学基础及土类各论.上海:上海科技出版社.1958
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[11]任继周.用牧草轮作来改进中国的农业.国立兽医学院校刊.1951,3:8~18
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第二章 我国草原类型
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草原类型的含义
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在前一章中我们介绍了草原发生与发展的诸矛盾。对于草原发生与发展的诸矛盾的综合认识,构成了对于草原的基本而完整的概念,把这些基本的完整的概念加以抽象、类比就形成了草原类型的理论。
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草原类型的理论,应该根据草原学所提出的任务,揭露有关草原的自然特性和经济特性的实质,应该是辩证唯物主义的认识论的具体运用。研究草原类型的目的,不仅在于说明某一草原,还要改造某一草原;不仅在于说明、改造某一现实的草原,还要进一步推论、认识某一假想的草原。虽然草原类型的理论基本上是由现实的草原(包括现在的或历史上的)中产生出来的,但它一旦成立以后,就要超越现实草原的范围,做出更为广泛的概括。因此,草原类型的概念,可以指导我们,不论在目前是草原,或不全然是草原,甚至全然不是草原的地区,如果建立天然的或人工的饲料基地,做到农牧结合,它的理论基础和具体措施归属于哪一草原类型,亦即草原类型一经确定,这一地区饲料基地的利用和培育的理论基础和具体措施设计方案,就可以大体解决。
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从反面来说,如果对于草原类型的概念混淆不清,草原工作无论积累了多少实践和零星理论,它将仍然难于达到科学的、先进的水平。
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英国和美国学者们,曾经按照某项单一的标准把草原分为若干类型,如美国西部分为高草区、低草区、荒漠草本植物区、丘陵草本植物区、北部灌丛区、南部荒漠灌丛区、湿润灌丛区、针叶矮树区及针叶林区等。然而更多的区划方法,是根据自然地理加以区划,多以地貌单位加以命名,如山区草原、盆地草原之类。显然,只用一个项目做标准,无论是根据经济价值或植物种类,虽具有一定的认识意义,但毕竟不够全面。这种分类标准不易使我们对于某一草原产生完整的概念。譬如“低草区”,这仅仅是某些自然条件或人为条件综合作用的结果和外观;在另一种条件下,同一地区可以不是“低草区”,而呈现另外的景观。如果应用这样的分类方法,就很难说明某一草原的发生与发展的规律。在畜牧生产上,就不能很好地起指导作用。因此,它虽然具备某种意义的认识性,但是不能令人满意。
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草原类型的理论应该不是静态的,局限于目前的,而是动态的、发展的。这不仅具有实践意义,而且具有更为广泛的理论指导意义。
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根据这一目的,我们拟采用三级分类标准:
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第一级:主要依靠大区的气候条件和与之相适应的土壤条件,作为分类标准,相当地理学中的自然区划,叫做“类”(класс)。它是范围广阔而成带状分布的。
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第二级:主要依靠地势起伏和与之相适应的土壤条件及植被条件,在第一级的基础之上进一步的分类,叫做“亚类”(подкласс或группа типов)。每一亚类范围较小,也比较错综复杂,有时呈带状分布,有时呈较大面积的镶嵌分布。
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第三级:主要依靠植物群落,在第一级和第二级的基础上,进一步的分类,叫做“型”(тип),在“型”中因为微小的地形差异及其他因素的影响,在植被景观上还可能有所不同。再进一步划分叫做“亚型”。型与亚型都呈面积较小的镶嵌形分布。
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草原类型理论,应该使我们对于草原既明了其共性,又明了其个性;既明了其过去和现在,又可预知其将来。
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但是,关于草原类型的学说,是一个十分复杂的问题,首先需要大量的科学研究资料,还需要生产实践的反复验证。而在这一方面,我们工作刚刚处在开始阶段,只能就目前所积累的一部分资料,提供划分我国草原类型的粗略轮廓,在许多方面还有待进一步的充实。
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我国草原类型可分为:森林草原、湿润草原、干旱草原、半荒漠草原、荒漠草原、高山、亚高山草原、高山—干旱草原等七类*。另有一个综合类型,叫做山地草原。
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编者注:原“图7a森林草原的植被景观”因历史原因无法翻拍,此新补“图7a森林草原的植被景观”由张自和提供。
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图7a 森林草原的植被景观
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* 这七类是草原学的特殊概念,请读者勿与地植物学所用类似的名词相混淆,从植被特点来看,两者有一定的对应关系,大致草原学的森林草原相当地植物学的林带;湿润草原相当森林草原带;干旱草原相当于草原带;荒漠草原和半荒漠草原相当荒漠和半荒漠带(或荒漠草原带);高山草原相当高山草甸;至于高山—干旱草原则尚无相对应的名词。但这种对应关系主要地仅仅就其植被成分来看,不包括其他含义。
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第一节 森林草原类
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第一亚类:森林草原的干燥梁坡地亚类
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位于坡顶及坡度较大的(15°以上)坡地上。水分主要依靠天然降水,因蒸发旺盛,而水分常感不足,多径流,淋洗较盛。植物营养物质颇多损失。土壤通气性良好,植被不好时可发生显著的冲刷作用,而没有冲积作用,主要为褐色土与黑钙土。植物从禾本科中的野青茅(Calamagrostis arundinacea)、黄白草(Andropogon ischaemun)、长芒草(Stipa bungeana)、鹅观草(Roegneria spp.)、雀麦(Bromus spp.)等与豆科中的花苜蓿(Medicago ruthenica)、天蓝苜蓿(Medicago lupulina)、草藤(Vicia spp.)、苜蓿(Medicago sativa)等牧草为主。杂类草,如阿尔泰紫菀(Aster altaicus)、蒿类(Artemisia spp.)、地榆(Sanguisorba officinalis)、马先蒿(Pedicularis spp.)、珠茅蓼(Polygonum viviparum)等,广泛分布,但比重不大。这一亚类产量为300~500kg/hm2干草。其中包括下列各型:干燥梁坡禾本科—豆科型;水分正常的禾本科—豆科型;水分暂时过多的梁坡地莎草科—禾本科型;河谷梁坡地杂草—禾本科草地型;雏谷梁坡地杂草—禾本科型。
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第二亚类:森林草原的低洼地亚类
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位于上述梁坡地之间的雏谷、小河谷地、洼地等处。水分来源有地上径流及地下水两途,土壤水分一般在75%以上,不感水分缺乏,但有时过多。土壤常有淤泥化重积土,有时沼泽化,有潜育化作用,有机质丰富,常呈酸性,多因放牧不当形成小丘。植被以拂子茅(Calamagrostis epigejos)、毛茛科植物等为主,有时生长高大杂草,皆喜湿种,莎草植物分布普遍,豆科植物则少见,在盐渍化地区多生耐碱牧草。可产干草600~1500kg/hm2,但在排水良好、管理适当时可以成为丰产地。本亚类包括下列各型:沟谷禾本科—莎草科湿地型;过分潮湿的莎草科—禾本科并混有高大杂类草的沟谷和小河谷地型;禾本科—莎草科密集的河谷湿地型;过分潮湿的沼泽化草地型。
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第三亚类:森林草原的冲积地亚类
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位于较大河谷的宽谷地,平坦,坡度甚小,其面积往往不大,为天然草原中最肥沃地区。水分来源有天然降水及河水浸润两途,土壤通气性良好,其厚度与离河远近成反比,近河地段受河水影响最大,系幼年土,有机质不多,多砂质,有时沼泽化。植被以禾本科之六月禾、牛尾草等及莎草科的薹草为主。这类草地第一次收获量高出第二次收获量甚多。包括下列各型:近河的根茎性禾本科—杂类草型;河谷中央地带的杂类草—禾本科草型;远河阶地附近的薹草沼泽化草地型。[24]
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图9 湿润草原的植被景观*
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第二节 湿润草原类
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第四亚类:湿润草原的梁峁地亚类
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位于湿润草原的大小分水岭上。该分水岭脊状延伸者谓梁,为鞍状地带所割切的近团形凸起部分谓峁。水分来源只靠天然降水,常呈干燥现象。土壤为表土较薄的褐色土,有些地方为淡栗钙土,有机质含量极少,土质疏松,植被属旱—中生型的草本植物,如长芒草(Stipa bungeana)、冰草(Agropyron cristatum)、二裂叶委陵菜(Potentilla bifurca)等。绝无灌木及天然生长的乔木群落。这一亚类可以成为优良的放牧地,耐牧性较高,干草产量约400kg/hm2。这一亚类包括下列各型:小型梁峁地针茅—蒿草型;一般梁地的针茅—杂草型;鞍状分水岭地的杂草—禾本科型。[25]
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图11 定西九华沟土壤冲刷图*
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第五亚类:湿润草原的坡地亚类
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位于湿润草原梁峁地带以下,沟谷以上的地段,坡度一般在15°以上。水分来源为天然降水与地表径流(图11),因坡度较大,渗透不易,往往形成较严重的土壤侵蚀。土壤大部为栗钙土,在坡度较小、植被覆盖较好的地方属褐色土或灰褐土,土壤有机质含量阳坡较少,阴坡较多,植被在阳坡多冷蒿(Artemisia frigida)、针茅(Stipa capillata)、无茎委陵菜(Potentilla acaueis)等旱生型与中生型植物,阴坡则多中生型植物。每公顷干草年产量约250(阳坡)、600(阴坡)kg。其中包括下列各型:近梁峁地的干旱蒿草型;凸形阳坡的针茅—蒿草型;凹形阳坡及阴坡的杂草—禾本科型。
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第六亚类:湿润草原的沟谷地亚类
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位于沟谷底部及坡度小于15°处。水分来源有降水及地表径流两种途径,雨季可呈现水分过多征象,雨季以外的时期水分中等。土壤以褐色土及黑褐土为主,肥沃。植被以中、湿生草本植物为主(莎草、薹草、铁杆蒿Tripolium vulgare等),有时灌木丛生。干草产量约400~600kg/hm2。其中包括下列各型:沟谷底部的莎草科型;沟谷底部的杂类草型;沟谷两侧的禾本科—杂草型(其中包括灌木—杂草亚型)。
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第七亚类:湿润草原的低洼地亚类
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位于中起伏梁坡以下,较宽大的集水面上。坡度在15°以下,往往有溪水回流其间,但不见较大的沟蚀。水分除天然降水而外,还有地表径流及地下水之浸润,水分经常呈现过多现象。土壤除排水中等地区有褪色土或黑褐土以外,许多地方有草甸化与沼泽化现象,具有不同程度的潜育化作用。植被有薹属群落、禾本科—杂类草群落及薹属—禾本科群落三种。干草产量约400kg/hm2。该亚类包括下列各型:河谷湿润盐渍化芦苇—莎草科型;低洼薹属沼泽化型;河谷禾本科—杂类草型。
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第八亚类:湿润草原的宽谷冲积地亚类
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位于较大河流的冲积地,平坦,坡度甚小。水分来源靠天然降水及河水浸润,但不如森林草原相应地区的普遍潮湿,远河阶地附近水分较少。土壤多砂质幼年土,有机质少,通气性良好,但在中央谷地常常呈现不同程度的盐渍化现象。植被以禾本科及薹草为主。植物本身具有较高的耐牧性,土壤弹性不大,易为重牧所破坏。干草产量为400~600kg/hm2,个别地区可达800kg/hm2。本亚类包括:河床附近的薹属型;河谷中央地带的禾本科型;远河阶地附近的杂草—禾本科草型。
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第三节 干旱草原类
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第九亚类:干旱草原的梁峁地亚类
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位于干旱草原的大小分水岭上。水分来源只靠很不充分的天然降水,呈现极度干旱景观(图13及图14)。土壤以灰钙土及淡灰钙土为主,有机质极少。植被为旱生型,早春生长停滞,雨季来临时,迅速生长,但不久就停止。产量很低,仅产干草100~350kg/hm2。其中包括下列各型:梁峁蒿草型;梁峁禾本科一蒿草型。
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图13 干旱草原的植被景观之一*
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图14 干旱草原的植被景观之二*
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第十亚类:干旱草原的干燥坡地亚类
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位于干旱草原的梁峁地带以下,沟谷以上的坡地,坡度均在15°以上。水分来源为天然降水及少量的地表径流。但干旱草原多暴雨,其径流特征是为时暂短,而径流量颇大。因土壤有机质少,结构不佳,吸收缓慢,容易造成剧烈侵蚀。土壤大部为淡灰钙土,在少数坡度较小,人为破坏不严重,植被覆盖较大处,残留若干灰褐土,而大部土壤有机质贫乏,富石灰质,呈微碱性反应。植被为旱生型,但阴坡可见中生型植物。前者干草产量为100~200kg/hm2,后者250~350kg/hm2。本亚类有两型:阳坡的蒿草型;阴坡的针茅—蒿草型。[27]
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第十一亚类:干旱草原的沟谷地亚类
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位于沟谷底部或坡度小于15°的部分。水分来源有降水及地表径流两途。因坡度较小,渗透较充分,更因处于较为闭塞的沟中。风力较弱,蒸发量明显较四周梁坡地带为小,水分条件远较前者为优越。植被以中生植物为主。干草产量为400~800kg/hm2。本亚类包括两型:沟谷底部的禾本科—杂草型;沟谷两岸的禾本科—蒿草型。
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第十二亚类:干旱草原的宽谷冲积地亚类
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位于干旱草原区的较大河流两岸。水分来源有天然降水及河水浸润两途。但因离河远近而呈现显著的不均衡。土壤富含砂质,有机质少,通气性良好,但其盐渍化在整个河谷都有程度不同的存在。植被以禾本科及薹草为主,但是有大量藜科植物出现。干草产量为350kg/hm2。本亚类包括有下列各型:河床附近的禾本科—藜科型;河谷中央地带的禾本科—杂草型;远河阶地附近蒿草—藜科—禾本科型。
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第十三亚类:干旱草原的干燥盆地亚类
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位于山岭环抱之中的平地,尚未遭受河谷或沟谷的强烈割蚀,如宁夏海原一带即是。水分来源为数量不多的天然降水。由于雨量稀少,地势平坦辽阔,风力强大,蒸发旺盛,有严重旱象。土壤以灰钙土为主,也有少数棕钙土。植被为旱生型。干草产量为150~250kg/hm2,极低微,但个别地区可达400~500kg/hm2。本亚类包括下列各型:禾本科—蒿草型;蒿草—藜科型。
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第四节 半荒漠草原类
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第十四亚类:半荒漠草原的平缓丘陵亚类
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这一亚类在半荒漠草原中占据首要地位。水蚀轻微而风蚀严重,丘陵平缓,相对高度一般为40~50m。其上往往有沙丘星散。水分来源只靠少量天然降雨。土壤为棕钙土、灰钙土,并有砂砾分布。植被以嗜碱的藜科植物为主,并有若干地区为菊科的沙蒿所据。本亚类可分下列两类:蒿草—禾本科型;藜科—蒿草型。
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第十五亚类:半荒漠草原的宽谷冲积地亚类
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位于较大河流两岸。水分来源主要为河水浸润,因小地形的起伏,可以造成不相同的水分条件。土壤主要为幼年冲积土,多砂质。水分较少处常成砂丘;水分过多处,则严重盐渍化。由于土壤水分条件之不同,植被往往成斑块状的镶嵌分布,多为藜科及禾本科植物。本亚类包括下列各型:轻度盐渍化的芦草型;严重盐渍化的莎草型;沙丘上的禾本科—小灌木型。
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第十六亚类:半荒漠草原的盆地亚类
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位于山岭环抱中的开阔平地。水分来源只靠微量的天然降水,由于土壤十分干燥而多砂质,所以地形对于水分分配,已无显著影响。土壤以棕钙土及淡灰钙土为主。若干低地由于流水淤积而成盐池,在其周围有盐渍土。植被以耐盐耐旱的藜科为主,次为菊科。在地下水较高而无盐渍化现象时,禾本科则较显著。本亚类包括下列各型:盐池附近的藜科型;盆地中央地区的藜科—蒿子型;盆地边缘的禾本科—藜科—菊科型;盆地砂丘上的禾本科—小灌木型。
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第十七亚类:半荒漠草原的砾质河湖冲积地亚类
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在内陆河故道及其不明显的阶地附近,由于过去的冲积作用,形成砂质冲积土。复因气候干旱,风蚀严重,表土丧失殆尽,形成砾质漠面。自表面看来,与荒漠草原的戈壁酷似,因而在民勤一带称为“假戈壁”。其地面基本平坦,稍有波浪式起伏。土质颇厚,有时砾质与砂质壤土夹层排列,颇为明显(图15)。土壤肥力很低,据民勤治沙站测定,土壤有机质仅0.102%~0.113%,pH值为8.6~8.8,因土壤表层温度较小,温差极大,植物生长稀疏。本亚类可以分为三型:白莎蒿—芦苇型,产量181kg/hm2;白沙蒿—针茅型,产量94kg/hm2;麻黄—针茅型,产量32kg/hm2。[29]
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图15 河谷地植被图
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第十八亚类:半荒漠草原的河湖冲积地流动沙丘—丘间盆地亚类
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在广大的流沙地区,风力使流沙堆积形成流动沙丘,绵亘盘踞,沙丘间包围着大大小小的丘间盆地。沙丘水分条件很差,又在茎部1/3处常有芦苇借根茎爬行生长,以上部2/3的部分少有植物生长。盆底地形平坦,大部地面为程度不等的细沙覆盖,也有部分地区风蚀过重,土壤细粒尽失,砾石和砂薑裸露。还有小片色粘土所形成的特殊土壤随处星布,因含有较高的吸收性钠,具有许多不良特性——分散性,无结构性,滤过性差,干旱时坚硬异常,以致植物根不能正常发育。因此,这类土壤上除龟裂缝隙偶见植物生存以外,没有植被覆盖,通常被称为“光板地”,绝大部分土壤,属荒漠化草甸土和沼泽土(图16及图17)。根据民勤测定结果,其有机质含量为0.185%~0.89%,速效性N为0.00064%~0.001%,P为0.000013%~0.00005%,K为0.0101%~0.0236%,pH为8.8~9.2。本亚类可分为三型:芦苇型,产量2772kg/hm2;芦苇—刺儿菜—拂子茅—细叶骆驼蓬型,其中可分三个亚型,芦苇—刺儿菜亚型—495kg/hm2,芦苇—拂子茅亚型—56.1kg/hm2,芦苇—细叶骆驼蓬亚型—106kg/hm2。柽柳—刺儿菜—甘草型,本型产量变化较大,无较确切数字可资参考。
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图16 河湖冲积地流动沙丘——丘间盆地亚类景观*
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图17 河湖冲积地固定、半固定沙丘亚类景观*
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第十九亚类:半荒漠草原的河湖冲积地固定、半固定沙丘亚类
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由于植物的保护作用,流动沙丘被固定在这里,锥形沙丘毗连丛立,这里的土壤以原始灰棕荒漠土和灰棕荒漠土为主。土壤表面往往有厚薄不等的细沙,在部分地区有盐渍皮。本亚类地下水面较前两者为深,一般都在2m以上,因而生长植物以深根,并具有强烈延伸性地下茎植物为主,并有若干盐生植物,本亚类可以分为六型:柽柳—白沙蒿型,产量1000kg/hm2;盐爪爪—丘沙型—1445kg/hm2;柽柳—花花菜型—1600kg/hm2;甘草型1675kg/hm2;厚穗披碱草型—1523kg/hm2;白茨型—产量不等。[30]
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第五节 荒漠草原类
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第二十亚类:荒漠草原的地下水位深的砂地亚类
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位于离湖、河较远或地势较高的地区。其地下水位很深,植物不能利用,只有稀少的天然降水为植物生活的水分来源,所以植被极为贫乏,产量低微。目前对于型的划分还缺乏资料。
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第二十一亚类:荒漠草原的河湖冲积地亚类
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在若干内陆河流及其汇潴的湖泊附近。地下水位较浅,植物生活所需水分来源主要依靠地下水,生长远较前者为繁盛。其土壤以壤质砂土或砂土为主。在许多地区,表现了不同程度的盐渍化。在未盐渍化地区,生长繁盛的中生植物,与湿润草原所常见的植物相似。在盐渍化地区,则生长耐盐植物,与干旱草原部分地区所常见的植物相似。这一亚类面积虽然不大,但产量颇高,往往成为当地畜牧业发展的中心(图18[31])。目前对于型的划分还缺乏资料。
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图18 荒漠草原河湖冲积地草芦群落
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第六节 高山—干旱草原类
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第二十二亚类:高山—干旱草原的梁坡地亚类
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位于地势较高的中起伏,坡度大于10°。因坡向不同,而表现了不同的生境。在阴坡地区以高山草甸土为主,阳坡地区则主要为栗钙土或退化草甸土,其植被以披针叶苔、垂穗披碱草、锦鸡儿、扁麻、草原莓系等为主。其覆盖度约60%~80%。牧草产量为500~1000kg/hm2。本亚类可分三型:莎草科型;双子叶型;针茅—冷蒿型。
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第二十三亚类:高山—干旱草原的宽谷地亚类
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海拔较二十二亚类为低,位于平坦宽谷中,其坡度小于10°。因风大、干旱,植被稀疏。土壤以退化草甸土、淡栗钙土为主。覆盖度15%~60%。青草产量不足500kg/hm2。本亚类可分两型:芨芨—针茅型;针茅—冷蒿型。
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第二十四亚类:高山—干旱草原的平缓丘陵地亚类
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地势平坦而有丘陵起伏。其阴坡生境较二十三亚类为稍湿润,但阳坡酷旱程度过之。土壤为淡栗钙土(阴坡)、灰钙土、棕钙土等。植被覆盖度15%~65%。青草产量不足450kg/hm2,本亚类可分两型:冷蒿—针茅型;针茅—披碱草型。
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第七节 山地草原类
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高山草原亚类
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也叫高山草地灌木带(Alpine meadow and scrub zone),在气候、植被和土壤方面,有其明显的特点。这些特点首先表明受着海拔高度的影响,但仍然不能离开离海远近及纬度高低的限制。由图20资料可以看出,我国境内的高山草原在青海高原以南,其下限高度一般在3500m以上,包括西藏及横断山脉以外的地区。而横断山脉峡谷区高山草原的下限约为4000m。在青海高原以北,3000m以上的地区即为高山草原。包括祁连山脉、天山山脉、昆仑山脉所蟠居的广大山地这一高度以上、雪线以下的地区。我国的东北,因纬度较高,高山草原的下限在长白山区下降到2000m左右,至大兴安岭,更下降到1400m的高度,至于高山草原的上限较难确定,因为许多地区并未达到高山草原的上限标准。根据现有资料,我们只能确定在西北地区高山草原的上限在4000m左右,更高处即属高山荒漠带。
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图20 我国高山草原在不同地区之下限高度图
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高山草原的气候特点是寒冷而潮湿,日照强烈,温度变化剧烈,我们称为高山大陆性气候。其温度年平均不到1℃,根据我们在祁连山区高山草原实验站一带的记录来看,为0.38℃。即使在最暖月份,也可能降霜,如1956年7月27、28、31日,三天中草温分别为-1.5℃、-3℃、-5℃,严霜皑皑,人行其上悉索有声。因而,我们可以说高山草原上没有绝对无霜期,每天均有10℃以下的低温出现。如果根据传统习惯,把10℃作为温暖与寒冷的分界线,高山草原上可以说无日不冬。但根据当地野生植物生长时期来计算其生长季,仍有120d左右(5月上旬到8月底)。全年降水量均在400mm以上,一般可达500mm,有时竟达600mm。但地形多雨,降水频繁而暂短。冬季晴朗少雪,3~5月降雪频繁,6月中、8月中为雨季。8月20日以后又复晴朗少雨雪。因温度既低,雨量又多,湿度自然较高,相对湿度全年均在70%以上。但其蒸发量仍甚可观。由降水与蒸发量两者相比[32],其湿润度为0.34,应属半干燥气候,所以利用不当时,很容易发生干旱化现象(图21[33])。
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图21 高山草原夏季景观图
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高山草原的土壤以似黑钙土、高山草甸土为主,其他还有泥炭土、褐色土、生草沼泽土、山地草原土等。一般呈微酸性(pH=6.1~6.8)。但山地草原土则呈碱性(pH=7.7~8.6)。
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高山草原的植被,由于日照强烈,紫外线作用增强,空气中二氧化碳的含量降低以及土壤温度远高于空气温度(5~7℃)等因素的影响,植物株体多矮小而稠密(图22[34])。
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图22 高山草原植被景观图 **
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其植被类型,经我们观察研究,可以分为四个型:高山莎草科型;高山禾本科型;高山双子叶型(图23[35]);高山灌木—苔藓型(图24**)。这些型有时呈带状分布,有时则交互镶嵌,呈现错综复杂的景观,而其基本成员为高山莎草科型及高山双子叶型。其植被成分之另一特点为毛茛科植物特多,蓼科植物珠芽蓼(Polygonum viviparum)等均为其特征植物。上述四个型,不仅植被成分有其独特之点,其生产力也各不相同。根据我们在甘、青两省重点调查176个样区的资料,其产量分别如表7所列。为了便于一般草原工作者区别这四个型,我们拟制了一个检索表(表8)。
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图23 高山双子叶型植被图 *
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表7 高山草原各型生产力(hm2)[36]
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表8 高山草原分型检索表
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亚高山草原亚类
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是森林草原与高山草原的过渡地带,有人认为是原生的,有人认为是森林在被采伐以后所发生的。据我们观察,这两种成因都存在,植被、土壤与气候条件介于高山草原与森林草原之间。其产量往往与森林草原相近。
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为了读者便于运用这一草原分类系统,我们制定了草原分类检索表(表9)。
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表9 草原类型分类检索表
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主要参考资料
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[18]任继周.甘肃中部的草原类型.甘肃农业大学学报.1959,3:1~15
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第三章 草原上主要饲用植物的一般特性
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第一节 禾本科草类
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禾本科草类的生态学特性
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根据禾本科草类的各个种的生态学特性、特点与自然环境的各个生态因子和生活状况,可将它们区分为以下各类:
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1.绝对干旱草原上,梁峁地或干燥的坡地上生长的禾本科草类。在这些生长地上,水分异常不足。只有到夏季和秋季,湿度较高,当土壤平均湿度不超过饱和持水量的20%~30%时(生长期间),它们才能表现出正常的生活力。
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森林草原地区生长的这类禾本科草,有羊茅、欧洲剪股颖、草等;草原地区的有沟叶羊茅、草、针茅、羊茅、芨芨草等。
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2.湿度正常的草原上(生长期内土壤湿度平均为饱和持水量的30%~35%,在干旱季节中湿度稍低)生长的禾本科草类。森林草原地区有早熟禾、高燕麦草、羊茅等;湿润草原与干旱草原地区生长的有鹅观草、冰草、针茅、无芒雀麦、羊茅等;高山草原地区生长的有鹅观草、针茅、羊茅、垂穗披碱草等。
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3.地下水位高的、低湿的生长地区,土壤湿度经常在饱和持水量的60%~80%之间,能够经常生长发育的禾本科草类。森林草原地区有梯牧草、鸭茅、牛尾草、早熟禾等;草原地区盐渍很高的生长地上有芦苇、冰草等。如果是在具有强烈冲积作用的生长地上,不论森林草原地区或草原地区,大多生长的是株本高大的根茎性禾本科草类。
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4.低洼沼泽化的生长地上,土壤湿度达到饱和持水量的100%。在这类生长地上能够正常生长发育的禾本科草类,都是水生植物及喜湿植物,如草芦、早熟禾等。
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5.在盐渍化生长地上,能够正常生长发育的禾本科草类,有羊草和几种耐盐碱的冰草等。这类禾本科草,在草原地区比森林草原地区生长得较为普遍。
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禾本科草类的生物学特性
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禾本科草类是须根系,大部分分布在地表下30cm以内。茎具有节和节间,节上生叶,愈近地面节愈短,愈密,叶也愈多。兹将与生产上有关的一些特性分述如下:
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1.分蘖与枝条 所谓分蘖,是指枝条自地面或地下分蘖节生出的现象。禾本科草类有以下各种类型的分蘖:
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根茎状的 有两种枝条:直立的与地面下和地面平行的,后者叫根茎(图25)。分蘖节位于根茎上,根茎多在地表下4~20cm以上处生长。根茎具有若干节间,节上生出新的枝条。这类植物,从地面看去为散生,而非丛生,不管生长多密,也不能掩蔽整个地表(图26)。
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图25 根茎状禾本科草示意图(仿B.P.威廉士)
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图26 根茎状禾本科植物在地面上散生状况*
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由种子繁殖的根茎性禾本科草类,最初根茎是埋在一定深度的土壤中,能保证这些根有充足的湿度。以后,新一代的根茎年年都在老一代的根茎上形成。因此,随着年龄的增加,根茎逐渐接近土表,通气加强,湿度降低,尤其在干旱季节中湿度更低,容易死亡。要使根茎性禾本科草类很好地生长,并在同一地区生存的很久,除了合理的利用、管理外,还必须进行种子繁殖。这类草适宜生长在通气良好的疏松土壤上。
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由于它们不能形成草皮,在这类草所形成的草地上进行放牧时,土壤结构容易破坏变为粉末,很快被放牧家畜踏实,牧草产量就会降低。为了更好的利用这类草地,不致由于利用不当而使牧草产量降低,在进行放牧时,牲畜数量应有限制,不能大量集中,不能连续而长久地放牧,土壤潮湿时也不能放牧。
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属于根茎性的禾本科草类有:披碱草、小糠草、无芒雀麦等。[37]
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疏丛状的 分蘖节在土表以下。分蘖从节上发生,成锐角伸出地面(图27),在草地上,呈稀疏的丛生状态,可能掩蔽或不完全掩蔽地表。丛与丛间缺少联系,能形成草皮,但不结实,容易破碎。放牧时家畜多践踏丛间。在放牧过重时,丛间下凹而形成很多小土丘,对草原及家畜都有害,所以在放牧时不宜过重,水分过多时不宜放牧。
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图27 疏丛状禾本科草示意图(仿B.P.威廉士)
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疏丛型禾本科草类的新茎形成,每年是从株丛的边缘部分开始的。所以,年代较长的株丛中央部分,常积累有大量的枯死残余物,影响草丛的生长,降低牧草的产量。在管理上,应该用耙把草丛中积累过多的有机残余物耙去。同时,施用有机肥料、草木灰,或松土覆盖,以刺激其生长。这类禾本科草,对土壤的通气要求,比根茎性禾本科草类差些。在地下水浸湿甚至暂时被地下水淹没的土壤上,都能很好的生长,尤其是在有渗透性的粘壤土,矿质粘壤土的腐殖质土上,生长发育最为良好。属于这一类的禾本科草类有:梯牧草、牛尾草、鸭茅、黑麦草、鹅观草等。
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根茎—疏丛状的 分蘖节位于土表之下,丛与丛间有根茎联系着,丛的本身为疏丛状分蘖。
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这类禾本科草所形成的草地,最富有弹性,既不易破坏土壤团粒,又不易形成土丘,为放牧利用中最优良的草地。在疏松而有结构的土壤上,生长发育最为良好。为了提高其产量,最好撒施富含有机质的土壤和堆肥,约0.25cm厚,并用重镇压器加以镇压,以增加其土壤的通透性。属于这类禾本科的牧草有:早熟禾、紫羊茅、看麦娘等。
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密丛状的 这类禾本科草的分蘖节位于地表之上。分蘖时,幼枝紧贴着老枝的基部向上生长。这样分蘖的结果,便形成很密的株丛(图28)。株丛中央部分紧贴地面,周围部分稍高。这类草能在通透性不良的,或完全厌气条件下正常生长发育。这是由于它们的分蘖节在地面之上,枯死的有机物质包围在分蘖节附近,保持水分,既可供给嫩枝生长发育时所必需的水分,又便于分蘖节处的通气。根部具有菌根进行真菌化营养:根部的通气组织,能把空气中的氧气输送到根部。由于氧气的存在,菌根上的好气菌类能够正常生长发育,分解土壤中的有机物质,供给植物所需要的养料。
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图28 密丛状禾本科草示意图(仿B.P.威廉士)
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这类草地生长缓慢,产量不高,耐牧性强。生长年限较长的便形成高大的草丛,如在西北草原上常见到的芨芨墩就是。这类草地,放牧时间应适当减少,否则土壤坚实,助长其繁殖,相对地减少优良牧草的繁殖。其次要疏松表土,并补播羊茅、发草等。
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匍匐茎类 一部分茎直立,一部分茎贴着地面平行生长。分蘖节在地表之上,下部产生不定根,上面形成新的株体。这类植物多生于气候潮湿地区。在利用方面,由于匍匐生长产量低,不能调制干草,只能放牧利用。如行仪芝等即是。
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具有直立地下茎的 多生于土层淤积的河滩上。当冲积土覆盖以后,其地下茎可以直立生长,离地表较近时,发生分蘖。在干旱草原、半荒漠草原、高山—荒漠草原上,因表层土壤往往过于干燥,其地下茎在土层15~20cm深处延伸。因而,也有直立地下茎。如匐根冰草、狼尾草等。
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具有鳞茎状的 这类禾本科草,在茎的基部形成膨大部分。如鳞茎早熟禾、球茎大麦等。
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以上所谈的各种分蘖,都在节上生出枝条。多年生禾本科草类有两种枝条:①短枝——由根出叶簇的叶鞘和叶片组成;②长枝——能形成茎的枝条。这种能形成花序、开花结实的茎叫繁殖枝;不能形成花序、只着生叶片的茎叫营养枝。
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根据枝条的形态,可以把草原禾本科草类,分为上繁禾本科草类和下繁禾本科草类二种。
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下繁禾本科草类的短枝,每年只有少数能形成一代生殖枝。茎干通常不高,生叶少(2~3片),大多数的枝条始终是短的,不能发育成长枝。其特性是分蘖旺盛,耐牧性强,是良好牧草草地的植被成分。它们与株本高大的植物在一起生长时发育不良。但与其他同样低矮的豆科草类、杂草类一起生长时发育最好。属于这一类的禾本科牧草有早熟禾、紫羊茅、小糠草、欧洲剪股颖、草芦、甘松茅等。
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上繁禾本科草类的所有短枝或大多数的短枝,都能发育生长成长枝。茎高,生叶多(生殖枝上有3~5叶片;营养枝上有5~11叶片),株本高大最宜刈制干草。在生长期内刈割或放牧后,它们恢复长枝的能力是不同的。生长期内刈割一次后长枝不再形成(只有到次年春季才能形成)者,一年只有一次开花期,这叫做单刈性的禾本科草类,如匐根冰草等;生长期内刈割后仍能够形成若干次的长枝(3~4次)者,叫多刈性的禾本科草类。多刈性的禾本科草类,第一次收割时,其生殖枝占绝大多数而营养枝很少,约占5%~10%,但是随着刈割次数的增加,营养枝一次比一次多。如梯牧草第二次刈割时生殖枝占50%~70%,而第三次刈割时仅占15%~20%。关于次生代长枝的多少视生长地的条件和利用方式而定。如梯牧草在水分适度的矿物质土壤的条件下,第一次收割后,再生很弱,产生的生殖枝很少,而在肥沃的腐殖质土壤上能够产生丰富的长枝。属于这一类禾本科草有高燕麦草、鸭茅、无芒雀麦、梯牧草、看麦娘、羊茅、鹅观草等。
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2.禾本科草类的寿命 禾本科草类的寿命,除了一年生草寿命为一年生外,多年生草寿命,均在二年以上。由于生长发育速度的不同,可以分为:
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短寿的 平均寿命为3~4a。这类草发育速度快。在播种的当年就能形成生殖枝,次年即可发育完全。如黑麦草、高燕麦草等即是;
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中寿的 平均寿命为5~6a。这类草发育速度较慢,在播种当年不形成生殖枝,2~3a后才发育完全。在合理利用管理的情况下,寿命可以增加至8~10a,而且高产持续期也较久。如梯牧草、牛尾草、直梗雀麦草、鸭茅等;
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长寿的 平均寿命为10a或者在10a以上。这类草发育速度最缓慢,播种当年不形成生殖枝,播种后3~4a才能发育完全。如无芒雀麦、小糠草、看麦娘、早熟禾、紫羊茅等。
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禾本科草类寿命的长短,与经济价值有密切关系。因此,我们在研究禾本科草类的寿命时必须了解每种草类总的寿命,以及在它生活期间具有经济价值的年限;单生与混生情况下的寿命;天然生长和人工栽培下的寿命;繁殖种子和刈割或放牧情况下的寿命。这些都是我们在研究牧草时,应该了解的项目,是播种混合牧草地的主要依据之一。
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3.禾本科草类的生长力与再生性 禾本科草类的生长力与再生性,在生产上很重要,直接与其经济价值有关。
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生长力 包括生长速度和生长强度。生长速度,是指植物在单位时间内植株所增长的高度。生长强度,是指单位时间内植株干物质重量的增加数。
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再生性 是地面上的植株,被刈割或被放牧的家畜采食后,重新生长的能力。它包括着再生速度、再生强度和再生能力。再生速度,是指植株被刈割或放牧后在单位时间内增长的高度。再生强度,是刈割或放牧后单位时间内植株增加的干物质重量。再生能力,是指在生长期内植株能够忍受刈割或放牧的次数。
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生长期内植株的生长速度、生长强度或再生速度、再生强度用生长曲线来表示。表示方法用坐标图。如生长速度曲线,它的纵坐标表示生长高度(cm),横坐标表示单位时间(如5d或10d或15d等)。如生长强度曲线,它的纵坐标表示干物质重量(g),横坐标仍表示时间。今以梯牧草生长速度和再生速度为例(图29)。
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图29 梯牧草生长速度与再生速度曲线图
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禾本科草类再生最快,可以刈割(或放牧)2次以上的有:高燕麦草、鸭茅、无芒雀麦、垂穗披碱草等;再生中等,可以2次刈割(或放牧)的有梯牧草、看麦娘、牛尾草等;再生很弱的有小糠草、欧洲剪股颖、鹅观草、西伯利亚鹅观草等。
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再生速度和再生强度,受下列因素的影响:
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生长地的条件 主要是日照、温度、湿度、雨量、地势、土壤水分和养分条件等。生长地条件好的能够加强生长和再生;反之,则否。如在天祝高山草原,双子叶草地型上用同样处理(刈割4次、每15d刈割一次),不同生长地上测定垂穗披碱草的生长强度,其结果如图30、图31:
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图30 双子叶草地亚型峡谷集水地(坡向正南15°~16°)垂穗披碱草生长强度曲线图
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图31 双子叶草地亚型正南坡25°~26°垂穗披碱草生长强度曲线图
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从上图可以看出,图30及图31垂穗披碱草的生长强度和再生强度是不同的。这是由于前者生长在正南15°~16°坡上,生活条件比正南坡向25°~26°坡上好。
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利用制度 也可以影响禾本科草类的再生。禾本科草类第一次刈割或放牧的时间,对于再生有显著的影响。在分蘖阶段以后或抽茎阶段刈割禾本科草类,在良好的生长地上可以加强其再生能力和再生强度;延迟割草会减弱再生能力和再生强度。
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多次刈割或放牧也会影响再生能力。每种禾本科草类都有一定的再生性。在一定限度内,适当的刈割或放牧可以刺激其再生性。天祝高山草原春季牧场禾本科牧草放牧强度的试验结果,就可说明这一点。不放牧者,其产量为100%;放牧一周者,为63%;放牧二周207%;放牧三周100.7%;放牧四周92.3%。连续放牧2~3周者,比根本未加放牧或放牧超过三周者产量都高。这就表示牧草未经放牧的刺激,再生草产量较低,但放牧过重时,也会降低其再生力(图32)。
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图32 放牧时禾本科草再生能力的影响
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刈割或放牧高度 同样也影响再生。刈用上繁禾本科草,在正常生长条件下,一般在高5~7cm处刈割,能够保证其再生性不受损伤。如果是特别高大而茂密的,应该在高至8~10cm处刈割,有利于再生。放牧利用的下繁禾本科草,放牧后高度应为4~5cm,有利于再生。
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除了生长地自然环境和利用制度影响牧草的再生外,农业技术也是一个重要因子。如施肥,尤其是刈割或放牧后施入氮肥;干旱地区和缺水地区的灌溉;清除密丛、疏丛等草丛中的枯死残余物等。这些都能刺激植株的再生。
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禾本科草类的的生理学特性
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对水分的需要量 禾本科草类需要水分较一般植物要多,蒸腾系数大概为400~500左右(如无芒雀麦为470.8~500.9;鹅观草为414.9~492.6),土壤水分应在完全持水量的75%左右或者更多。
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禾本科草类从发芽至分蘖发生时,需水较少,约为土壤饱和持水量的25%~30%;分蘖形成而营养枝伸长时,需75%左右;叶片发育盛期需水量达100%(以上三个时期,为灌溉的重要依据);生长末期需水量逐渐减少。但是刈割后再生时,需水量又复增加。
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放牧用的禾本科草类需水量较刈用草类少。这是由于放牧的关系,长枝不能很好生长发育(一般草高12~15cm)之故。它们的需水量约为饱和持水量的50%~60%即可。但在供应时间上应该均匀些。
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对养分的需要 大多数的禾本科草类都是自给态的,只有密丛状禾本科草类是真菌化类型,养料的来源依靠真菌的分解,如发草等。另外还有一种兼型的,它可根据需要,在一定时期内为自给,又可在另一时期内与真菌共生而摄取养分,如牛尾草等。
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按照养分的需要情况来说,多年生牧草生长的第一年,往往需要PO4—P,NO3—N,CaO—Ca。每次刈后都需要增加这些养分,而第一次刈割(或放牧)后,N、P、K都需要。抽茎时较需要NH4—N与较多的K2O。在越冬前刈割后,多施用K肥(缺P时,也应施P肥),以增加其抗寒力。
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一般来说,有价值的根茎性禾本科草,如无芒雀麦等,疏丛性禾本科草,如鸭茅、梯牧草等,对于施入N肥有特别良好的反应,尤其是刈割或放牧后。
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对空气的需要 根茎状禾本科草类对空气最敏感,对于土壤的通透性要求也严格。疏丛状的禾本科草类,对土壤通气要求不严,但对土壤表层(4~6cm处)的通气很敏感,是由于二者的分蘖节部位不同。通气良好时可加强呼吸作用,能使生长在表层土壤中的枝条原始体发育良好。
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密丛状的和喜湿的禾本科草类,较能忍耐通气不良的土壤条件。前者因其在地表上分蘖,对空气的要求不严(同时根部具有通气组织);喜湿禾本科草类,因其本身构造具有通气组织,故要求也不严。
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耐霜性与抗春性 是牧草的重要特性之一。耐霜性强的植物,在早霜降临之后仍能继续生长,不耐霜者,经霜后很快死亡。在高山草原上,耐霜性最强的有垂穗披碱草、羊茅等,最不耐霜者是早熟禾。抗春性(耐冬性),当气温与土壤温度不一致时,植物体内的养分输送和消耗不协调,常常造成植株死亡。这种对于气温与土壤温度差异(尤其是正与负的差异)的抵抗能力,称为抗春性。其表示法用百分数,以当地某种抗春性最强的牧草作为100%,其他牧草与它相比,而得到自己的百分数。
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我国草原多数草原类型由于气温较低,而且变化较骤,对于牧草抗春性的探讨不可忽视。
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影响抗春性的因素:
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1.原产地 通常当地的草类和在当地育成的草类,抗春性强;
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2.株丛状态 低矮散生者,抗春性强;
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3.分蘖类型 根茎状的,抗春性最强;
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4.播种当年的生长状态 发育快者,抗春性弱;反之则强;
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5.春季生长恢复的早迟 恢复愈早者愈弱,迟者较强;
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6.秋季地上部分死亡早迟 早者强,迟者弱;
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7.低温与干旱时能否抑制生长;
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8.秋季地上部分颜色变淡,或有其他明显变化者,表示抗春性强;
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9.植物体内干物质含量的高低 含量高的抗春性强;反之则否。
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禾本科草类中抗春性100%的,有无芒雀麦、草芦、看麦娘、梯牧草等;50%左右的有鸭茅、草、牛尾草等;10%的有高燕麦草、黑麦草等。
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禾本科草类的经济价值
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前边已经说过,禾本科草类是草原植物中分布最广,也是最重要的饲用植物。大多数禾本科草类的饲用价值高,富含碳水化合物。它们特别有价值的特性是调制干草和运输时叶子不易脱落,长期贮藏所产生的草末很少,不易霉烂,有毒有害植物较豆科草类少,耐牧性强。
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适口性 是家畜对植物喜食的程度,但并不是绝对的,而是随着以下的条件而变化:家畜的种类、家畜营养状况、饥饿程度;植物的发育阶段;植物的发育强度;植物群落的成分等。
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禾本科草类中,不论对于何种家畜及饥饿程度等,有绝对优良适口性的,有牛尾草、紫羊茅、早熟禾、看麦娘、小糠草、梯牧草、无芒雀麦等;有良好适口性的,就是有优良牧草时不喜欢吃的,如发草等;家畜在极端饥饿的情况下才吃的,有甘松茅、拂子茅等。
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禾本科草类的化学成分与消化率一般颇佳。其化学成分以碳水化合物较多为其特点。化学成分特别是消化率,随发育阶段而有显著的变化。根据一般化学成分和消化率,可以把禾本科草类区分为:
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化学成分及消化率最好的禾本科草类(直至在种子灌浆或成熟等时期),有牛尾草、紫羊茅、看麦娘、小糠草、黑麦草、鹅观草等;
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中等品质的禾本科草类,有无芒雀麦、鸭茅、草芦等;
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化学成分和消化率最低的禾本科草类,有发草、甘松茅、拂子茅等。
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生产力的高低为饲用植物主要经济特性之一。多年生禾本科草类,按照生产力的高低,可分为:生产力最低的禾本科草类,每公顷产干草0.5~1.5t,如甘松茅、羊茅、沟叶羊茅、早熟禾等;生产力中等的,每公顷产干草1~3t,如早熟禾、小糠草等;生产力高于中等的,每公顷产干草1.5~3t至5~6t,如看麦娘、黑麦草、鹅观草、牛尾草等;生产力最高的,每公顷产干草在3t以上,最多为12~15t,如无芒雀麦、梯牧草、鸭茅、高燕麦草等。
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第二节 豆科草类
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豆科草类的生态学特性
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豆科草类在自然界分布很广,但所占比重不大,一般在草原植被中占有5%~10%,最多不超过10%~26%,尤其在荒漠半荒漠草原上生长极少。这类草在酸性土壤上生长不良,盐渍土上除了极少数例外,一般生长困难。沼泽地区该类草不能生长。最适宜于生长豆科草类的条件是湿度中等,排水良好,具有渗透性,富有石灰质的土壤。
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森林草原地区,豆科草类分布广泛,种的数目较少,主要为草藤属。干旱草原地区,豆科草类分布比较少,种的数目较森林草原地区多,主要的有苜蓿、野苜蓿、黄耆(紫云英)、驴喜豆等。
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豆科草类的生物学特性
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1.分蘖与枝条 豆科草类与禾本科草类一样能够形成株丛。与禾本科不同者,是豆科草类株丛的枝条是分枝的。它有以下各种类型的分蘖:
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根茎状豆科草类 这类草能在土壤中由根颈形成根茎,根茎上生芽而生长成枝条,枝条到达土表后便开始分枝,如草藤等。
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根蘖型豆科草类 从主根的地表以下部分的水平根上能形成芽,这些芽能垂直地向上生长,到达地表后,便产生绿色枝条,如野苜蓿属于这类。
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丛生的(根颈状的)这类豆科在表土下1~2cm深的根颈处发出枝条,这些枝条与主轴成锐角的方向向上生长,如苜蓿等。
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匍匐茎的 茎在地面上匍匐生长,节上产生不定根,如白三叶草等。
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以上四种类型以根茎性、根蘖性及匍匐茎的豆科草类较耐牧,而丛生的则宜刈割。
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豆科草类与禾本科牧草相同,它的枝条也有长枝、短枝之分。
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2.寿命 豆科草类的寿命,也可分为:短寿、中寿、长寿三种。
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短寿的在播种次年即发育完全,平均寿命为2~5a,如红三叶草、苜蓿、草木樨等;中寿的在播种后第3a才能发育完全,平均寿命为5~8a,如白三叶草、野红三叶草、野苜蓿等;长寿的发育最慢,平均寿命在10a以上,如草莓三叶草、草藤等。
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一般根茎性的和根蘖性的豆科草类颇多,它们的寿命较长。
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大多数豆科草类的生长与再生,比禾本科草类要迅速。如苜蓿的再生能力是非常强的,在生长条件良好的情况下,一个生长季内能刈割5~7次。再生力强的豆科草类有苜蓿、天蓝、红三叶草、白三叶草等;再生力弱的有驴喜豆等。
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影响豆科草类生长与再生的因子,与禾本科草类相同。
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豆科草类的生理学特性
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对水分的需要 豆科草类的需水较禾本科草类少,约为土壤饱和持水量的50%左右。即使土壤水分不足时(低于50%),它们也能获得生长发育所必须的需水量。这是因为它们具有深而分布广的根系和减少蒸腾作用的能力。
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生长期中水分需要量,随着生长速度和再生速度增加而增加,但再生弱的豆科草类,在生长的早期阶段,比生长中期和末期的需水量要多。
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豆科草类一般在水分不足时,比在水分过多时要稳定些。豆科草类对水分过多,特别是在秋季水分过多时比较敏感。往往由于秋季地面积水,受淹害而死亡的。相反,豆科草类能够忍耐春季土壤解冻后的过分潮湿。红三叶草、杂三叶草、草藤等最能忍耐春水。
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对空气的需要 一般来说,豆科草类较需要通气良好的土壤。根茎性豆科草类,它的根分布于土壤表层,对土壤表层的通气性反应较敏感。需通气良好,而对深层土壤的通气要求不严;而深根系豆科草类,对于土壤深层的通气性,要求就比较严格。
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多年生豆科草类,对土壤通气特别敏感的有两个时期,第一个时期,是在春季当新的枝条萌发时;第二个时期,是在夏末秋初根颈处形成未来新枝的新芽时。第一个时期比第二个时期的要求更为敏感。
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对养料的需要 豆科草类在养分的需要上不同于其他各科草类者,就是它们的根上具根瘤菌,能够在大气中固定自己所需要的氮素,故对氮肥要求不严格。它们对于P、K、Ca的需要颇为敏感,分析结果如表10:
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表10 禾本科草类与豆科草类对P、K、Ca的养分需要比较表(单位:kg/hm2)
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另外,豆科草类根的分泌物有较高的酸性,溶解力强,能够从土壤中(或者是肥料)较难溶解的化合物中摄取必需的矿物元素。与禾本科比较,它对于养料的利用较为完全。
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对温度的需要 豆科草类对于地温与气温的正负差反应比禾本科草类敏感。根据抗春性的程度,可分为:(1)抗淹耐冷的,如白三叶草、野苜蓿、草藤等,其抗春性为100%;(2)抗春性50%,能耐5~10cm深的积水2~5d的,如杂三叶草、红三叶草(晚熟的)等。
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豆科草类的经济价值
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前边已经谈过,豆科草类在天然草原植被中所占的比重较少,但是它们的饲用价值一般来说很高,与其他各科相比,含蛋白质(消化率也高)和矿物质较多(表11),如用来饲养家畜,可以节省精料消耗。
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表11 各科牧草的化学成分表
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豆科牧草具有较高的适口性,各种家畜均喜欢吃的有红三叶草、白三叶草、杂三叶草、苜蓿、野苜蓿、天蓝、驴喜豆、黄耆、山黧豆等。豆科草类的缺点是,这类草中有毒植物较多,叶片易脱落,调制干草时养分容易遭受损失。
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在产量方面,豆科草类一般较禾本科高。产量高的有苜蓿、野苜蓿、红三叶草、草藤等;中等的有天蓝、杂三叶草、驴喜豆等;产量低的有白三叶草、草莓、三叶草等。
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第三节 莎草科草类和杂类草
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莎草科类
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莎草科草类分布地区 莎草科植物分布很广,自低湿沼泽到高山草原均有。莎草科植物种数甚多,根据畜牧业的要求,可以分为小型莎草与大型莎草两种。小型莎草多生长在荒漠与半荒漠的干旱地区、潮湿地区、高山、亚高山草原等。它们是这些地区早春季节的主要牧草之一;大型莎草大部分多生长在沼泽地区、河边、湿润之处。
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饲用价值 小型莎草的饲用特性,在抽穗前蛋白质含量和消化率很高,并不亚于禾本科草类,家畜喜欢吃。抽穗以后,饲用价值大大的降低。正在开花的莎草,饲用价值并不优于藁秆,开花后则次于藁秆。主要缺点是纤维质多而粗硬,且有时含硅酸和有害的配醣体,对家畜有害。小型莎草的品质较大型者好,但也不是优良的牧草。可是小型的莎草在高山草原地区有其独特的价值——耐牧性强,由图33和图34可以看出,小型莎草(Carex lanceolata)产量虽然较禾本科的垂穗披碱草低,但它的生活力较强(每15d刈割一次),刈割4次后,在25°~26°坡度上,莎草产量仍能恢复到第一次刈割时的水平,而禾本科的垂穗披碱草则呈现不断下降的趋势,明显地表现出生活力降低。但在正南15°~16°坡度上生活条件较好,垂穗披碱草表现了较强的耐牧性,但其下降比例也较莎草为大。由此可见,莎草科植物在高山草原地区,有其强大的再生力,是值得今后继续注意和研究的问题。
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图33 双子叶草地亚型峡谷集水地坡向正南15°~16°牧草生长强度曲线图
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图34 双子叶草地亚型南坡25°~26°牧草生长强度曲线图
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家畜喜欢吃的莎草有:细叶苔(牛毛草)(Carex stenophylla)、披针苔草(C. lanceolata)、异穗苔(C.hetrotachgs)、毛草(Cyperas polystachgus )等。
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杂类草 除了禾本科、豆科、莎草科以外,其他各科植物如菊科、藜科、蓼科、百合科、伞形科等,均包括在杂类草中。在草原植物中占有很大的比重,一般约为10%~60%,或在60%以上。
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以其所含的营养物质来看,某些杂类草含有较多的营养物质,与禾本科豆科相比,不分上下(表12)。
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表12 杂类草的营养价值举例(每100kg干草)
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但是,在利用方面,不论刈制干草或放牧利用,都不如禾本科、豆科,尤其是刈制干草时,茎及叶片容易破碎、脱落,经济价值更低。
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虽然如此,目前我国牧区天然草原还是在以放牧利用为主的情况下,广大的天然草原尚未普遍播种有经济价值的牧草时,杂类草还是占有相当的地位。上面已经谈过,它们分布普遍,适应性广泛,种类多,在天然植被中占有相当数量。尤其是荒漠、半荒漠地区,其中有些每年春季萌生较早的,可作为早期放牧饲料,应当予以必要的重视。在评价草类时,应根据下列几个原则来进行:
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利用方式 杂类草由于利用方式不同,所得的效果也不同。在放牧利用时,很多有营养价值的杂草茎、叶可被家畜采食,利用较为完全,经济价值也较高。如用来刈制干草时,因茎、叶容易破碎脱落,不易调制,即使调制了干草,经济价值也很低。
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生长地区 在森林草原地区,杂类草作为干草利用是无价值的,只有在孕蕾时期营养价值高时放牧利用。草原地区同样不能作为干草。只有在高山、亚高山地区,由于气候较潮湿,调制的干草水分含量较高(约20%),茎叶不易碎落,同时因气温较低,虽水分较高于一般干草,但也不容易霉烂,还能调制干草。
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在荒漠、半荒漠地区,由于优良的禾本科、豆科牧草不易生长,杂类草就成为该地区的主要牧草,在生产上各地区具有重要意义。在这类地区上分布最广,数量最多,具有饲用价值的有蒿属和猪毛菜属等植物。为绵羊、山羊、骆驼的主要饲料。
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饲养家畜的种类 家畜的种类不同,对于一些牧草的饲用价值也不同。如骆驼蓬对牛、马来说无价值,因为牛、马不吃它;而对于骆驼来说就有饲用价值,它为骆驼所喜食。
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杂类草的生长时期不同,对家畜的适口性也不同,如蒿子在春季幼嫩时香味不太重,家畜可以吃,在夏季则不吃或少吃,到秋季或冬季又能为家畜所喜食。又如马莲青绿时,家畜不吃,枯黄后又吃。
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上面概括地介绍了评价杂类草的几个原则,下面再根据经济价值,将杂类草分为以下各类:
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中等的 株本矮小,对优良牧草的影响不大,家畜可以吃的,在杂类草中占的数量较多。属于这一类的草,有阿尔泰紫苑(Aster altaicus)、蒿类(Artemisia spp.)、马先蒿(Pedicularis spp.)、珠芽蓼(Polygonum viviparum)、二裂叶委陵菜(Potentilla bifurca)、骆驼蓬、阿盖蒿(Ajania traticolosa)、枸杞、猪毛菜(Salsola abrotanoides)、盐蓬(Salsola spp.)、盐爪爪(Kalidium chinensis)、鼠曲草(Gnaphalium multiceps Wall)、蒲公英、蕨麻(Potentilla anserina )等。
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劣等的可以降低草地生产力的 有株本高大的如蒿子,矮小的如车前等,都能影响优良牧草的生长。
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对家畜有毒有害的 有毒的如乌头、龙胆、狼毒等,有害的如窃衣等,能伤害家畜的皮毛。
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优良的 有特殊饲用价值者,如小蒿(Artimisla spp.),有驱除内寄生虫的作用。野葱为家畜采食后容易上膘,不易消瘦。其他如猪毛菜、地榆、灰条等,营养价值都好。
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主要参考资料
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[1]A.M.德米特里耶夫著.蔡元定,章祖译.草地经营附草地学基础.北京:财政经济出版社.1954
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[2]Н.Г.Андреев.Кормопроизводство с основами Ботаниками.1956
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[3]任继周.高山草原生产性能的初步探讨.甘肃农业大学科学研究论文汇编.1959,37~48
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[4]И.В.Ларин.Луговодство и пастбищное хозяйство.Л.:Колос.1956
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第四章 我国草原的主要饲用植物
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第一节 禾本科(Gramineae)牧草
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碱草
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多年生根茎型禾本科牧草。茎簇生,叶宽展,表面蓝绿色。小穗在穗状花序的上下端均为单生,中部着生对生小穗。株高50~70cm。
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碱草根茎发达,喜湿润砂壤质栗钙土和暗栗钙土,但耐旱力很强,能适应强度盐化碱化土壤。无性繁殖能力很强。
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碱草广泛分布在我国东北的西北部和内蒙古东北部草原,以及北方各省。东北区所产著名的草原干草,主要是由碱草组成,在优势的群丛中,成分可达90%以上。
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碱草用作放牧,可促进肉用家畜放牧肥育。晒制良好的干草,营养丰富,有浓烈的芳香味。碱草一般被评为头等质量的牧草,各种家畜都很喜食。青鲜的牧草,为马、牛最喜食,绵羊和骆驼亦喜食。具丰富的营养成分,所含化学成分如表14。
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表14 碱草——Aneurolepidium chinensis Kitagava的化学成分(%)
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冰草
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多年生疏丛状禾本科牧草,具短根茎。株高30~50cm。穗状花序,扁尖塔形,篦齿状(图35)。叶量较小,减低了它的饲用意义。广泛分布在蒙新、青藏草原及北方各地。冰草是典型的旱生植物,最适宜发育的生境是干旱草原的栗钙土,但不能忍受土壤盐渍化。
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图35 冰草
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冰草在草原上萌发较早,4月返青,至6月抽穗,为早期的优良牧草,为各种家畜所喜食。但在开花后,养分消失,适口性渐渐降低。
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冰草是饲料品质优等的牧草,具有催肥的效果。其化学成分如表15。
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表15 冰草——Agropyron cristatum (L.)Gaertn. 的化学成分(%)
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青鲜牧草马和牛最爱吃,羊和骆驼也爱吃。但枯草的可食性稍差。
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速生草
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多年生上繁禾本科牧草,具长根茎,高80~120cm。穗状花序长,小穗稀疏。分布在我国北方、内蒙和西北各省。在疏松的冲积土和水泛地草地上生长最普遍。根茎繁殖迅速,放牧及刈割后再生力很强。
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速生草从生长到抽穗末期以前,家畜都很爱吃,开花后渐不喜食。牛和马最喜食,绵羊、山羊和骆驼次之。干草为各种家畜所喜食。
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羊茅
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多年生密丛型禾本科牧草,高20~40cm。杆细,叶卷成细长针状。根出叶极茂盛,形成优良的下繁草,为典型的牧场植物。
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羊茅广泛分布在我国北方、华中及西南各地。主要生长在森林草原和干旱草原地带。萌发较早,可用作早期放牧。枯黄在冬季家畜亦可利用。
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羊茅具有优良的饲用价值(表16),一般认为是家畜的催肥牧草,对于绵羊的肥育有良好效果。幼嫩牧草,绵羊及马最喜食,牛亦喜食。晒制成干草,各种牲畜也很爱吃。
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表16 羊茅——Festuca ovina L.鲜草的化学成分(%)
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棱羊茅
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多年生下繁的密丛禾草。主要分布于新疆的山地及草原,为山地草原的优势成分。
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棱羊茅有大量的灰绿色根出叶,能耐重牧,一般认为是优良的催肥牧草。在牧场上,全年为马、绵羊、山羊最喜爱的牧草,开花前,牛和骆驼亦很爱吃。
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长芒针茅
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多年生密丛禾本科牧草,高60~100cm。基部丛生分蘖,宿存枯萎的叶鞘。叶向内卷成细线形,长达40cm。圆锥花序狭窄,芒针细丝状,卷曲,基部螺旋扭转(图36)。主要分布于新疆和内蒙等地。
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表17 长芒针茅——Stipa capillata L.的化学成分(%)
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图36 长芒针茅
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春季萌发后新枝细长嫩枝,家畜都很喜食,马最爱吃,牛及绵羊、山羊次之。秋季再生草家畜亦都喜食,抽穗开花阶段渐变粗糙,家畜开始不大爱吃。长芒针茅调制成的干草,家畜都很爱吃。开花后芒针吐露,放牧对绵羊危害极大。
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狼针草
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多年生丝生禾本科牧草,高50~100cm。密丛生,茎生叶宽而短。圆锥花序疏松,具长芒。广泛分布在内蒙和东北丘陵草原的栗钙土和暗栗钙土上。在内蒙古干旱草原(呼伦贝尔)草层中为优势植物,组成草层的30%~70%。
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狼针草春季萌发较晚,在开花后能构成银灰色的草原季相。适口性良好,家畜对带叶的营养枝能很好地采食,开花后,适口性变差。牛、马在春、秋、冬三季都喜欢采食,绵羊稍差。和长芒针茅一样,结实后放牧对羊和骆驼均有危害性。
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细柄茅
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多年密丛性禾本科牧草,高30~40cm。叶卷成狭线形,圆锥花序,小穗紫色。芒短,具两次膝曲。分布在我国内蒙和西北等地。
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细柄茅具有良好的饲用价值,牛和马全年都很喜食。
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草
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多年生密丛禾本科牧草,高20~45cm。杆细,草丛紧密。营养枝的叶短狭,常内卷。圆锥花序紧如穗状,近圆筒形,下部有间断,花序下部密生绒毛(图37)。分布在我国北方各省。主要生长干旱草原和山地草原的栗钙土上。
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图37 草
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草春季发育早,5月末抽穗开花,6、7月种子成熟。有优良的饲用价值(表18),春夏期间各种家畜都喜食,绵羊和山羊最喜食,马、牛和骆驼喜食。秋季适口性降低,但亦为家畜所采食。
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表18 草——Koeleria gracilis Pers.的化学成分(%)
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糙隐子草
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多年生密丛小禾草,高10~30cm。草丛紧密,秆细,叶片扁平,在干燥时卷褶。圆锥花序狭窄,小穗稀疏(图38)。主要出现在干旱草原的壤质或粘壤质栗钙土和暗栗钙土上。
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图38 糙隐子草
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糙隐子草是典型的旱生植物,构成干旱草原及荒漠草原的主要植物。饲料品质优良(表19),青草各种家畜都很爱吃。绵羊、山羊、牛和马最喜食,骆驼也喜食。牧民认为是马的放牧肥育牧草。
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表19 糙隐子草——Cleistogenes squarrosa (Trin.)Keng.抽穗期的化学成分(%)
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芨芨草
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多年生大型的丘状禾本科牧草,高1.5~2.0m。茎直立坚硬,基部枯槎残存。叶质坚韧,带形。圆锥花序,大型铺散,有短芒捻曲(图39)。在我国草原区,自东北起,经过蒙新、甘青以至青藏高原,都有广泛的分布。根系强大,能耐旱,抗盐碱,适应粘黄土以至砂壤土。
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图39 芨芨草
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芨芨草的发育较早,5月初抽出嫩枝绿叶,家畜喜食。抽穗开花后,茎叶变坚韧,家畜渐不喜食。
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芨芨草是饲料品质中等的牧草(表20),全年为各种家畜所采食。骆驼及牛最喜食,马和绵羊采食较差。芨芨草的营养价值在生长期间变化很大,生长末期及残株的蛋白质含量比抽穗前的降低100%~200%。对于冬春牧场和在干旱季节,芨芨草有着重要的饲用意义。
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表20 芨芨草——Lasigrostis splendens(Trin.)Kunth开花期的化学成分(%)
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披碱草
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多年生大型丛状禾本科牧草,具粗壮的短根茎,高60~140cm。叶长肥厚,老时变为粗糙。穗状花序直立,芒粗糙。广泛分布于我国北部、东北、内蒙、新疆及青藏各地。
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披碱草的饲料价值中等。4月中萌发,7月初开花,8月结实。青嫩时,各种家畜都喜食,牛较喜食。开花后迅速变为粗糙,牲畜渐不喜食。化学成分如表21。
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表21 披碱草——Clinelymus dachuricus (Turcz.)Nevski. 鲜草的化学成分(%)
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老芒麦
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多年生禾本科牧草,高60~90cm。杆疏丛状,基部稍弯曲,生叶性良好。穗状花序细长,疏松下垂。在我国东北(嫩江上游)、华北、内蒙、新疆及青藏各地分布很广,喜水湿环境,不耐盐渍化土壤。
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老芒麦为营养价值良好的牧草,青鲜牧草和干草,家畜都喜食。牛和马较喜食,绵羊和山羊次之。进行栽培是有前途的。
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表22 老芒麦——Elymus sibiricus (L.)Nevski.开花期的化学成分(%)
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白羊草
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多年生禾本科牧草,具短根茎。疏丛状,茎基部有膝状弯曲,时有分枝。叶较多,集生于茎基部,叶面疏生疣状柔毛。通常有四至多个不等长的总状花集生于茎顶,略显紫色,密生白色绒毛(图40)。白羊草是中生植物,喜生于温热而水分适中的地方。主要分布在森林草原和干旱草原地区。
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图40 白羊草
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白草适宜于放牧,亦用于割草。用作放牧时,在开花期以前家畜很爱吃,开花以后适口性稍差,枯草期又复为家畜所喜食。牛、羊喜食,可以催肥,马及骆驼采食较差。
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草地早熟禾
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多年生根茎疏丛型下繁禾本科牧草。茎细,叶片狭线形。圆锥花序,分枝细密,成熟后变为草黄色(图41)。分布在我国东北、内蒙、华北、西北以及西南各省。主要生长在森林草原及湿润草原的黑钙土区。是典型的中生下繁牧草,能组成长期的人工牧场。
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图41 草地早熟禾
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草地早熟禾春季萌发早,发育迅速。含多量蛋白质(表23),具优良的营养价值,各种家畜都很喜食。耐践踏,放牧后再生良好。
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表23 草地早熟禾——Poa pratensis Linn.开花期的化学成分(%)
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猫尾草
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短期多年生疏丛状上繁禾本科牧草。高60~75cm,茎基部节间缩短膨胀成球状。假穗状花序,呈紧密的圆柱状,小穗一花(图42)。在我国北方山地(东北、新疆)和森林草原见有分布。典型的中生植物,只有在肥沃湿度适中及冷湿气候下才能发育良好。
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图42 猫尾草
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猫尾草具有优良的营养价值,用于放牧或制作干草,各类家畜都很喜食。猫尾草的营养物质含量中,蛋白质和钙比较少(表24),饲料日粮需要适当搭配。猫尾草在人工牧场上具有较高的适口性,家畜最先选食。
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表24 猫尾草——Phleum pretense L.开花期鲜草的化学成分(%)
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鸡脚草
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多年生疏丛状上繁禾本科牧草。高约80~120cm,有大量的基叶和近根部的株丛。叶鞘闭合,幼叶卷叠,使幼茎扁平。圆锥花序,疏散展开(图43)。分布在我国西南、西北各省山地和森林草原。
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图43 鸡脚草
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鸡脚草现时为重要的栽培牧草,喜温暖及肥沃的土壤。纤维素增长很快,应在抽穗末期及时收割。
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青绿的鸡脚草及早期收割的干草,具有优等的饲用价值(表25),家畜都很喜食。春季萌发很早,发育快,再生速度强。可用为早期青饲料,牛和绵羊很喜食。鸡脚草不耐重牧,易被家畜踏伤,秋末放牧应早结束。
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表25 鸡脚草——Dactylis glomerata L.开花期的化学成分(%)
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无芒雀麦
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多年生根茎性上繁禾本科牧草。株高达80~100cm,基部有大量营养枝和丰富的嫩叶。大型周散圆锥花序(图44)。分布在我国东北、西北以及西南各地,广泛生长在森林草原和干旱草原的水泛地草地上。
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图44 无芒雀麦
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无芒雀麦为优良牧草(表26),亦为良好的水土保持植物,抗旱耐寒。可用作割草及放牧。开花以前各种家畜都爱吃,特别是牛、马和羊最爱吃。干草对各家畜均喜食。
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表26 无芒雀麦——Bromus inermis Leyss.青干草的化学成分(%)
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草原看麦娘
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多年生短根茎性禾本科牧草。茎基部膝曲状,高达70~100cm,有多量的根出叶。圆锥花序紧密,多刚毛,且护颖基部结合,与猫尾草有区别(图45)。主要分布在森林草原及干旱草原的水泛地上,能经受长期泛水浸淹。
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图45 草原看麦娘
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草原看麦娘是重要的栽培牧草,萌发最早,发育最快。营养价值较猫尾草、鸡脚草都高(表27)。开花以前,各种家畜都很喜食。主要用作放牧,放牧时间长,再生性良好。亦可调制干草。
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表27 草原看麦娘——Alopecurus pratensis L.开花期鲜草的化学成分(%)
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小糠草
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多年生下繁禾本科牧草,有细长发育的根茎。茎基部膝曲倾斜,有大量的短营养枝和嫩叶。圆锥花序疏松开展(图46)。分布很广,在我国华北、东北及长江流域各省都有。
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图46 小糠草
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小糠草生长期长,发育缓慢,播种后第3~4年达到最高产量。饲用价值良好(表28),放牧或干草均为家畜所喜食。耐践踏,放牧后能迅速恢复生长。
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表28 小糠草——Agrostis alba Linn.开花期鲜草的化学成分(%)
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拂子茅
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多年生上繁禾本科牧草,具匍匐长根茎。平均高80~100cm。大型圆锥花序,通常狭而紧密(图47)。在我国东北、华北、内蒙及西北各地广泛分布。能耐碱,为适应弱盐化碱化土壤的一种重要植物。
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图47 拂子茅
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拂子茅的草质随着生长迅速变为粗糙,在抽穗前早期放牧家畜所采食。牛较喜食,马和羊较差。开花前调制的干草家畜喜食。其化学成分如表29。
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表29 拂子茅 Calamagrostis epigejos (Linn.)Roth.青干草的化学成分(%)
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小叶樟
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多年生根茎性禾本科牧草,高达100~120cm。茎基部疏生分枝,叶粉绿色。圆锥花序,淡紫色。主要生长在森林草原的水泛地和沼泽草地上。在东北三江下游低地有大片的分布,为草层中的优势植物。
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小叶樟的草质迅速变为粗硬,在抽穗中期以前家畜喜食。饲用价值中等。在开花期以后,基部分生出多数营养枝,可以提高后期收割干草的饲用价值。小叶樟的化学成分如表30。
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表30 小叶樟——Calamagrostis langsdorffi (Link.)Trin.青干草的化学成分(%)
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芦苇
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多年生大型禾本科植物,具有粗壮的匍匐根茎。高30~300cm,平均约2m。大型圆锥花序,分枝细弱,铺散(图48)。芦苇广布于全世界,我国分布也很广泛。
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图48 芦苇
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芦苇幼嫩时期含有多量糖,适口性高,为马和牛所喜食,绵羊、山羊和骆驼亦喜食。芦苇的生长迅速变为粗糙,即将抽穗时,已渐为牲畜所不喜食。在冬季牧民亦常放牧芦丛,骆驼特别爱吃。芦苇在抽穗以前,有5~6片叶子时调制的干草,为家畜所喜食。幼嫩期调制的青贮料,有良好的饲料品质(表31)。我国荒漠草原区已大量利用芦苇调制干草,东北、新疆等地已利用芦苇调制青贮料。
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表31 芦苇 Phragmites communis Trin.开花期鲜草的化学成分(%)
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三芒草
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一年生禾本科牧草,高15~45cm。基部分枝形成疏散的丛。叶片细长卷如针状。圆锥花序狭长,芒粗糙,基部分为三叉。分布在我国西北、内蒙和东北的半荒漠草原区。
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三芒草有中等的饲料品质,对于羊、骆驼和马是良好的饲料,夏季和冬季都喜食。结实后,带芒的种子对于绵羊、山羊和骆驼均有害。
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獐毛
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多年生根茎性禾本科草,高5~25cm。茎基部多分枝,匍伏向上生长。叶尖锐状。圆锥花序,狭长紧实(图49)。主要分布在东北、内蒙、西北及北方沿海各省的盐土和结皮柱状碱土区。
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图49 獐毛
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獐毛春季发育较迟,开花以前放牧家畜喜食。马较喜食,骆驼次之,羊和牛较差。在盐土上残留到翌年的植株,家畜尚喜采食。在开花以前调制的干草,家畜喜食。
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虎尾草
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一年生禾本科牧草,高20~60cm。茎基部多分枝,下部扁形。叶线状披针形。由穗状分枝组成的指状花序(图50)。广泛分布于全国各地,能耐盐碱伸入碱性草原(东北)和荒漠地区。
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图50 虎尾草
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虎尾草萌发较迟。开花以前为绵羊、山羊和马所喜食,牛及马乐食。结实以后,家畜不喜食。饲用价值中等,能耐放牧。
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球花早熟禾
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多年生禾本科牧草,平均高15~25cm。茎细,基部有膨大的节。叶狭窄,尖刺状(图51)。主要分布在新疆西北部,伊犁、塔城等地。生长在荒漠草原上,春季湿度适宜发育良好。
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图51 球花早熟禾
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球花早熟禾是典型的短命植物,在春季冰融后就开始萌发。营养期很短,约在40~60d全部完成生活期转入枯草期。秋雨以后,又重新生长。可作为春季和秋季放牧场植物。草质柔软,饲料品质良好,各种家畜都很喜食,能抵抗家畜的践踏。
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第二节 豆科(Leguminosae)牧草
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黄花苜蓿
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多年生草本,平均高度45~55cm,外形极似紫花苜蓿,叶较小,托叶大。总状花序,花黄色,荚果镰刀状,种子心脏形,淡黄褐色(图52)。黄花苜蓿主要为野生种。分布于我国西北、内蒙、东北及华北各地,是森林草原、干旱草原和荒漠草原的栗钙土和暗栗钙土上的典型植物。耐寒、抗旱和适应盐碱土壤都较紫花苜蓿为强,在东北松嫩平原的碱性草原上能生长良好。
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图52 黄花苜蓿
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黄花苜蓿的青草和干草,各种家畜都很喜食(表32)。很早就行栽培,唯产量较低。放牧和割草后,再生性较差,影响牧场上的利用。
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表32 黄花苜蓿——MedicagofalcataL.青干草的化学成分(%)
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红三叶
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多年生草,高40~60cm(栽培的高50~110cm)。由三个小叶组成的掌状叶,叶面具“V”形白斑,总叶柄长,托叶大形,干膜质卵状。由30~70个花密集成头状花序,荚含单粒种子,种子圆心脏形,黄褐色(图53)。我国新疆阿尔泰山地见有野生。现为重要栽培牧草。根系发达,入土深达100~150cm,根量的75%~90%集中在20cm深的表土层。喜湿润,不耐过热和过寒气候,适于富含石灰质和排水良好的粘性土壤,沼泽土和盐渍化土壤都不适宜。
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图53 红三叶
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红三叶无论放牧或作干草,都为各种家畜十分喜食(表33)。主要用于刈制干草,叶不易脱落,在始花收割,可以调制成上等干草。红三叶干草对牛、羊及猪有肥育的效能,可以减少精料,缩短肥育期。红三叶也是一种优良牧场草,早期放牧可以有2~3次再生草。
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表33 红三叶——TrifoliumpratenseL.青干草的化学成分(%)
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白花草木樨
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二年生草本,高60~200cm(栽培的达3m以上)。茎直立,圆柱形中空。枝叶稀疏,叶由三个小叶组成,细直的总状花序,花白色,荚果通常一粒种子,有坚硬的种皮,种子黄褐色(图54)。在我国东北、内蒙、西北及华北各地有野生。生长在湿润的森林草原和干旱草原地带,河流水泛地及荒地上。宜于半湿润的气候,能抗旱,耐寒力中等。对土壤要求不严,能耐盐碱性土壤。根系发育强大,入土深及2m,常选用为水土保持植物。
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图54 白花草木樨
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白花草木樨栽培已较广泛。5月开花,7、8月种子成熟。第二年种子成熟后即枯死。营养价值不及苜蓿和红三叶。白花草木樨含有1.5%香豆素(cumarin),须经过一段训练时间,家畜才喜于采食。
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白花草木樨用于放牧或割制干草,家畜喜食,割草应在花期以前,过迟茎部易于木质化。调制干草叶片易脱落。幼嫩期可以放牧,采食过多能引起家畜气胀病。白花草木樨亦可调制为青贮料,家畜喜食。
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草藤
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多年生根茎性草本,茎细软,蔓生,长60~150cm,茎有四棱。叶量多,叶末端具卷须,托叶半戟形。总状花序与叶等长,花紫色,荚果矩形(图55)。广泛分布在我国东北、内蒙、华北、西北及西南各地。多生于林边、灌丛间、沟渠,混生于湿润草原上。适于粘壤质及壤质土壤。
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图55 草藤
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草藤的茎叶柔软,无论青草或干草各种牲畜都喜食(表34),一般认为是催肥的饲料。多与其他牧草混生,可试行引种。
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表34 草藤——ViciacraccaL.青干草的化学成分(%)
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芦豆苗
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多年生根茎性草本,高50~100cm,茎蔓生、攀缘,叶量丰富,由5~7对小叶组成。总状花序,花数量较多,花蓝紫色。荚果长圆形(图56)。广泛分布在山坡、林边、灌丛间及不太湿润的草甸草原上。多散生,发展很快。
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图56 芦豆苗
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芦豆苗的青草为牛、马和羊所喜食(表35),干燥后亦乐食。枯干的茎蔓能很好地保留在根上。混杂在干草中的芦豆苗,家畜都喜食。
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表35 芦豆苗——ViciaamoenaFisch.开花期的化学成分(%)
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草地山黧豆
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多年生根状茎植物。高30~90cm,具攀缘茎。托叶大型,箭头状,由2个小叶组成的羽状复叶,有卷须。总状花序较叶长,花鲜红色。分布在我国东北、内蒙、西北及西南地区。生长分散。
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饲用价值中等,富含蛋白质。青草和干草都为牛、马所喜食。青草具有苦味,放牧时家畜勉强采食,制成干草,苦味减少,家畜喜食。
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小叶锦鸡儿
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矮灌木,有发芽的根茎,高60~100cm,树皮黄灰色。多分枝,托叶刺状,奇数羽状复叶,小叶灰绿色。花1~2朵,黄色(图57)。分布在我国内蒙、东北和西北等地。在内蒙草原为景观植物,形成稀疏的植丛,有重要意义。适于沙壤质土壤,能抗旱,在夏季干旱时间能维持正常生长。
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图57 小叶锦鸡儿
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小叶锦鸡儿的嫩枝叶富有营养价值。绵羊、特别是山羊和骆驼,全年都很喜食。喜食一年生枝和叶子,特别喜欢吃花,有肥育的效果。羊多食枝叶后,亦易发生膨胀病。小叶锦鸡儿在内蒙草原,冬季为羊群避风之处,亦为良好的固沙植物。
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胡枝子
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直立灌丛,高1~2m,分枝很多。总状花序腋生,总花长(图58)。花紫色,7~8月间开花。分布在华北、东北及内蒙等地坡略湿润的地区。在华北海拔1500m以下的山地,常与数种灌木,如绣线菊(Spiraea salicifolia Linn.)、榛子(Corylus heterophylla Fisch.)等混生。
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图58 胡枝子
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胡枝子为良好的灌丛饲料(表36),青草和干草,牛、羊及马都喜食。花期以前可以收割二次嫩枝,调制干草为家畜喜食。放牧时喜采食叶、花及嫩枝,食后能良好的繁生新枝,冬季枯枝亦乐采食。
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表36 胡枝子——Lespedeza bicolor Turcz.青干草的化学成分(%)
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多花胡枝子
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小灌木状,高30~100cm。总状花序,较叶伸长,花紫色。荚果有网纹,种子暗绿色(图59)。广泛分布在我国北方及长江流域一带,常出现在向阳的山坡、荒地,能耐干旱。幼期放牧,各种家畜都喜食。茎部易变粗糙,割草应在花期以前。
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图59 多花胡枝子
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直立黄芪
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多年生草本,主根极长。高40~60cm,枝丛生在根颈,匍匐状上升。羽状复叶,被白色丁字毛。总状花序,密生多数花,花淡红紫色,荚果矩形。分布在我国北方及西南各地。可在山坡、湿地、草原各种环境生长。
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花期以前茎叶柔嫩,牛、马及羊都喜食,开花以后,茎部硬化,家畜亦乐食。试行栽培,高达1m,可以割制干草。
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第三节 菊科(Compositae)牧草
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冷蒿
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多年生小半灌木,高10~40cm,多分枝,茎下部半匍匐状,形成茂密的小草丛,密被白色的绒毛。全株呈灰白色,叶无柄,二回羽状复叶,小裂片线形。头状花序,略下垂,集合成狭圆锥状(图60)。冷蒿的形态变化很大。主要分布在我国内蒙、西北和西南各地。在草原中成为群落的优势植物。在山地、丘陵、平原和谷地的砾质、砂质的土壤中,都可以繁盛地发育。
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图60 冷蒿
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牧民一般认为冷蒿有优等的饲用价值,有育肥和催乳的作用。牧民在游牧中,选择牧场特别注意冷蒿的发育情况。羊和马全年都最喜食,饱食以后,还能继续选食冷蒿。牛和骆驼也全年都喜食。在夏季牧草适口性降低时,牲畜也都喜欢吃。冷蒿春季发育早,5月已开始生长(内蒙古),8月生长最盛,秋季叶枯后,短枝仍保持多汁状态,在冬春牧场上,特别受牧民的注意。冷蒿在孕蕾期,其化学成分含量如表38。
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表38 冷蒿——Artemisia frigida Willd.孕蕾期青干草的化学成分(%)
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沙蒿
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多年生半灌木,高40~50cm。具有木质化的根部和基部的茎。自基部强烈的分枝,嫩枝鲜黄色,叶子变化很多,下部为二回羽状复叶,上部叶全绿。头状花序,小形,又集合成圆锥状花序(图61)。主要分布在内蒙古南部、西南部和甘肃北部的荒漠草原区。发育在半固定和固定的沙丘上,成为沙丘的基本草丛。沙蒿具有中等的饲料品质(表39)。只有饲料缺乏时,家畜才喜食。骆驼全年都采食,冬季比较更喜食。羊在冬春喜食一部。马和牛不喜食,特别是在青鲜时的气味,使牲畜更不喜食。
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表39 沙蒿——Artemisa desertorum Spreng.春季残株的化学成分(%)
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图61 沙蒿
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蓍草
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多年生草本,高40~60cm。多根出叶,茎叶无柄,羽状裂片更有细锯齿。头状花序再聚集为伞房状。边缘少数舌状花,淡粉红色,管状花黄色。分布于我国内蒙、东北和西北各地的山地,散生在林带和湿润草原上。
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青草为羊和牛所喜食,马亦采食,在干草中为各种家畜所喜食。
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千叶蓍
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分布在我国西北和东北等地的高山冷湿的湿润草原上,多叶柔嫩。食后尚可由基部迅速分生新枝,青草为各种家畜所喜食,干草亦为家畜所喜食(图62)。
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图62 千叶蓍
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阿尔泰紫苑
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多年生草本,高30~50cm。茎多由基部分生。单叶,细长圆形。头状花序,大形单数,管状花黄色,舌状花浅蓝色(图63)。广泛分布在全国各地,在我国北部和西北部的草原中更为普遍,经常出现在针茅草原和山地草原中。能耐干旱,在荒地上亦极为多见。
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图63 阿尔泰紫苑
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紫苑的饲料价值中等(表40),家畜喜采食其一部,茎基部易木质化,多残遗不被采食。绵羊和山羊喜食,干草较鲜草更为喜食。骆驼喜鲜草,牛和马不喜食,采食其一部分。
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表40 阿尔泰紫苑——Aster altaicus Willd.青干草的化学成分(%)
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西伯利亚艾菊
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多年生草本植物,具发达的垂直木质根。高40~60cm,基部有遗留残鞘,多根出叶,长达20~30cm。多次分裂成细长的线形叶,暗绿色。枝顶多数黄绿色,头状花又聚集成伞房状(图64)。主要分布在我国的内蒙及东北等地。在内蒙及东北发育强盛的杂类草、针茅草,湿润草原和干旱草原的草层中,组成优势的成分。在草层中占20%~50%。喜湿润,能耐寒冷,生长于壤质及砂质壤土的栗钙土和暗栗钙土上。
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图64 西伯利亚艾菊
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西伯利亚艾菊的饲料品质中等(表41),有丰富的短枝和嫩叶,7月(内蒙)开花,9月后茎叶变为红褐色,枯草期的茎叶非常脆弱,易于折碎。青草时,牛、马、绵羊和山羊都不喜食,在秋季放牧时,经霜的植物牲畜才乐于采食。在冬季和春季牲畜较喜食。
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表41 西伯利亚艾菊——Tanacetum sibiricum L.开花初期鲜草的化学成分(%)
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蓍状艾菊
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多年生小半灌木,木质的根部多弯曲而分枝。高20~25cm。茎有分枝,基部木质化。叶多次分裂成线形的裂片。头状花序集合成伞房状,花黄色。主要分布在内蒙和东北等地。在内蒙荒漠草原的草层中,组成基本的植物。占草层的30%~40%。能耐干旱,不耐盐渍化土壤,喜生长在砂质的壤土上。
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蓍状艾菊具有优良的饲料品质,是荒漠草原的重要饲料。5月(内蒙)开始生长,8月开花,黄色的花序呈现显明的季相。9月渐渐枯萎,冬季能残留在根上。绵羊、山羊和骆驼全年都很喜食,夏季的可食性略有降低,在秋冬牧场上,绵羊喜食艾菊带种子的花序。春季牛和马都喜食,夏季渐不喜食,秋冬又渐为牛、马所喜食。
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原野火绒草
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多年生草本,高15~20cm。密生蛛丝状毛,全株呈灰白色。从基部多生分枝,多根出叶,形成小草丛。头状花序顶生,围以线形苞叶形成的莲座丛。密被黄色的厚绒毛层(图65)。广泛分布在我国的北方、西北和西南各地。多生在草原和山地草原的阳坡。
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图65 原野火绒草
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火绒草密被厚的绒毛,家畜多不喜食,所以在牧场上常有遗留的草丛未被食掉。青草时,绵羊和山羊较喜食,其他家畜多不喜食(表42)。
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表42 原野火绒草——Leontopodiumcampestre (Ledeb.)Hand-Mazz.结实期鲜草的化学成分(%)
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第四节 藜科(Chenopodiaceae)牧草
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伏地肤
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多年生分枝的小半灌木,有发育强大的根系。高30~60cm,叶线形,稀疏的穗状花序。全株密被灰白色的绒毛(图66)。分布在我国新疆、内蒙、甘肃及北方其他各省。主要生长在草原和荒漠草原中。能抗旱,耐盐碱,适于在碱土和干燥的砂质或石质土上生长。新疆细毛羊就在伊犁河谷地由伏地肤与灰蒿(Artemisia glaucaPall.)组成的冬季牧场中育成的。
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图66 伏地肤
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伏地肤是天然草原上藜科植物中饲料价值最好的一种(表43)。春季萌发早,生长迅速,可以早期利用。冬季基部的营养枝可以保留多汁的状态,残枯的植株能保留在根上,供给作为冬季放牧饲料。绵羊、山羊和骆驼最喜食,在秋季与冬季更喜食,一般认为是绵羊的催肥饲料。马喜食,牛稍差,有时亦采食。
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表43 伏地肤——Kochiaprostrata(L.)Schrad.花蕾期鲜草的化学成分(%)
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优若藜
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多年生分枝的半灌木,高40~100cm。叶为卵圆状披针形,茎和叶密被白色的星状绒毛(图67)。广泛分布在内蒙、新疆和青藏高原上。主要生长在荒漠草原的棕色砂壤质的土壤上。能耐干旱。稀疏而散生在当地的草丛中。
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图67 优若藜
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优若藜具有良好的饲料价值。冬季能保留在根上而不破碎,含有较高的蛋白质。骆驼和绵羊全年都喜食,马亦喜食。其当年生的嫩枝和叶牛也乐食。一般认为是骆驼的催肥饲料。
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表44 优若藜——Furotia ceratoides(L.)C.A.M.结实期鲜草的化学成分(%)
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滨藜
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一年生多汁的草本,高20~60cm。分枝开展,基部铺散地面。叶三角状卵圆形,背面有白色粉粒。主要分布在内蒙和新疆的伊犁及塔城地区。生长在盐化的粘壤质土壤。
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这类多汁的藜科植物含有大量的灰分(表45主要为硫酸钠、碳酸钠和食盐)和少量的纤维素。这些盐类多量时,对动物发生有害作用。家畜在春夏和早秋都不喜采食,经霜冻后,灰分减少,在冬季骆驼、绵羊和山羊喜食,马采食稍差。
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表45 滨藜——Atri plexpatens(Litw.)果实成熟期鲜草的化学成分(%)
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短叶假木贼藜
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多年生半灌木,高10~15cm。基部为木质的短茎,能密集的丛生出许多一年生茎。一年生新枝具关节,叶短多汁,先端尖刺状,向后反曲。果实具淡黄色膜质的翅。较广泛的分布在内蒙、新疆等地的平原和低山区。生长在荒漠半荒漠草原地区的碎石质土和粉砂壤质强度碳酸盐土上,不耐旱、不耐盐渍化土壤。是内蒙古戈壁最大的特种,形成稀疏的群落。
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短叶假木贼藜约在5月萌发(内蒙),6月底开花。枯萎后易破碎。骆驼最喜食,全年都喜食,羊也喜食,牛和马不食。一般认为对骆驼和绵羊有催肥作用。生长的早期,多避免放牧,家畜多食则易中毒。
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珍珠猪毛菜
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多年生半灌木,高20~50cm。主干短而弯曲,木质,分生多数的短枝,具蓝灰色的鳞片。叶短,三棱状。主要分布在内蒙古戈壁、阿拉善和鄂尔多斯沙漠区。生长在戈壁荒漠的粘壤土质上,不耐强度的盐渍化土,在厚沙土层上生长不良。在阿拉善一带(巴盟),能形成单纯的群落。
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珍珠猪毛菜在戈壁地区有很大的饲用意义(表46)。5月萌发(内蒙),6月底开花,8、9月结实,在冬季能保持多叶状态的嫩枝。珍珠猪毛菜是骆驼的主要饲料,冬、春、秋三季最喜食,夏季稍差。在冬春对骆驼有催肥的效果。绵羊和山羊喜食,马在干燥状态时较喜食。牛不食。珍珠猪毛菜比较富于蛋白质和脂肪,放牧时,应与其他牧场轮换利用。
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表46 珍珠猪毛菜——Salsola passerine Bunge.结实期鲜草的化学成分(%)
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盐爪爪
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多年生半灌木,高30~50cm。基干弯曲,矮生,具淡红灰色树皮,新枝碧绿色,多汁。叶退化成鳞片状。分布在我国内蒙和西北地区的荒漠草原上。生长在强烈的盐土中,不耐过度的湿润,常形成片状的单纯群落。
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盐爪爪是中等以下的饲料(表47),青绿色时,家畜不喜食。在冬春干燥状态时,骆驼较喜食,马和牛对干燥状态的枝叶也乐食。在饲料缺乏时,骆驼喜食,可作为平衡的饲料。
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表47 盐爪爪——Kalidium foliatum(Pall.)Moq.结实期鲜草的化学成分(%)
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角碱蓬
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一年生草,高30~50cm,直立式匍匐。叶线状圆柱形。植株多汁,浓绿色(图68)。分布于我国东北、内蒙及滨海的盐渍土中。能耐强度盐渍化土,生长在草原中的碱斑上,成单纯的群落。鲜绿状态家畜不食,只能少量采食或间期采食。秋天植株变红色后,骆驼与羊喜食,马和牛亦乐食。牧民认为家畜秋季牧食有催肥作用,有益于家畜的越冬。
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图68 角碱蓬
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第五节 莎草科(Cyperaceae)牧草
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细叶蔓
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茎纤细,高达5~25cm。叶多,稍有些扁平而狭,呈绿色。适宜生长在潮湿的生境。在高山草原,一般分布在水分较多或沼泽地的草地上。有的在弱盐渍化的土壤上也可以发现它。
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耐牧性强,放牧时,适口性较高。它的化学成分(绝对干物质的百分数)是:灰分7.7,粗蛋白质12.5,蛋白质10.8,脂肪2.2,纤维素28.0,无氮浸出物49.6。干草产量约1500kg/hm2。
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披针苔
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株本低矮,仅10~30cm。能形成致密的生草土。主要分布于高山草原和森林草原上。
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适口性很好,夏季马和牛都很爱吃,猪也很喜食。但稍晚则适口性降低。它亦是鹿的好饲料,但在冬季鹿仅食其叶尖。
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耐牧性强。在开花盛期,其营养成分为(占绝对干物质百分比):灰分7.7,粗蛋白质17.9,蛋白质8.6;脂肪6.1;纤维素28.0,无氮浸出物40.3。
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米氏苔草
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植株高大,达40~100cm。疏丛型,淡灰绿色,叶长,阔4~7mm。分布在高山草原和亚高山草原地区。
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适口性较强,各种家畜都很爱吃。调制成干草,各种家畜亦甚喜食,特别是绵羊。
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羊胡子草
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多年生草,高5~15cm。根茎发达,在根茎顶端形成纤细的地下枝丛。叶尖刺状卷折,小穗密集成圆状的头状花序。广泛分布在内蒙古和新疆各地。主要发育在以禾本科为主的干旱草原和山地草原的砂壤质土壤上,或在芨芨草丛间,为表层沙质化土壤上的植物。能耐旱,无性繁殖力很强,在草原退化、禾本科减少时,羊胡子草能形成单纯的群丛。
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羊胡子草有良好饲用价值。春季返青早,可作为早期牧场植物。4月萌发(内蒙),5月开花,6、7月结实。枯叶能在冬季保留在根部用于放牧。无论青草或干草,羊、马和牛都喜欢吃,骆驼次之。
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沙苔
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多年生根茎性植物,株本低矮,平均8~10cm。根茎细而长,最长时可达6m(图69)。能形成致密的生草土。每平方米上的枝条数可达2000~3000个。
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图69 沙苔
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沙苔广泛分布于荒漠、半荒漠和干旱草原上。它在粘土、壤土和砂壤上生长得最好。在我国主要分布在新疆西北的荒漠草原上。
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它是典型的短命植物,常与球花早熟禾构成荒漠草原的短命植物放牧场。其营养期是秋季,甚或冬季开始。当冬季来临后,生长停止。至来年2月到3月初重新复苏萌生。3月末到4月初开始开花,5月初即行凋枯。
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沙苔是一种营养价值很高的牧草。在开花阶段(占绝对干物质百分比)含灰分5.2,粗蛋白质22.3,蛋白质19.9,脂肪6.3,纤维素21.7,无氮浸出物44.5,100kg干草含102.1个饲料单位,8.5kg可消化蛋白质。
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作为一种牧场饲料,它的质优味美,各种家畜都很爱吃,唯骆驼的适口性差。同时也是小家畜春季抓膘的牧草。放牧的适宜时期是在3月份前半月。再生草产量可达第一次产量的30%~40%。
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白荫菅(脚苔草)
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株本高达30~40cm,具短根茎(图70),能形成致密的生草土块。由于草丛中部的死亡,形成环状的草丛。具有大量的根出叶,株体灰绿色。它分布在森林草原和山地草原植物群落中,在干旱草原中很少见到。
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图70 白荫菅
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耐牧性强。放牧时,马、牛、羊都很爱吃。其化学成分是(占绝对干物质百分比):灰分4.95,粗蛋白质8.74,蛋白质6.21,脂肪2.62,纤维素35.52,无氮浸出物48.17。
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羊苔
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多年生根茎性植物。株本低矮,平均高15~18cm(图71)。它是荒漠草原上一种最特征和最典型的饲用植物。能固沙,在固定沙丘的非盐渍化地上发育最好。主要分布在新疆伊犁流域和塔城盆地。
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图71 羊苔
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它是荒漠草原典型的短命植物。营养时期从2月开始,2月底到3月初发出营养枝。3月开花,3月底到4月初结实,4月底种子成熟。5月干枯。
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在抽穗到开花阶段,其化学成(占绝对干物质百分比)为:灰分8.0,粗蛋白质20.0,脂肪3.2,纤维素25.1,无氮浸出物43.7。
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适口性强,春季羊特别爱吃。在放牧时,能满足羊饲料日粮的85%。骆驼在幼嫩时喜食,入冬则适口性较差。
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别氏嵩草
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株本低矮,高仅5~30cm。叶窄狭,茎叶长度相等,花序顶生,线形穗状花序,小穗具二花(图72)。主要分布在高山草原和山地冻原。它是高山草原嵩草和苔草—嵩草型上主要建群种之一。
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图72 别氏嵩草
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耐牧性强,适口性高。特别是在幼嫩时,马和绵羊最爱吃,唯牛不大爱吃。一般来说,绵羊比马和牛的适口性高。
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它在抽穗期含各种营养物质(占绝对干物质百分比)如下:灰分8.0,粗蛋白质12.4,蛋白质9.9,脂肪3.3,纤维素24.6,无氮浸出物51.7。
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丝叶嵩草
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株本较低矮,高10~40cm。叶片丝状而狭,花序为顶生小穗,椭圆形。能形成致密的生草土。分布甚广,从潮湿草地直到干旱草原都有生长。
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为放牧场类型植物,适口性很高,各种家畜都很爱吃,但以牛、马最为喜食,羊次之。和嵩属草类比较,适口性较差。
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毛嵩草
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株本低矮,高15~30cm。茎丝状,叶亦丝状,茎叶等长或稍短。主要分布于高山草原上,能形成致密的生草土。
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耐牧性特强,是良好的放牧场类型植物。夏季、秋季,马和绵羊都爱吃,其他各类家畜亦甚喜食。利用时间较短,在高山草原一般可利用两个月(7~8月)。
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化学成分含量大致如下:以抽穗期样本为例:灰分7.2,粗蛋白质16.0,蛋白质13.4,脂肪3.2,纤维素26.9,无氮浸出物46.8,可消化率达45.6%。
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窄叶羊胡子草
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多年生草本沼生植物,具短根茎和匍匐枝,茎下圆,上三棱。株本较高大,达75cm(图73)。分布甚广,但主要分布在森林草原和冻原。
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图73 窄叶羊胡子草
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它是鹿春夏初的很好放牧饲料,大家畜一般不喜食。也是鹿的冬季放牧饲料,根茎可食。
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主要参考资料
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[17]中国科学院治沙队.沙漠区的综合调查研究报告.北京:科学出版社.1959
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第五章 有毒、有害植物
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第一节 概述
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我国的广大草原上,广泛分布着有毒、有害植物。这类植物种数多,比重大。就其种数来看,我们仅在西北各类型的草原上,已经发现有数十种之多。仅高山草原就有34种。就其占植被成分来看,如以覆盖度计算,一般为7%~8%,而许多地区在10%以上,有时可达24%。尤为严重的是,直到现在还有不少地区,这种植物还在不断发展,这就不能不要求我们密切注意这一问题。
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这样普遍而众多的有毒及有害植物,表现了巨大的危害性。例如1954年青海三角城牧场,有1200只羊,在药浴后返场途中,途径针茅繁生地区,几乎全为它的草种刺伤,虽然经过救治,仍然造成很大损失。皇城滩草原国营羊场也曾因同一原因,死亡杂种羔羊100多只。至于家畜中毒现象,在早春常有发生,这时家畜体质已十分瘦弱,牧草又十分缺乏,往往为饥饿所迫,采食有毒植物,中毒死亡者日有所闻。此外,有毒及有害植物,还可使草地成分严重变坏,并使采食率大为降低,限制了草原生产力的提高。
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关于有毒植物的范畴,还没有一定的界限,一般认为:“一种植物在自然条件下,以青饲或干草形式为家畜采食,即使采食量不多,其所含某些化学成分引起生理上的异常现象,从而妨碍家畜的正常生活和生产畜产品者,均可认为是有毒植物。”虽然有些著作中,把饲用植物的机械损伤和其他偶然机会引起家畜病患者,也列为有毒植物,但我们认为这是不妥当的。
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既然中毒现象是由于某些化学成分所引起的,我们就应该对于这些化学成分加以探讨。这些有毒物质,可分为生物碱类、配糖体类、挥发油类和有机酸四大类。
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生物碱是一种由碳、氢、氧、氮所构成的有机化合物,有些含有硫质。在种子、根、茎、叶乃至花的组织中的生物碱,大部分均有巨毒,如烟草中的尼古丁(nicotin),乌头中的乌头素,罂粟中的吗啡等都是。
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配糖体是另一种有毒物质,为碳、氢、氧三种元素构成,少数含有氮及硫。与稀酸、稀碱或酵素等处理时,分解而生成葡萄糖(golycose),所以叫配糖体(golycoside)。它分布在植物全株中。但大部分配糖体是无毒的,其构造大多不明。易水解而生成有毒物质的,如芥子油等即是。这种毒质可用加温或加碱或酸并同时加温而消除,盐酸作用尤大。如遏蓝菜、独行菜的种子及菜子油粕(新法榨油,种子未经蒸煮者)等,都含有这种有毒物质。
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挥发油类,是一种挥发性物质。将植物与水汽共同蒸馏时,所得各项物质的总称叫做挥发油。对中枢神经系统有强烈刺激作用,在许多植物中均含有。依其化学成分,可分三类,不饱和的挥发油(Терпентинное,Можжевеловое,Лазандовое)、饱和的挥发油(Тминное,ГвозиАцнное,Анисовое,Укропное,Мятное),含硫的挥发油(Горчичное,Чесночное)。
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有机酸类,是许多有毒植物的有毒成分,如在酸模及甜菜茎叶中的酸模酸。许多野生及栽培植物中(如高粱、玉米、苏丹草等),在光合作用或消化作用中,产生中间产物的氰酸,均可使家畜中毒。
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植物体内所含的毒蛋白,也可使家畜中毒,虽然还不多见,但有时可发生剧烈的中毒现象,如蓖麻素(ricinus communis)及Robina pseudaodcia等。
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至于有害植物,其本身往往不含毒质,而且可以为家畜大量采食,但是,这种植物可以从下列几方面表现其对于畜牧业的危害性:
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有些植物株体或种子上,生长刚毛或刺状物,可附着羊毛、驼毛和山羊绒上,使其品质变坏,严重降低其经济价值,增加纺织工业上的困难,如若干针茅属种子、伞形科种子及有刺的灌木等。
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有些植物含有特殊物质,如草木樨含有香豆素,具臭味,家畜采食以后,可使其乳、肉口味恶劣。其他如十字花科的遏蓝菜,百合科的葱、蒜等,都具有这种性质。
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有些植物具有尖锐的芒或刺,可刺伤家畜身体,甚至伤及眼睛和嘴,有时腹部、腿部因刺伤而发生溃烂。这些机械损伤,每因妨碍家畜行动和采食,而使其不能跟群放牧,造成畜群的严重损失。如前面我们所提到的针茅等就是。
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以下我们将介绍西北草原上几种常见的有毒植物,至于有害植物,在有关章节中分别介绍。
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第二节 主要的有毒、有害植物
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毛茛科
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大花飞燕草
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名称 毛茛科,通称飞燕草,也叫翠鸟草,西北牧民称为蓝花儿,俄文名Живокость,英文名Larkspur,Poison weed,Cowpoison。
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形态 总状花序,长5~10cm。花蓝色美观,萼5片,不规则,状似花瓣,最上一枚基部延长呈啄状,其他4枚不规则,上部一对向后延伸,包在啄状萼片中,下部一对具短啄,心皮1~5枚,子房多室。
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茎散生,分枝,高约30cm。富于水分,不太粗硬,故易为家畜采食。
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单叶,掌状深裂,叶柄颇长,呈深绿色,数目不多(图75[39])。
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图75 大花飞燕草
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有主根,但入土不深,有块根1至数枚。
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生态 多年生草本,早春萌发,7~8月间开花,喜潮湿,耐寒冷,多生于高山草原之阴坡。
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毒理 各种飞燕草都含有毒质,其有毒成份已经查明者计有:洋翠雀碱(ajacine),洋翠雀康宁(ajaconine),硬飞燕草次碱(delcosine),翠雀宁苷(delphinine),delphinoidine,dephisine,硬飞燕草碱(delsoline),staphisagrone,detaline等多种。其中以delphinine和staphisagrone毒性最大。植物之地上部分均含毒质,叶部毒质较茎部多。种子成熟后,植物体内所含毒质数量减少。
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staphisagrone对迷走神经发生作用,引起心跳减慢和血压降低。作用于中枢神经,可使血液循环中枢和呼吸中枢麻痹。对感觉神经首先是兴奋,随后又麻痹。
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delphinine的作用类似乌头碱,采食含delphinine飞燕草后,刺激口腔,感觉痛疼,且引起呕吐。它能减弱呼吸气管的活动,引起心脏衰弱,降低血压,往往使心脏在舒张期中停止;作用于脊髓后,使反射丧失和麻痹,对骨骼、肌肉的作用是引起纤维性抽搐和收缩。
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牛最易中毒,马次之,除山羊和猪外,其他各种家畜在采食量超过其体重3%时,均可引起慢性中毒。以往曾经以为对绵羊无毒,但近来证实,绵羊采食多量之后,也可以中毒。一般的中毒症状是:流涎,呕吐,口喝,腹痛,臌气,步态摇摆,全身战慄,有时甚至全身痉挛。以后则全身麻痹,反射消失,知觉丧失,脉搏微弱,心跳缓慢,呼吸迫促困难,终于窒息而死。轻性中毒,2~3d后可自行恢复,且无后遗症。
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防治 在生长飞燕草牧场上,多放牧山羊,可收到清除的效果。在放牧山羊之后,飞燕草的株本减少,再放牧其他家畜,可减少中毒机会。
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中毒后的救治方法与乌头中毒完全相同。
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毛茛
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名称 中文名毛茛;俄文名Лютик;英文名buttercup,crowfoot。
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形态 花单生或簇生,萼5片,花瓣3~8,通常呈黄色。雄蕊数目不定,心皮多数,分离,胚珠一个,斜向上。花柱短,果实为瘦果,有尖头,多数密集为头状。茎高15~20cm,细弱。叶掌状深裂,叶柄长。根浅,无明显主根,易拔除(图76[40])。
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图76 毛茛
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生态 多年生草本,生于潮湿而放牧过度处。土壤每因通气性不佳而微呈酸性。7~8月开花。
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毒理 毛茛的有毒成分是原白头翁素(protoanemonin C5H4O2)。毛茛油具有挥发性,长期放置,任其干燥,即可逐渐丧失。以水溶液状态长期保存,可聚合而成结晶的白头翁素(anemonin C10H8O4)。
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毒素的含量,可因植物成熟的程度而不同,幼嫩叶毒分最少,以后随植物成长而渐次增加。开花时毒力最大,成熟后,尤其是干燥后,其毒分又逐渐减少。植物各部分中,以花含毒最多,其次是茎和叶,种子中所含毒质最少。
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牛、羊最易中毒,马次之。毛茛油对消化道具有强大的刺激性。中毒后的临床症状,主要是:流涎,食欲废绝,反刍停止,呕吐,腹痛不安,久之出现腹泻,粪中带血,排尿时有痛感。脉搏慢而弱,呼吸困难,瞳孔放大,抽搐等现象。某些病例,可于初期症状出现后0.5~1h内,因衰弱而死亡。中毒牛的奶中也含有毒质,因此可使牛犊中毒。牛犊中毒后,多在6~12h内死亡。
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防治 将混有毛茛的刍料刈割后晒干或煮熟,使其所含毒质散失后,再饲喂家畜,可减少中毒机会。不用这种饲料饲喂哺乳的奶牛,避免牛犊中毒。家畜中毒后的救治原则,是消除胃内容物,减慢毒质被吸的速度和阻止毒质发生作用。因此,可进行洗胃,给予碱性药物和肠道保护剂。必要时,也可使用强心剂和兴奋吸呼的药物。
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银莲花
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名称 中文名银莲花;俄文名Ветреница;英文名pasqueflower,easter flower。
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形态 花顶生,1~3枚簇生,花整齐,直径约3.3cm,多白色,或带蓝色。瘦果,具毛。茎高50cm左右,粗壮,被密毛。叶掌状深裂,成三分裂片,每一裂片又有大缺刻,基生者其柄长。上部叶二裂,为披针形,三叶轮生,粗大具木质(图77)。
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图77 银莲花
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生态 多年生草本,生于阳光充足而潮湿处,其肥大的木质茎可自髓部腐烂,分裂而行无性繁殖。这是高山草原及森林草原指示植物之一。
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毒理 有毒成分为原白头翁素,但其毒力比毛茛弱。植物全株皆有毒,其根部毒性尤烈。地上部分所含的毒质逐渐减少以致消失。
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各种家畜均可中毒,家畜中毒后,流涎,咳嗽,喘息,呕吐(马除外),腹痛及腹泻,有时粪中带血,尿量增多,且排尿频繁。奶内有血红素和红血球,奶味变苦,且有生草气味。严重中毒时,心脏极度衰弱,反射消失,皮温降低,体温下降,项部肌肉痉挛,四肢搐搦。
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防治 同于毛茛。
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铁线莲
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名称 中文名铁线莲、白头翁,陇东一带称为老鹰蒜;俄文名Ломонос лоцонос。英文名virgins bower。
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形态 花大形,黄色,花萼4片,无花瓣。雄蕊多枚。心皮多数,分离。果实为瘦果,其柱头上具羽毛状物。茎木质柔弱,表面粗糙而有毛。叶对生,披针形,有时具裂。根粗大而深(图77[41])。
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生态 多年生藤本植物,生于高山草原之干旱瘠薄处。
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毒理 全株各部分都含有毒质,其毒质的化学成分现尚不明。按其作用,与毛茛所含的原白头翁素相近,具有强烈的刺激性。口尝生长期中的铁线莲,有烧灼的感觉。刈割后,经过晒干或蒸干处理后,所含毒质可被破坏。
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文献资料中,尚未见到有关家畜采食铁线莲引起中毒的报告,故家畜中毒后的症状尚不明,某些学者推测其中毒症状,可能与毛茛中毒大致相同。
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防治 家畜中毒可按救治毛茛中毒的原则,试行治疗。
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侧金盏花
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名称 中文名侧金盏花或福寿草。俄文名Адонис горицвет。英文名adonis。
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形态 花黄或紫色,花瓣5~16枚,叶片5~8片。多心皮,胚珠1,柱头短。果实为瘦果,集成为穗状,其前端柱头宿存。茎细弱有毛。叶片多裂,柄长。根浅,须根,不发达。
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生态 一年或多年生草本。生于潮湿沼泽化处,6~7月间开花。
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毒理 植物全株各部均有毒,尤以根部毒性为烈,其毒质为adonin(C14H40O9)及adonigen(C25H40O10),属于强心性碱甙类。其作用与洋地黄相类似。少量有强心作用,大量则可引起剧烈腹泻,并严重扰乱心脏机能,终至死亡。各种家畜均可中毒,但文献中有关侧金盏花中毒病例的报告尚不多见。
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防治 妥善确实的防治方法,尚待研究。有谓中毒后施以症状疗法,可收一定的效果。
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紫堇科
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紫堇
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名称 中文名紫堇。俄文名和英文名不详。
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形态 花两性,黄色,排列为稀疏的总状花序。萼片2、鳞片状,早期脱落,花瓣4片,外面两片大形,其一基部具距。内面3片、小形,有爪,雄蕊6个,二体,后方之一束基部有距,包于花瓣的距内,子房1室,花柱线形,蒴果。茎细弱,具水状汁液。叶具深裂,互生基生,叶柄长。根浅,有膨大部分(图78[42])。
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图78 紫堇
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生态 多年生草本。6月开花,生于潮湿而通气性不良土壤中。
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毒理 这一毒草文献尚无详明记载,唯已发现的本属其他植物中,多含紫堇碱(corydaline),去氢紫堇碱(dehydrocorydaline),紫堇鳞茎碱(corybulbine),异紫菫鳞茎碱(isocorybulbine),左旋紫堇杷明碱(corypalmine),紫堇卡文碱(corycavine)等以及其他生物碱类。各种家畜均可中毒。羊只中毒后,心跳急促,呼吸加快,肢体强直,最后抽搐,呼吸及心跳均变缓慢,终至死亡。
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防治 不详。
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蓼科
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酸模
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名称 中文名皱叶酸模。俄文名Щавель。英文名dock。
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形态 花序为大形圆锥花序,生于茎端,花稠密,由多数花集成花簇。果柄毛管状,长短不等,中部之下具关节,果被有不甚明显之网纹,阔卵形,基部为截形或略呈心脏形,全缘或具不明显之齿,长与阔通常3~4mm,具瘤状突起。瘦果,椭圆,三角状,先端尖,棱角锐利,长约2mm,褐色,光亮。茎直立,具细沟纹,高50~100cm,通常不分枝。叶具叶柄,柄细弱,叶片狭长圆形,两端较狭,边缘波状起伏,长10~15cm,宽1.5~3cm,上部之叶较小,叶柄较短,叶鞘膜质,管状,易破坏而脱落,根肥大(图79[43])。
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图79 酸模
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生态 多年生草本。生于水边或水分过量之地。6~7月间开花,8月底凋萎,不耐早霜。
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毒理 本属植物都含有大量草酸钾。其新鲜汁液中草酸钾的含量可达到1.3%。家畜采食大量酸模后,因进入机体之草酸钾数量增多,而妨碍钙的代谢,使其沉淀成为不溶解的草酸钙,从而引起中枢神经系剧烈兴奋(痉挛),减弱心脏的活动和降低血液的凝固性。草酸钙聚积于曲细尿管中可引起肾炎,阻滞尿液排出而发生尿中毒。
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马、牛、羊都可发生酸模中毒。中毒的主要症状,是急性肠胃发炎。临床症状是:食欲废绝,瘤胃蠕动和反刍停止,流涎,腹泻,有时粪便中带有血液,排尿减少或完全停止,腹痛,精神极度萎顿,死前体温降低,痉挛,心脏衰弱和全身麻痹。
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防治 中毒的家畜口服石灰水、白垩,静脉注射钙剂(乳酸钙,葡萄糖钙)或生理盐水有特效;此外,还可使用症状疗法,给予轻泻剂、利尿剂及肠道保护剂。
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菊科
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一枝黄花
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名称 中文名一枝黄花。俄文名Золотарник обыкновенный。
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形态 花黄色,多数3头状花序,在花梗上排列成总状,周边花舌状。果实圆形,有淡褐色的毛。茎高20~50cm,不分枝,有细毛茸,带暗紫色。叶倒披针形,先端尖锐,下部者有柄,上部椭圆状披针形,根系发达(图80[44])。
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图80 一枝黄花
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生态 多年生草本。生于潮湿而土壤疏松处。7~8月开花。
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毒理 含有皂碱配糖体(saponin),植物无论青绿时或干燥时全体均有毒。家畜急性中毒时,呈现癫狂。慢性中毒时,则沉郁,麻痹,行动迟缓。
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防治 不详。
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木贼科
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问荆
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名称 中文名问荆,俗称节节草。俄文名Хвощ полевой。英文名horstail scouring-rush。
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形态 孢子叶呈盾形,下面生数个孢子囊。孢子具有2对带状弹丝。茎有营养枝及繁殖枝两种。营养枝约20~40cm高。轮生多数细枝开散,节部易断。繁殖枝黄色直立,不分枝,较粗壮。每节有多数轮生的鳞片状叶(图81[45])。
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图81 问荆
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生态 多年生羊齿植物。生于水边及较潮湿处。繁殖茎早春生出,孢子成熟后即死亡(6月中)。
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毒理 问荆中含有两种生物碱(saponin,equisetin),此外,尚含有少量的硅酸和有机酸(草酸、乌头酸)。至于中毒究竟为哪种物质所引起,其说法不一。以往某些学者认为,中毒是由于植物表皮中的硅酸对消化道发生机械性损害所致。近来则认为由于其中所含之乌头酸所引起,乌头酸虽本身不甚活动,但大量进入机体后也可引起中毒。
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马、牛、羊都能中毒,且多半为慢性。马长久采食问荆,逐渐消瘦,2~5周后,开始表现步态不稳,最后后肢麻痹,失去站立能力,卧地不起,且发生痉挛现象,与初期症状同时表现肠胃方面严重扰乱的征候,大便干硬,且带有粘液,尿色改变,尿中含有蛋白质和红血素,心脏活动减弱,眼粘膜红肿胀,有时且有黄疸;开始时,食欲无变化,体温亦多正常,但至后期,体温可略升高。
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牛中毒后,发生剧烈腹泻,迅速消瘦,奶变稀,且呈淡蓝色,奶量显著减少,孕牛可因之流产。如继续饲以混有问荆之干草,可由于衰竭而死亡。绵羊中毒时,除表现同样症状外,毛的生长可能停止。
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防治 预防中毒的可靠方法,是不以混有问荆的草料饲喂家畜。据说应用青贮保藏法处理混有问荆的草料,可以大大地减少毒力。根据试验证明,经过如此处理后的刍草,即使其中混有50%的问荆时,亦不致引起中毒。家畜中毒之后,立刻停喂混有问荆的饲料,是有效的救治方法,甚至在发病很久,采用这种措施后,也能自行痊愈。在药物治疗方面,发现中毒后,可立即给以油类泻剂,并辅以麦麸皮一类的轻泻饲料,以便排空消化道中的毒物。为了中和毒物,也可内服重碳酸钠,或用其溶液灌肠;此后,可继用全身壮补剂。为此,可再将一茶匙的番木鳖粉混于谷粒饲料中任其自食。病畜情况严重时,必须采取措施避免跌倒,在跌倒以前即进行治疗,一般均可避免死亡。
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龙胆科
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龙胆
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名称 中文名龙胆,其中有一种为中药,名蓁艽。俄文名Горечавка。英文名gentian。
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形态 花两性,辐射对称,通常蓝紫色,也有的带黄色和锈斑,成束或单生。萼管状,5裂,有时4裂,花冠钟形,裂片5枚,裂口常有皱褶或附属体。雄蕊5枚,有时4枚,着生于冠管上。子房1室,柱头2枚。蒴果,具短柄,分裂为2果瓣,有种子多枚。叶对生无柄,全绿,深绿色,具光泽(图82[46])。
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图82 秦艽(大花龙胆)
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生态 生于潮湿向阳处,为高山草原最主要毒草之一。分布广泛,笔者在高山草原上已发现有6种龙胆。开花季节,从6月至10月陆续不断。
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毒理 对于这一毒草,目前尚少研究。在天然状态下,家畜一般避而不食。其有毒物质可能为若干种生物碱,但据Гусынин 氏实验,曾将2.8kg的G. asclepialea L.喂马,未引起中毒症状。又据Смеколов 氏实验,曾将龙胆干草,分为100、200、300g喂马,也无中毒现象。现在已知其所含药物成分中有龙胆苦甙丙(C16H20O9)、龙胆三糖(C18H22O16)等。
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防治 不详。
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禾本科
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醉马草
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名称 通称醉马草。
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形态 不甚密集的圆锥花序,长约15cm左右。小穗长约3.5~5.0mm,空颖约略相等,微透明,披针形,五脉,外颖长约5mm,背部密生毛。与芒相连处生毛较长,芒长约1.5cm,下部有轻微捩转(图83[47])。
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图83 醉马草
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疏丛生,分蘖不盛,茎高60~75cm。叶片长约15~30cm,宽约7mm,先端尖,叶鞘略松弛,叶舌短小,高约0.5mm,环形,膜状。须根发达,深及1.3~1.5m。
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生态 多年生草本。早春萌发,7~9月开花,耐早霜。株本呈显明的绿色。常大片聚生于西北不过分干燥处,如干枯之河床、河滩、高寒地区等处。在过分干燥或潜水面过深处不易生长。
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毒理 各种家畜均可中毒。中毒后,口吐白沫,精神呆钝,食欲不好,步履不整,蹒跚如醉。据说在连阴天时症状加剧。当地家畜因熟知其性质,在正常情况下,一般不采食。外来家畜或当地家畜在过分饥饿时,每易采食中毒。其有毒物质还不确知,可能为一种或数种生物碱类。
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防治 酒泉藏民,当外地家畜到达生长醉马草之草原后,将幼嫩之醉马草用石块捣烂,合以人尿,涂抹家畜口腔及牙齿,令其厌恶不再采食。中毒以后,半农半牧区用醋治疗,每一成年马灌醋1碗(250ml),据说有80%之疗效。在牧区,每一成年马灌酸奶子1碗,可收同样效果。
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豆科
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有毒紫云英
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名称 通称紫云英或黄蓍,可分有毒和无毒两大类。西北常见的有毒品种,叫马般昌或死羊草。俄文名Астрагал。英文名 loco weeds。
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形态 头状花序,腋生。花萼整齐,花瓣复瓦状排列,旗瓣较突出,龙骨瓣较钝。花圆呈狭长状。雄蕊10枚,花丝2体,9个联合,1个单独。心皮1枚,子房1室。荚果有茸毛,纵裂。茎高15~25cm。丛生分枝,枯黄后多木质,有棉毛。略呈四棱形,淡绿。羽状复叶,顶端者不成卷须状,小叶披针形,两面有茸毛(图84[48])。
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有主根,入土颇深。
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生态 多年生草本。早春萌生,初秋开花。耐干燥,广泛分布于西北黄土高原。
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毒理 各种家畜均可中毒。如果一次大量采食,可急性中毒。长期少量采食,可慢性中毒。无论鲜草或干草,均含有毒质。在植被品质不良或数量不足时,家畜易采食中毒。当地家畜较外来家畜避食性强。
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马在中毒后,最初表现呆钝,然后四肢无力,步履不整,采食也不灵活,继而严重呆钝瘫痪,终至死亡。牛的中毒症状与马相似,唯中毒后,症状较不显著。
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防治 马中毒后可内服亚砷酸钾液,每天20ml。牛中毒后,最好自肩部注射番木鳖素,每3d注射0.0097~0.130g,每日1次,连用3d。
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团巴草
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名称 通称棘豆,也有误称为紫云英的,西北牧区称团巴草,青海部分地区有称醉马草或极恶草。俄文名Остролодочник。英文名loco weeds。
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形态 与紫云英相似,但龙骨瓣具尖锐的喙状突起,花序更为密集。高9~20cm,基部分枝,密生白毛。羽状复叶,小叶片假对生,约13对,两面密生毛茸,较有毒紫云英的长一些。有主根,入土较浅(图85[49])。
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图85 团巴草
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生态 多年生草本,早春萌生,入秋开花,耐寒,喜湿,多见于西北高山草原。
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毒理 与紫云英相似,但对马毒性较大,而对其他家畜毒性较小。中毒后,大量流涎,最初极不安静,后来疲乏而卧倒,经过适当处理,3~4h后可以痊愈。
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防治 与有毒紫云英同。
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十字花科
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遏蓝菜
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名称 通称遏蓝菜。俄文名Ярутка полевая。英文名fan weed(美),penny cress(英)。
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形态 白色小花,排列成总状花序,花序可长达10~15cm。果实为短角果,由二合生心皮形成,中央有假隔膜,上生种子6枚左右,种皮上有环形沟纹,果皮向两侧伸出,成圆扇状。茎高20cm上下,光滑,有分枝。
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下部叶为羽状深裂,上部叶为长卵形,叶基戟形,抱茎而生。有主根,深15cm上下(图86[50])。
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图86 遏蓝菜
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生态 二年生草本植物。早春萌发,夏末开花。喜潮湿,耐寒冷。多见于高山草原之阴坡。著者曾于陇南山地牧区中大量发现。
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毒理 植物种子内含有芥子甙(C10H16N5O9K)配糖体。在潮湿情况下,经种子本身所含之芥子酶的发酵作用,可产生刺激性的芥子油异硫氰丙稀酯(C3H5NCS),而发生有毒的作用。幼嫩植物不含毒质,对家畜无害。
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牛最为敏感,而羊、马不易中毒。中毒后精神萎顿,有时不安,腹痛,食欲废绝。呼吸最初加快,以后转慢,心脉慢而弱,体温无变化。有肠胃炎的症状,腹泻,粪便极臭,肾脏发炎,尿中带血。奶量骤然减少。孕畜可致流产。中毒较轻的,过3~4d后,可自行痊愈,严重中毒时,多半死亡。
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防治 含有多量带有种子的遏蓝菜干草,饲用时切勿过早用冷水调拌,以免增加其中所含之毒质。将这种饲料煮沸冷却后,再饲喂家畜,可减少中毒的发生。因经过煮沸处理,不但可破坏其中所含芥子酶的活动,而且可使芥子甙挥发消失。家畜中毒后,可施以症状疗法。效果确实的治疗方法,尚待研究。
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独行菜
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名称 中文名独行菜。俄文名Клоповник。英文名bird’s pepper(英),field peppergrass,pepper grass,tongue grass(美)。
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形态 白色小花,排列成总状花序,长约10~15cm。花瓣4片,雄蕊6枚,四强。果实为扁平的短角,二合生心皮形成,中央有假隔膜上着生种子,果皮向两侧延伸,呈圆扇状。
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茎直立,光滑,散生。上部有分枝,其上着生花序,高约10~15cm,有时可达30~45cm。
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下部叶羽状深裂,上部叶披针形,叶缘牙状,叶基箭形。有主根,入土不深(图87**)。[51]
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图87 独行菜
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生态 二年生草本。早春萌生,初夏开花。生长于湿润地区。西北高山草原上、干旱处普遍存在。
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毒理 与遏蓝菜相似。
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防治 与遏蓝菜相似。
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瑞香科
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狼毒
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名称 中文名狼毒,西北通称狗牙花、粉团花、秃疮花等。俄文名Стеллера。
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形态 头状花序,有叶状总苞,花托漏斗状,花被下部联合,上部水平有浅裂。雄蕊8枚,花药长椭圆形,果实为1粒种子的小蒴果。
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茎自基部分枝,高15~30cm,色深绿,光滑无毛。
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叶互生,长椭圆形,长约2.5cm,宽约0.5~0.6cm。叶柄甚短,约0.5cm,两面光滑(图88[52])。
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图88 狼毒
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有粗大之圆锥状主根,直径2~3cm,长约30~45cm。西北牧区,将其煮过用洗外伤。
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生态 多年生草本。春季萌生,7~8月间开花。耐旱力强,广泛生长于西北干旱黄土高原。著者曾于陇东、河西一带大量发现,而高山草原上也普遍生存,为西北最常见牧草之一。
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毒理 各种家畜均可中毒,可使胃肠道发炎,重者可致死。
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防治 尚缺乏妥善办法。
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杜鹃花科
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杜鹃花
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名称 我们发现主要的两种:大香子——Rhododendron capitatum与小香子——R. parvifolium。俄文名Рододендрон даурекий与Р. целколистый。英文名phododendron。
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形态 大香子为0.5~1m的小灌木,分枝多,树皮暗灰色,幼枝褐色,有毛及鳞片,叶卵形或长卵形,长1~5cm,宽1~1.5cm,基部宽楔形,先端具钝尖,全绿,表面深绿,散花淡黄色腺鳞,尤以背面为多。花1~4朵,簇生枝头,先叶开放,花梗短,有毛,萼片小,有毛,花冠紫红色,外面稍有毛。雄蕊10个,花丝基部有柔毛,花柱较花瓣长。果实为蒴果。小香子之形态与大香子相似,但叶较小(图89a[53]和图89b**)。[54]
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图89a 青海杜鹃
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图89b 头花杜鹃
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生态 多年生灌木,生于阴湿地,苔藓旺盛覆盖处,土壤酸性。
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毒理 杜鹃花的茎与叶中含有配糖体andromedotoxin(C31H50O10),毒性最烈。此外,还含有ericolin(C34H56O21)、rhododentrin(C16H22O7)及arbutin(C12H16O7)等四种毒质。植物晒干后,毒性消失。因此,中毒现象主要发生于放牧中的牛羊,马有时亦可中毒。
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中毒为急性,家畜采食其茎叶后数小时即可死亡。中毒后,首先表现流涎,呕吐,不久肠胃道发生剧烈疼痛,病畜精神极为萎顿,剧烈不安,磨齿,后蹄踢腹部,表面粘膜苍白,心脏衰弱,脉搏快而弱,呼吸浅而快。死亡之前出现神经症状:擅抖,痉挛,麻痹,病畜常仰卧,且头向后弯,眼球痉挛性颤动。
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防治 禁止在杜鹃花的牧地放牧或以晒干的杜鹃花饲料饲喂家畜,都可避免中毒。中毒之后,首先可应用吸附剂和泻剂,制止毒质继续被吸收和排空体内存留的毒质。以后使用肠道保护剂,防止肠道继续受刺激。此外,发生剧烈腹痛和心脏极度衰弱时,可应用镇静剂和强心剂。
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主要参考资料
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第二编 草原培育与人工饲料基地的建立
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第六章 草原培育
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第一节 草原培育的基本方向
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草原依靠其多种矛盾(见第一章)不断演变发展起来,成为各种类型。尽管草原类型具有质的相对稳定性,但是它在多种矛盾的推动之下,时时刻刻改变着自己。可能向好的、与生产有利的方向转变,也可能走向相反的方向。在这里,我们就有必要和有可能控制它的发展方向和速度,这就是草原培育的任务。
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草原培育的理论基础,在于对草原发生与发展的规律的正确认识。如第一章所述,自然因素、土壤因素和社会因素,通过生物因素内部矛盾而起作用。因此,我们在草原培育中也应该围绕生物因素这一主要矛盾,采取全面措施。例如,通过施肥、水分调节和耕作技术,以改善土壤条件,建立良好的植被。并依靠正确的利用方式和管理措施,以调整动物生产与植物生产的相互关系,使草原生产力不断提高。
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过去的许多学者,对草原的保养和改良采取两种不同的方法,即治标的方法和治本的方法。
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所谓治标的方法,即从草原的原有土壤和植被的条件出发,在不改变植被成分的情况下,得到产量的提高。这种方法不包括翻耕播种,通常也把这种改良称为简单的更新。
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所谓治本的方法,是将天然生草土全部翻耕,然后播种混合牧草,创造高产的人工草地。这是一个彻底的办法,收效显著而迅速,但花费人力和物力极其巨大,目前在大面积天然草原上不易实行。
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无论治本或治标的办法,都具有一个基本缺点,即只限于技术上的简单结合的改良措施,没有与草原的合理利用结合起来。这种思想的基本出发点是:草原通过一定的技术措施可以改进,但经过利用以后必然变坏。但是我们知道,草原的合理利用是草原的保养和改进的基本环节,如果利用合理,一般草地均可得到改进,利用不合理时,优良草地也能变坏。而单纯的治标和治本的方法,既然不包括合理利用的妥善组织,因而它的效果是不能持久的。花费很大而效果暂短,这不是我们应该采行的改良办法。
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在草原改良中,应该积极处理各项有关因素,使其按照我们的要求达到改良的目的。这种办法是根据一定目标所制定的综合措施。它的基本出发点是:最大限度地发挥草原优良品质的作用,避免和消除不利的因素,有计划地发展土壤肥力和草原生产力。它的组成内容包括下列几方面:
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1.确定草原类型,对各项自然特性和经济特性得到综合认识;
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2.根据草原类型的不同,进一步了解其牧草产量、品质、利用时间,从而确定利用制度和利用计划;
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3.根据上述的利用制度和利用计划,进一步探求其在该种自然条件下所发生的后果;
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4.根据所发生的后果,采取相应措施,包括农业技术措施;
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5.根据所采取的措施,拟定生产资料——机具、种子、肥料等的供应与贮存计划;
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6.根据以上各项需要,妥善安排劳动组织。
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从这些内容来看,它既包括治标方法,又包括治本方法,并且对草原利用提出严格要求,因而它是我们整个草原学的全面的概括。
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当我们介绍各项措施以前,必须说明,只有目的性明确,而且把它们作为综合措施之一,成为草原改良的有机组成部分时,这些措施才能得到相应的效果。因此,我们通常把这些综合措施,归结为目的明确的几种培育制度,也就是每种制度包括一系列的综合措施。
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我们通常把培育制度分为两种:天然草原的培育制度——放牧地和刈草地;播种草地的培育制度——轮作范围以外长期播种草地的建立与利用,和饲料轮作中的播种草地的建立与利用。前者主要为本章的论述范围,后者在下一章中讨论。至于放牧,为生物因素中植物和动物主要矛盾之一,将在第三编中详加论述。
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第二节 草原经济特性及草原登记
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人工播种牧场
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播种牧场多在土壤肥沃、宜于耕作的地区建立。它的特点是产量较高而稳定,牧草种类一般为复杂型的混播,即四种以上不同类型的牧草混播而成。包括直立的、匍匐的、短寿的、中寿的、长寿的;上繁的、下繁的、根茎性的、疏丛性的、密丛性的,等等。这种草地的年龄,一般在10a以上,土壤肥沃,富于弹性。但实际上,优良的播种草地完全用为牧场是不经济的。因为最初两年的放牧利用可以严重降低利用当年牧草的产量,同时,也可以使以后几年生长较不旺盛,我们应该避免这种利用方式。
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人工播种的放牧、刈草兼用牧场
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这种牧场也是人工播种建立的永久草地,但它的利用方式不是单纯放牧,而是放牧与刈草两种利用方式。草地年限5~10a不等。但为了保持高额产量,一般不超过8a。
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关于兼用草地,各国学者进行了许多研究工作,一般有下列各种利用方式:
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每一个生长季节均以放牧和刈草两种不同的方式加以利用 这种方式最为普遍,一般是生长季节的前半季使牧草充分生长发育,直到适宜的刈割期,即牧草初花期,先行刈割,充作青饲或调制干草,或制作青贮料。然后当再生草高达12~15cm时再行放牧。
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草地建立后,前几年用作刈草地,后几年用作放牧地 在许多丰产地区,这样利用往往可以得到满意的产量。因为初播种的牧草地,牧草生机尚待巩固,如果用于放牧,则利用过早,且家畜啃食往往过低,这时土壤中有机质积聚不多,土壤尚不具备较高的弹性,容易破坏植被,从而降低牧草的产量。当生草土逐渐絮结,土壤通气性渐呈不良,牧草产量降低时,再用于放牧。这是兼用草地中最普遍的利用方式。在以放牧为主的地区,多在播种以后两年用于刈草,两年以后则用于放牧。在人力充足、有足够刈草设备的地方,刈草年限可以延长1~2a。
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刈草与放牧分年轮流利用 根据А.В.柯洛索夫的实验,播种的人工草地,如果在2年刈草以后,即将放牧与刈草隔年相间利用,可以有效地提高牧草产量。
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各种兼用草地应具下列各项特点:
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1.在第1次刈用、第2次牧用的草地上,生长季节应有足够的天数,使其在第1次刈割以后能够生长到适于放牧的阶段(草丛12~15cm),并且在放牧以后,生长季结束前,还有3周左右的时间,以供牧草生长,积蓄养料,安全过冬。
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2.各类兼用草地的植被成分,应有上繁与下繁的禾本科草及豆科牧草混合组成,杂类草数目不宜过多。最好在1次刈割后,能产生适于放牧利用的下繁草,如六月禾、牛尾草、鸭茅等。
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3.土壤深厚而有结构,通气性与透水性良好,pH为6.0~7.5之间。
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4.水分条件良好,在禾本科植物分蘖期及抽穗期,或豆科植物发生腋芽期及孕蕾期,能保证足够的水分(70%~85%)。在第一次利用以后,有足够的水分,以便再生草迅速生长。但潜水面不宜过高,尤其在放牧期间,潜水面不应浅于0.5~1m。
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天然草原牧场
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这种牧场是我国目前最主要的饲料基地。大部分牧场上的天然植被,唯一的利用方式就是放牧。每年可因自然条件之不同,反复利用若干次。
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优良的天然牧场应该具备这些特性:
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土壤富有弹性 只有丰富的有机质和结构良好的土壤,才能具有这一特性。这时,应在生草土形成过程的根茎—疏丛状阶段。
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土壤富石灰质,非酸性 因为这样才能保证有良好的植被成分,特别是豆科牧草的比重较大。
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植被成分以下繁禾本科草、豆科草为主,杂类草不应过多 根据苏联的经验,在森林带的天然草地,上繁禾本科草在10%~20%左右;下繁禾本科草30%以上;丛生豆科牧草10%以上;根茎—缠绕性豆科牧草3%~5%左右。杂类草30%以下。莎草科植物应以薹属植物为主。如果禾本科牧草在60%以上,豆科牧草在5%~10%左右,即可认为是良好牧场。
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水分条件应良好 土壤含水量应为50%~60%,并且能稳定于这一水平。一般土壤潜水面不应高于1.00~1.5m,在泥炭土、草甸土上不应高于0.75~1.00m。否则,由于畜蹄践踏,易损坏草被,并形成丘土,从而发生浸渍现象。不仅使植被成分变坏,且可传播家畜寄生蠕虫病。
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地势应该平坦或具有不大的丘陵起伏 这样可以提高其利用率,而不使发生土壤侵蚀现象。
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地面应该整洁 灌木可降低植被成分,传播寄生虫病。石块会妨碍牧草生长及机具操作,并使畜体损伤。
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天然草原兼用牧场 天然草原兼用牧场为放牧与刈草两用的草地,它的条件应较完全放牧者为严格。一般条件与上述的放牧地相同,但植被成分更应优良。它应有较高的干草产量和良好的耐牧性,上繁草比重应该增加。根据苏联在森林带多次测定的结果,认为应该具备这样的植被成分:上繁禾本科草40%以上,下繁禾本科草10%~20%;丛生豆科牧草10%~20%;根茎—缠绕型豆科牧草3%~5%;各类杂草在30%以下。
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刈草地
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刈草地是以割草后调制干草和青饲料为基本利用方式的饲料基地,是保证牲畜在枯草季节、舍饲时期基本饲料——干草的源泉。忽视刈草地的建立,就不可能满足打草备冬的要求。
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刈草地在天然条件下,主要分布在森林草原带和湿润草原带。
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在森林草原带中,最好的刈草地是冲积地亚类。那里牧草的品质及产量都高,土地肥沃而且平坦,适于大规模的机械化刈草。其次是低洼地亚类,在较开阔的情况下,该处也宜于施用机械化。干燥梁坡地亚类只适宜于作为补充刈草地,因为其产量不高,而且难于实行机械化。
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在干旱草原地带,干旱草原的宽谷冲积地亚类和干旱草原的干燥盆地亚类,要算是最好的刈草地。干旱草原的沟谷地亚类,干旱草原的干燥梁坡地亚类,不能作为主要的刈草地,因为产量及施行机械化条件均不够。只有在没有前几个亚类草地时,才能作为主要刈草地,一般仅作为补充的刈草地使用。
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优良的天然刈草地,应该具备适于刈草用的许多条件:
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1.刈草地的植被,应该由上繁根茎性和疏丛性禾本科草和根茎—缠绕性的豆科草类构成。草层应该高而茂密,这样才能有高额产量。杂类草在刈草地上是有害的草类。因此,杂类草占优势的草地,决不能用作刈草地。即使能够收获,也不易调制和保藏;
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2.刈草地的生草土不应该密实。刈草地的土壤,应该处于生草土形成过程中的根茎和疏丛时期;
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3.土壤应该深厚而有结构,渗透性良好;pH在6.0~7.5之间,同时含有大量有机物质;
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4.强烈的冲积和适度的冲积作用,以及短时期被水所浸淹的草地,可以作为很好的刈草地,因为这些给刈草地土壤创造了良好的条件;
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5.刈草地的常年产量要比较稳定,每年变动范围不应超过5%~15%以上;
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6.刈草地至少刈割2次以上,最后1次刈割后,必须要有3~4周的生长期,再生草恢复可塑性营养物质,使其安全过冬,来春旺盛萌发。
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我们在进行草原登记时,应该根据上述各种牧场所应有的特性,比较其条件,选择取舍。
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在了解各种放牧地所应有的特性以后,我们就可以有目的地调查一系列的项目。这些项目的综合含义,应该能够指出该牧场的自然的和经济的特性。
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如表48所列,应该依次填写:
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表48 草原牧场登记表
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1.牧场的地点所在及四周边界;
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2.每一块地应编一号码,并记录其名称;
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3.测量其面积,并填入表中;
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4.填出每一地段与厩舍和水源的距离,因为这对地段分配关系很大;
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5.每一地段的地形情况——坡度、坡向、平整或起伏等;
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6.土壤——观察土壤剖面,鉴定土壤类型,机械成分,结构性,pH,总盐量,氮、磷、钾的含量,有机质;
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7.地面清洁情况——灌木、石块、林木残株、粪便、土丘、鼠冢、蚁塔等所占百分率;
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8.潮湿情况——土壤水分的变化规律,尤其要注明水分过多的时期及持续时间;
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9.植被——根据饲用价值,我们划分为六个经济类型:禾本科草、豆科草、莎草科草、杂类草、有毒植物和灌木。前四类植物是主要饲用植物,后两类植物则对牧场发生不利影响。应该分别测定各类草所占的百分率、密度、高度。对于主要种的名称应行登记,并制成1/5000的植被图;
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10.每一地段的水源和水量供应的变化情况;
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11.每一地段宜于放牧何种家畜;
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12.每一地段可能放牧的日期;
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13.牧草产量和载牧量的估测。
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以上这些些项目,是对牧场本身的了解不可缺少的。在调查有关项目以后,应将调查结果填入草原牧场登记表。此外,还应该调查草原的一般气候条件、利用历史和社会环境。
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当我们对于草原的利用历史有了了解以后,就比较容易理解草原的发展规律。
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掌握草原的社会情况以后,才能够顺利地开展草原的利用和培育工作。其中应包括:所在地的民族、人口、劳动力的数量及其年份分配情况,主要生活资料来源,经济和文化生活以及其他应该注意的特殊生活习惯,与附近大都市的交通条件、运输量、运输费用、市场情况等。
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气候条件对于草原工作有直接的影响,应该有充分的资料,其中应包括雨量(年雨量及月分配)、气温(年平均、月平均、每月最高及最低极限)、相对湿度(年平均、月平均、最小极限)、土壤温度(萌生前后及生长季结束前后,冬季15cm以内最小极限)、霜期及生长季、冰冻季节等。
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第三节 草原土壤水分的调节
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排水问题
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草原上如果水分过多,将因湿度太高而降低土壤温度,并使通气性变坏,好气微生物不能充分活动,有机质及矿物盐类不能充分分解。由于有机质的过多积累及亚氧化物、亚硫化物的形成,这就对植物可能产生不利的影响,甚至有毒害的作用。据著者调查,甘肃的陇南山地及青海一些山区,就有严重的水分过多的现象。因此,我们必须排除过多的水分。
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水分过多的直接表现是:土壤表面有较长时间的积水;潜水面超过一定利用方式下所允许的高度;在生草土破坏了的地方,人畜可以留下足迹,而足迹中有时为积水充满。
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水分过多时的间接表现是:多生长湿生植物,如柳属灌木、薹草属莎草、灯心草及苔藓植物;土壤颜色特深;有大量尚未分解的植物遗体;土层中可能有铁盘层等。
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在确定水分过多的地区,可以暗沟排水或明沟排水。
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暗沟排水的优点在于不减少草原利用面积,不妨碍机械操作运转,不易为放牧所损坏,而且可以改进土壤的通气效果。但它的缺点是,需要一定的机械设备,而这种设备和劳动力花费较大。此外,它对于多山的西北地区来说,缺乏排除地表径流的效力,不能在排水的同时,起着储水保土的水土保持作用。在春季过分潮湿的地区,冰雪消融时,土壤上层往往水分过多,下层尚未解冻,这时也不能发挥排水效果。
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明沟排水的利弊与暗沟排水相反。它的优点是技术较简单,不需特殊设备;能够储水保土,防止径流危害;能够在冰雪消融时,排除土壤上层过多的水分。而它的缺点是容易损坏,需经常维修,而且在处置不当时,可能妨害家畜来往和机具运转,并减少草原利用面积。但在适当安排以后,可以在相当程度内减少这种缺点。我国大面积草原地区,以明沟排水为宜。
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图90 排水系统图
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因为考虑到目前国内的技术条件,我们在这里仅介绍明沟排水。明沟排水的渠道,大概可分三个类型。最小的一级叫做排水小渠,是直接自土壤汇集水分,并排泄出去的渠道。小渠汇入排水支渠。排水支渠是集聚各小渠的水流,并排泄出去的渠道。此外,还以其切入土层的深度,来降低潜水面。支渠入于干渠。干渠是集聚各支渠之水,并排泄出去的最大渠道,往往通入河流或湖泊。在山岭起伏地区,如果排水系统尚未包括整个山坡,在它的上方应挖拦洪渠,以防排水系统以外的洪水冲来,使排水系统失去作用。
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排水小渠必须与等高线平行,以防水土流失。为了易于保持水平,它的长度不宜过大。排水支渠的深度如图91所示,不宜过深,以0.5m左右为宜。因其数目很多,如果深度过大,将影响家畜放牧及机具运转。至于宽度,底宽应为0.5m左右,上宽应较底宽为大,具体数字应根据其土质疏松或粘重的情况来决定。土质疏松处,为了防止土层崩塌,应稍宽;反之,应稍窄。
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图91 排水小渠断面图
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排水支渠应与等高线垂直,或成较大的角度,并应较深,以截断地下水面,降低潜水面的高度。其深度应根据降低潜水面的要求而定。一般在1m左右。宽度可根据流量多少而定。
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从排水渠挖出的土,应均匀散布,以免妨碍牧草生长,破坏地面平整。
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我们在排水时,应注意不要排水过度。
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在泥炭土或腐殖质土上,应在渠上安装水闸,必要时停止排水。因为这种土壤中有大量有机质,它的吸水力很强,土壤中不能为植物吸收的,无效水数量很多,即使在表面上看来水分不感缺乏,植物也可能遭受生理干旱。
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在矿物质土上,要求刈草地排水后,潜水面降到0.70~0.75m,放牧地要求降至0.8~1.0m。
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在泥炭土、腐殖质土上,要求排水以后,刈草地降到0.5~0.6m;放牧地降低至0.75~1.0m。
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蓄水与灌溉问题
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牧草生存、生长和发育的必要条件之一,就是水分的不断的供应。就蒸腾系数来看,一年生谷类作物每制造1g干物质,大约消耗水分250~400g;而多年生牧草平均需耗水600~700g。当土壤水分不足时,牧草生长就会遭受不良影响。当耕作层(0~20cm)以内,砂土含水量2.5%~3.0%、壤土含水10%~12%、粘土含水14%~18%时,植物就会因水分不足而干枯致死。水分不仅是植物有机体的主要成分(占重量约50%~85%),而且植物所需要的养料必须溶解在水中才能被植物吸收。当水分不足、养料溶液浓度过大时(大于0.001%)植物也不能吸收。另外,水分还可以保持植物体形,降低光合作用所产生的温度,并在植物体内作为养分运输的“车辆”。所以,水分在植物生长、发育中占有重要地位。
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但是,我国西北和内蒙古广大地区,气候干旱,雨量稀少,草原饲用植物在生长过程中,常常遭受严重干旱。要提高这些地区草原的生产力,必须采取措施——蓄水、灌溉、抗旱保墑等工作。我国现在所采取的主要措施,可以归纳为聚雨、积雪、打井、开渠等四种。
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我国牧区深处亚洲大陆内部,为典型的大陆性气候,其特点之一,就是雨量变率大,而集中于少数月份。如1951年8月间,兰州附近一场大雨,竟达全年降雨量的70%左右。所以重要的任务是如何保蓄短时间内过多的雨水,以供较长时期的利用,并防止冲刷,保持水土。
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普通最常用的方式为培地边埂、挖水平沟、挖鱼鳞坑、筑梯田、挖涝池和修筑谷坊等。
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挖水平沟和鱼鳞坑 适用于坡度较大、地形不整的地区。沟的宽窄深浅,以不妨碍家畜行动为原则,将挖出的土培在沟缘下方。为了保持水平沟的水平,沟长不宜过大。在长沟当中,应分隔若干段,以防雨水过大时将一端冲毁,储水尽失。鱼鳞坑应相互交错,以便截储径流。我国不少地区,在沟沿或坑沿植树,沟中或坑中种植牧草,既增加防冲力量,又可以增加收益。
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培地边埂和筑梯田 适用于坡面整齐,坡度较小地区。如果坡度在15°以下,每隔15m筑一地埂。最初筑埂时,如图92所示,在下边取土,筑成内边1∶1,外边1∶2,上宽0.3m的土埂。当地边埂渐渐淤平时,应再自上部埂的内面补充填高。这样节节筑埂,经过一定期限,可以筑成平正的梯田。这时可以均匀地保蓄大量水分。
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图92 培地边埂和筑梯田示意图
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筑谷坊 适用于已经冲刷成沟的破碎地形。在沟中节节筑坝,蓄水拦淤,这种方法叫做筑谷坊。谷坊外侧边缘可以植树,以增强其抗冲力。淤泥年年加深,谷坊也须年年培高,若干年后,可以逐渐恢复平整地形。建筑方法是沟底挖壕,壕外筑谷坊。壕的深浅,以所挖出来的土足够做谷坊为度。谷坊的高低,以人力多少及沟的深浅为准,最好一次培筑高度不要超过2m,否则,建筑不易,而且容易崩塌。它的一侧应留出水口,可用砖石或树枝修缮妥善。在积水过满时,可自出水口缓缓流出,以防自谷坊上部溢流将它冲毁。如果沟底是道路,应该将两侧筑成慢坡,以不致妨碍行人及车辆为度。
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挖涝池多在径流较为集中的地方,利用天然地形,四周稍加修筑,留一进水口而成。有时可以规模很大,成为小形灌溉工程的蓄水池。例如武山某涝池,设有出水闸,每年可灌溉地2.67hm2。在缺水地区,有时可以作为人蓄饮用水源。
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挖涝池时,应注意这几个问题:
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1.选择有利地形——集水方便,有自然凹下部分或有一部分自然地形,可以作为池壁,以减少土方工程;
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2.尽可能使深度加大——当涝池过浅时,蓄水少而蒸发面相对增加,在天旱需水时,往往干涸,失去蓄水灌溉的作用;
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3.涝池应尽可能大——大涝池所挖土方与所蓄水量比起来,一般比小涝池合算;
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4.长方形涝池,往往比方形或圆形涝池较好——因运土距离较近、较省工,同时当涝池深度已与地下水相接时,长方形涝池在方向适当时,拦蓄地下水数量较方形或圆形的要多。
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我国广大牧区,冬春气候严寒,每年有一定的降雪数量。为了保持降水,除保蓄雨水以外,还应该重视积雪。积雪措施,一般采用雪障、屏障播种、造林、雪犁、保留较高草、堆积雪堆等方法。
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雪障可用灌木枝条编制篱笆作为雪障,如篱笆高1m,每20~25m可以安置一排,使它与主要风向垂直,对防风积雪可以收到满意效果。
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用灌木带和林带防风积雪,效果更大。
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屏障播种是与风向垂直,成排地播种高株作物,如玉米、高粱、苏丹草等。收获谷粒后,保留其藁秆,使防风积雪,到春雪融解后再收割。各排距离,应为播种作物株高的20~25倍。
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目前我国牧区最容易推行的积雪方法,就是保留较高的枯草。它可以把雪均匀地留在草原上,而不需要很大成本。因此,烧草应该在春雪融解后进行。
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在平坦广阔的刈草地上需要积雪时,应该每刈割5~10m的宽度,保留1~2m不予刈割,以便积雪。
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当积雪厚度在10cm以上时,可用特制的雪犁从事雪耕(图93)。为了防止在雪耕时积雪被风吹走,应该选择平静无风的天气。雪耕时,气温不应低于5℃,这时雪已微融,有较高的可塑性,容易形成较稳固的犁沟,而犁沟方向应与风向垂直。
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图93 雪犁
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当犁沟内为新下的雪积满时,应该重复在老犁沟内进行雪耕。
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有时可以在草原上与风向垂直安置小草束。大约花费300~500kg/hm2藁秆就足够了。
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以上各种措施的目的,在于防止积雪被风吹走。
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但是,有时因雪融太快,土壤来不及吸收,可能造成大量雪水流失。这时可将雪做成圆顶雪堆,棋盘式地分布于全部草地,堆高可达70~100cm,彼此相距约6~7m。这样在一般积雪年份,约有雪堆250~300个/hm2。由于堆积以后,雪受热面积较小,就可徐徐融解,供土壤吸收。但雪堆不应过大,如果高度超过1m,常因消融太慢,妨碍雪堆下的牧草生长,反需花费劳动力来散开积雪。
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当然,也可以用保蓄雨水的各项办法,来保蓄融解以后的雪水。
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在缺水地区,我国政府已号召大量打井。如内蒙古自治区1951—1952年,昭乌达盟打井700眼,这就使过去不能利用的牧场有50处都能得到利用。而新疆、青海、甘肃等省区也都大量打井。但作为草原灌溉之用时,除若干自流井以外,效用不大。
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开渠灌溉,可以利用河水、雪水、泉水等水源灌溉大面积草原,效果很大。新中国成立以来,内蒙及西北牧区等许多地区,已经把修建渠道作为草原重点建设项目之一。当人力较少时,灌溉可与施肥结合进行。最简便的方法之一,是在支渠入口处筑一粪池,使渠水流经池中,将厩肥液逐渐冲入草原,这样施肥均匀,效果良好。也可以将厩肥堆成条行,与水流方向平行。当渠水灌入田间时,就可以把粪堆浸泡而均匀散开。然后,当水分渗透耕层适度时,用镇压器镇压,使混入土中,以防土壤干燥后,被风吹掉散失。
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但须注意,当土壤含有较多盐类时,应少量勤灌,也就是每次灌水量不多,但次数频繁。这样既可经济用水,又可防止因水分渗透土壤深层,否则,当土壤水分蒸发时,土壤盐类随毛细管水分移动,源源上升,聚积于土壤表面,而使土壤盐碱化。因此,在灌水时,应切实掌握,不使水分渗透深度大于土壤计划层[55]。土壤计划层的深度,根据土壤淀积层的深度及牧草最有效的供水量而定。一般在分蘖及拔节期为10cm,而抽穗期可达50~60cm。
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第四节 施肥
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施肥是提高牧草产量的有效方法之一,往往与灌溉和播种综合施行,可以迅速提高牧草产量。所以这样的措施有称为“快速育草法”的。在正确施肥的牧场上,施肥育草可以提高产量70%~80%,甚至更多。
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施肥除了可以提高产量以外,还可以达到下列目的:
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1.可以促使分蘖旺盛,叶簇繁茂,牧草再生性强,在全年各轮牧周期中的产量分配较均匀,并可延长放牧时期;
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2.使牧草中含有丰富的蛋白质及丰富的矿物质养料,特别对禾本科牧草,施用氮肥可以提高其蛋白质含量;
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3.施用磷肥和钾肥时,可以增加豆科牧草的比重,改善植被成分。如仅施氮肥,则禾本科植物增加;
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4.在养料丰富的情况下,可以减少植物的蒸腾系数,并减少土壤的水分蒸发量,因而可以减少水分消耗。
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但是施肥的效果颇不一致。不同种类的肥料,其肥效不同,这是极易理解的。但即便同类的肥料,其使用地区不同,肥效的表现也可能有极大的差异。如森林草原、湿润草原及干旱草原的灌溉草地,施肥以后效果显著;而在干旱草原、荒漠、半荒漠草原上,施肥效果极不显著,甚至看不出什么反应。这主要由于水分条件不好,限制了肥料可给态养料的吸收和利用。
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在草原管理中,所用肥料可以分为矿物质肥料及有机质肥料两大类。
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有机肥料中有厩肥、禽粪、人粪尿、堆肥、泥炭和绿肥等。
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有机肥料是我国牧区肥料主要种类。它不仅数量多、潜力雄厚,而且有突出的优越性。
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它是完全肥料,不但含有氮、磷、钾三要素,还有其他微量元素,为植物生长、发育所必需。
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有机肥料在充分分解以后,可以产生腐殖质,有助于团粒结构的形成,同时有机质本身也可以改善土壤的理化性质。土壤粘重时,施用有机肥料可以使它疏松,土壤过分疏松时,也可以使它的粘着力增加。这样不仅可以改进土壤耕性,而且可以增加土壤弹性、耐牧、耐践踏,并且有极大的保水蓄肥的能力。
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西北及内蒙一带,若干湿润草原及许多干旱草原与半荒漠草原,不仅土壤物理性质较差,而且常常呈碱性反应(pH=8.0左右),不利于优良牧草的生长。如果施用有机肥料,可以降低其碱性反应,从而改进其化学性状。
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在物理性状与化学性状得到改进的同时,必然为微生物的活动创造了良好的条件,而且有机肥料本身为微生物生存所依赖的重要基质。微生物的活动,分解有机质,制造了植物可给态养料,同时在这过程中还产生大量的二氧化碳。这是植物光合作用所必需的气态养料。
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家畜粪尿褥草和垫圈土等的混合物,叫厩肥,它是牧区最主要的有机肥料。
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各种家畜家禽的粪尿,肥分含量颇大(如表49、表50、表51)。它的成分除了因家畜种类不同而表现的差别外,也受着家畜年龄、健康状况、特别是饲料用量及饲料种类的影响。总的看来,氮、磷、钾三要素都相当丰富。
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表49 各种家畜粪尿中肥分含量(%)
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表50 各种家畜尿粪排泄量
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表51 一头家畜一昼夜所需垫褥物最低用量(kg)
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尤其要注意的是保存尿液的肥效。由表50可以看出,尿液的肥分,对牛、马来说,与粪中含量几乎相等,而羊、猪尿中所含肥分,则远较粪中所含的为多。所以我们应该尽可能利用垫褥物,如藁秆、泥炭或干土等来吸收家畜圈中的尿液。这不仅可以保持畜圈干燥,有益家畜健康,而且可以吸收尿液,不使肥分流失,增加厩肥的肥效。垫褥物的用量大约可按表51所列标准计算。为了减少肥分损失,垫褥物宁可稍多,不宜过少。
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藁秆作垫褥时,可切断为20~30cm,容易铺匀,吸收完全,材料也比较省。
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把混有垫褥物的家畜粪尿堆积发酵,大约3~4个月以后,就成为腐熟的厩肥,可以施用。
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厩肥施用量没有限制,在表面撒施情况下,干旱草原为10~15t/hm2左右,过多易被风吹失。在湿润草原可达30~40t/hm2。森林草原可以撒施50t/hm2以上。当雨季施行划破草皮与施肥联合措施时,则先撒施厩肥,随即划破草皮,用量可以比上述范围加大1/3~1/2左右。
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如果将尿液单独收集,可以做成厩肥液,是一种良好的速效肥料。但在目前因施用不便,这个办法还很少采用。
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在我国牧区,可以设计每3~5a施一次,分区施肥,依次轮回。
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禽粪是优良的有机肥料,含有较多的氮素,而磷素含量的丰富尤为独特。见表52,禽粪中的氮素大约3/4来自尿液,主要为尿素形态,很容易分解成氨态氮,挥发失散。所以在腐熟过程中,常常在两个月内使含氮量丧失50%。因此,在禽粪的储藏、腐熟及施用中,需注意以下问题:
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表52 各种禽粪肥分含量(%)
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1.禽粪应在干燥状态下储存,最好与过磷酸钙混合后再行晒干。
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2.为了使禽粪迅速干燥,并吸收其所含肥分,最好与风干的泥炭或干土及时混合,密实堆积。
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3.可使禽粪冻结,来春使用时,与15%~20%泥炭,或20%~30%的厩肥、堆肥混合,或10%~15%的过磷酸钙混合。
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4.单纯的禽粪在使用时,可与水混合。1份鸡粪可混合6~7份水,在使用前1~2h均匀搅拌,立即施用。在施用后,立即翻耕,这样可以防止氨态氮的挥发。
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5.禽粪是一种速效肥料,不宜一次大量施用,否则易于造成肥分的损失,在多雨季节或过分干燥的季节,尤应注意。大约施用500~1000kg/hm2即可。
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把藁秆、杂草、枯枝、败叶及其他农村废弃物,堆积分解,作成肥料,叫做堆肥。它的肥分因制作原料及堆积方法而不同。豆科植物所制成的堆肥肥分最高,杂类草次之,藁秆最差。把收集尘土等物在作堆肥时,只能吸收其他沤肥原料所产生的若干挥发性或水溶性肥分,其本身并不比一般土壤多产生什么肥分。堆肥中的碳与氮的比例为25∶1时,堆肥腐熟容易,调制迅速而肥分也高。当氮过少时,分解就慢,肥分也少。可以在制作一般堆肥时,加人粪尿10%~20%,以调整其碳氮比。为了腐熟迅速,提高肥效,可用马粪汁或乳酸菌接种。
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堆肥是把有机物质经过堆积发酵而成,所以堆积方法甚为重要。堆积可采取地下式、地上式与半地下式三种。
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地下式堆积法,是将制肥原料堆入坑中,坑深不超过2m,过深则取用困难。在操作时,须注意以下几个问题:
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1.有粗大茎枝的原料,应先切碎,这样可使微生物活动旺盛,也易于分解腐熟;
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2.过分干燥的原料,应加水湿润;
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3.水分过多的原料,可先行适当凋萎,再行堆积。否则,因含水多的原料重量大而较柔软,易于过分紧压,妨碍好气微生物充分活动,不易腐熟;
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4.当用水分过多或含氮量很少、碳水化合物很多的原料制作堆肥时,容易发酵而产生有机酸,使堆肥呈微酸性,这就会妨碍有益微生物的分解活动。为了避免这一缺点,最好在调制堆肥时,加入少量石灰(2%~4%)。在西北地区,土壤中往往富含石灰质,加入较多数量的土壤,也可以收到同样效果;
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5.当堆积时,需混入水分、人粪尿,或其他液体接种剂时,应该分层均匀喷洒。下层少喷,上层多喷,因为所喷液体有可能向底部流动。须混入石灰、土壤等固体物质时,应充分搅拌,均匀混合;
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6.为增加通气性,使腐熟加速,可在堆积后4~5周时打开翻动一次,再重新堆好,但须注意打开时间不应过久,而且应该在高温阶段过了以后,否则氮素损失过多;
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7.堆肥在堆好以后,一定要用泥土封顶,这有三个目的:第一,防止氨态氮逸失;第二,防止水分过分蒸发,过分干燥不易分解;第三,防止雨水淋洗,使肥分流失。所以不论在雨季或干季,在多雨地区或少雨地区,堆肥封顶都是必要的。有些地方不封顶,经常往上泼水及粪尿,这是不妥当的。尤其把粪尿经常泼在顶部,使大量肥分迅速挥发,甚为可惜。也不应该把草本灰与堆肥混合储藏。因草木灰中所含的大量钾素,会很快取代肥分中的氮素,使氮素逸失。加顶时,须注意留一通气孔,以便通气,调剂水分,观测温度。
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堆肥的使用与厩肥相同。
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牧区人口稀少,而草原面积辽阔,这里人粪尿的重要性与农区相比,当然相差甚远。不过仍然是一种值得重视的肥源,尤其在集约经营的牧场,在饲料轮作中,仍然可在若干地段施用人粪尿。由人粪尿的化学成分来看(表53),含氮甚高,而磷、钾并不丰富。但几乎都是可溶态氮,容易被植物吸收。如以其含氮量计算,一个成年人一年所排出的粪尿,相当48kg菜籽饼,而其中来自尿液的约为37.5kg。因此,人粪尿多被用作氮肥。
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表53 人粪尿肥分概数
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人粪尿用前需经腐熟,但因含氮量高,腐熟较厩肥、堆肥为快,大约半个月左右即可。充分腐熟的人粪尿呈褐色。尿液为速效肥料,只要经过半天到一、二天就可以腐熟。但也可以将新鲜尿液直接施入田间,使它在田间自行分解。
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人粪尿因为产量不多,不可能在短期内大量施用。因此,妥善腐熟及长期贮藏,已经成为重要问题。在这一方面,各国学者做了许多研究工作,我们把应该注意的几项问题列在下面:
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1.贮存处应荫蔽,加盖。如福建农业科学研究所的研究结果:
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露天不加盖 损失氮素 68.73%
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露天加盖 25.14%
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荫蔽不加盖 45.58%
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荫蔽加盖 8.40%
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在日光直接曝晒之下,并且不加盖,其氮素损失大半,而在荫蔽加盖的情况下,损失仅及其1/9。加盖与否作用尤大,为达到这一目的,防止氮素损失,在条件不许可时,也可以采取其他办法代替加盖,如在厕所中便后以细土掩盖,或在粪坑或粪缸中洒一薄层机油等物,使漂浮表面防止蒸发[56]。
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2.人粪尿在存放时,与其他吸附剂混合,可以吸收其氨态氮不使散失。最好的吸附剂是泥炭,用量越大,效果越好。但实际应用时,可以粪便重量的50%估计,大体适用。一般农村多用细土作吸附剂,但用量颇大,大约相当粪重量的3~5倍,才能保存肥分的70%~80%。在土壤缺乏磷肥地区,可用过磷酸钙3%左右混入粪便中,以减少氮素分解和挥发。
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3.我国有在厕所中洒施石灰和草木灰的习惯,极易造成氮素的损失,应该避免。如果必须混合使用,以节省工时,可以在施用前临时混合。有些地区把草木灰放在厕所中,作为尿的吸附剂,这尤其不对。
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施用量可根据上表所列成分,及土壤情况自行决定,一般以每公顷60kg氮素计,需用5000~6000kg。
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在农业高产地区,多种植含氮素的植物,并不收获,将其直接翻耕,自然分解后产生肥效。这就是绿肥,也可以把绿肥作物刈后做成堆肥再施用。但在牧区,我们不主张采取这种办法。因为生产牧草,先做饲料产生畜产品和厩肥,要比直接用植物肥田要经济得多。而且在牧区,首要问题是通过饲料生产的提高来增加家畜数量。而把可以作为饲料的牧草直接用来肥田,与国家大量繁殖牲畜的政策也是有抵触的。
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在排水不良过分潮湿或有积水的环境中,植物连年生长,连年死亡。但因在厌氧环境下,不易分解,逐渐积累了大量分解不完全的有机质,这就叫做泥炭。泥炭往往成层分布,薄的只几十厘米,一般有1m左右,有时可达2~3m。
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泥炭是良好的有机肥料,其肥分因生成环境不同,而有所差别。在寒冷、潮湿处生长的植物,往往以藓类为主,形成泥炭为棕色,酸度较高,称为高位泥炭。在地势不高处,往往以莎草科、禾本科等植物为主,所形成的泥炭,黑色,酸度较低,称为低位泥炭。前者有机质较丰富,后者含氮量较高(表54)。有的泥炭介乎两者之间,叫做过渡泥炭。
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表54 高位泥炭和低位泥炭的化学成分(%)(据安沙略夫农业化学讲义)
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由于泥炭是植物性有机质在厌氧状态下积累而成,所以它的主要成分必然是有机质。其中磷、钾虽然易被植物所吸收,但所含氮素大部分已成蛋白质状态,所以在施用以前,必须充分腐熟。
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腐熟方法可与厩肥、堆肥或人粪尿混合腐熟。泥炭对氨态氮具有良好的吸收作用,可以保持较高肥效。所以可用泥炭垫圈,吸收尿液,提高厩肥的肥效。对于高位泥炭,因酸性较高,在腐熟时,可加入2.5%~5%的石灰,均匀混合后堆积起来,这样4~5个月后就可以腐熟完全,否则具有较高酸性,微生物活动受到抑制不易腐熟。
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泥炭的施用方法及施用量,与厩肥、堆肥相似。
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矿物质肥料是与有机肥相对而说的。它的成分中不含有机物质或因制作不完全,仅含极少的有机物质。而其主要成分和施用目的是在补充矿物质肥分。常用的矿物质肥料有骨粉、石灰、石膏等。
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我国广大牧区,既然是家畜繁息的场所,牲畜尸骨随处可见。如加收集、处理,除可生产极有用的骨胶、脂肪等有用的化学制品以外,还可以生产骨粉,作为家畜矿物质饲料或肥料。
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从骨粉的肥分组成来看,含氮素甚少,含钾量更微不足道,但含磷量独多,所以可作磷肥施用。虽然磷质是磷酸三钙状态,不溶于水,植物不易吸收,但它与磷矿石、磷灰土中所含的磷酸三钙相比,要容易利用得多。骨粉中肥分的高低,与制作方法有很密切的关系,当然与家畜种类,家畜年龄也有很大的影响(表55)。
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表55 各种骨粉的成分(%)
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骨粉中的磷酸三钙不易分解,所以是迟效肥料,只能用作基肥,不能用作追肥。而且施用一年,可以几年不再施用。在施用时,需注意以下几个问题:
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1.磷酸三钙的肥效与土壤中石灰质的含量有密切关系。如石灰含量多,骨粉的肥效极微,所以不应在石灰质土壤上施用,也不能与石灰同时施用。
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2.骨粉中缺乏氮和钾,又因在酸性环境中溶解较易,所以可与泥炭及其他酸性化学肥料混合施用。
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3.因为骨粉分解甚慢,而且有时因脱胶不完全,加重骨粉分解的困难。因此在计算施用量时,不能完全根据磷酸需用量折算。一般应提高按磷酸用量计算数字的1~2.5倍。
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石灰的化学成分为氧化钙(CaO)。施用石灰的目的有两方面,一是补充钙素,一是调剂土壤酸性,而后一个目的,往往是更为重要的。在酸性土壤中施用石灰以后,随着酸度条件的改善,使有益微生物活动良好,从而改善了土壤的物理学、化学和生物学的性状。因而,施用石灰的作用是多方面的。
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石灰肥料种类很多,如石灰石(CaCO3)、生石灰(CaO)、熟石灰[Ca(OH)2]等,也有多种工业废弃物,可以用作石灰肥料(表56)。
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表56 各种工业废弃物的石灰含量及其存在状态
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石灰用量因地而异,一般规律为[57]:
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1.中性土壤可以不施;
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2.极微酸性土壤可用石灰(CaO)18kg/hm2;
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3.弱酸性土壤可用石灰40~80kg/hm2;
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4.中酸性土壤可用石灰80~160kg/hm2;
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5.强酸性土壤可用石灰160~320kg/hm2;
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6.极强酸性土壤可用石灰320~640kg/hm2。
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但生石灰与消石灰不宜一次多用,以防土壤板结,破坏土壤物理性状。
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石膏(CaSO4)对于改良碱土有显著功效。碱土中往往含有吸收性钠[Na]+,并使土壤呈现碱性[OH]-。施用石膏以后,可以用Ca来代替吸收性钠,生成硫酸钠;
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CaSO4+Na2CO3→Na2SO4+CaCO3
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硫酸钠是一种较稳定的盐类,比碱土危害性小,而且容易被水洗去,而降低其含量。
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石膏的施用量,应按土壤中吸收性钠的多少来决定。
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硫酸铵(NH4)2SO4 是我国目前应用最广的氮素化学肥料,为白色结晶粉末。但有些工业副产品的硫酸铵,因含有少量杂质,常呈现某种颜色,对于品质并没有严重影响。硫酸铵在潮湿季节,会潮解而结成硬块,敲碎后仍可施用。
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含氮量为20%~21%,全部是氨态氮,容易溶解于水而被植物吸收。所以它可以作为速效肥料。
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植物吸收氨以后,把副成分硫酸根留在土壤中,久之可使土壤呈酸性。这时可用有机肥料和石灰等,中和土壤酸性。但因石灰可与硫酸铵本身起作用,使氨态氮丧失,因而不能把石灰与硫酸铵混合施用。也不能与其他碱性肥料混合施用。其原理可用下列化学式说明:
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K2CO3+(NH4)2SO4→K2SO4+2NH3↑+CO2↑+H2O
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硝酸铵(NH4NO3)在我国应用较硫酸铵为少,是白色结晶,但也有其他形态(颗料状、鳞片状)的硝酸铵。含氮量为34%,较硫酸铵浓厚,吸湿性大,易潮解。又因硝酸根有助燃性,所以在运输保藏时,应特别注意,要密封并且不与易燃物混放。
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硝酸铵中氨态氮占一半,而另一部分为硝酸态氮。前者为速效性,与硫酸铵相似;但后者易溶于水,而不被土壤吸收,容易随水流失。在雨水多时施用,效果常不如硫酸铵显著。因此,硝酸铵用于旱田较用于水田为宜,用于干旱地区较用于潮湿地区为宜。除了这一点而外,在利用方面与硫酸铵都相同。
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氯化铵(NH4Cl)为白色或淡黄色结晶,或粉末状。含氮量24%~25%。吸湿性远较硝酸铵为小,但比硫酸铵稍大,易溶于水,可以作为速效肥料。
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氨被吸收以后,氯存留土壤中,当土壤为酸性时,可与[H]+(氢离子)结合而成HCl(盐酸),使土壤酸性日益加重。所以当连续施用时,需要加施石灰:
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2HCl+Ca(OH)2→CaCl2+2H2O
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这时产生氯化钙,可使土壤酸性减弱。
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在非酸性土壤上施用氯化铵,就是不施用石灰,也不会产生不良效果。
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施用时应注意问题,与硫酸铵相同。
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尿素[CO(NH2)2]是针状或棱柱状结晶。但肥料用尿素,为了减少其吸湿性,制成白色小颗粒状,含氮量约46%,是目前含氮量最高的肥料。当气温在20℃以下时,吸湿性与硫酸铵相仿,气温高时(30℃),空气湿度加大,其吸湿性也增大,因此,应注意将它存放在低温干燥的地方。
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尿素所含的氮为尿素态,不能被植物直接吸收,施入土壤后,尿素分解,可由细菌将其转变成碳酸铵。这时已成为氨态氮,就容易被植物吸收了。这一转变过程,在夏天约为3d,在冬季约为6d左右,所以它仍然可认为速效肥料。
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过磷酸钙[CaH4(PO4)2]含磷酸20%左右,为灰白色或灰黄色的粉末,有时也制成颗粒状,吸湿性不大。
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它所含的成分,主要为水溶性磷酸钙,所以可作为速效肥料。过磷酸钙水溶液可用于根外追肥,浓度为0.5%~1.0%,在晴朗的早晨或傍晚,喷洒在植物叶片上,效果显著。
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但用它直接施入土壤中,会产生“化学固定”现象,因为在酸性土壤中,与土壤中铁铝化合形成难溶的磷酸铁、磷酸铝等。而在中性或碱性的土壤中,又会变成磷酸三钙,不易溶解。这就严重降低了它的肥效,使磷酸利用率只达10%~20%(而氮肥的利用率为50%~70%,钾肥的利用率为40%~60%)。因此,常用颗粒肥料以减少这种化学固定作用的危害,并且靠近根系施用,以增加其吸收量。在酸性土壤中,可用石灰5%~10%或草木灰10%~15%混合施用,也可减少其固定作用。但必须在混合后3d内施用,否则就向另一个方向,变成磷酸三钙,也会使肥效降低。
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磷灰石粉和磷灰土粉,都是以磷酸三钙为主的化学肥料,不易溶于水,是迟效肥料,只能当作基肥用。在一般条件下,磨得越细,肥效越高,土壤酸性越增强,肥效越高。但对它的肥效利用能力,也因植物种类不同而有差别。
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硫酸钾(K2SO4)为细小结晶,粉末状,有白色、灰白色或淡黄色等。它含K2O约48%,溶于水,易被吸收利用。不吸湿,也无结块现象,保存运输都很方便。土壤对钾的吸收力不甚强,容易流失。在[K]+(钾离子)被利用后,[SO4]2-(硫酸根)残留土中,就会加重土壤的酸性。
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氯化钾(KCl)为白色结晶,含K2O 50%以上,可溶于水,也是一种速效肥料。在土壤中,钾被吸收后,氯残留于土中,其所发生作用与氯化铵相似。
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微量元素是植物矿质营养领域内的巨大发现。除了一般所说的矿质元素(即灰分元素)如磷、钾、钙、镁、硫、铁外,植物生长还需要许多微量元素。这些微量元素中,最重要的是硼、锰、锌、铜和钼;某一些高等植物还需要钴、硅和镍等。现在已积累了大量的关于各种农作物和饲料作物在微量元素影响下提高产量和质量的资料,我国农业生产中已开始运用微量元素作为肥料,目前使用较多的是硼肥、铜肥、锰肥和钼肥。
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在微量元素含量极其缺乏的土壤上,施用微量元素肥料具有特别重要的意义。在这类土壤上,由于缺乏微量元素,产量通常是极低的,甚或全无收成。例如在很多的泥炭土上施用铜肥后,牧草及其种子的产量可以增加2~3倍。在土壤含钴量少于0.000002%时,所生长的牧草含钴量也就很少,用这样的牧草饲喂牲畜,会发生许多严重的疾病。在施用钴元素之后,这些由于缺钴而引起的疾病就完全消失。
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在草原改良和提高人工饲料地产量和质量方面,微量元素也有其重要的意义。苏联学者П.А.符拉修克指出:微量元素对形成稳定的混合牧草起着重大的作用。据他的试验,在变质碱土上,硼肥加强了车轴草(三叶草)与梯牧草(猫尾草)混播和车轴草与窄穗鹅冠草混播中的豆科植物的生长,并能提高其产草量,而抑制禾本科植物的生长。锰肥能促进禾本科植物生长旺盛,而在个别情况下,也能促进豆科植物的生长。因此,施用硼肥和锰肥可以调节任何混播牧草中的某一成分,或所有成分的产草量。而М.Д.巴胡林的试验指出:在含灰分较多的低位泥炭土上施用硫酸铜溶液,在试验区上草被全由梯牧草组成,抑制了所有杂草的生长,而在对照区上,杂草同梯牧草比较起来要占绝大多数。
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在微量元素中,锰对玉米、小麦、大麦、甜菜、黍、甘蓝、马铃薯等有良好的作用。缺锰时,禾谷类饲用作物发生叶斑病,甘蓝、马铃薯发生缺绿病。锰肥的作用在淋溶黑钙土、碳酸盐黑钙土、栗钙土、盐渍土、大量施用石灰的灰化土和灌溉的灰钙土上表现最好。用作锰肥的有锰盐,如锰酸钾、硫酸锰、氧化锰等;另外,锰矿工业的废弃物锰渣也用作锰肥,其效果甚至比纯锰盐好。其用量锰盐10~15kg/hm2,锰渣150~300kg/hm2。
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硼肥能大大提高下列饲用作物的产量:如车轴草、苜蓿(种子)、甜菜、饲用芜菁、向日葵、芥菜、马铃薯等。植物缺硼时,植株尖端发白,上部新叶变得粗糙并带淡绿色,顶枝死亡,花蕾、花、子房脱落,甜菜及其他块根作物发生心腐病和空心。在灰化土(特别是当施用石灰时)、灰色森林土、灰钙土、泥炭土及某些黑钙土施用硼肥有最良好的效果。可作为硼肥利用的有天然硼化合物,即硼酸(H3BO3)、硼砂(Na2B4O7·10H2O)等。其用量视不同土壤和植物而异,一般为0.5~3kg/hm2。
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锌肥对饲用作物、谷类作物、蔬菜等的生长发育和单位面积产量有着很大的意义。玉米、车轴草、亚麻是属于极需要锌的植物,玉米缺锌时,发生尖端发白的病害。车轴草在施用锌肥后,能提高其地上部分维生素C、胡萝卜素、碳水化合物和蛋白质的含量;在锌的影响下,可以提高植物的抗寒性。土壤中锌素的含量取决于各种土壤中有机物质形态的不同。机械组成较粘重的和富有钙的土壤,比砂土和酸性土壤含有较多的锌化合物。在砂土和酸性土壤中,锌化合物易受淋溶,并且土壤反应呈酸性,则其淋溶愈形强烈。在土壤的腐殖层中含有最多量的锌。可作锌肥的有硫酸锌、氯化锌、氧化锌和工业中的含锌废物(氧化锌矿渣);其用量:锌盐6~10kg/hm2,矿渣1.5~3.5t/hm2。
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铜肥在促进植物的生理生化作用过程中有很大的意义。在缺铜时,植物生理生化作用大大降低,并且发生很多种病症。小麦、大麦、燕麦、黍、甜菜、饲用芜菁、梯牧草、狭叶羽扁豆、乌足豆等,对铜素有很大的敏感性。在肥力最高黑钙土和红壤中,铜的含量比其他土壤中多,泥炭土及砂质土中可给态铜的含量最少。铜肥最显著的作用(特别是对某些植物产量作用)是在砂质土、砂质壤土、生草灰化土,甚至在黑钙土和灰钙土上表现出来。通常最适合的铜肥用量是黄铁矿渣500~600kg/hm2(4~5a施用1次),硫酸铜20~25kg/hm2。
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钼对植物生长和根瘤菌、固氮菌固定大气中的氮都表现出良好的作用。少量的钼对于豆科及其他多种作物是必需的。施钼肥后的第2年,其肥效表现最好。钼肥在砂土、灰化土、特别在钼化合物被植物吸收较少的酸性土壤上有良好的肥效。钼进入植物体的数量随石灰用量的增加而增加。在钼化合物的影响下,可增加下列植物的产量:小麦、大麦、黑麦、马铃薯、甘蓝、芜菁、甜菜、胡萝卜、豌豆、羽扁豆、苜蓿、车轴草、鸡脚草、梯牧草和许多种蔬菜。为了探明土壤中缺钼,最适用的指示植物是甘蓝、菠菜、番茄等。通常所用的钼肥有钼酸铵、钼酸钠。其用量因土壤和植物种类的不同而差异很大,范围大约为0.5~8kg/hm2。由于钼盐价值非常昂贵,因此,建议利用工业废物来施用。此外,可生产钼化过磷酸钙,每施用7g/hm2钼化过磷酸钙,可以大大提高刈草地和放牧地的产量。
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钴肥不仅对植物的产量有良好的影响,而且像前面已经说过的,以钴素含量丰富的饲料饲喂牲畜,对家畜健康俾益甚大。钴肥对提高灰化土、生草灰化土、黑钙土、泥炭沼泽土上的植物产量有很显著的效果。车轴草、大麦、冬黑麦、甜菜、芜菁、菜豆、亚麻、芥菜等植物,对钴的反应很敏感。在面积广大的沼泽土草地和放牧地上,可因施用钴肥而获得很大的利益。目前钴肥多用硫酸钴,可施用1.5~1.6kg/hm2,另外,钴肥可从工业废品、镍矿生产的矿渣和黄铁矿渣加工后所获得的盐类来供应。
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除了上述的几种微量元素肥料外,镍、铬、钒、钛、铝、钡、硅、砷等,都被用作微量元素来利用。
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由于微量元素用量很少,施入土壤并使其均匀地分布于耕作层中是很困难的。此外,在土壤中,微量元素也往往转化成为固结的、植物不能利用的化合物,一部分被淋溶和被土壤中的微生物所利用;某些存留在干涸的土壤上层的微量元素,特别是在非灌溉农业的条件下,对植物也是没有用的。
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为了克服这些困难,可以用微量元素来进行根外营养和播前的种子处理。这些方法所产生的效果往往并不低于把微量元素施于土壤的效果;而且根外营养时,微量元素肥料的用量可以减少67%~80%;而进行种子播前浸种时,用量可减少20%。如果将微量元素浸种和根外营养配合起来,其效果更为显著。因为这样可以保证微量元素或多或少地连续不断供给植物。
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根外营养法的优点还在于它可以利用飞机撒施,这样便可加快施肥和减低用量价格。而用飞机施肥对于草原改良来说,更具有特别重大的意义。
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微量元素根外施肥最好是在清晨或傍晚日落前进行,浇洒后叶面的溶液在25~50min内不会干燥。25~50min对于一部分养分顺利进入植物组织是足够的;降露可使微量元素进一步从叶面进入植物体内。如果浇射后立即遇雨,那么根外施肥应当重新进行。通常地面喷射消耗500~1000L/hm2溶液,用飞机进行时,消耗量减少一半,浓度加大一倍。
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表57 植物根外营养用的微量元素(化合物溶液浓度)
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播种前种子浸种,首先把种子浸入微量元素盐类溶液中6—12—14h,然后春化处理10d再行播种。浸种用溶液每100kg种子用8~10L,其浓度如表58。
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表58 植物种子播前浸种时所用微量元素(化合物溶液浓度)
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从以上的论述看来,各种肥料都有其一定的特性和作用,在施用时,不能不妥加选择。我国草原区,过去没有施肥习惯,在采用肥料方面经验不多。根据牧区目前情况,在施肥方面应该注意以下几个问题:
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1.在以厩肥为主的情况下,天然草原上氮肥和钾肥较多,而磷肥颇感不足。磷肥是保证植物结籽成熟的主要元素,所以应当延迟放牧,或者有意识地在培植某些种子繁殖的牧草时,注意磷肥的补充。特别在豆科牧草缺乏的牧场上,尤应注意加施磷肥,以改善植被成分。
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2.每次刈割或放牧以后,都应该施用速效肥料,以促进分蘖及新茎的生长。
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3.在若干牧场上,酸性或碱性过重时,调节其反应是改良草原的关键问题。施肥适当,对解决这一问题作用甚为显著。在酸性牧场上施用石灰和在碱性牧场上施用石膏,具有重大的经济意义。它们将对土壤的物理、化学、生物学等多方面产生良好影响,从根本上改变植物的土壤条件。这一施肥方式费钱不多,但收效宏大而且久远。
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4.随着矿质肥料的施用和单位面积产量的增长,对微量元素的施用应给予重视。
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第五节 草原植被的改良
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草原地面的整理
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天然草原是长期的自然演变和人为影响的产物,因而往往出现许多复杂的情况。而地面状态对于这些复杂情况的反映尤为敏感。其中有许多状态,比如灌木丛、石块、土丘、鼠冢、蚁塔以及畜粪的散布等,对于草原利用是不利的。
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在放牧过轻、过重时,都可能出现灌木丛。灌木大量生存以后,灌木本身及其周围,往往杂草孳生,不良牧草及毒草增多,植被品质因而变坏。不仅如此,有时灌木生长面积可达总面积的60%以上,严重减少了使用面积。灌木还是扁虱聚集的地方,而扁虱又常常成为血尿病(焦虫病)的媒介。因此,灌木一般是应该清除的。
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但在特殊条件下,灌木仍有它存在的价值。例如在坡度较大的地方,它可以荫蔽地面,保持水土,因而,有意识地使其成带状水平分布于山坡上是有利的。又如前节所述,灌木在风力强大的牧地上,有积雪的功效,且可在风暴发生时隐蔽畜群。有些灌木有一定的经济价值,可编制筐笼、畜圈,并可做为烧柴等。
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因此,我们在清除灌木时,应该考虑得失,不可盲目进行。如需清除,可先用刀、斧在其颈部(即大量枝条着生处)以下砍去。然后在根部以铁铲挖洞,插入木棍,棍下垫以大石块,用力压下棍的另一端就可连根撬出。灌木枝条和根部可以带回来做燃料,也可以就地焚毁,将灰均匀散播。挖根后的坑,应即填平,最好在上面播种牧草。
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对于灌木所占面积较大的草原,宜用拖拉机将其翻耕,然后用搂草机或人工方法拾除、焚烧。
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早春,在灌木萌生以前,在灌木丛生长密处,可以放火焚烧。这样当年虽然还可以萌生,但其覆盖面积大为缩减,优良牧草的比重及产量会显著增加,草地饲用价值可以提高50%~100%以上[58]。但在焚烧前,必须做好防火准备。
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草原由于放牧过轻,枯草大量倒伏,不仅妨碍牧草萌生(著者在森林草原带,曾见枯草倒伏覆盖地面94%),而且会逐渐使土壤有机质积聚过多,降低其通气性与透水性,使草原衰退,这时可在早春用搂草机搂集清除。
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有些草原上,常有定期或不定期的洪水泛滥,尤以山麓地带为甚。石块、枯枝和残株等物,往往随洪水而来,散布草原,使草原地面杂芜不堪,不仅有碍牧草生长,而且妨碍机具的运行和操作。地面上的石块,对于刈草机刀片的危害尤其严重。所以每年春季应在牧草生长旺盛以前,加以清除。巨大石块搬运困难时,可挖坑掩埋,但其覆土深度以不少于60cm为度,然后在坑上播种牧草。碎石可以在轮牧分区边缘上堆置起来,作为轮牧分区的边界指标。其他废物,可以收集焚毁。
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当牧场潮湿时,如放牧过重,由于畜蹄践踏,可以形成土丘。这种土丘形成以后,①会降低草原利用面积,因为有些地方不能生长牧草;②会在土丘之间引起积水的浸渍现象,从而使寄生虫病易于传播;③会因过分潮湿,而使杂类草孳生,优良牧草减少,降低了植被成分;④在土丘太大时,畜群行动困难,常被绊阻或跌跤,使家畜受伤,孕畜流产。因此,我们应该避免土丘的形成。一旦形成以后,如果面积过大,需用开荒拖拉机才能夷平;在面积不超过总面积的15%~20%时,可利用人工清除,或用马拉刮土器清除。清除土丘后,需播种牧草。
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鼠冢、蚁塔也往往形成很大的土丘,使杂草繁延,我们应该经常清除,清除应及时,可用链耙(无齿耙)耙平,如果延迟日久,就变得坚硬,耙平不易。链耙是由方木(1m长,10cm见方)串联而成,或用废弃的胶轮车、铁轮车串联而成(如图94)。
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图94 链耙
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家畜在牧场上放牧以后,畜粪成堆,散布整个牧场,气候湿润地区,在粪堆下面的牧草生长受到抑制,而生长迅速的杂类草就占优势,使植被成分变坏。
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在干旱草原区,因草原生产力较低,家畜在放牧时密度不大,所排粪便占地较少,而且很快就干燥,由畜粪造成的减产现象很不显著,可以不施行散布畜粪的工作,但在产量高的牧场上,仍应散布畜粪。散布畜粪最好在放牧过后当天或第二天就进行。有人试验,当天散布较两周以后散布可提高产量12%。畜粪散布以后,不仅可避免使草地变坏,还可收到施肥之效。全苏饲料研究所资料说明,每头牛一昼夜排出粪39kg,尿28.8kg。如果在1hm2土地上放牧150d,两头牛所排出的粪尿相当施用20.7kg的氮肥和12kg的钾肥。畜粪散布的工具可用链耙。
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烧草与防火
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在枯草季节,气候干燥,牧草枯黄,草原植物容易着火,常常发生草原火灾,对此我们应严加预防。但在一定条件下,施行有目的烧草,对于草原是有利的。
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当牧场上充斥牧草的粗老茎秆时,家畜不仅不吃它,也无法采食其中夹生的幼嫩茎叶,如芨芨草常常在绵亘数十里内繁茂生长,草地饲用价值极低。这时,可用烧草的办法,将粗老茎秆清除。这样做的同时,还可以消灭一部分害虫的蛹和卵,减轻虫害;并可避免有机质积聚过多、降低草地生产力的缺点。烧草后,草木灰本身可作为矿物质肥料,而且可以增加土壤中可给态养料。烧过草的草地,可能由于表土颜色较深,吸热较多,在5cm以内的土壤温度,可比未烧草处约高2.0℃上下,第2年牧草萌生较快。所以在有计划的烧草时,对于草原的改良是有利的,有时甚至是必需的。
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但在处理不当时,烧草可能发生严重缺点。这主要表现在,地上芽的多年生牧草及一年生植物易受损伤,从而减少牧草产量。有时由于燃烧过甚,烧毁大量土壤有机质,破坏土壤结构,降低土壤肥力。烧草以后,不易积雪,在雨水较多而坡度较大地区,且可造成水土冲刷。还有,偶尔不慎,可能酿成火灾,尤以靠近森林的地区为最危险。
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因此,烧草时必须权衡轻重,慎重地进行。
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烧草应该注意下列问题:
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1.烧草时间,应在春雪融化以后施行。一方面可以发挥枯草的保雪防风的作用,提高土壤水分和温度,使牧草萌生旺盛,同时也可以作为冬春枯草季节的备荒饲料,必要时用它来放牧;
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2.不宜焚烧过迟。如果在仲春以后,牧草已开始萌发和分蘖(有些多年生牧草萌发几乎与分蘖同时发生),这时烧草可能伤害株本,使产量降低。不论高山草原、森林草原或干旱草原,都曾经为实验证明;
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3.烧草以前必须做好防火准备。应在烧草地区周围,将枯草割去作为防火带。防火带宽度应为草丛高度的5倍,当风力在5级[59]以下时,可保安全。在风向稳定时,可只在下风方向作防火带,并配置监视人员,严密监视。同时组织救火力量,以备火势蔓延时,即速扑灭。
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4.选择风势微和的天气。如果风势猛烈,很可能将带火枯草远扬他处,引起火灾。
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5.曾经久旱而土壤中有机质过多,形成很厚生草土的草原上,切忌烧草。一旦土壤有机质燃烧以后,可能经久不息,蔓延甚广,而无法扑灭,使土壤水分严重枯竭,多年生牧草遭受严重摧残。内蒙古呼伦贝尔盟在新中国成立以前,在这一情况下发生火灾,延烧近月,草灰没胫,损失很大。
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草原火灾与有目的烧草完全不同。有时百十里内的丰美草原付之一炬,轻则使家畜冬春无草可食,重则人畜被焚,死伤惨重。因此,草原防火应该成为我们的经常任务。
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草原火灾发生的主要原因,是来往行人或牧工中途休息时,燃火取暖、吸烟,离去时又未彻底熄灭,以致延引开来酿成祸灾。又因草原广大,行人稀少,非至延烧严重不易发现;有时也可能在鼠洞内发生自燃,然后蔓延开来;有时在冬营地(也叫冬窝子),牧民炉火灰烬的火星散布草原而致燃烧。一旦火灾发生以后,因牧草枯槁,地面有自然聚积的硝盐及散乱的兽骨,都可以助然,极难扑灭。因此,我们应该针对上述原因拟定防火措施。就著者调查所知,我国牧区以内蒙古呼伦贝尔草原防火最为严密,今将其办法介绍如下:
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1.防火的主要方式是加强群众组织,养成对火灾的高度警惕性。
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2.严格禁止在帐篷外面或室外吸烟,牧工、旅行者都不得在放牧或走路时吸烟。这一习惯甚至扩展到较大的城市,如海拉尔市,居民在马路上吸烟时,即有警察或行人前来劝止。
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3.每家选一防火组长,负责管理火柴等引火物,暂时不用的火柴放置密处,别人不知道,也不能自行取用。这一职责多由妇女担任,因妇女吸烟的较少。
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4.牧民全家外出时,一定将炉火浇灭,如果发现室内无人而炉火未熄,即行批判教育。
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5.有2~3人出外旅行时,应选出带火负责人,保管火柴,并取得当地政府证明。其他没有带火柴者,也应取得没有带火柴的证明。
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6.设防火检查哨,在路口检查行人有无擅自携带火柴者。如有发现,即送当地巴戈长(村长)批评教育,没收他的火柴。
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7.为了鼓励群众防火工作,选举防火模范。
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1952—1953年施行上述措施以后,已基本消灭了严重火灾的发生。但仅仅小范围的防火措施,有时仍不能杜绝自外地蔓延而来的火灾。1954年内蒙古自治区东部地区仍发生过两次大火。根据这一经验,1955年东蒙四盟组织了“防火护林,护场联防会”,在各盟成立联防委员会,下设办公室,统一领导四个盟的保护森林和牧场的防火事宜。各旗、县设联防分会,各牧场、林区设基层委员会,并与未参加联防组织的地区取得协议,加强联系。在各路口建立检查登记站和通信站,以便掌握情报。
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上述防火措施虽属严密,但为了防止火灾于万一,应该在牧场上做成棋盘式的防火带,将草原分割为若干小方,以防大火延烧不能遏止。防火带的宽度如上所述,以不少于当地草高的5倍为宜。在防火带上割去枯草,火灾发生时,救火人员需在防火带上严密监视,并应经常收捡兽骨等易燃物。
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清除有毒有害植物及不良杂草
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我国草原,往往为各种有毒、有害植物所感染,少则3%~4%,多则20%以上,一般在5%~7%左右。这不仅表示草原植被变坏,生产力不高,有时且影响畜产品质量,甚至可使家畜中毒死亡。在天然草原上防治有毒及有害植物,应该是我们经常的任务。
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有毒、有害植物已在第二章中有所阐述。
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清除有毒或有害植物,有许多方法,但根据我国目前情况,我们应该首先采取生物学的清除方法。这种方法的基本内容是:组织一定畜群,做有规律的反复重牧,以耗竭有害或有毒植物的生机,使其逐渐清除。譬如飞燕草对山羊并无毒害,对绵羊毒害也不大,我们可以组织山羊群的反复重牧,或组织绵羊群的适当放牧;针茅类及其他有刺种子的植物,可以在结种以前即行放牧,使其不能结籽,并可充分利用其饲用价值;有些有毒的植物,在一定时期以内,毒性较少或无毒,也可以适当利用,如遏蓝菜等。大概一般毒草在其危机时期,连续放牧3~4次,即可严重抑制其生活力,然后在牧场的正确利用中,优良牧草即可逐渐将其排斥而淘汰。
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对于家畜在正常情况下不食的毒草,在人力较多而毒草面积较大时,可以用反复刈割的办法,来取得上述反复重牧的效果;在人力较多有毒害的植物而数量不多时,可以用人力连根挖除,见效迅速。挖除可在土壤水分适度时进行,操作省力。只要把牧工妥善组织并予以必要的宣传教育,经常挖除是可以做到的。苏联有些地区这样做已经收到效果,据闻我国少数牧场也已开始试行这一方法。刈割或挖除的毒草可以烧毁,把灰均匀散布;挖草以后的土坑应该填平,最好同时加播优良牧草的种子。
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在划区轮牧及其他较集约的放牧方式之下,每次放牧以后刈割剩余牧草,对于清除杂草有重要作用。苏联饲料研究所于1934—1935年,在人工草地上对这一问题做了较为细致的探讨。根据他们研究的结果,在经过上述处理者,家畜采食均匀,全区92%的平均剩余牧草高度为8cm,其上下相差不过5%;而未经上述处理者,则相反,放牧以后采食过度(只剩余1~2cm)者占全面积的30%,未经采食者(其平均高度为24cm)占10%,而其余的60%,采食极不均匀,其高度自8cm到14cm,杂草大量增加,而为家畜粪便污染的优良牧草,也不为家畜所采食,直到开花结籽。在干旱草原带也得到类似的结果,放牧以后刈割剩余牧草者,产量可以提高16%~57%,并且在放牧期间可以使家畜增重较快,比如有的试验指出,较未刈草者,可使羊只增重39%,牛只增重59%。
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对于有毒有害植物的化学药品清除法,我国已开始在试行,成效也很显著。过去多用无机化合物,用量多,效率低,颇不经济。因为无机除莠剂,多在水溶液中呈离子状态,如硫酸为[H]+和[SO4]2-,而植物保护组织、细胞壁乃至原生质本身,也带有正电荷或负电荷,只有除莠剂的有效离子,与植物组织电荷正负相反时,才能被植物吸收。当两者电荷相同时,即不被吸收,因而无效。最近许多研究,使用有机除莠剂。有机除莠剂在溶液中呈分子状态,所以不受植物组织电荷为正或负的限制,并且多数可以溶解于蜡质、脂肪、拟脂类化合物中。因而,植物体表面的这一类保护层不能阻拦有机除莠剂进入植物体内。更因它的结构式与植物细胞原生质,远较无机除莠剂为近,与原生质结合力较强,所以效果显著。但到目前为止,还没有找出具有严格选择性的化学药物。往往对双子叶植物有害的药物,而损害了有价值的豆科植物。因此,只有在豆科植物很少,禾本科植物为主的牧场上才可利用。如二硝基磷甲苯及若干生长刺激素,如吲哚乙酸、吲哚丁酸、萘乙酸、萘酚乙酸,2·4-二氯苯酚代乙酸、2·4-二氯苯酚代丁酸、2·4·5-三氯苯酚代乙酸、2-甲基-4氯苯酚代乙酸等,都有成效。我们曾经使用2·4·5涕钠盐在高山草原双子叶植物型中消灭毒草及不良杂草,效果极为显著。在喷洒一次以后,那里双子叶植物几乎全部死亡,而成为禾本科—莎草科植物群落。
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喷射除莠剂可用飞机、马拉喷雾器或背负式喷雾器进行。最好选择平静无风、无雨无露的天气,并且气温在15℃以上。喷射时期以在叶簇阶段(即营养枝和生殖枝还没有生长时)或初抽茎的时期最为有效。如果喷射时叶面有露水或在雨后,可用喷粉器喷洒除莠剂粉末,不过需加入白垩、草木灰等填充物。纯药剂用量也要比水剂增加1倍。
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补播牧草
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在地面整理以后,最好补播牧草,即在灌木、土丘、有毒有害植物、不良杂草及石块清除以后,以及在家畜践踏较重的地段上,补播牧草,以促进草地植被迅速改变,并提高其产量。
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目前我国牧草种子尚未大量生产,许多地区也未经详细调查和引种试验。而盲目引用外来牧草往往遭受损失。因此,我们建议发动群众,大量收集当地野生优良牧草的种子,进行播种。播种的具体时间,可与当地该种牧草种子黄熟时期相当,这样类似采用延迟放牧的天然播种,费力少而成效显著。
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播种方式以撒播为宜,将种子均匀散布以后,以耙轻耙,促进种子掩埋。这些种子往往当时并不萌发,需经一定的休眠期,如秋季播种,多在第二年早春开始萌发。在这一段时期内,可以粘着土衣(dusting coat),并与土壤密切结合,就能顺利萌发。
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人工栽培牧草,已在许多地区曾经观察实验,下面介绍一些人工栽培有效的牧草,至于其生物学特性及形态,本书不加以叙述。
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森林草原带可以种植苜蓿、红三叶草、花苜蓿、黄花苜蓿、天兰、野豌豆、山黧豆等豆科牧草和梯牧草、无芒雀麦、茵雀麦、鹅观草、黑麦草、牛尾草、羊茅及早熟禾属的多种牧草。
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湿润草原带可以栽培黄花草木樨、白花草木樨、驴喜豆、苜蓿、达乌里胡枝子等豆科牧草,和无芒雀麦、牛尾草、羊茅、黑麦草、宽穗鹅观草、狼尾草等禾本科牧草。
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干旱草原带可以栽培苜蓿、达乌里胡枝子、黄花草木樨及白花草木樨等豆科牧草;以及宽穗鹅观草、狼尾草(在潜水面较高处)、羊茅等禾本科牧草。
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至于高山与亚高山草原,可栽培的牧草种类尚缺乏资料。从个别地区观察,认为黄花苜蓿与花苜蓿为有希望的豆科牧草。因著者曾经在这一地区发现它们的野生种。禾本科牧草中,如梯牧草、羊茅、垂穗鹅观草、垂穗披碱草,以及早熟禾属几种牧草较有希望。因这些野生种在高山草原区均有发现。
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在引用外来品种时,应首先在当地建立原始材料圃。每种牧草培栽1m2,即可以观察其生物学特性。如果条件许可,可同时做分期播种试验,自生长季开始到生长季结束前一个月整,每个月播种1次,以寻求其在当地的适宜播种期。经过至少2~3a的观察,再进一步探求播种方式(条播、撒播、穴播等)、播种量、播种深度以及与其他牧草的混播比例等问题,然后才能大量推广。如果生产上要求迫切,不能等待这一系列的实验结果,可以在播种时期确定以后,即行大量栽培。但在栽培的同时,仍需继续探讨上述诸项目。因为不少牧场在引用外来牧草时,带着很大的盲目性,往往浪费了人力物力,没有收到应有的效果。以后似应克服这个缺点。
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刈草地的培育
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刈草地的生产力高低以及干草品质的优劣,在很大程度上,与人们对它的利用方式有关。适时地当地使用刈草地,不仅可以收到品质好的干草,而且草地的生产力也会不断提高。在刈草地的利用方面,应该注意:
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1.收割时期是否适当,是刈草地合理利用的重要因素。
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适时的刈割,不但当年牧草生长好,而且来年牧草生长也很好。适时刈割,在当年能获得优良的再生草,并使草层植被成分得到改善。
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按照适宜的刈割时期,可以安排各类刈草地的刈割顺序。森林草原刈草地刈割顺序,根据各亚类生态因素变化来看,首先割干燥梁坡地亚类,其次才是低洼地亚类和冲积地亚类。由于前一类草地土壤水分较少,温度较高,植物生长发育较早。
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干旱草原地带首先刈割的是干旱草原的宽谷冲积地亚类和干旱草原的干燥盆地亚类。
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2.刈草地连年在同一个时期刈割,可以产生与连年在同一时期放牧相同的效果:有价值的草被削弱,草地的产量与品质逐渐变坏。为了避免这种人为的因素,可将刈草地划分成同样大小的刈草区,每年留1区结种,1区延迟刈割,每3~4a轮流1次。因而,每块草地都有更新与补种的机会,草地的产量比较稳定。这种措施,叫作刈草地的轮收。
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提高刈草地的生产力,除了牧草轮收以外,还需要一定的农业技术。在天然刈草地上,以土壤耕作及草地施肥为主。
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刈草地在培育方面应该注意:
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适当的土壤耕作 耙地对于草地来说有它好的一面,也有它不好的一面。当耙地时,植物根颈和分蘖节露出来,气候干燥或寒冷时会使植株死亡,因而降低了草地生产力。刈割1次的草地,耙地须在刈割后或秋季放牧之后进行。在刈割两次的草地上,耙地须在第1次或第2次刈割后进行。划破深度应为10~15cm以上。划破草皮在有机质过多、弹性很大的草甸土和粘壤土上,常常不能得到应有的效果,因为刺破后,切口易被填塞重变密实。耙松生草土是用带有切土圆盘的中耕机,耙后能形成疏松的土层(6~8cm)。这样耙地后须补播牧草,因在松土后,一部分根茎浅的和疏丛禾本科牧草被破坏。应用旋转犁翻耕具有根茎—疏丛成分和纯疏丛成分草层的生草土时,效果良好。其优点是能把土壤散布在生草土上,盖住根茎和受伤的植物,防止植物枯萎和死亡。
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刈草地的施肥 草地施肥目的是为供给植物养料,给优良牧草创造良好的条件,从而提高草地生产力。施肥须根据各种草地的具体情况进行:冲积地草地由于土壤中含有各种营养元素较为丰富,因此,它们对于肥料的反应较弱。冲积地草地,按土壤中养料含量,可分为磷钾比较缺乏,含氮丰富的草地;磷钾比较丰富,含氮比较少的草地。全部营养元素都丰富的草地,通常施氮肥最为有效,磷次之。沼泽草地。营养元素最为缺乏,因此肥料的作用也就最大。由于钾素最缺乏,施用钾肥效果也好。其次是磷肥。低地沼泽草地氮和钙的含量最丰富,如果泥炭能很好地腐败,那么就可以不施氮肥。低洼地营养物质的总量,次于水泛地草地。该类草地磷和钾含量较少,必须多施这种肥料。至于氮肥的施用,则要看土壤中有机物质和通气条件而异。在纯矿物质土壤上,施氮肥最有效。在腐殖质—矿物质土壤上应施用厩肥。梁坡草地营养物质总量仅次于沼泽草地,氮素含量最少,磷和石灰次之。氮肥中以有机态的氮(厩肥或堆肥)效力最大。
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第六节 不同草原类型的主要培育方案
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森林草原和亚高山草原
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这两类草原都是气温适宜、雨水充沛、土壤肥沃、牧草丰茂的优良草原。在这一草原类型中所存在的主要问题是:①当植被破坏后,水土冲刷常常相当严重;②高大杂类草及有毒有害植物较多;③在排水不畅处,土壤沼泽化,降低了牧草品质;④放牧过轻时,枯草大量倒伏,有机质大量增加,破坏了土壤的通气性与透水性,降低土壤肥力。
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针对这几个主要问题,可采取下列各方面的培育措施:
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(1)根据土壤和植被特性,规划放牧地、刈草地及兼用草地的配置。因为森林草原牧草生长迅速,种类繁杂,产量也较高。在地势较平坦、机械可以运转的地区,应以刈草为主。在植被茂密,生草土发育较差,土壤弹性较小的河谷冲积地,或其他土壤水分多于75%的低洼地,尤应作为刈草地。因为刈草的收获量可比放牧为高,而且不会因畜蹄践踏,破坏土壤结构,以保持其土壤肥力。这些地方也可以开辟为有价值的人工饲料基地。干燥梁坡地则以放牧为主,但应严格控制放牧强度,不可因放牧过重,形成水土冲刷。即使以放牧为主的草地,也应该尽可能采取刈草作为辅助利用的方式。因为经验证明,森林草原带原则上不应该有单纯放牧而不刈草的草地,这不仅有利于生产潜力的发挥,而且有利于消灭高大杂草。只有在若干特殊情况下,譬如坡度过大、或产量过低等地区,不能刈草时,才单纯用于放牧。
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(2)对于沼泽化草地主要任务在于排水,但在排水后,也往往呈现水分过多的状态,这时除应严格控制放牧强度以外,应在枯草季用烧草的办法来减少有机质含量,降低土壤水分,增加土壤通气性。
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(3)在生草土高度发育、过分密实的地方,可用宽垄深翻的办法,以改善其物理性状,降低土壤湿度、提高土壤温度,促进好气微生物的活动,提高土壤肥力。经过这种措施以后,在利用适当时,可以迅速提高牧草产量达数倍,以至十几倍。
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(4)要在坡地上建立较旺盛的植被,防止水土冲刷,并可建立水土保持工事。
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湿润草原
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湿润草原不像森林草原那样潮湿,也不像干旱草原那样干旱,它适宜多种优良的禾本科牧草和豆科牧草的生长。但这类草原当前存在的主要问题是:①水土冲刷比森林草原更为严重;②许多地区放牧过重而使草原严重变坏;③缺乏良好而足够的刈草地;④每年春季往往有一个干旱季节影响牧草生长。
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针对这几个主要问题,可采取下列各方面的措施:
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(1)由于湿润草原没有森林草原那样繁盛的植被,而且雨水分布又较不均匀,常有暴雨,所以水土冲刷十分严重。防止水土冲刷问题应该成为这一草原类型的中心任务之一。
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(2)湿润草原的生草土弹性较大,本来是较为耐牧的。但由于放牧过甚,生草土过分密实,往往使牧草产量和品质严重降低,这时除控制放牧强度外,还应该用耙地或宽行深耕的方法来改善土壤通气性与透水性。
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(3)湿润草原多在农区或半农半牧区,草地面积常感不足,要求较多的刈草地。而目前刈草地不足的情况,严重影响了饲料供应的全年平衡。所以在湿润草原建立人工或天然刈草地是十分必要的。在宽谷冲积地亚类及低洼地亚类,应尽可能建立各种类型的刈草地。
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(4)为了防止春旱,使牧草可在早春萌发,延长放牧季,应该注意冬春积雪。湿润草原的降雪量远比干旱草原为多,如注意积聚,俾益甚大。
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干旱草原
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干旱草原由于严酷的自然条件,使它存在着更为严重的问题:①牧草单位面积产量低,且全年供应很不平衡;②水土冲刷严重,且有较严重的风蚀;③缺乏天然刈草地;④水源缺乏;⑤土壤往往有严重的盐渍化。
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针对这几个主要问题,可采取下列各方面的培育措施:
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(1)精确规划,使尽可能做到饲料的供应平衡,其中以划区轮牧为主要方式。
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(2)从防水和防风两方面采取水土保持措施。在坡地应以防止水蚀为主。实际上防止水蚀措施也有利于防风。在地势平坦处,则以防止风蚀为主。防止风蚀的意义不仅在于保持土壤细粒不随风远扬,更重要的是防止土壤水分蒸发,保蓄积雪,以增加土壤水分。在这里,培育风障植物,如灌木或较高大的草本植物(如芨芨草)作用很大。
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(3)干旱草原的天然刈草地很少,仅在河流两岸偶见。而干旱草原的枯草季节又长,所以,建立人工饲料基地成为十分迫切的问题。可选择避风积雪,并能承受较多径流处,建立人工饲料基地。土壤耕作,应尽可能在深秋冰冻前完成,春季土壤水分较少处,可播种冬性作物。春季风大、少雨,不宜翻耕,以利保墒。需春播时,只能在去年深耕过的土地上播种、耙耱,垄行应与风向成垂直或成65°以上的夹角。
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(4)干旱草原的水源常常极端缺乏,数量不足,且分布不匀。不仅很难扩大灌溉面积,而且人畜饮水有时也发生困难,这就影响了草原的合理利用。在水源附近就会放牧过重,而离水源远处则未能充分利用。因此开辟水源是一个重要问题。
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(5)盐渍化土壤,多出现于没有出水口的盆地中。土壤肥力很低,植被生长稀疏。可以培植喜盐植物或耐盐植物,这样可得到较高的收获量,也可降低地下水位,逐渐降低土壤盐分。当大雨过后,有大量径流汇集时,积水渗入地下以后,应及时耙地,以防盐分继续上升。在有条件的地区,可以用排水洗盐的方法,以减少土壤盐分。针对土壤性质,施用石膏等矿物肥料,也可以收到良好的效果。如同时施用厩肥和绿肥,可改善土壤结构,对减轻盐渍危害的作用更为显著。
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荒漠草原与半荒漠草原
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荒漠与半荒漠草原的主要问题为:①风蚀严重;②水分过少;③在若干地下水位较高处,可能发生盐渍化作用;④利用植物产量过低,天然刈草地很少。
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针对上述几个问题,可采取下列各方面的培育措施:
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(1)培植风障植物,防风积沙,减少土壤蒸发,如柽柳、琐琐、莎蒿等,均可栽培成带状,作为风障植物。其方向可与主要风向呈65°~90°以上的夹角。
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(2)对盐渍土的防治,同干旱草原。
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(3)在河流两岸绿洲地区,大力培育人工饲料基地或天然刈草地,以增加饲料产量,保证饲料供应平衡。
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高山草原
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高山草原因气候寒冷,土壤中有机质分解甚慢,形成了十分密实的生草土块。在这类草原上的主要问题是:①土壤透水性与通气性甚差,影响优良牧草生长;②土壤中N、K元素均十分缺乏。
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针对这一情况,可以采取下列措施:
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(1)宽行划破草皮。每隔30~60cm划破一行,深约10cm。在土壤透水性与通气性改善以后,植被成分与牧草产量可迅速提高。著者实验证明,可以在三年内使双子叶型改变为禾本科型,优良的禾本科牧草由原来的3.95%增加到66.09%,杂类草由59.33%减少到29.76%,毒草由22%减少到0.75%。并且使牧草产量提高达5倍。
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(2)使用厩肥及草木灰。
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于此必须着重说明,尽管各类草原存在问题不同,采取的主要措施也不一样,但是,其中心问题应该是改良与利用相结合。调动四类因素,特别是生物因素,以获得连续高额丰产的饲草。
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主要参考资料
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第七章 人工饲料基地的建立
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第一节 概述
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建立人工饲料基地的意义
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建立强大的人工饲料基地是农牧业结合,促进农牧业生产全面高涨的重大步骤。因此,党中央制定了“以粮为纲、多种经营、全面安排,种植业和畜牧业同时并举”的农业发展方针。在第一章中,我们曾经论述植物栽培和家畜饲养的内在联系。毛主席曾经深刻地论证过农业和畜牧业的辩证关系。种植业和畜牧业是互为条件,互相依存,互相促进的。畜多、肥多、粮多;粮多、畜多、肥多。这一客观规律,为丰富的实践所证明,已毋庸置疑。
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在农业区,为了促进粮食生产及其他经济作物的高涨,需要大量的有机肥料。同时人民生活也需要丰富的畜产品,这就对于畜牧业的发展提出了更高的要求。再单纯依靠农业副产品及各种野生植物作为饲料,已经不能满足日益增长的需要了。就以养猪来说,“养猪的头数增加到一定的程度,单靠农作物的秸秆等副产品和采取野生饲料,就不能完全满足猪对青粗饲料的需要,还需要一定数量的饲料地来种植饲料”。如新疆某国营农场,由于正确组织了牧草轮作,苜蓿种植面积逐年扩大,而棉田产量逐年提高,家畜头数也日益增长。又如河北省遵化县建明人民公社的西铺生产大队,粮食产量逐年增加,自留地种植了饲料,而家畜头数也逐年增加(图95)。该队从1956年,由缺粮队变为余粮队以后,家畜头数不断上升。随着家畜头数的不断上升,粮食也年年增产。从1956年到1960年,全大队养猪头数由370头增加到470头,粮食单位面积产量由190kg提高到302.5kg,总产量也有大幅度的增长。
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图95 西铺生产大队粮食产量与家畜数字增长图
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在牧业区 内蒙古自治区党委提出了“稳定、全面、高速度地发展畜牧业”的总方针,在农业长足发展的同时,大大促进了畜牧业生产。如呼伦贝尔盟1960年全盟粮食总产量比1957年增长了1.2倍。平均每个农业人口生产粮食1000kg,粮食达到自给有余,三年中这个盟的牲畜增长了31.34%,每年平均递增9.6%,不仅交售国家粮食比1959年增加18%,还支援了农区及城市家畜16万多头。目前全自治区各类家畜头数已由220多万头,发展到290多万头。新疆维吾尔自治区、克孜勒苏柯尔克孜自治州,也有类似的经验,他们自大办粮食以后,口粮和饲料自给有余,家畜也大幅度的增长。如该州的阿合奇县,1958年和1959年连续两年获得农业丰产,家畜净增率分别达到28.85%和43.93%。这是因为:
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(1)口粮多了,减少了食用牲畜的宰杀。如阿合奇县在公社化前,全县出卖宰杀牲畜占总头数的20.39%,而1959年只占2.13%。
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(2)在冬春季节,可以有较多的饲料给家畜补饲,减少了春乏死亡。
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(3)因补饲力量加强,适当减轻了冬春草原负担。如该州乌恰县和阿合奇两县,在农田附近过冬的牲畜达70%以上。一方面为当地农业生产积累了大量肥料,一方面也便于利用储备的饲草和饲料,减轻了冬春牧场的放牧强度,有利于草原的培育。
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人工饲料基地的种类
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人工饲料基地根据规划配置,可分三类:
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(1)长期草地:混播多年生牧草。在牧草生长期间,根据植被状态,可用于刈草或放牧。利用年限多在8~10a以上。为轮作以外的草地。
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(2)短期草地:牧草混播品种比较单纯。利用年限2~3a。主要建立在以作物为主的草田轮作中。
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(3)中期草地:牧草混播品种较短期草地为复杂,利用年限为4~7a。多在以饲料生产为主的草田轮作中。
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我们现在所经常采用的方式为第二类。第三类在土地面积大的农场中也经常被采用。至于第一类甚少采用。因这一形式不能充分发挥土壤肥力,争取饲料植物连续丰产。
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根据利用方式,可以分为刈草地、放牧地及刈草、放牧兼用草地。
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牧区人工饲料基地规划时,应注意的问题
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在牧区建立人工饲料基地,应做如下的规划:
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(1)人工饲料基地应选择土层较厚,地形平整,便于大型农业机械运转的地方。因牧区劳力缺乏,而牲畜饲料需要量甚大,各项耕作业务需要使用大量机械力量。土地破碎零散,不便操作,将会提高农业产品成本。
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(2)人工饲料基地每一耕作单位面积不应太小。最好不小于250m×500m。但也不必太大,太大了水土保持、防护林的建立等困难较多。而且用于放牧时,家畜不易控制。
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(3)在可以培植林木的地区,应建立防护林带。主林带应与主要风向成60°~90°的夹角。我国牧区风多而强劲,主林带距离250~350m为宜,如果林木培植困难,也可以培植灌木带或高草带,以防风积雪,并可在放牧时荫蔽家畜。但两带间的距离要大大缩短,以相当于它的高度的30倍为宜。
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(4)建立人工饲料基地必须考虑水土保持。在15°以上的坡地,不宜开展。因在雨水多处,会造成严重的水土冲刷,雨水少处则无法灌溉。因大面积的人工饲料基地,如粮食作物区那样建立梯田是很困难的。
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(5)人工饲料基地应与居民点及水源较近。水源应该四季不枯。这不仅便于工作,也便于大群家畜冬春就饮于此,不致缺乏饮水和其他防护措施。
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(6)可将不符合上述要求、但也可以作为建立小片人工饲料基地的地方,分给生产队或牧民个人经营,以便大型与中小型相结合,充分发挥饲料生产潜力。
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第二节 饲料轮作
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饲料轮作的类型
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通常饲料轮作可以分为两种:近地饲料轮作和远地饲料轮作。为了保持水土,防止冲刷,还有一种水土保持轮作。它的特点是:种植多年生牧草,不种中耕作物。
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近地轮作
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它的主要任务,是生产多汁饲料(块根、块茎和青贮作物),同时也生产青饲料(牧草)和栽种作物。这个轮作安置在离牧场不太远的地方。为什么要在牧场附近安置这一轮作呢?一方面是幼畜、乳牛、猪、种公羊和病畜(非传染性的)的放牧场不能离得太远;一方面是由于栽植块根、块茎等作物,减少运输困难和消耗生产资料。因此,农牧场实施近地轮作的必要性是很明显的。在这里举个例子,来说明一下牧场附近轮作的一般图式。七区轮作:1、2区——牧草;3区——青贮作物;4区——块根作物;5区——野豌豆、燕麦混播牧草;6区——青饲黑麦;7区——燕麦。这个例子(以及其他一些例子)说明,近地饲料轮作中,多汁饲料栽培面积多至2区,通常大多只有1区,即可满足家畜的需要,其他地区用来生产青贮作物、谷物或种植牧草,以供放牧及青饲之用。
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远地轮作
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这个轮作通常安置在离牧场较远的地方(退化的、产量低的刈草地和放牧场、排水沼泽以及重新开垦的土地)。它的主要任务是生产青饲料和干草,满足家畜放牧季节和舍饲时期对青饲料和干草的需要。因此,多年生牧草应该占很大的面积,通常为2/3。除了播种牧草以外,为了更好地利用土壤肥力,还需播种谷类作物、经济作物和块根块茎作物。
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远地轮作可分为两个时期:作物时期和草地时期。前者栽培一年生作物,后者栽培多年生牧草和一年生牧草。这两个时期,究竟应该采取怎样的比例呢?一般以土壤中有机物质的贮存和分解的情况来决定,也就是说,因各种草地类型而不同。例如:在低地潮湿草地上,由于通气不良,而分解很慢,有机物质储存多。在这种情况下,为了充分利用土壤肥力,作物时期的比例要大些,可以长至4a,草地时期为6~7a。在贫瘠的梁坡草地上,土壤水分含量少,通气性良好,有机质少,分解过程却很快,这样,作物时期的比例就很小,可1~2a,草地时期为4~5a。如果要增加作物时期的比例,就必须施用大量有机质肥料。在河床冲积地上,作物时期和草地时期大致相等,前者为3~4a,后者为4a以上。总之,作物时期和草地时期的比例问题,必须以增加土壤肥力和提高产量为目的,灵活应用。一般地讲,草地时期经过7~8a之后,产量就显著降低,因此,应当早些进入作物时期。此外,二者比例还决定于国家交给农场的计划任务、轮作中的作物、特别是饲料作物的特性和生长地类型的特性。必须说明,国家交给的任务是很重要的,必须完成。
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远地轮作中的作物
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①在低地、水泛地和三角洲草地上,土壤中氮素的含量非常丰富。开垦后,应先栽培蔬菜、瓜类和青贮作物,但也必须考虑到当地的温度条件。②在有机质较少的黄土地带和干旱草原地带,以及高位水泛地上,土壤中氮素含量少。开垦后就可以栽培谷类作物、经济作物、马铃薯、一年生牧草和春谷类作物。③在排过水的沼泽和沼泽化的草地,应考虑到各类作物与水分的相互关系。
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例如,某一干旱草原区8区轮作:1区小麦加播多年生牧草;2、3区多年生牧草(干草);4、5、6、7区多年生牧草(放牧);8区粟和瓜类作物。
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通常人民公社和国营农场的饲料轮作,都需要包括上述两种饲料轮作,才能保证家畜饲料的供应。然而在有些情况下,为了避免土地过分分割和进行田间工作方便,也可以实施一种轮作。这里的放牧场离牧场不能过远。
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饲料轮作设计的原则
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轮作制的正确实施,是解决不同地区生产任务的主要手段。因而饲料轮作的设计,必须考虑以下问题:
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1.根据国家的生产任务,确定家畜的种类;
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2.制定主要家畜和其他家畜的饲料定额;
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3.根据定额饲料的总量,分配其生产基地;
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4.根据地区性的特点,选择播种的品种或代用种;
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5.根据当地单位面积产量,决定轮作面积;
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6.轮作设计中草地与作物时期,应根据该土地情况和牧场中家畜的种类来决定。土壤中有机质少时,草地年限可酌量延长,但一般不应超过7~8a。
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轮作系统的编制,首先应当考虑当地地区的特性。牧草与作物品种的选择,由于地区性的差异,往往变化很大。但是,所有的作物与牧草如按其经济特性来分,仍可找出若干共同之点。而轮作系统的编制,主要是根据这些经济特性适当安排。这里将各类特性叙述于下:
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多年生牧草能提高土壤中有机质的含量,改善土壤结构,增强土壤肥力。同时对土壤有清除杂草的作用,因而多年生牧草是一切作物的良好前作。此外,由于有改善土壤作用,对于前作要求不严,因此,在轮作中的位置,多在长期种植一年生作物之后。在新开垦的荒地之后,是不宜种植多年生牧草的,只有在土壤有机质很少,肥力非常瘠贫的情况下,才可栽培牧草,以增加土壤肥力。
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一年生作物的共同特点是要求肥沃的土壤,在耕作不当时,对土壤有破坏作用。这是由于提高产量,对土壤多次耕耘,使其有机质与养料很快消耗,土壤团粒结构被严重破坏。因此,一年生作物在轮作中应当有良好的前作(如多年生牧草)。
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中耕作物能充分消除杂草,因而也是一年生作物的良好前作。它在轮作中的地位,多在一年生作物连作之后。在中耕作物之后,仍可播种一年生作物。
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休闲在轮作中的作用是保蓄土壤水分、清除田间杂草和施肥。在一年生作物连作之后,可以用休闲来提高土壤肥力。在休闲之后,不应播种多年生牧草,而应当播种一年生作物或块根、块茎饲料作物。在苏联,把休闲地作为轮作中的重要环节。但是,我国耕地较少,似可不必采取休闲的办法。
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轮作制的编制是实施全面轮作的方针。在全面实施轮作之后,应采用新的技术,不断提高产量,并在新的轮作中改变轮作编制。
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初开垦后的措施
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在刚开垦后的处女地上,究竟应该怎样建立草地牧场轮作呢?这是我们在草原地区实施饲料轮作的一个很重要问题。是不是一旦开垦,就播种多年生牧草成开始田间时期呢?这不能一概而论,应以各个地带生草土和土壤的状况来决定:①在生草土不太厚,土壤结构性良好的情况(水泛地、低地、三角洲、排水良好的矿物化泥炭土、正常湿度的梁坡地和干旱草原梁坡地),先开始田间时期,培种一年生的作物,充分利用土壤中储存的养料;②森林地带和灌木地上以及盐渍化的地区,在缺乏生草土的情况下,必须先开始草地时期,播种多年生牧草,使草地形成草皮,储存有机质。豆科和禾本科牧草的混播,就使得这些没有结构的土壤变成为有结构的土壤。在盐渍化的土壤上,开垦后即应播种耐盐牧草,施用有机质肥料、石膏、过磷酸钙等,以提高土壤肥力,然后再进入正规轮作;③在生草土厚的土壤或分解微弱酸性、沼泽化的泥炭低地上,不能一开垦就进行正规轮作。在1~2a中,应先种植一些准备作物(较冷地区为燕麦及其混播牧草,较暖地区为粟等)。
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过渡计划的编制
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在实施轮作制之前,土地利用往往零散而不规则,土壤的肥力和杂草感染程度也不一致。这样施行轮作,会使同一块地上的产量差异很大,管理不易,影响整个生产计划。为了避免这些不良影响,在全面轮作实施之前,逐渐地使土壤的肥力趋于一致,这个就是过渡计划的任务。饲料轮作的过渡计划,一般较长。因为在原有的土地上一边要施行轮作,一边还要生产家畜饲料。如果在很短时期内全部实施轮作,对当年的家畜饲料就无法供给,因而轮作地要逐年开辟。其具体设计举例如表59。
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表59 过渡饲料轮作计划表
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据表59来看,过渡期限与轮作区数相同,每年开1区,这样可不影响正常的饲料供应,在第八年之后,即进入全面轮作,如表60。
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表60 饲料轮作
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第三节 饲料轮作中的混合牧草
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无论在饲料轮作中或永久草地的建立中,播种牧草的年限比较长(5~7a)。它所混播的牧草成分,就和大田轮作中的不一样。它的特点是:①混播的牧草生长利用的年限要长,而且在这些年代中,要高产而稳定;②混播牧草的成分,需由属于不同科和不同生物学类群的牧草构成。如以禾本科牧草来说,它应该包括根茎性的以及疏丛性的上繁和下繁草;③混播必须是由禾本科和豆科牧草组成。
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混合牧草的成分包括三种,即:简单的、比较简单的和复杂的。
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简单的混合牧草 包括2~3种牧草,而这些牧草是属于1个或2个生物学类群的混合牧草,称为简单的混合牧草。例如:梯牧草加三叶草,苜蓿加鹅观草。
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比较简单的混合牧草 成分中包括4~5种牧草。而这些种是属于3个生物学类群。例如:杂三叶草加梯牧草加无芒雀麦;苜蓿加无芒雀麦加鹅观草加美洲冰草。
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复杂的混合牧草 成分中包括许多个种,并且生物学类群在4个以上。例如:红三叶加紫苜蓿加鹅观草加无芒雀麦加直梗雀麦加美洲冰草加草地早熟禾加羊茅;杂三叶草加红三叶草加鹅观草加梯牧草加高燕麦草加六月禾加粗茎早熟禾加紫羊茅加黑麦草。
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以上是混合牧草成分的一般形式。在实际工作中,我们还必须遵守下列原则:
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1.混合牧草的成分不应过分复杂:为了使牧草产量高而稳定,牧草种类应为4~6个,其生物学类群可不多于3~4个。
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2.混合牧草的成分应该适合于它的利用形式。根据这种特征,混合牧草可分为刈草地的、放牧场和兼用草地。
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3.纯刈草地的和纯放牧场的混合牧草的种子成分,是单纯的和最固定的。当选择兼用草地的混合牧草时,必须考虑到生长地的环境条件以及它们的利用等。在这种情况下,成分也不应过于复杂,种不超过6~8个,生物学类群不超过4个。
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混合牧草播种量的计算较复杂。因为地区的差异和各生物学类群中间的相互影响,可以使播种量发生很大的差异。因而正确的计算播种量,必须进行试验后才能确定。
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一般计算混合牧草播种量的步骤,首先确定其百分比例,其次再计算其真实的播种量。
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决定混合牧草的百分比例,要考虑以下几个问题:
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1.混合牧草的利用年限。
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2.混合草层中各种草地的成分和播种时种子成分的关系。
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3.各种草在混合草层中的发育情况。
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4.土壤肥力,土壤耕作的程度和质量、施肥、湿度等条件的关系。
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5.各种种子的大小形状和重量差异的关系。
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表61 混合牧草中豆科草种子与禾本科草种子所占的百分数(%)
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各种混合牧草的百分数,是以每公顷每种牧草单播重量来作标准,再将这种牧草的百分数引入混合牧草中。由于混合牧草中,各种牧草处于与单播不同的条件下,彼此相互影响,因而必须在原有的百分数之外附加些重量,以减少其有害的影响。一般附加的数量是根据草地的利用年限来确定的。下面提出一般附加量的数字,仅供参考:
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短期混合牧草 25%
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长期轮换利用的混合牧草(4~6a) 50%
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多年的混合牧草 75%~100%
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这样计算播种量,在实际应用上是显得密些。同时也说明这种方法不是完全合理的,常常使某些草受到抑制和浪费牧草种子。
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另外,有以营养面积为基础,来计算混合牧草的播种量,这是目前认为较合理的方法。它是从一粒发芽种子所需要的营养面积出发,来推算出一个种的播种量的,公式为:
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任继周文集.第5卷,草原学和草原调查规划
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式中:X——欲求的种子重量(kg/hm2);
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P——种子的千粒重(g);
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K——某一个种在混合牧草中的含量,占单播时种子总数的百分率;
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M——营养面积(cm2);
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D——种子发芽率(%)。
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今将在苏联莫斯科省北部地区条件下,已确定的几种牧草中等标准的营养面积列在下面,以做参考:
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牛尾草………………………8cm2 六月禾……………………2cm2
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梯牧草………………………4cm2 小糠草……………………2cm2
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高燕麦草……………………8cm2 杂三叶草…………………8cm2
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鸭茅…………………………4cm2 红三叶草…………………10cm2
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无芒雀麦……………………12cm2 白三叶草…………………6cm2
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看麦娘………………………8cm2
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这个方法在计算上比较准确而方便。但是由于各种草的营养面积和在不同地区的营养面积不同,需做反复的试验后,才能确定它适宜的营养面积,制定指标,因而应用仍不太普遍。
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第四节 人工饲料基地的利用
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人工饲料基地在建立过程中,花费较多的人力、物力,所以在利用方式上,应该妥善安排,使它能够发挥最大的生产能力。
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有关利用过程中的培育问题,我们已在前章中的有关部分讨论过了。在这里谈一下怎样利用才能得到长期高额的产量。
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我们曾经谈到,人工饲料基地可以分为刈草地、放牧地、刈草和放牧兼用草地三种。为了达到特定的利用目的,在混播牧草的配置上,各有其特点。原则上应该按照人工草地的建立意图,以加利用。
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但是,在实践中我们很难找到绝对刈用而不放牧,或者绝对放牧而不割草的人工草地。因为:①可以说任何人工草地,如果只做单一使用,不可能发挥它的整个植被的饲用潜力;②单一使用会影响到牧草饲料供应的平衡。若干实验资料也证明了单一利用是不妥当的。
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苏联拉马娃试验站的资料说明见表62。
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表62 混播多年生牧草五年总收获量(1948—1952)
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表62 混播多年生牧草五年总收获量(1948—1952)(续)-1
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(1)单纯割草,其干草产量可能是最高或较高。但是,它的饲料单位和可消化蛋白质都较低,在刈草、放牧兼用时,则表现了较高的饲料单位和蛋白质的收获量。这是因为:刈草时其质地粗老,纤维素大增(可达30%以上),而蛋白质骤然降低所致。从下列资料,可以看出两者的明显变化(表63)。
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表63 刈草与放牧对于多年生牧草粗蛋白质与纤维素含量的影响(%)
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(2)在刈草、放牧兼用地,不同的放牧开始年代,具有不同的生产性能。第二年开始放牧者,饲料单位或可消化蛋白质产量最高,有时甚至干草产量也是最高的(如在保护作物下,2种混播,第2年放牧利用者)。第一年、第三年放牧者,较差,但仍较单纯刈用为好。
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(3)2种牧草混种和5种牧草混种,在产量上没有多大差别。但我们应该注意2种牧草混播,其播种量可以大大减少。该试验5种混播者,其播种量比2种混播大2.5倍。
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(4)从五年总产量来看,无保护作物者,刈草地产量均高于有保护作物。但对于加入放牧利用的则不同。两者相近,或相反。但根据各年产量记载,第一年刈草产量,有保护作物者显然比无保护作物者为高(大约高出60%)。
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但是,根据另外的试验资料,也有第一年即开始放牧,其饲料单位和蛋白质产量最高。
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利用方式不同,不仅影响到混播牧草的产量及其营养价值。而且还影响植被成分的改变,如表64所示,刈草地,5a以后红三叶几乎全无收获,绝大部分为禾本科牧草,而放放地则有较多量的豆科牧草。
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表64 不同利用方式植被成分变化(1957年测)(%)
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在放牧不当时,也有可能使上繁草从90%以上减少到20%以下,产量减少至10%以下。
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因此,我们不能做出结论,人工草地究竟放牧利用合理还是刈用合理,或兼用合理。如果在暖季放牧地并不缺乏,而冬季牧场不足的地区,即使刈草不大合算,也应该用于刈草,用以储备冬春饲料。
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从上述资料看来,我们可以得到这样的概念:
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(1)人工栽培的牧草地与天然草地相比,对于利用方式具有较高的敏感性。由于利用方式的不同,可以呈现出巨大的差别。因此,今后在各个不同草原类型中,应大力开展混播草地利用方式的研究工作。
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(2)尽管我们把人工草地分成三种不同的利用类型,但是,实验证明,只有把刈草地和放牧地适当结合起来,才能得到最大的收益。
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(3)在这里,我们并不反对单一用途的草地,只要在生产上有此需要。
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主要参考资料
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[2]王铎.优质高产地发展畜牧业.人民日报.1960年12月13日
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[3]廖鲁言.全党动员 全民动员 大办农业 大办粮食.红旗.1960,7
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[4]胡竞良.新疆玛纳斯河流域的植棉经验.中国农业科学.1961,(4):9
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[5]赵明,曾源.一个实行粮食生产和畜牧业并举的生产大队.红旗.1961,8
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[6]白树廉.在农业区以粮为纲,在牧业区以畜为纲,呼伦贝尔盟农牧业生产互相促进.人民日报.1960年12月4日
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[7]人民日报社讯.牧区大办农业 农区大办牧业 克孜勒苏柯尔克孜自治州农牧双跃进.人民日报.1960年11月20日
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[8]Б.П.Куделен.Вщияне ранних сроков начала выпса на урожай мнотоиетнцх трав жботанический состав травостоя.Вопросы сенокосно-пастбищного хозяйства.1960,187~192
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[9]L.A.Stoddat,A.D.Smith.Range Management.New Jersey:Hall Internation Editions.1955
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第三编 放牧
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第八章 草原放牧利用的一般理论基础
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第一节 放牧的意义
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放牧饲养是最经济的一种家畜饲养方式
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根据我们在西北地区的调查,证明放牧饲养所消耗的成本,以羊群来说,干草比它高3.2倍左右,谷物饲料高5倍左右,多汁饲料高7倍左右。就乳牛来说,干草比它高2.5倍左右,谷物高3.5倍左右,多汁饲料高5倍左右。就马群来说,舍饲的饲养成本,比放牧高出15~20倍。所以,我国目前在人力、物力还不是十分充裕,家畜生产力还不高的情况下,发展畜牧业,必须充分利用放牧饲养这一有利环节。以后,劳动生产率大大提高,机械化较为普遍,家畜品种大大改良,它们的生产性能大大提高以后,放牧饲养与舍饲之间的成本差别,可以得到很大的缩减。但是,这种差别,将仍然难于完全消灭。例如,苏联在上述各项条件中,比我国已大为前进了一步。但据全苏饲料研究所的资料说明,放牧方式的饲养价格,比干草便宜1/3~3/5,比谷物饲料便宜1/2~2/3,比多汁饲料便宜5/7~4/5。又据拉脱维亚共和国鲁宾克区基帕国营农场从1951—1955年,在放牧季节内产奶量占全年的60%,它的成本是舍饲时的1/2.5。在集约经营的资本主义国家,对于生产性能最高的乳牛来说,放牧的饲养成本也只有干草的1/2,饲用甜菜的1/3,油饼的1/5。
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放牧有利于家畜健康 放牧中家畜所采食的青绿饲料,富含蛋白质[60]、糖类、矿物质,而且消化率较干草高15%~25%,其中还含有各种维生素,例如胡萝卜素(维生素A先成物)的含量可比干草高10倍。青草中的叶绿素有助于家畜血红素的形成。这种生物价值完全的饲料,对家畜极为有利。此外,在放牧中,家畜在牧场上可以自由活动,接受多量的日照及各种气候条件的锻炼,有利于家畜的生长和发育,家畜内外器官可以均衡发展,增加对疾病的抵抗力。幼畜在放牧条件下进行培育,往往收到良好效果。因而有许多家畜的优良品种,都是在草原地区培育出来的。如我国新疆的丰美草原上,培育出新疆细毛羊,甘南、青海的丰美高山与亚高山草原上,培育出河曲马,而苏联的科斯特罗姆乳牛,也是从伏尔加河与科斯特罗姆河的丰美牧场上培育出来的。
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放牧既然对家畜的健康有利,必然的可以提高畜产品的品质和数量,如我国内蒙古若干牧场上,肥育牛每天可增重1kg以上;新疆某些羊群每天可增重0.5kg。它不仅使体重增加迅速,对于畜产品也有良好的影响。在苏联斯塔夫泊尔斯基边疆集体农庄,采用放牧的方式,可使细毛羊的剪毛量提高20%,杂种羊提高23%,同时毛的长度提高了12%~15%,而毛质更为坚韧和均匀。带羔母羊的羊羔死亡率,比舍饲羊群减少50%。放牧奶牛群在不给补饲的情况下,可以获得20kg的产奶量。犊牛(活重200~300kg)增重每昼夜可达1kg。
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放牧既然对家畜有利,我国又有广大的牧场,正是我国发展家畜的有利条件。但是,我国牧区在解放以前,曾经受到长期的反动统治,草原的管理利用及放牧制度,存在着许多不合理现象。牧区家畜在日趋衰败的天然草原上终日啃食。青草生长季内,家畜有草可食,竞行滥牧;当时家畜虽称肥硕可爱,但天寒草枯,家畜日渐瘦弱。到了冬末春初,家畜既已极度衰弱,疫病自然易于流行,几乎每年春乏季节都要造成大批死亡。
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以宁夏回族自治区的盐池县为例,据著者于1955年调查,在初春的牧场上,每羊每天采食青草700g左右,另外加以少量藁秆补饲,其营养总值尚不足维持日粮的20%,因而乏弱羊只大量出现,死亡狼藉。1951、1953、1954年,几乎每年都死亡羊5万只左右(连羔羊约计8万只),约占羊只总数的8%~10%。而在新中国成立以前,西北牧区家畜冬春死亡,约在20%~40%上下。
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今天我们已经摧毁了反动统治,正在进行社会主义建设。牧区畜牧业已经胜利地完成了恢复阶段,走向新的高潮。尤其在牧业互助合作逐步开展以后,新的生产关系必然对生产力提出更高的要求。目前我们每一个畜牧工作者,都应该努力来改进放牧制度与放牧技术,合理利用和培育草原,保证家畜饲料的合理供应,从而促进畜牧业生产的不断高涨。
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第二节 放牧对于草原的影响及放牧强度
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1.重量估测法
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在放牧地中选择几组对照样区,每组之一在放牧前刈割称重(A),另一组在放牧后再刈割称重(B),A-B=采食量,以下列公式即可求出采食率:
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任继周文集.第5卷,草原学和草原调查规划
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这一方法方便,准确,但对照组数应较多。每一对照组内包括2个植被情况互相近似的样区,并且放牧前及放牧后操作技术应该严格一致。
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2.株数估测法
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在放牧以后,选择有代表性的植物,计算其总数(A)及被采食株数(B),然后以下式算出采食率:
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任继周文集.第5卷,草原学和草原调查规划
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此法简便易行,适用于人力不足或雨天不易称重时。但其中牵涉到所选牧草适口性的因素,因此不容易准确。为了计数方便,最好选择单株牧草。
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3.观察估测法
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对于有经验的工作者,可以用直观来估测。
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4.株高估测法
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美国有人采用此法,首先测定各种牧草不同高度范围内所具的重量,制成高度与重量的查对图表。在放牧以后,可以根据牧后高度算出采食率。此法繁杂而不够准确,在天然草原上利用颇有困难。
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采食率有适当、过高或过低等情况。适当的采食率对于草原合理利用,是一个重要因素。这时,草原牧草没有利用不完的浪费现象。但也不会放牧过重,从而影响牧草的再生。当我们把这个合理的利用百分数,确定为一项客观标准,即称为利用率,其计算公式是:
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任继周文集.第5卷,草原学和草原调查规划
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利用率既是草原被适当地放牧利用的百分数,也就是观察和计算草原载牧量的一个理论标准。它在下列三项基本因素的影响下,不断变化着:
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1.牧草的耐牧性强时,利用率可稍高;耐牧性低者利用率应较低。而耐牧性的高低,表现于牧草种类、生长发育阶段、对当地环境的适应能力及生草土的弹性大小、草原过去的利用历史等方面。
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2.水土冲刷严重或有水土冲刷的危险时,利用率应稍低,以便保留较多牧草,做为水土保持之用。没有水土冲刷危险的地区,利用率可稍高。
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3.草原植被品质不良,适口性较差时,其利用率应较低;如果利用率规定过高,优良草将受严重摧残。
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对于利用率的正确规定,需要经过长期的反复试验,细致的分析。我们现在还缺乏足够的资料,仅提供以下数字以供参考:
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(1)在牧草的危机期,如早春或晚秋(早春时,牧草可塑性物质正在大量消耗,晚秋时,则正在需要储藏,以备明年再生),或在干旱、虫灾等以后,应该规定较低的利用率。这时一般为40%~50%。
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(2)为了保持水土,不同的坡度,应该有不同的利用率。坡度越大,利用率越少。假若把0~10°的坡度上的利用率作为100;则随着坡度的增加而递减的规律为:
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0~10° 100
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10°~30° 90
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30°~60° 80
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60°以上 60~70
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(3)在正常的放牧时期以内,利用率为:
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划区轮牧——85%
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自由放牧——65%~70%
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在利用率的标准确定以后,我们可以根据采食率的检查,来观察牧场的放牧强度。放牧强度就是牧场被放牧利用的轻重程度。在理论上的表现是:
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利用率=采食率………………………………放牧适当
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利用率>采食率………………………………放牧过轻
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利用率<采食率………………………………放牧过重
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通过测定,可以探讨出每一牧场在目前的放牧强度,但在草原的外貌上,在通过较长久的利用历史以后,也可以有其特征表现。我们初步根据这些特征表现,把草原的放牧强度区分为几级:
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第一级 长久放牧过轻,其表现是:①有倒伏或未倒伏的经年宿茎大量存在,我们曾发现有的地方枯茎倒伏掩蔽地面达96%以上;②长久而大量牧草倒伏的结果,土壤有机质增加,进而表现出与此相联系的一系列生草土演变过程的劣化现象;③当土壤呈现酸性时,往往有柳属灌木出现;④高大杂类草逐渐取得优势。
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第二级 放牧适度,植被生长正常,没有畜蹄践踏痕迹,覆盖度高,无水土冲刷现象。
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第三级 放牧稍形过重,在干旱草原,杂类草及几种禾本科草受到抑制,而短小密丛状的禾本科比重增大。较湿润的草原上,早熟禾一类略受压制,狐茅类增多。各类草原均可出现,因践踏过度所出现的沟纹,而山坡上的最为明显。植被成分上与第二级没有显著差异。只在产量上有较明显的区别,冲刷现象较重。
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第四级 明显的放牧过度。株本高大的优良牧草显见减少,小型密丛状禾本科植物,蒿类植物增加,毒草较多,践踏过度所出现的沟纹山坡上大量出现(如图96[61]),平地上也普遍可见。中等雨量即可出现冲刷现象,表土在有些地方已经全部丧失。
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图96 明显放牧过度的坡地地面外景
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第五级 严重的放牧过度,优良牧草已少见,蒿子等杂类草的数量显著减少,只有稀疏矮小的一年生或深根多年生植物,毒草大量生存。践踏过度生成的沟纹在山坡上密如鱼鳞。交错排列,平地上也很密集。由于水土冲刷等原因,土层已变薄,表土尽失,成土母质常常暴露,草原遭受了毁灭性的摧残。
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第三节 放牧时期
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从适当的放牧开始时期,到适当的放牧结束时期,这一段时间叫做“放牧时期”或“放牧季”。这时进行放牧对于草原损害最少,益处较多。“放牧季”的提出是对草原来说,不是对家畜来说。事实上,我国牧区大部分畜群都是全年放牧的,或一年的大部分时间是放牧的。这种实际上家畜放牧的日期,叫做“放牧日期”。放牧季与放牧日期,有本质上的区别。这样区别,在实际生产中是必要的,我们不能简单地认为,放牧日期不符合放牧季就是不合理的。只有联系生产实际考查以后,才能得出结论。
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那么,既然放牧季不同于放牧日期,也就是说,实际放牧措施并不严格遵守适当的放牧开始时期与适当的放牧结束时期。我们提出这一问题有什么意义呢?问题在于:放牧季的知识,对利用和培育草原是不可缺少的。在一般条件下,纵然我们不能按照理想的时间来安排开始放牧和结束放牧的时间,但是,我们应该知道如何来避免或弥补这些损失,从而为草原的利用和培育的规划提供依据。
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放牧开始与结束时期不应过早或过迟。
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放牧开始过早可以破坏草原。在早春时,牧草刚刚萌发,还不能自行制造养料,它自己所需养料还是去年入冬以前储存在根部或越冬芽里的,如果这时放牧,就会使其所储有限养料严重耗竭,丧失生机。如果在这时放牧过重,家畜喜食的优良牧草必然首先遭受淘汰,使植被成分逐渐变坏,即使在放牧并不过重的情况下,植被成分尚未变坏,也可影响再生草的产量。根据苏联全苏饲料研究所资料证明,在人工播种放牧地上,在草丛高5~7cm时放牧,比12~15cm高时放牧时间早半个月,其牧草产量要降低8%~12%。
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如果在早春时,土壤刚刚解冻,水分过多,这时放牧更可严重破坏其生草土。根据А.Ф.柳勃斯柯依的实验,在干旱草原带,因土壤水分不同,可以产生如表67所列的影响。有时由于水分过多,可形成土丘与蹄坑,使草地遭受严重破坏(图97[62])。
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图97 亚高山草原放牧所形成的路径
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表67 干旱草原生草土因土壤湿度和密度不同被放牧破坏的情况
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放牧过早除破坏草原以外,并可影响家畜健康,降低畜产数量。因为这时在土壤过分潮湿地区放牧,家畜易患腐蹄病和寄生性蠕虫病。同时,因牧草刚刚萌生,适口性很高,但产量低微,这时家畜对枯草即避而不食,只采食为数很少的幼嫩牧草,奔走竟日,不得一饱,热能消耗过多,补给不足,往往容易乏弱致死。我国有经验的牧民,对此有深刻体会。
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放牧开始过迟,牧草品质变得粗老,其营养价值将严重降低。由分蘖期到结籽期,它的可消化蛋白质可减少至40%,而饲料单位只剩60%,如表68所列资料,其营养物质有时可减少1/3~1/2,同时其纤维素可以增加1.75~2.25倍。因此,降低适口性,牧场荒弃率将大量提高(表69)。在分蘖期,牧草几乎可以被完全采食;结种以后,其剩余牧草高度可达3~5cm;在分蘖期,牧场荒弃率一般不高于20%,到结种期,其荒弃率常达50%~60%。这一现象,在一年生植物较多的干旱草原上,往往表现得最突出。而多年生牧草为主的草地,因经常有新枝形成,还可以在较长时期内(25d左右,一般不超过30~35d)维持其适口性。但在若干茎枝粗硬的多年生牧草,在其中夹生的嫩枝叶也不容易为家畜采食,可能严重降低其适口性及采食率。因此,在生长茎枝粗硬的牧草地上放牧,应注意开始放牧不宜过迟。除了上述的缺点以外,开始放牧过迟的另一重要缺点,是再生草显著减少,而且影响饲料供应的全年平衡。如表70资料所示,5月21日开始放牧者,其全放牧季产量为鲜重31600kg。开始放牧越迟,其产量也越少,迟1个月左右者,其产量只有前者的1/3弱,而且表现了青料供应极端不平衡的现象。第1次放牧时就利用了74%,第2次、第3次放牧为数已少,以后就不能放牧。而5月21日开始放牧者,可以得到5个放牧周期。我们应该充分认识,饲料的平衡供应,是任何牧场不能忽视的重要任务,特别在广大牧区,以放牧为主的大规模家畜饲养业,由于放牧失时所造成的损失,往往于冬末春初集中表现为饲料不足,家畜乏弱,几乎无法弥补。
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表68 牧草营养成分因生长发育阶段不同而发生的变化(%)
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表69 放牧开始时间不同影响家畜对牧草的采食量(%)
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表70 开始放牧时间对于再生草产量的影响
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既然开始放牧过早、过迟都不相宜,我们应该进一步探讨其开始放牧适宜时间。在放牧不破坏生草土、牧草再生力和植被成分时,我们就可以开始放牧。
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因此,首先要考虑生草土状况,其次考虑牧草生长情况。
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生草土的弹性较小,水分较多时,开始放牧应较迟;弹性大而水分较少时,开始放牧可以较早。土壤水分状况是决定开始放牧日期的重要因素,即使其他条件都已具备,而水分太多,仍不宜开始放牧。但是,我们如果举出各类土壤适宜放牧的含水百分率,还是有困难的。我们仅提供参考数字如下:在良好生草土的牧场上,水分不超过50%~60%为合宜。一般多用直接观察法,来判断水分是否过量。也就是说,人畜在牧场上走过无脚印时,可以认为水分并不过多。即使在这种情况下,也应考虑草地年龄的长短,在年代久远的牧场上,可以稍早一些。而在刚播种1~2a的多年生牧草牧场,或经过延迟放牧,令其天然播种的牧场上,放牧应开始较迟。
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当生草土的水分含量经过判断以后,应对植被情况加以考查。要决定开始放牧时期最妥当的标准,最好是根据牧草的生长发育阶段。这一阶段是:
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以禾本科牧草为主的放牧地——禾本科牧草开始抽茎时;
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以豆科或杂类草为主的放牧地——腋芽(或侧枝)发生时;
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以莎草科为主的放牧地——分蘖停止或叶片生长到成熟大小时。
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但在可靠的观察以后,我们也可以根据经验,直接从牧草高度上来判断开始放牧的适宜时期,而不必审查其生长发育阶段。牧草生长达到上述高度以后,就其生长发育阶段来说,已符合开始放牧的利用原则。
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从牧草萌生到开始放牧的间隔,一般不应少于12~18d。因为经过这样一段时间,牧草生机才比较巩固。
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表71 各种类型牧场开始放牧时牧草应有高度
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我国牧民,多根据节气确定开始放牧的适宜时间。在经验丰富时,有一定的可靠性,但这方法失之过于粗放。如甘肃北部牧民,认为适宜放牧的时间是:高山草原为夏至(6月21日)前后,亚高山草原芒种(6月6日)前后,湿润草原及干旱草原为小满(5月21日)前后,但气候条件受多种因素的限制,而主要决定于海拔高低与纬度高低。大概海拔相差150m,南北相差150km,牧草生长迟早相差4~5d。但是,气温高低,雨水多少,年年不同,因而,在确定适宜放牧时期时,节气固然有其一定参考价值,但仍须观察牧草生长发育阶段或牧草高度。
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放牧停止时期也不应过早或过迟。如果停止放牧过早,将造成牧草的浪费和由于放牧过轻所发生一系列流弊;如果停止过迟,则多年生牧草没有足够的贮蓄养料时间,以备明年萌生所需,因而严重影响第二年的牧草产量。表72资料可以证明,在生长季结束以前10~30d以内割草的刈草地,第二年产量较低;而刈草时间在生长结束前30~40d时,或在结冰以后再行刈割,第二年产量可较前者提高10%~40%。一般学者认为,在生长季结束前30d左右停止放牧,较为合适。
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表72 先一年刈草时间对于牧草产量的影响
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在干旱草原区,放牧结束时间适当与否,其影响甚至超过放牧开始时期适当与否。
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在生长季节结束以后,再行放牧,对草原的影响较不显著。但在若干特殊情况下,仍可发生不利的影响。譬如冬季有绿色叶簇的多年生禾本科牧草(如羊茅、连生草等),由于冬季放牧可使第二年产量降低。而对于冬季地上部分全部枯黄的牧草,及在地面下或极近地表面的分蘖部分,危害不甚显著。
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荒漠与半荒漠地区,蒿属植物为主要成分。冬季放牧可以发生显著不良影响。据И.И.Загребаева(1952)研究,在阿斯塔拉省,经过3年的冬季放牧,植物密度由526株/m2减少为300株/m2,只有原来株本的58%。这种损害,当放牧较重时尤其严重。
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在高山草原区,我们也发出有类似的现象,冬季放牧可以使第二年牧草产量降低。1955—1956年的实验证明,冬季完全封闭的牧场与冬季放牧的牧场相比,在双子叶植物型牧场可以提高产量的15%~17%,在莎草科植物型牧场,可以提高11%~22%。
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在放牧季节以内,因为牧草生长强度并不一律,有时较快,有时较慢,而家畜对饲料的需要量常是稳定的,因此牧草生产必然有时过多而有余,有时则呈现不足。这就应该在过多时,刈割干草或青贮,以备不足时补饲之用。
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实际上在放牧季开始以前及结束以后,往往并不能停止家畜的放牧,在牧业区尤其如此。因而我们应该另辟辅助牧地,以解决放牧季以外的牧场问题。根据В.И.叶夫谢也夫的试验指出,如果早春尽量利用辅助牧场,正规牧场只轻度放牧,利用其牧草产量的40%~50%,可以增加草原产量的0.5~1倍。下列各种地区,都可作为辅助牧场:即将开垦的生荒地;饲料轮作中特别设计的牧场;轮作中的留茬地或放荒地等。即使如此,仍然常常不能满足放牧季以外的需要,还必须利用正规牧场。在这种情况下,我们应该认识这种放牧利用给牧场带来的损失,而采取有效措施予以补救。
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第四节 放牧后牧草剩余高度
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草地在放牧后,牧草剩余高度,对于草原利用具有重要的影响。
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从草原利用的合理程度来看,采食后剩余高度越小,则利用也越多,浪费也较少。研究资料证明,采食后剩余高度在地面上4~5cm时,其采食率在高产年代(4000~5000kg/hm2干草)可占总产量的90%~98%,在低产年代(500~800kg/hm2干草),大约占50%~70%;采食后剩余高度为7~8cm时,其采食率分别降低到85%~95%和40%~65%。从这一角度来看,剩余牧草高度较低是有利的。
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但是,我们应该注意到另外一方面的现象。当采食过低时,在最初2年(很少达到3年者)以内,产量较高,而继续利用3~4a(有时仅为2年)时,其牧草产量可显著降低。因为每次放牧时,将其下部叶片利用过重,再生草须消耗其贮藏物质,植物越冬时,营养物质的贮存大量减少,必将影响其萌生强度和速度。而采食较高时,则没有这些缺点。因此,不应放牧过低。采食过低时,可使牧草根量显著减少,这是生机转弱的象征。
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当采食高度为10~15cm时,牧草有大量荒弃。但在某些条件下还是必要的。多年生牧草播种后的前3年,如果放牧过低,其产量虽然较高,但在以后的年代里,其产量则较放牧较高者锐减。只有一年生牧草,一年只利用一次时,才能尽量放低其采食剩余高度标准。
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在决定采食高度时,还应该考虑与牧草生长有关的其他问题——生物学特点、生态特点及当地气候条件等有关问题。例如,在秋季牧场采食过低,将不易积雪;豆科牧草当采食过低而缺乏积雪覆盖时,很易冻伤,能使地上丛生状分蘖植物减产,等等。
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根据现有资料,我们认为,在森林草原、湿润草原、干旱草原与半荒漠草原以4~5cm为宜;在荒漠草原与高山草原以2~3cm为宜;在播种多年生牧草地,以5~6cm为宜,而在最后2~3a即将翻耕以前,可以充分利用,采食高度可以低至2~3cm;对于一年生牧草每年利用一次者,可以尽量利用,采食到地表面;而可以利用多次者,采食高度不应低于5~6cm,而最后一次放牧可以接近地面。
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但是,放牧不同于刈草,各种家畜有不同的放牧习性。采食后剩余高度因家畜种类而不同:黄牛一般为5~6cm;马群为2~3cm;羊群与牦牛群1~2cm。我们无法控制其采食准确高度,因此,以上所述的应有剩余高度是一个大约范围。当我们测定时,应该以整个草丛为准,不是测量每个采食过牧草的株高。在草丛中,不为家畜所采食的有毒植物应该不计。估计方法是以肉眼估测其近似值。
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有的草原管理者,曾企图以家畜的不同采食习性为依据,拟订各种家畜放牧后应有的牧草剩余高度。实际上,这将不可避免地造成放牧过重和不断减产。
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第五节 牧场的季带划分
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根据季节条件划分放牧地段,就叫季带划分。季带划分,并不仅仅意味着把全部牧场按四季划分,在某些情况下,可以分成4个以上,或4个以下的地段。也不仅仅意味着,某一牧地只在某一特定季节利用1次,而有时在4月放牧以后,6月间可以再放牧。虽然我国目前还是以季节来划分牧场为主要的季带划分方式,但在放牧技术逐步提高以后,将会逐渐改变这一情况。我们认为,季带的含义是:“在一个较大的季候范围内,适宜放牧的地段。”因此,它的时间单位不可能是很短的,大概以月为单位,有时以季为单位。
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地段划分的原则,是在牧草生长到一定的阶段后,这时放牧不会残害牧草的生机,也不会破坏牧场土壤结构,从而保证牧草有良好的再生力或植物成分不致变坏。
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为此,首先应该考虑以下几个原则:
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1.放牧时,避开牧草的危机期。这时放牧会严重降低牧草的再生力,并逐渐使植被成分变坏。已如上节所述。
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2.放牧时,避开牧场土壤过分潮湿的状态。这时放牧易呈现放牧过重,而形成土丘,严重破坏牧场。
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3.放牧时,避开牧场过分干旱状态。这时牧草生长停顿,易于呈现放牧过重,破坏草地被植物。土壤冲刷现象可相继发生。
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4.考虑家畜的健康状况,给予优良牧地。对于这一问题考虑不周时,在一定季节使家畜采食不适当的植被成分,会引起消化道的机能扰乱,往往招致大批死亡,如春天的“抢青”现象就是应该避免的。
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5.冷季牧场(如冬天或春天)因天寒草枯,饲料易感缺乏,在牧场规划时,应比一般载牧量标准增加10%~25%,作为后备牧场。雨量年变率较大的地区,后备面积可稍大;反之,可较小。冬草储备不多时,后备面积可稍大;反之,可较小。我国不少地区还为带羔母羊专留优良冬季牧场。这是好的经验,应该推广。
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根据上述几个原则,我们对我国西北牧区,提供季带划分的规划:
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在森林草原地区,应首先利用干燥梁坡地(3~4月),其次可利用河谷冲刷地(4~5月);最后利用低洼地(6月)。7~8月间因雨水较多,应再次利用干燥梁坡地的再生草;9月间大河洪泛已过,可再次利用河谷冲积地的再生草,这时低洼地往往因过度潮湿不宜放牧。除有些不过分潮湿的地方可以放牧以外,其他地区可用于刈草。地势较陡,或其他原因不能刈草地区,留作冬季牧场。
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在湿润草原带,3月下旬到4月下旬期间,降雨较少。而沟谷地由于冬春积雪,水分较充裕,且在梁峁环抱之中,小气候条件较优越,牧草萌生较早,并无过分潮湿现象,所以应先在沟谷地上放牧。5月以后降雨渐多,沟谷地往往呈现过分潮湿,而大河两岸的宽谷冲积地春泛已过,伏泛未来,正是良好放牧季节。5月全月可以在这一地区放牧,6月以后雨水骤增,应在排水良好的梁峁地与坡地较干燥处进行放牧,这是漫漫草原带面积最大的地区。可以一直放牧到八月中旬以后,然后降雨减少,可以利用上述两地区的再生草。向阳坡地及避风的低洼地,可以留作冬季牧场。
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干旱草原带自春季到夏初,酷寒少雨,牧草萌生不易,往往低矮稀疏,放牧家畜足以果腹,应首先利用河流两岸宽谷冲积地及沟谷地(3~5月),然后逐渐移向坡地和盆地(6月)。只有在雨季来临以后,才能到梁坡地放牧(7~8月)。在这一类型的草原放牧除个别地区以外,一般可不必担心,因水分过多而破坏草原,只需注意避免牧草的危机期,及初春家畜“抢青”而损及健康就可以了。
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半荒漠与荒漠草原应该先利用短命植物的牧场,然后依次利用杂类草牧场。蒿属植物牧场及藜科植物牧场,这一类型草原因土壤沙质较多,易受放牧过重的损害,应特别注意放牧强度的问题,严格遵守放牧制度。
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我国牧区的传统习惯,往往只划分暖季(夏、秋)牧场和冷季(冬季)牧场,有时也划分成夏季牧场、春秋牧场及冬季牧场三个季带,只有特别细致地才划分冬、夏、春、秋四季牧场。但是,我们知道即使划分成四个季带,也是太粗放了一些,应该更进一步精细划分,最好根据草原亚类和型来规划其季带。
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至于在山地草原,它的利用次序先应自下而上,然后自上而下。放牧次序是:3月份在干旱草原带,4月份上升到湿润草原带,5~6月份,上升到森林草原带,7~8月间在亚高山及高山草原带上放牧。然后又逐渐下山,9~10月间在森林草原带,10~11月间在湿润草原带,12月以后直到翌年3月在干旱草原带放牧。这里可以作为冬窝子,或称冬营地、冬圈。在西北地区,自干旱草原带到高山草原带相对高度可以相差1500~2000m。
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当然,我们并不认为,无论哪个地区都具有上述草原类型的全部内容。如何在各地区具体运用,还有赖于各地畜牧工作者,根据上述原理妥善考虑。
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除了上述一般规律以外,我们还要注意一些特殊地区的特殊问题:
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1.我国西北及内蒙一带,冬季酷寒应该注意冬季牧场的防寒设备及防寒条件,譬如地势应该背风向阳,有不冻不枯的水源,有荫蔽家畜的棚舍及草料储备。
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2.春季,从气温条件来看,我国牧区之大部分仍在严寒笼罩之下,应属冬季。但这时笼罩我国内陆的高气压解体,气旋活跃。我国西北内蒙一带地区多暴风雪。这时往往积雪很厚,牧草被盖,交通被阻塞,畜群陷于饥寒困顿之中,可能造成严重灾害,应该特别注意避风防雪。根据我国牧民的经验,认为春季牧区应具备下列条件:①有足够的草料储备及棚舍设施,大雪封山时有备无患;②向风方向有高地可以挡风,最好高地之下再有洼地以积聚从高地吹来的雪,而牧场则在高地和洼地之间;③如果地势没有起伏,向风方面应有树林或灌木,以便风暴发生时畜群可以临时躲避;④牧场附近应有高草地区或灌木区作为辅助牧场,以防大雪将枯草掩盖时,可以驱赶畜群前往就食;⑤如果有湖泊或大河,在冰封以后,即应该在它的上风方向做畜圈,因为这样可以避免水面上的雪被风吹来,加重畜圈附近的雪灾;相反,如果在冰封以前或解冰以后,畜圈应该设在湖泊或河流的下风方向,因为没有结冰的水面可阻拦自上风吹来的雪,以减少畜圈附近的积雪厚度。
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3.夏季牧场应该位于地势较高,凉爽通风,蚊虻较少而有可靠水源的地区。在山地草原,这种牧场往往因地势过高,冷季来临较早,而且气温极低(冬季在-20℃左右),只有夏季利用才较为适合。
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4.地处冬春牧场与夏秋牧场之间的过渡地带,可以作为春秋牧场。这里所说的春季牧场,以牧草萌生为度,与日历上的春季不同。西北地区因地处大陆内部,牧场受严重的大陆性气候的影响,春秋季节极短,春秋两季之和,尚不足3个月,因而它们面积不应过大。但考虑到这一时期,往往是草原植物的危机时期,应行轻度放牧及较多的休息,所以在规划时,应比一般牧场标准放宽一些。
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第六节 放牧制度及其评价
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划区轮牧
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是把草原首先分为若干季带,再在每一季带内分成若干轮牧分区,按照一定次序逐区采食,轮回利用的一种放牧制度。它有以下几种放牧方式:
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一般的划区轮牧 把一个季带内分成若干轮牧分区,每一分区内放牧2~6d,几个到几十个轮牧分区为一个单元,由一个畜群利用,逐区采食,轮回利用。这一方式应用最广,我们以后将着重叙述。
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系留放牧 以绳索将家畜系留在一定的牧场,以代替划区的边界。这种放牧方式对家畜控制严密,对牧草利用也很完全,但花费人工较多,在大规模的牧场中难于应用。只有在产量很高的人工草地或天然草地,放牧较贵重的大家畜。
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种用公羊、高产奶牛以及患病不能随群放牧的家畜才可使用。系留绳长约4~6m,一端设笼头,另一端系铁桩。笼头如图98所示,由两片坚硬木板控制家畜面颊(大家畜使用者板长25~27cm,宽4cm,厚2.5cm)。每块木板上有孔4个,两端两孔在距离两端2.5~3cm处,自木板的窄面钻通。中间两孔在距两端各5cm处,自木板的宽面钻通。然后将两板的一端用绳相联,使其长度适合家畜鼻面的宽度。绳和板上部可裹以废布,以免擦伤。用另一条绳穿过两板的中间两孔,长度与家畜头的大小相适合,使套过家畜的后脑。两板一端的孔也用绳穿联,端上打结,与木板固定;另一端只穿过木板上的孔与系留绳的活动环相连结。活动环由两个铁圈构成,中间具可自由扭转的关节,以防家畜在放牧中使绳子扭结。家畜要挣脱时,绳子勒紧,木板压紧鼻面,使感疼痛,即行放牧,不敢再拔。当家畜养成习惯后,就可在牧场安静采食。在一个地方吃完以后,可将铁桩拔起,向前挪动1.0~2.5m。有一新月形草地可供家畜继续采食。这样可逐渐将全部牧场均匀利用。
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图98 系留放牧用的绳和笼头
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一昼夜放牧 牧工与畜群在每一放牧分区上只停留一昼夜,即行迁移。这一方式适用于人力充足与运输方便的优质牧场上。它的优点是家畜可以采食最好的牧草,同时就地宿营,免去家畜往返之劳。在整个牧场上均匀散布家畜粪尿,收到均匀施肥的效果。这是一种集约经营的放牧方式。
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不同畜群的更替放牧 在划区轮牧中,往往采取不同种类的畜群,依次利用。例如某一牧地,在划区轮牧时,牛群放牧以后仍有剩余牧草,虽然不为牛群喜食,但羊群仍可利用,还能继续放牧羊群。我国新疆维吾尔自治区乌恰县四区三乡,就有意识地组织了先放马群后放羊群的更替放牧,有效地提高了草原利用率。根据苏联布凯也夫试验地的研究,几种家畜更替放牧,可提高载牧量的5%。又据全苏养羊研究所的资料,当牛与羊更替放牧时,可增加载牧量的38%~40%。
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有时在不同年代中,也可以组织不同畜群的轮流放牧。例如某一牧场以放牧马群为主。但几年以后,为马匹所喜食的牧草逐渐减少,而不喜食的杂类草逐渐增多,呈现了植被变坏的征象。为了避免这一缺点,可以组织每放牧马群2年或3年后,放牧一年羊群。
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这种放牧方式,可以防止植被变坏,并能均匀而充分地利用牧草。
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混合畜群的划区轮牧 在一般划区轮牧的基础上,不是采用单纯的畜群,而把各种家畜组成一个畜群,这一方式可以收到均匀采食,充分利用牧草的效果。但是,在家畜管理及牧场地段划分方面,造成难于克服的弱点。过去在小农经济条件下,是有其存在的价值。目前,在我国牧区家畜数量很多,习惯于大群经营条件下,已少有采用的价值。应该用不同畜群的更替放牧,取代这种放牧方式。
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暖季宿营放牧(夏季野营放牧)当牧场与厩舍的距离较远时,从早春到晚秋以放牧为主的畜群,每天经受出牧、归牧、补饲、饮水等往返辛苦,可能降低畜产数量。这时应在放牧地附近,设置畜群宿营设备,如饮水槽、食槽、青贮塔或青贮窖(在放牧季节需要补饲青贮料时),以及挤奶设备及牧工宿舍等。这种放牧方式,可以使家畜经常处于空气新鲜,光照充足之中,对家畜健康至为有益。当放牧地远在2km以外时,即宜施行宿营放牧。
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永久畜圈放牧 当畜群所利用的各轮牧分区在厩舍附近(0.5~2km)时,没有远出放牧的缺点,照管方便,即可利用长年永久畜圈,不必另设临时的暖季宿营地。
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划区轮牧不论哪一种方式,都具有下列的优点:
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可以减少牧草浪费,节省草原面积 由于划区轮牧把家畜局限于一个较小的放牧地上,不能在大面积上自由觅食。它们不得不对牧草均匀利用,并且减少了践踏所造成的损失。一次放牧以后,经过一定时期,到第二个放牧周期开始时,牧场又充满了鲜嫩适口的牧草,而自由放牧时,这时已多半粗老,因而大大降低了荒弃率,增加了采食率。我们知道,自由放牧的荒弃率不少于30%~50%,而划区轮牧可以不超过12%~15%。据拉林教授统计,划区轮牧可提高载牧量30%。
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根据我们1954年在青海三角城国营羊场以藏羊为对象进行研究的结果(表73),可以说明,即使在粗放的划区轮牧方式之下,与自由放牧相比,放牧一日的采食率,可以提高到27.9%,剩余牧草高度减少27.5%,牧草利用较为完全。
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表73 三角城藏羊群粗放划区轮牧与自由放牧对牧草利用程度的比较
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由于划区轮牧可以较充分地利用牧草,必然可以在较小的面积上,得到较多的载牧量。根据全苏养羊研究所的实验,划区轮牧较自由放牧所需草原面积可能减少25%~40%,根据活科格得省“奶坊”集体农庄的实验,每头奶牛在自由放牧时,需1hm2牧地,而划区轮牧时,只需0.4hm2。在生长灌木的牧地上,自由放牧每头奶牛需要1.8hm2牧地,而划区轮牧时,只需1.1hm2。据И.В.拉林教授统计,一般均可节省草原面积16%。西伯利亚西部马斯尼克夫集体农庄,将畜群全部施行划区轮牧,节省出草原面积50%,把它用来储备干草。我国青海省贵南县都秀地方,在试行划区轮牧以后,提高载牧量1倍以上。原来1万头家畜草原牧场还不够用,现在增到28900余头,牧场还有多余。青海三角城羊场在施行划区轮牧以后,提高了载牧量的25%以上。
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可以改进植被成分,提高牧草产量的品质 据全苏饲料研究所资料证明,在湿润牧场上实行牛群划区轮牧,可以提高饲料产量22%,可消化蛋白质则可增加54%,饲料单位增加35%。这是由于牧场植被能均匀利用,抑制了杂草孳生,优良牧草相对增加,使产量和品质都有所改进。
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可以增加畜产品的数量 牧场植被成分既然较好,在划区轮牧时家畜控制又较方便,其卧息及采食时间有所增加,而游走时间及游走距离都显著减少。这就避免了家畜活动过多而损耗热能,增加了饲料的生产效益。并且划区轮牧可以在整个放牧季内,较均衡地供给家畜优质牧草,因而有效地提高畜产品的质量。如苏联北方乳业研究所实验资料证明,划区轮牧比自由放牧可提高挤乳量38%;“革命”集体农庄通过划区轮牧提高了挤乳量44.2%;莫斯科州“红色泛滥地”集体农庄饲养犊牛,通过划区轮牧,其增重较自由放牧提高38%。由此可见,通过划区轮牧可以提高家畜产量一般在40%左右。而个别情况下,可以增加产奶量的1倍[63]。肫肥家畜,在划区轮牧时,也有良好效果。如肥育牛,每昼夜可平均增重1kg以上[64]。
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我国河北省张家口专区草原工作站的实验证明,在粗放的划区轮牧之下,羊只增重率比非划区轮牧提高6.2%~7.7%。
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便于加强牧地管理 因为放牧家畜在短时间内集中于较小的轮牧分区内,且有一定计划,容易进行一些相当的农业措施,如刈割放牧后剩余杂草、散布畜类等。同时由于每一畜群都有一定的放牧地,对于牧场的责任感大为加强。凡是清除毒草、驱除兽害、防止火灾等措施,都得到进一步推行。
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便于加强家畜管理 在施行划区轮牧以后,可以使牧工与畜群形影不离,对于畜群观察细致,保护周到,病害、狼害、丢失等现象所造成的损失大为减轻。
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饲料供应易于平衡 放牧有严格的计划性,草地利用可以多样化,全年都可以吃到品质较好的牧草,饲料供应也就容易平衡。
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可以防止家畜寄生蠕虫病的传播 家畜寄生性蠕虫病,是家畜主要的内寄生虫。家畜粪便中,常常含有寄生性蠕虫的卵,随粪便排出,大约6d以后才变为可感染幼虫。如果自由放牧,家畜在牧地上放牧没有一定的次序,由于在一地的长期停留,极易在食草时吃下可感染幼虫,因而遭受感染。而划区轮牧,则可经过妥当安排,不在同一牧地连续放牧6d以上,就减少了家畜寄生性蠕虫病的传播机会。苏联学者在这一方面做了丰富的研究工作。根据沃洛尼日省奥斯特劳格日试验站巴留瑞氏的试验,在放牧持续期为144d的牧场上,放牧羊群,其结果如图99所示。在开始放牧时,全部羊只感染了肠胃道寄生虫病,其中有52%严重感染,37%中度感染,11%轻度感染。肺部寄生虫有55%的头只感染,其中严重者11%,中度者12%,轻度者32%。但在放牧结束以后,因每一轮牧分区放牧时间不同,其感染情况有显著差别。在一地长期放牧和放牧15d的,仍有较严重的感染情况。而放牧9d和6d的,则显著减轻。特别是每一轮牧分区放牧6天的,不仅肺部寄生虫感染全部消灭,肠胃道寄生虫也减少到只有68%的轻度感染。
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图99 划区轮牧对驱逐羊只寄生性蠕虫病的意义图
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但是,我们对连续放牧6天的最大期限,也不能做机械的理解。蠕虫卵或可感染幼虫,在放牧后一个半月之内仍活跃。这时应尽可能避免利用这一牧场。这一期限以后,其生活力减弱,部分死亡。据全苏蠕虫研究所沃尔洛夫等人指出,可感染幼虫在温度超过45℃时,即可死亡。因而在温度很高的地区,如半荒漠、荒漠、干旱草原的某些时期,日照强烈,土壤温度甚高,每一轮牧分区的放牧日数,也可以超过6d,而不加重寄生蠕虫的感染。
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自由放牧
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现在我们来讨论一下自由放牧,也叫无系统放牧。在广大牧场上不做轮牧分区的规划,牧工可以随意驱赶牧群,在较大的范围内任意放牧。这种放牧制度有不同的放牧方式。
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连续放牧 在整个放牧季节内,有时甚至是全年在一个牧场连续不断地放牧。这种放牧方式,往往使牧场遭受严重破坏。它存在于定居定牧的地区或半农半牧区的农业区。
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季带轮牧 将一个牧场划分为若干地带,在一个地带内放牧较长的时间,到一定时期,再转移到新的牧地,如在放牧地段的划分一节中所述情形,我国牧区多分为冷季、暖季两个季带,或冬、夏、春秋三个季带,或冬、夏、春、秋四个季带。在一个较大的地段内放牧3个月到半年以上,然后再转移到下一季带。对这种放牧方式,有许多人误认为划区轮牧,是不妥当的。因为在一个季节以内,在大面积的牧场上并没有计划利用的因素,仍然是自由放牧的基本形式,但他已比连续放牧有了进步。
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系留放牧 在自由放牧时,牧民对于若干役畜或病畜也常常用系留放牧的办法,以便于捕捉和管理。我国在自由放牧时,多用两脚绊或三脚绊将牲畜羁绊,使它们不便远走,但仍可在牧场上缓缓行动,自由觅食。有时也可将2~3只家畜以缰绳互相联系,使它们互相牵制,不能迅速行动。但这种方法不如三脚绊或两脚绊安全,因为有时一只牲畜发生意外,如跌伤或腿部陷于鼠洞、地隙当中,其他家畜仍独自行动,往往因此发生危险。在捕捉时,牧工从一侧接近,它往往朝向一个方向迅速逃避。在用脚绊系留放牧中的家畜,切忌暴力惊扰,以防牲畜急于挣脱而扭伤腿部。
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抓膘放牧 内蒙和西北牧民,在夏末秋初,多行抓膘放牧,蒙语“走敖得尔”。青壮年驱赶畜群,携带饮食卧具,天天转移牧场,只拣最好的牧场及最好的牧草放牧,使牲畜短时间内肥硕强健,准备抵抗冬春季节的艰苦条件。这种放牧方式,在牧场广大时可以采用,但对一般牧场是不适宜的。因为这将严重造成草料的浪费,而且破坏草地。此外,牲畜转移频繁,容易疲劳,相对降低了牧草的生产性能。
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就地宿营放牧 这是自由放牧中比较进步的一种放牧方式,放牧地区虽然没有严格次序,但放牧到哪里住到哪里,并不返回宿圈休息。它与“抓膘放牧”有些相似,但对牧场选择不如“抓膘放牧”来得严格,放牧范围也没有后者广泛。从本质上来说,它是连续放牧的一种改进。正如黄祈牧场青年突击队拉尔小组的牛群,在连续放牧时,只能放牧24km2的牧场,需要走9km路,施行就地宿营以后(当地叫“就地打盘”),可以利用36km2的放牧场,还少走3km路。而且经常换新宿营地,畜粪散布均匀,对草原有利,并可减轻螨病、腐蹄病等的感染,对家畜健康有利。又因走路较少,热能消耗较少,畜产品数量可以提高,在自由放牧中,这是值得提倡的一种方法。
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以上各种放牧方式,与划区轮牧相比,都是较原始的、不够完满的放牧方式。自由放牧对牧场的影响是:荒弃率很高(最少30%~35%),浪费严重[65];家畜在长期连续采食时,植被易被耗竭,产量降低,优良牧草遭受特别严酷的摧残,因而植被成分可能变坏;在抓膘放牧时,则放牧过轻,优良牧草受到抑制,而不良的杂类草则可任意繁衍,而且浪费巨大。由于这些缺点,我们在放牧经营中,很难维持放牧季内饲料的供应平衡(质的或量的)。对家畜的影响是:家畜在自由放牧中可自由行动,选择优良牧草采食,奔走频繁,消耗体力,更因饲料供应极不平衡,从而降低畜产质量[66];同时在一地长久放牧,可以引起家畜寄生性蠕虫病的严重感染。我们认为自由放牧的方式,应该逐步为划区轮牧所代替。
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主要参考资料
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[8]L.A.Stoddat,A.D.Smith.Range Management.New Jersey:Hall Internation Editions.1955
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第九章 划区轮牧
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第一节 载牧量的估测
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根据经验直接估测
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我国牧民对于载牧量的估测,多用此法。在经验充足时,草原勘察者巡视草原,可以直接用肉眼观察,而精确估计其载牧量。著者曾在内蒙古自治区呼纳盟,与蒙族牧民著名草原勘察专家(蒙语称为努图克其)共同勘察新巴右旗的一个牧场,以估计数字与我们测定的数字相比较,结果极其近似。西北牧民也有经验丰富者。在估计时,勘察者以其丰富之经验,可将各类草原上的生态因素、面积及放牧技术结合起来,做一个综合认识,直接说出其载牧量——多少家畜放牧多少天。到目前为止,我们对于这种宝贵经验还缺乏充分的分析和研究。最好的学习方法是“师傅带徒弟”。这一估测方法的优点是迅速,而且在经验丰富时也很准确。
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缺点是:①不易学习,不易精确掌握;②在积累经验的过程中,可能遭受一些损失。如果估测过低,可能使草料大批浪费;如果估测过高,可能使家畜饥饿,甚至死亡;③这种估测方法只能根据过去经验估测现在的载牧量,而过去的放牧制度和技术,往往是不够合理的,牧地生产力并未充分发挥。因而在估测中常常发生偏低现象,尤其难以估测其放牧制度和技术提高以后,可能发挥的潜在力量。这就往往使得在畜牧业的发展中出现保守倾向。
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根据家畜健康状况加以估测
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这是英美资本主义国家在草原勘测中,所曾经利用的一种方法。他们以家畜健康情况作为指标来判断载牧量。如果家畜健康状况良好,即认为载牧量足够;如果健康状况不良,即认为草原负担过重,载牧量过高。我们认为,这是前一种的粗暴割裂载牧量估测法。因为在积极意义上来说,它不能提出有益于生产的建议,事前不能指出正确的载牧量,事后检查时即使发现不利情况,为时已晚,它只能为精确估测载牧量时提供参考。
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根据牧草产量估测
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这是我们通用的载牧量估测方法。这一方法的具体步骤是:首先测定牧场的牧草产量,然后根据牧草产量再算出其载牧量。
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牧草产量的测定有两种系统:第一种系统的目的,是测定在目前的放牧方式之下,可以得到多少载牧量;第二种系统的目的,是测定这个草原本身具有若干载牧量。在放牧方式恰当而合理时,两者测定结果应该相等。但往往前者低于后者,也就是现有放牧方式所得到的载牧量,比实际应有的载牧量要低一些。这就说明,还有若干潜在力量有待发挥。
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测定目前放牧方式下的载牧量,在放牧以前5d内,用样区试刈法测定单位面积的刍草产量。样区之大小,可以因地而异,常用者有0.25m2、1.0m2、2.5m2或10~20m2。一般牧草生长均匀,产量较高,而株丛较小时,样区可较小;反之,则样区应较大。根据我们的经验,在牧草株本不特别高大时,每一样区的鲜重总产量不应少于350g,最好是500g左右。过少,在分种记录时将不易精确称重;过多,将增加测定需要的劳动力。可用这一标准来决定样区之大小。样区数目在取样方式合适时,一般为3~10个,牧草生长均匀而株丛较小时,数目可较少;反之,则数目应较多。在选择恰当时,即使只测定一个样区,有时也可以得到很精确的结果。但我们应该注意样区的数目,因为测定结果的精确性与样区数目成正比。在可能范围内,应尽量增加样区数目,以更接近客观实际。
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至于测定方法,如株本较高(30cm以上)而面积较大时,可用镰刀刈割;如果面积较小或株本低矮时,可用剪刀剪取。剪取高度在高山草原及荒漠草原以2cm为宜,其他草原为4~5cm左右。因为这一高度是当地家畜采食的平均剩余牧草高度。只有当牧草株本较粗老时,剩余高度可以在6cm左右。
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但是,仅仅有合适的样区数目和刈割方法,并不能保证测定结果的正确无误。更要紧的是样区地点的选择,应有可靠的代表性。样区地点的决定有几种方法。过去常用的有随机法及作图法两种。前者是在测定地区上,不存任何主见地随机取样,在测定大量样区以后,求其平均数,即为该牧场的刍料产量;后者是在测定地区或纵或横、或斜或对角线,按照几何图形的方法,每隔一定距离(譬如50~100m)选测一样区,然后求其平均数,即为该牧场的牧草产量。这两种方法在实践中,都有其不易克服的弱点,即必须测定数目惊人的大量样区,才能得到可靠的产量。而在人力上,往往是不许可的。另一缺点是,所得产量是整个草原平均值,而实际上并非全部草原都具有均一的生产力,往往有区域性的差别。这种取样方法,所得结果不能表示这一差别,因而在经营管理中,也很难根据具体差别拟定不同的利用和培育方式。
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我们在调查中,采取了另外一种取样方式,即分型选点法。以上所说的样区数目,是在这种取样方式下所决定的。取样方式,是根据草原类型划分标准,确定其类和亚类(见前章),再按照其植被生长状况之异同划分为型。型之内如果还有小片的差异,又可划分为亚型。然后以型或亚型为单位,选择其植被中等、有代表性的地方,做样区测定。每次测定可重复3~10次(即如前面所说的3~10个样区),求其平均数,即为该型或亚型的单位面积产量(设为W1),如果可以求得其他各个型或亚型的单位面积产量(设为W2、W3、…、W),然后再求出各个相应的型或亚型的面积(设为A1、A2、A3…、An),以下列公式,可以算出这次测定总产量:
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W(总产量)
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如果在这次放牧以后,经过若干时间再度放牧,仍需在放牧以前5d,用同样方法进行一次测定。这样可以得到另一次的总产量G2。各次测定总产量相加,得全年总产量:
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G(总产量)
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根据各型产量,各次测定总产量和全年总产量。可以分别计算出各型、各次及全年载牧量,其计算公式如下:
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各型产量/家畜每昼夜所需饲料量=各型家畜头日——各型或亚型的载牧量。
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各次总产量/家畜每昼夜所需饲料量=各次家畜头日——一次放牧时全部草原载牧量。
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全年总产量/家畜每昼夜所需饲料量=全年家畜头日——该牧场全年载牧量。
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但是在科学而精确的草原管理中,我们不能满足于每放牧一次,测定一次载牧量的办法。因为这仅是目前利用方式下的载牧量,不能表示该草原以不同利用方式可能达到的载牧量。而且,在利用时才来测定载牧量,对于草原利用缺乏预见。因此,我们应该定期测定,制成表格(表74),利用时查阅即得,并可制定全年放牧地的规划及饲料供应计划。一般可以每月测定一次。如果条件许可,可以每15d或10d测定一次。
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表74 草原牧草全年产量分配表(以月为单位)
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在短期调查中,我们很难按照以上所说的方法,用很多的时间来测定其全年载牧量。这时要求得其载牧量是有困难的。在我们测定产量以前,该牧场已开始放牧,其牧草产量已难于直接测出;当我们在一个很短的时间内,测其载牧量也只能得到这一段时间以前的载牧量。这一数值与分月测得者的全年总产量是有出入的,一般偏低。为了弥补上述缺点,在短期调查中,求得较为近似的载牧量,可以采取下列方法:短期调查中载牧量的测定,应该选择适当的时期,即该草原牧草产量已达最高数量时。这一时期在荒漠、半荒漠的干旱草原为6月半至8月,在湿润草原及森林草原为7~8月,在高山草原与亚高山草原 7月20日至8月20日。其具体时间,调查者可根据植物发育阶段自行确定,即在禾本科牧草抽穗、初花时,豆科及杂类草盛花时。这样测定的结果,往往较分月测定或几次测定的全年载牧量为低;在荒漠、半荒漠、干旱草原,其差异极少,甚至没有差异。高山草原与亚高山草原可能偏低10%,湿润草原可能偏低25%~30%,森林草原差异较大,可达40%~50%。在测定完毕以后,应加上这一校正数字。在测定时,如果家畜已经放牧若干时日,而牧场上还有剩余牧草,应测定当时的牧草产量(当时牧场上的储草量),再以载牧量的生物学估测方法,算出已放牧家畜头日的牧草消耗量,两者相加,即为该草原的载牧量。当我们测定时,牧场上已经没有剩余牧草,只用载牧量生物学的估测方法,即可算出其全年载牧量。但这时应该考查,是否已经放牧过重,可询问牧工何时放牧到符合利用率的程度,应该尽可能利用率以前的放牧日数为基础,来计算出载牧量。
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家畜每昼夜,所需饲料量可以根据表75查出。表75资料中有三项数字,即饲料单位、可消化蛋白质和青草重量。可消化蛋白质在饲料配合中,认为是重要因素之一。但在放牧中的家畜,在饲料足够的原则下,我们可以不考虑这一问题,只着重从青草重量及饲料单位来决定其载牧量即可。
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表75 暂定各种家畜牧草需要量(24h)
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表75 暂定各种家畜牧草需要量(24h)(续)-1
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由表76资料,我们可以查出,每一类型的牧场,牧草重量与饲料单位的折合比率,从而算出其载牧量。
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表76 各种牧场类型折合一个饲料单位标准
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但实际工作中,我们也常常以鲜草产量为标准,直接算出其载牧量。这一标准也可以从表75直接查得。但为了简便实用,在大面积的粗略估算中,我们往往采取这样的近似标准,每一成年羊每昼夜可食青草约5kg,其他家畜与羊之折合比率为羊∶牛或马=5∶1;羊∶驴=4∶1;羊∶骆驼=6∶1。
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这一标准是不够精确的,但我们考虑到,大面积草原放牧中,在目前放牧技术的粗放程度下,这种差误还不致影响其实用性。
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现在我们可以对“根据牧草产量估测载牧量的办法”试做下列评语:优点是精确可靠;容易掌握这一技术;可以测出目前利用方式的载牧量,也可以测出该草原应有的载牧量,从而发掘草原生产力的潜在力量;能够测出刍料生产在全年中的季度分配或月分配,有助于饲料供应计划的平衡。它的缺点是,工作颇为繁重,要花费较多的劳力与时间。因此,如何正确采用分区选点法,以求尽可能缩减样区数目与样区面积而不失其正确性,是一个值得重视的问题。
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根据草原面积估测(也就是“草地单位”的估测)
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这一估测草原载牧量的方法与第一法(根据经验)的效果相同。但估测标准,是由第三法的测定结果换算而得,即经过多次的测定以后,确定各类草原单位面积的载牧量,制成表格(表77),以后就可直接从草原面积上算出其载牧量。
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表77 不同类型草原每头牛所需草原面积
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这一方法极为简捷,但需要较多的资料积累,而且在一定时期以后,需要重新用产量测定法校正。因为草原产量严格说来,没有两年是绝对相同的,不是向好的方向转变,就是向坏的方向转变。这种差别在常态之下,在较短的时期内,变化是不太大的,但经过长久利用以后,可能发生很大的差别。因而经过一定的利用时期以后,应重加校正。校正周期我们还没有足够的资料能够确切指出,根据观察,可列表如下(表78)。
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表78 不同类型草原单位面积载牧量校正周期(暂拟)
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在利用正常、生态条件也没有什么显著改变,植被成分也未发现显著变化时,可用周期范围内较大数字;利用异常、生态条件改变较多,而植被成分也开始表现变化时,可用周期范围内较小数字,甚至应该在发现上述变化后立即校正;相反,如果年限虽然超过上述范围,但从任何方面却未发现其变化征象,周期时间仍可延长。
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当我们根据羊只的需要,把草地载牧量估测完毕以后,对于其他家畜的载牧量,可从表79中换算而得。
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表79 在饲料平衡时各种家畜换算为成年羊的系数
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表79 在饲料平衡时各种家畜换算为成年羊的系数(续)-1
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用放牧实验法估测(或生物学方法)
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在一定面积上进行放牧实验,根据放牧日期、家畜头数、家畜体重及畜产品生产数量,用家畜饲养学的原理,逆求其所得饲料单位,再由饲料单位求出其鲜草产量。这样的方法叫做生物学方法。
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我们可以举列宁格勒省“明纳斯”农场的实验为例,以说明这一方法的具体运用。1951年,这个农场给90头乳牛的畜群划出面积150hm2的牧场。当时全群平均活重为450kg,共放牧122d(5月20日到9月20日)。在这期间不进行补饲,平均每头乳牛产乳766kg,含脂率3.7%。根据这些资料,可做如下的计算:
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乳牛平均活重为450kg,其“维持日粮”需4.4个饲料单位。整个放牧期间共用了536.8(4.4×122)个饲料单位。每产1kg乳平均耗费0.46个饲料单位,一共需“生产日粮”352.3(0.46×766)个饲料单位。因而在整个放牧期间每头乳牛获得了889(536.8+352.3)个饲料单位。
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根据当地牧场的植被成分,确定一个饲料单位等于5kg青草,所以每头乳牛平均消耗了4445(5×889)kg青草,每头乳牛约占有1.5hm2牧场。因此,每公顷牧草产量为2960(4445/1.5)kg青草。
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1953年,计划在放牧期间,每昼夜获得10kg牛乳,而乳牛平均体重为450kg,乳牛每昼夜的平均饲料需要量为9个饲料单位,折合成青草重量45(5×9)kg牧草,而在整个放牧季节平均需要5490kg青草。根据这个数字,我们可以算出每只乳牛需1.8(54.9/29.6)hm2的牧场,而全群90头牛共需162hm2牧场。
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这一估测载牧量的方式,有其一定的准确性。而且可以把各种不同的放牧方式的载牧量测定出来。但于此同时,也不能不受其他放牧因素的影响——分析不当时会严重降低其准确性。另一缺点,就是旷日持久花费较大,往往需要整个放牧季的实验才能确定。著者曾试图用较短的实验期限解决这一问题。譬如14d或28d,也已得到可供参考的结果。这一结果说明可与产量测定有同等的重要性。因此,我们建议在人力充足时,可用家畜放牧试验求得载牧量。但实验总结时,应由较有经验的人员进行,以免在其他因素的干扰中,减少其精确性。
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我们叙述了以上5种载牧量的估测方法,其中第一种,根据经验直接估测,在我国牧区应用最广,影响最大,值得重点研究,适当推行。第三种,根据牧草产量估测,在新干部的训练中是主要方式,也是其他几种载牧量估测的基本技术,应该很好掌握。至于根据牧场面积的估测方法或家畜放牧实验的估测方法,也都各有其特点,学者可以斟酌自己的工作条件,决定取舍。
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无论采取任何方式估测载牧量,都应留出15%~25%的储备面积,以备草料歉收时调节之用。储备面积的大小,可因测定年代的具体条件及该地气候条件而定。如果测定时为丰收年,我们应该考虑可能遇到较此产量为低的歉收或正常收成,可采取较高的储备面积;反之,储备面积可较低。如果载牧量是多年记录测得者,其储备面积可稍低;反之,则应稍高。如果当地气候条件较稳定,特别是雨量年变率不大,可以采取较小的储备面积;反之,如果是大陆性气候,雨量年变率甚大,应采取较大的储备面积。如果牧场的干草或青贮的储备量较大,储备面积应较少;反之,应较大。储备面积的牧草在放牧不完时,可以刈制干草或青贮。
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但是载牧量的估测不论精确到什么程度,它不能直接用来代替饲料供应计划。因为某一草原的生产性能,在放牧季节内如何表现出来需经具体规划才能确定。譬如,自由放牧,可使载牧量严重降低,而划区轮牧则可提高。关于这一问题,我们将在划区轮牧一章内详细论述。但在放牧利用下,草原生产性能基本掌握以后,我们可以进一步用来制定饲料供应计划,填写饲料供应计划表,以便对饲料生产情况有一明确概念。今以苏联莫斯科省鲁霍味兹克区“米丘林”集体农庄奶牛群所用表格为例子。如表80所列,应该先将家畜对于饲料的需要量根据饲养学原理逐项填出,再填写根据载牧量估测而得的放牧地可供给的饲料单位数(14、15、16、17各项),然后再根据当地条件填写需加喂的补充饲料(10、11、12、13各项),这样就可得到饲料供应量与需要量的平衡计划。
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表80 饲料供应计划表
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这样的表格应该每一畜群填写一张。如果用于其他畜群,只需将本表略加修正即可:第五项“全期产乳量”应改为“全期体重增加量”;第八项“全期产奶需要”应改为“全期增重需要”。
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主要参考资料
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[11]И.В.Ларин.Луговодство и пастбищное хозяйство.Л.:Колос.1956
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第二节 划区轮牧的周期及频率
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为了实行划区轮牧,需要将牧地划分为若干个轮牧分区。要正确规划这些分区的设置,我们应首先考虑划区轮牧的周期及频率。这是制订划区轮牧规划的基础知识。
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在已划分的若干轮牧分区上,我们依次利用周期轮回。这种轮回一次所需要的时间,叫做放牧周期。也就是某一分区两次放牧所间隔的时间。这一期限,首先决定于放牧后再生草生长的速度。一般认为放牧后,再生草生长到高约8~20cm时,就可再次放牧。如果利用过早,将使再生草减产;利用过迟,将使牧草粗老,降低其适口性,增加其荒弃率。
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因为放牧周期是根据再生草的生长速度来决定的,所以我们不能规定其确切的日期。每一周期的长短可能因雨量多少、气温高低、土壤瘠肥及植物种类而异。风调雨顺,寒暖适度,土壤肥沃时,牧草生长较快,其放牧周期可以较短;反之,则放牧周期较长。根据现有资料,以西北牧区为例,一般年份,各种不同的草原类型的放牧周期为:
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干旱草原 30~40d
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湿润草原 30d
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森林草原 25d
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高山草原 30~45d
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荒漠、半荒漠草原 30d
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干旱草原与荒漠及半荒漠草原,主要影响因素为水分。在水分不济年份,有时一个放牧季只能放牧一次。极端干旱的草原及半荒漠草原,大约70%的牧场应该每年放牧一次,应该有意识地这样组织牧场利用,即以一年为一个周期。高山草原的放牧周期,主要决定于温度。因温度甚低,牧草生长缓慢,有时其放牧周期可达45d。但在6、7两月及8月中旬以前,温度条件较好,其放牧周期可以缩短为30d左右。湿润草原与森林草原,气候条件较好,放牧周期变动不大,一般为25~30d。森林草原的个别类型,可以缩短到18~25d。
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适宜的放牧周期确定以后,还需要设计适当的轮牧分区数目及每一分区的放牧日数。它们之间的关系是:
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放牧周期(d)=每一分区放牧时间(d)×分区数
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因而放牧周期的体现者,是轮牧分区的数目和每一分区的放牧日数。但是,放牧周期即使在同一地区,正常的气候条件下,在一个放牧季内,也是不一致的。根据著者及其他学者的研究,生长最快时(多为禾本科拔节或豆科及杂草生侧枝期),一昼夜可以生长1~1.5cm,而后来10~15d才生长5~6cm,在接近成熟时,则生长最慢。牧草生长较快时,我们应该采取较短的周期;反之,则需延长放牧周期。然而,轮牧分区的数目是较固定的,不便经常变动,那么调整放牧周期的因数,只得依靠每一分区放牧时间的伸缩。在牧草生长快,放牧周期短时,每一区可以放牧较少的天数;反之,则在6d的范围以内加以延长。如果每一轮牧分区放牧天数不予变动,在设计时应以较长的周期为准。当牧草生长快,放牧周期需缩短时,则将多余区数用来刈草,调制干草和青贮。这一关系可以举例表示:假设轮牧分区为7区,每区放牧4d。其轮牧周期为7×4=28d。当放牧周期应缩短24d时,则6×4=24d。多余出一区可以用来割草。
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既然在设计时应以较长周期为准,但较长周期如何确定呢?在多数场合下,应考虑每年开始放牧的周期问题,因开始放牧时,牧草产量低,每区放牧日数较短。根据研究,第一个轮牧周期中,最初几区牧草产量相当以后几区生长正常时期的25%~40%。假若正常状况下,应该每区放牧6d,在第一个周期时只能放牧1.5~2.4d(6×0.25~6×0.40)。因而在轮牧周期中,每区平均放牧天数以4d计较为方便。因为:
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[(1.5~2.4)+6]/2=3.7~4.2
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在每一区的平均放牧天数确定以后,再根据放牧周期来确定轮牧分区数目。假设正常状况下放牧周期为40d,则该牧场需10(40÷4)个轮牧分区。显然,当牧草生长正常时,如每区可放牧6d,则可有三区剩余(6×7=42)用来割草。
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但是,在某些条件下,也可能第一次放牧时,牧草已充分生长,产量甚高,如我国牧区的某些夏季牧场,而以后的几次轮牧,或因气候太冷(高山地区),或因过分干旱(干旱草原、荒漠、半荒漠草原等),产量较低。这样就应以以后几次轮牧的放牧天数为准,来进行设计或另辟辅助牧场。
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每一分区放牧日数,应该最多不超过5~6d。因为在一个地方,连续放牧6d以上,可能加重寄生性蠕虫的感染。当然最理想的办法,是每区放牧一天就迁移到新的牧区。但是,这样往往使轮牧分区数目太多,面积太小,增加经营管理的困难,而且围栏成本费用及维修费用将大量增加。因而我们在一个轮牧分区内,在不超过5~6d的原则下,可斟酌具体时间。根据苏联多次实验的资料综合,可以举出下列范围:
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1.在低地播种牧场上 2~3d
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2.在干燥播种牧场上 3~4d
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3.天然牧场上 4~5d
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上述放牧日期的范围,主要考虑到各种牧场的生草土的弹性高低,在生草土还没有很好发育,而且水分过多的地方,连续放牧天数应该少些;反之,则可多些。这是为了防止牧场因践踏过度而造成损失。
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以上叙述可以说明,每一轮牧分区放牧日数决定的同时,即可决定轮牧分区数目。可用下列公式计算:
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X=C÷T+O
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式中:X—轮牧分区数;C—放牧周期(d);T—每区放牧天数;O—用于刈草或休闲区数。而在实践中,如前所述,认为在规划区数时,每区放牧天数(T)假设以4d较为方便,因而这一公式可以改写为:
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X=C÷4+O
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在实际运用中,以6~16分区较为方便[67],如果轮牧分区为数太少,则每一分区面积必须很大,放牧日期必然过多(在5~6d以上)。这样就在一定程度上,发生了自由放牧的缺点。但在严重干旱和半荒漠地区,当有意识地,组织其放牧频率为1时,分区数目可以适当增加。在苏联有25~36个,甚至达60多个分区者。因为:
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放牧季=放牧周期×放牧频率=每一分区放牧日数×分区数×放牧频率
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当放牧频率减少的时候,而每区放牧日数变动范围有限(只5~6d以内)。因而分区数目必须做较大范围的调整,才能满足放牧季的要求。
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许多试验说明了这一问题。如果以8区与4区相比,虽然两区的草原总面积相等,家畜头数也相等。但根据8个试验,9个产量测定的结果说明:在青草产量上,前者较后者提高11%;采食率提高15%;产奶量提高8%。又根据5个试验的结果说明:犊牛增重率8区者较4区者提高15%。
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但是仅仅确定,并且执行适当的放牧周期,并不能保证放牧计划的正确性。它必须为放牧频率所制约。放牧频率是在一个放牧季内所包含的放牧周期数,也就是每一个轮牧分区在一个放牧季内,轮流放牧的次数。
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我们不能设想,即使遵循着适宜的放牧周期,就可以在牧场上,无限制地反复利用而不降低草原的生产力。事实证明,在干旱草原反复利用4~5次,在森林草原,反复放牧6~7次[68],在三四年后,就会使牧草产量严重降低。
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放牧频率之高低,因放牧周期之长短、土壤及气候条件而异。根据苏联欧洲部分的观察结果,认为放牧频率应遵照的标准,如果超过这一限度,它的生产力就要降低。
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我国西北地区,各类型草原的放牧频率,大约如表81所列。其中一部分是通过我们的研究工作所确定;一部分是调查访问,并参考有关文献而制定的。各地可参考试用。
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表81 我国牧地适宜放牧频率表(暂拟)
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第三节 轮牧分区及其布局
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轮牧分区的放牧周期和放牧频率的原理讨论清楚以后,让我们进一步来寻求轮牧分区的本身和它的布局。也就是轮牧分区的大小、形式和排列。
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轮牧分区的大小 首先应根据载牧量来决定。即每一轮牧分区供多少家畜放牧多少天。如果畜群较大,放牧日期较多,分区面积应较大;畜群较小,放牧时间较短时,分区面积可较小。各个分区应具有大体相等(不要求严格相等)的载牧量,而其面积可以不必相等[69]。
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表82 每100头牛或600只绵羊或75匹马轮牧分区的适当面积
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但是仅仅载牧量的足够,还不一定能满足放牧技术的要求。因为放牧要家畜自行采食,而不是刈割后青饲。有时根据载牧量计算,虽然已经没有问题,但并不能恰当地容纳放牧的畜群。因此,需要进一步检查家畜在牧场上的密度是否适当。
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家畜密度是单位面积在同一时间内放牧家畜的头数。如果密度过大,会使家畜相互干扰,不能安静采食,并且,可能因畜蹄践踏较重而放牧过度。相反地,如果密度过小,也会因家畜游走太多,不仅采食率降低,且使家畜体力消耗过多,降低畜产数量。如全苏威廉士饲料研究所的实验证明(表83),在产量高的播种牧草地上,乳牛的密度为每公顷60头时,才可以达到较高的放牧技术水平。密度适当时,其采食与卧息时间较多,而站立与游走时间较少,其采食距离也远较游走距离为多。如果密度过小,则呈现相反的情况。这与上节所举的例子,分区数目由8个缩减为4个时所发生的不良现象,属于同一性质。
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表83 放牧乳牛的行动与密度的关系
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为了保证在放牧中不致拥挤,我们通常以家畜横队前进为标准,计算出每头家畜应占有的放牧宽度。由表84查出每种家畜分区放牧时所需最少宽度,然后乘以全群头数,就得到全群家畜需要的牧场放牧宽度。如某一母羊群,有羊800只,其牧场宽度应为320~400m宽(800×0.4或0.5m)。也就是说,不论轮牧分区面积多大,如果在宽度上小于这一数字,将发生过分拥挤的现象。
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表84 分区放牧时每只家畜最少宽度[70]
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如上所述,我们应该首先考虑轮牧分区的载牧量的家畜密度。但是轮牧分区的形式也不容忽视。虽然我们认为,它的重要性远远不如前者,但是,足以影响到放牧的技术水平。分区界线多利用自然条件,如森林、壕沟、溪流、湖泊、山岭等,以减少建立分区间障隔物的耗费。因此,分区形式可能是不规则的,如菱形、三角形、梯形、椭圆形等。但是,我们认为最好的形式为长方形。长与宽的比例,大致为2∶1或3∶1。家畜在轮牧分区内,可以逐渐前进采食,不必频频折返,增加畜群控制的困难。如果畜群较大,需要宽度增大时,其最大限度,宽与长相等,这时分区形状成为正方形。但宽度不应大于长度。
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宽度现已确定,长度是否可以按比例计算而没有问题呢?现在我们应该讨论轮牧分区长度的最大限度问题。为了避免家畜在放牧中往返辛劳,长度不应过大,牛、马等家畜牧场不应超过1000m,犊牛和羊群不应超过500~600m[71]。
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在轮牧分区的大小和形式决定以后,我们应该进一步讨论它们的布局问题。只有在妥当的布局之中,各个分区才能发挥其应有的作用。
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计划轮牧分区的布局时,应该考虑下列原则:
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1.从任何一个分区到达饮水处或畜圈,不应超过一定的距离。这一距离的标准是:
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奶牛及怀孕后期母牛 1.0~1.5km
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犊牛 0.5~1.0km
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其他牛 2.0~2.5km
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马群 5.0~6.0km
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羊群 2.5~3.0km
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一般母猪 0.5~1.0km
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哺乳母猪 0.25km
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幼龄猪 1.0~1.5km
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如果畜群可以就地饮水,夜晚就地休息,并不返回畜圈时,可以不受距离的限制。
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2.如各分区依傍流动的河流或溪水,而且以此作为饮水来源,划区轮牧顺序,最好自下游到上游,如图100所示。
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图100 以当地河流为水源的轮牧分区布局
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3.联系各轮牧分区之间应有牧道。牧道的长度,应缩减到最小限度,但牧道宽度必须足够以免拥挤。根据全苏饲料研究所建议,100头的母牛群或马群,不应少于20~25m,600~700只的羊群——30~35m,100头的猪群——15m。通向农牧场的主要牧道可稍宽,轮牧分区间的牧道可较窄。牧道尽可能使其长度缩减(自系统计划上着想),并尽可能利用低产地和废地。如需架桥时,桥应与道路等宽,以防家畜过桥时发生危险。在坡度较大或经济条件较好时,应以碎石铺砌路面。
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4.在轮牧分区之建立时,应该尽量减少围篱长度,以降低成本和维修费。
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为了体现上述原则,仅提出以下几个设计方案以供参考:
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当牧地为河旁狭长地段时,可如图100所示。将放牧地沿河分成若干分区,轮牧次序由下向上溯。这样可以防止在上游放牧时,将下游水源污染。
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当牧地开阔而水源适中时,可以如青海省都秀所采用的方法。其轮牧分区布局如图101所示。把畜圈扎在牧地中央,再以轮牧周期为1个月,分为4区,每区放牧1周。
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图101 青海都秀轮牧分区布局
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也可以划分更多的轮牧分区,如图102-1,当牧场面积较大时,可以把饮水处及畜圈分设两点。当牧场面积较小时则不妨集中于一处,如图102-2、3、4。
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图102-1 牧场面积较大时
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这些方案作为一个单元,安置在牧场上的不同地段。每一单元包括可以放牧一个周期的完整地带。因此,在具体运用时,往往根据自然条件,将一个单元划拨给一定的畜群,归一个生产队管理,并且不轻易变动。畜牧生产队的责任,不仅要把畜群管好,还要把牧场管好。
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几个轮牧单元,组合成完整的划区轮牧设计,可以说明轮牧单元在轮牧设计中的组合情况。下面举出两个例子:
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图102-2 牧场面积较小时之一
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图102-3 牧场面积较小时之二
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图102-4 牧场面积较小时之三
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甘肃省某国营羊场,有羊5群,牧场481.2hm2,根据天然地势、地形将其轮牧单元做如图103的规划。
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图103 某地干旱草原划区轮牧规划图
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又如甘肃省某牧业社,地处山岭怀抱之中,有河谷阶地及丘陵牧场,根据家畜习性及牧场条件,将其轮牧单元作如图104的规划。
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图104 甘肃省某牧业社分区轮牧规划图
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由此两例可以看出,每一轮牧单元,以专供一个畜群使用为主。因此我们应该根据各种家畜,对于牧地的要求妥善安排。以下我们提供给各种家畜分配牧地的几项主要条件:
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1.泌乳牛群、怀孕后期的母牛、非传染病的病畜及种用牛群,宜分配湿润禾本科、豆科牧草地段。因牛群采食后剩余高度为4~5cm,所以牧草株本宜较高。与厩舍及水源距离,最好在1.0~1.5km以内,以便照管。
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2.5个月以下的犊牛群需多汁、丰满、柔嫩的牧草,含有蛋白质较多,与厩舍及水源的距离,可在1.0~1.5km左右。
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3.5个月以上的犊牛群与干奶牛群,所需牧场条件与前相同。与厩舍水源的距离,可达2km。但小公牛与小母牛应分群放牧,以防止过早自行配种。
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4.羊群可在地势崎岖不平,有大块石砾,杂草较多,甚至灌木丛生地区放牧。但因羊群品种不同,对牧地的要求也不一致。如细毛羊,多不善跋涉,喜安静,对粗硬牧草采食率低,应分配给较优良的草地。粗毛羊较耐粗放,而山羊喜食灌木,甚至可大部采食灌木嫩枝及叶片,只吃少量草本植物。因此,在给羊群分配牧场时,应根据不同品种的羊群作适当选择。
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5.马群对牧草选择较严格,对粗硬牧草采食率甚低,含盐碱较重的牧草多不喜食,需分配给品质优良的豆科、禾本科草地。因马的蹄形及四肢姿势与其经济价值关系巨大,不可在过分崎岖处放牧,以免形成畸形。但马善走,不妨与厩舍及水源距离稍远,可达4~6km左右。
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6.猪群宜在土质疏松、根茎或块根植物丰富的牧场上放牧。许多杂类草,可以作为猪的优良饲料。西北的森林草原、亚高山草原及湿润草原的许多地方,可以作猪的优良牧场。著者于1951年在甘肃省岷县闾井镇,曾对当地放牧猪群进行观察,每头猪每日可自土壤中掘食蕨麻块根600~1200g。植物地上多汁柔嫩的部分,也可被猪采食;块根、块茎作物收获以后,也可放牧猪群,让他们自行觅食土壤中的残留部分(图105[72]及图106[73])。
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图105 猪只所觅食的蕨麻
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图106 放牧地上的觅食甘南蕨麻猪
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7.骆驼群:在各种家畜中,骆驼为最耐粗放的一种家畜。骆驼嗜食盐类,可分配在盐碱地牧场上,即使植物有苦味或粗硬多刺,它们也能采食(图107[74])。同时骆驼性耐渴,可在距水源较远处放牧,但最好不要超过4~5km。在潮湿而炎热的环境中,容易损害它们的健康,所以在暖季放牧时,就应该选择高燥通风的场所。
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图107 骆驼在固定沙丘上采食小灌木(张自和提供)
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上述牧场选择条件,系根据下列原则提出:将牧地质量最好、距离最近的,分配给产乳牛群;其次是犊牛、马群、羊群。至于上述距离,是在每天返回厩舍条件下提出的。如果施行昼夜放牧,不经常返回厩舍,则距离厩舍无任何限制,但距水源仍不应超过0.5~1.5km。
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但是,我们不应机械地理解,以一种家畜为主的牧场绝对不能放牧其他家畜。相反的,在某些情况下,组织其他畜群前来放牧,是十分必要的。这一问题,在放牧制度的论述中已经谈到了。
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第四节 各草原类型的划区轮牧规划
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森林草原带
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自然条件较好,牧草再生力较旺盛,放牧频率可达3~5次,轮牧周期也较短,因而,其分区数目可以不必太多。一般为12~24个,如图108所示。其中1~8区,可首先用于放牧。但是到放牧的第二周期时,其再生草产量较第一周期少,因而需增加补充放牧地。为了满足这一需要,在第二周期中,需利用9~11区。第三周期可利用1~8区的第三次再生草和12~15区的第一次再生草。第四周期时,1~8区产量更少,需用产量较高的16~19区的再生草加以补充。如是,在19区当中,只有8区全部用于放牧,其余11区只利用其割草后的再生草。因为并非全部牧场都为家畜放牧利用,有一部分牧草,以干草或青贮形式加以贮存,所以在规划分区轮牧时,所需牧场面积,常常比较根据牧草产量所直接算出来的要大一些。今举例说明,在森林草原带划区轮牧规划的具体步骤:
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图108 森林草原划区轮牧规划图
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假设有绵羊一群400只,在梁坡地禾本科—杂类草牧场上放牧,可食牧草产量为1200kg/hm2(折合为干草重量),每只羊平均体重30kg,根据营养标准计算,每天需食草1.25kg,那么全群每天需草500kg。如放牧时期为150d,第一次放牧周期为30d,初步可以计算为7.5(30÷4)个轮牧区。
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这一类型草原的放牧频率为4。第一次放牧,可食青草为全年总产量的35%,第二次为30%,第三次为20%,第四次为15%。如折合为牧草产量,则分别为:420、360、240、180kg/hm2(折合为干草量)。第一次放牧持续期30d,牧草需要量为500×30=15000kg,而这时的产量为420kg/hm2,因此,需要草原面积:15000÷420=35.7hm2。如以上计算的,需分为7.5个轮牧分区,则每个分区面积为35.7÷7.5=4.7hm2。
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在上述35.7hm2牧场上,第二次放牧时,它的产量是360×35.7=12852kg,每天需草1.25kg,可供家畜采食26d(12852÷500);第二次的再生草为240×35.7=8568kg,可供第三次放牧17d(5526÷500)。第三次再生草为180×35.7=6426kg,可供13d(6426÷500)。这样400只绵羊,在35.7hm2草地上放牧,总的放牧日数为:30+26+17+13=86d。
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应该放牧150d,而实际上只能供给86d的牧场饲料,还差150-86=64d。折合成需草数量为500×64=32000kg,需用刈草地再生草或其他来源加以补充。根据刈草地的再生草,或包括于放牧地系统以内的,早期刈草地的再生草——就是在牧草开始抽穗到穗期结束以前即行刈割,调制干草或青贮,这时产量约为总产的50%,也就是600kg。因而需要面积为:32000÷600=53.3hm2。每一轮牧分区面积,如前所述是4.7hm2。这样,53.3÷4.7=11.4,轮牧分区总数约为19个(7.5+11.4),其总面积为53.3+37.7=89hm2。
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如果将89hm2牧场分为19个轮牧分区,其利用方式为:最初的一个放牧周期(30d),利用1~8区;另外的9~19区,当禾本科牧草抽穗时加以刈割,以后的放牧周期内,可利用全部牧场的再生草。
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轮牧分区数目,可以因地而异。再生草产量较低时(如干燥梁坡地),数目可较多(约24区);再生草产量较高时(如低地和冲积地),数目可较少(12~14区)。
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在放牧、刈草兼用草地上,估测所需要的面积时,也可以用另一较简便的方法,即首先估计畜群在放牧季内的全部需草量(1式),再计算其面积(2式),而补充草地面积以35%~40%计,则可算出需草原87.5hm2。
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500×150=75 000kg (1)
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75 000÷1 200=62.5hm2 (2)
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62.5×0.4=25hm2 (3)
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62.5+25=87.5hm2 (4)
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干旱草原带
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自然条件较为严酷,牧草再生力较弱,因而,所需补充放牧地与小区数目都比较多。其分区数目常不少于28~30个,如图109所示。第一周期利用1~16区。第二周期再生草远较森林草原为低微,所以需利用1~8区的再生草,及17~24区尚未利用过的牧草。第三周期除利用9~16区的再生草外,利用25~32区尚未利用过的牧草。这时已在秋季雨水较多,使干旱草原陷入休眠状态的炎热季节,已经过去,故25~30区的牧草已经够用(而在夏季则要9~24区共16个区的牧草)。
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图109 干旱草原划区轮牧规划图
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因为干旱草原牧草产量低,再生草衰弱,所以不进行早期刈草。只有当牧场条件良好,土壤肥沃,特别有适当的水分供应时,才能在适当时期割草,把再生草用来放牧。
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今举例说明,在干旱草原施行分区轮牧的具体步骤:
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甘肃有某绵羊牧场,其平均青草产量为300kg/hm2,每年可放牧两遍(频率2),放牧周期一般为30d,放牧季节为180d。另外185d为枯草期。但因草地产量低,牧区人力缺乏,不宜刈制干草,即使在枯草季节,仍需放牧利用。在这样的草地上,放牧100头种公羊,每头体重平均65kg,每天需1.1个饲料单位。这一类型草原青草每4.5kg折合一个饲料单位。每只羊的青草需要量为5kg,则全群每天需500kg。在这种情况下,牧地规划应分两步进行。首先考虑在放牧季节以内所需牧地如何规划。
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放牧的第一周期,牧草尚未充分生长,产量较低,只有总产量的30%,折合90kg/hm2(300×0.3),第二次为70%,折合210kg/hm2(300×0.7)。如前所述,轮牧周期为30d,而第一周期中每一分区只能放牧6d的30%,即2d(6×0.3),所以必须有16个分区,才能满足需要。而16个分区中,每区放牧两天,因此第一个轮牧周期为32d。
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在这一期间,共需草16000(32×500)kg,折合牧场面积177hm2(16000÷90),每一轮牧分区面积,约为11hm2(177÷16)。
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但是放牧季节为180d,除在上述面积放牧32d以外,还缺少148d的放牧地。在148d内需青草74000kg(500×148),其补充方式可做如下的设计:
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1~16区的再生草,相当全年产量的70%,即300×0.7=210kg/hm2,177×210=37170kg,还缺草74000-37170=36830kg。
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要满足36830kg的供应,就需草原122.8hm2(36.830÷300),可以分为11区。但是到了放牧季的最后30d,牧草已较粗老,其营养价值自然要减低,通常以降低1/3计,即应在最后5区(每区以放牧6d计,为5区)之外,再增加3区(稍多),才够分配。所以11区+3区=14区,这就是应该补充的区数。
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全部放牧分区数目是16+14=30区
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全部放牧季,所需牧场面积是330hm2(30×11)。
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根据上述例子,我们可以得到这一规律:
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100只种羊180d内需青草90000kg。如果以当地草原平均产量300kg/hm2计算,则需牧场300hm2(90000÷300)。而我们实际规划的结果为330hm2,比根据平均产量折合所得多30hm2,即约相当10%。因此,我们可以用下列公式,来估测干旱草原在划区轮牧时,所需草原面积:
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任继周文集.第5卷,草原学和草原调查规划
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式中:A——放牧家畜头日;
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B——全群家畜每天所需青草(kg);
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C——该牧场单位面积产量(kg/hm2);
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F——因数,为0.1;
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M——所需草原面积(hm2)。
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这里我们必须注意,干旱草原区的划区轮牧在规划时,与森林草原区有显著不同。在森林草原,加因数(F)远较干旱草原为大。这是因森林草原轮牧分区数较少,同时有部分牧地的牧草作为储存的缘故。而干旱草原,则不作干草或青贮,同时区数较多。
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根据这一公式,上述羊群所需的牧场面积为:
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任继周文集.第5卷,草原学和草原调查规划
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可按照实际情况,再在这面积上,增加一定数量的安全系数。我们认为在目前条件下,以10%~15%为宜。
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根据我们多次实地核算,在干旱草原地区,每一畜群所占有的轮牧分区数,都十分接近30个。因此,在进行规划时,可以暂订每一轮牧单元为30个轮牧分区,而略有伸缩也易于调整。
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在枯草季节,虽然不在放牧季内,我们牧区家畜也往往放牧饲养。但这时已无再生草可以利用。划区轮牧的目的,在于保护枯草免受践踏,不使碎裂散失;同时也可以减少家畜游走距离及游走时间,有利于保膘,并可减少家畜寄生虫病传播。所以,这个季节仍可进行划区轮牧。但这时牧草地上部分都已枯萎,品质下降,而且柔嫩部分(叶及嫩枝)也多脱落,其营养价值只能以平均产量的1/3~1/2计。在多年生牧草仍占多数的草原上,可以1/2计。在多年生牧草较多,但一年生牧草已相当丰富的草原上,可以1/3计。在个别地区,一年生牧草占多数,而多年生牧草为数极少时,当另行核计。这个例子所举牧场多年生牧草仍居首位,因此其平均产量为150kg/hm2(300÷2),需要草地面积(M)为:
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任继周文集.第5卷,草原学和草原调查规划
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也就是说冷季牧场需600hm2,远较暖季牧场所需面积(330hm2)为大。
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全年共需900hm2(300+600)。
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但是实际上我国冷季牧地往往较夏季牧地小,因此家畜营养不足,经常发生春乏现象。这就需要补饲了。
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轮牧分区的数目,一般为30个(180÷6),但在冬季严寒地区,家畜寄生性蠕虫卵不易孵化,每一分区内放牧时间可以延长到10~14d。这时分区数目可以相应缩减。但在放牧利用时,最好把每一分区又分成几份,每份放牧1~2d,可以避免家畜在区内游走过多,将牧草践踏形成浪费。
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湿润草原带
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湿润草原带的分区轮牧,一般不少于16~17个。放牧频率为2~4。在自然条件较好处,可以在部分牧地上,刈制干草或青贮,只用再生草放牧,其设计与森林草原相似,但附加因数不少于50%。在自然条件较差,不宜设置早期刈草地时,其规划与干旱草原相似。
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荒漠草原带
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因自然条件较严酷,饲用植物产量低微,再生缓慢,轮牧分区往往大到1000hm2,且其放牧频率为一次。因而,多不采用一般的分区轮牧方式,应该施行弹性较大的,较为粗放的地段轮牧制。
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地段轮牧制的基本原则,与分区轮牧相似,其所不同的是没有固定的轮牧分区的分界。放牧地段根据具体情况随时调整,但仍有其一定的、严格的次序。
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地段轮牧的实施方法,是根据放牧程度将牧场分为三个地带:完全没有放牧过的新鲜牧场;放牧一半,优良牧草已被采食,而约半数的可食牧草未被采食的地带;充分采食,即不宜继续放牧的地带。
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采食一半的牧场上应该继续放牧,但是由于践踏、污染,适口性较差,家畜多不喜采食,应该经过几天休息,才能继续放牧。但是,我们不应在头半个季度内,完全利用未经放牧过的牧场;后半个季度内完全利用放牧一半的牧场。这样做,将影响饲料质量供应的平衡。地段轮牧制应该组织为:畜群每天都是在放牧一半及未放牧过的牧场上获得新鲜饲料。地段轮牧的规划如图110所示。放牧直径通常为800~1000m,其中一半为放牧一半的放牧场,另一半为全未放牧过的牧场,但在第一地段放牧时,其放牧直径减半。这样在每一地段内如图110所标的号,自左至右依次类推。当第一地段放牧完后,再以同样次序放牧第二地段。各地段也依次类推,由水井附近开始,逐段渐远,这样家畜返回水井饮水时,不致践踏未放牧地的草地。但需注意,在每一放牧圆周内,都要从放牧一半的地区开始,然后再到未经放牧的地段。
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图110 地段轮牧制规划图解之一
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对于带羔母羊的牧场,由于羔羊行动困难,应该采取另一地段轮牧制的规划图式(如图111)。这样,羊群放牧地可以自水井周围开始,逐渐远离。羊羔年龄较大以后,往返饮水距离不妨稍远。
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图111 地段轮牧制规划图解之二
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荒漠草原的另一特点,为冷季酷寒,热季酷热。从5月底到10月,土壤温度在强烈日照之下,往往高于45℃,可以有效地杀死或削弱寄生性蠕虫的卵及其可感染幼虫。在冷季来临以后,寄生虫病的传播又复减弱。因而,除了春季(3月1日到5月15日)以外,每区放牧日数可不受6d的最高限制。
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因此,分区数目可以这样规划:春季75d(3月1日至5月15日),每5d放牧一区,需15区;夏季172d(5月16日至10月31日),每20d放牧一区,需9区;秋季50d(11月1日至12月20日),每10d放牧一区,需5区;冬季69d(12月21日至2月28日),每20d放牧一区需4区。全年共需33区。
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但在寄生蠕虫感染严重地区,仍需遵守每区放牧时间不多于6d的规划。因此,全年共需轮牧分区约61(365÷6)个。
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高山草原带
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根据我们最近的研究资料,证明高山草原有其明显的特点。如表85资料所示,高山草原各型第一个轮牧周期牧草产量,即6月份的牧草产量,远比一般草原所占比重为高,双子叶型为全年的40%~50%,7月份即达86%~90%,8月份为84%~90%,9月份因许多牧草枯黄凋萎,下降至50%~60%。因高山草原正南坡向并不多见,非偏东南既偏西南,所以在计算时可采取如下百分数:6月份40%,7~8月份80%~90%,9月份50%。
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表85 高山草原各型按月生产分配表
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禾本科型6月份只占25%,7月份为51%,8月份为90%,9月份又下降到71%。表现较耐霜冻,放牧期可稍长。
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莎草科型接近于一般草原类型的规律,6月份为33%,7月份70%,8月份为90%,9月份为77%。表现较为平衡,放牧时期也可较长。
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灌木—苔藓型最具特色,其第一个轮牧周期即为60%(59%),7月份即达90%,8月份为53%,9月份为40%,表现在放牧季的初期载牧量颇高,7月以后即形锐减。
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今以双子叶型为例。从5月中到6月底,第一个放牧周期为一个半月,其牧草全年产量为5600kg/hm2,在第一个放牧周期内产量为40%,即5600×0.4=2240kg/hm2,第二个放牧期间,即35d以后,其再生草为60%,即5600×0.6=3360kg/hm2。
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假设有羯羊群500只,每只平均体重为50kg,每24h需饲料0.8饲料单位,折合青草4.0kg,全群每天需2000kg。
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全年放牧季为120d,共需120×2000=240000kg。
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但在放牧第一周期内,牧草产量只有40%,所以在轮牧分区为一周期内,每一轮牧分区只能放牧6d的40%,即2.5d(6×0.4)。那么轮牧分区数应当为:
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35÷2.5=14,即14个轮牧分区才符合需要。在35d的第一轮牧分区以内,共需牧草为:
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35×2000=70000kg,折合牧场面积为:
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70000/5600=12.5hm2。
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12.5/14=0.89hm2,即每个轮牧分区需0.89hm2。
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但是,放牧季节共120d,除了在上述面积上放牧第一周期为35d以外,在整个放牧季节内还需120-35=85d的放牧地,在85d以内需牧草为85×2000=170000kg。其补充方式应做如下设计:
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1~14区的再生草,相当全年产草量的60%,即5600×0.6=3360kg/hm2,12.5×3360=42000kg,还缺草170000-42000=128000kg。
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为了满足128000kg的牧草供应,就需草原面积23hm2(128000/5600=22.8),折合22.8个轮牧分区。
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全部轮牧分区为:14+22.8=36.8区。
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全部放牧季的牧场面积是12.5+22.8=35.3hm2。
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以上述方法计算较为繁难,我们可作如下的简化:
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500只羊,120d内需青草为500×4×120=240000kg,以全年产量5600kg计算,需42.8hm2。
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但根据上一计算法,在划区轮牧条件下,只要35.3hm2就够了,所以42.8-35.5=7.5hm2。两者相差的数字约为18%。
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因此,在双子叶型牧场上规划分区轮牧可用下列公式计算:
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任继周文集.第5卷,草原学和草原调查规划
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式中:A——放牧家畜头数;
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B——全群家畜每天所需青草(kg);
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T——放牧季节天数;
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C——该牧场单位面积产量(kg/hm2);
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F1——0.18;
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F2——草原上灌木或杂物所占面积;
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M——所需草原面积。
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根据这一公式,上述例子可以作如下计算:
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任继周文集.第5卷,草原学和草原调查规划
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根据同一方式,可以求出计算划区轮牧所需草原面积的公式:
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任继周文集.第5卷,草原学和草原调查规划
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式中:A——放牧家畜头数;
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B——每头家畜每天所需青草(kg);
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T——放牧季天数;
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C——该型牧场单位面积产量;
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F1——双子叶型为0.18;禾本科型为0.21;
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F2——莎草科型灌木—苔藓亚型为0.01;
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M——划区轮牧所需草原面积。
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上述各项规划方案,仅仅为家畜放牧季节以内的分区轮牧规划,但在高山草原区每年除了放牧季120d以外,还有360-120=240d属于非放牧季节。在非放牧季节以内,虽然家畜不宜完全放牧,但在我国广大牧区仍然采取全年放牧方式。在这一时期是否可以划区轮牧,如何施行?实验证明,在枯草季节,即使是冰天雪地,仍应施行划区轮牧。如我们所做的实验所证明:在冬季完全不放牧的草原,其第二年的生产力最高,设为100%,冬春放牧地则下降到85.1%,而冬春完全开放者,可降低到90.7%。因此,在枯草季节设计划区轮牧仍属必要。
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除上述原因以外,通过划区轮牧,草地有一间歇时间可以提高牧草的适口性。因家畜粪尿等污染以后的牧草,不为家畜所喜食,但在间隔一段时间以后,其气味淡薄,再来放牧家畜,利用即较完全。
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在枯草季节,牧草由于放牧所造成的影响较小,每一轮牧分区可以放牧时间较长,以14~20d为宜。
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轮牧分区的规划面积可以下列公式求得:
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任继周文集.第5卷,草原学和草原调查规划
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因这一时期植物并不生长,可以省去F1这一个数不计。
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为了很周密地调剂高山草原在放牧季以内及放牧季以外的牧场利用,我们建议将牧场分为三段,如图112所示,将全部牧场分成大体相等的三段(以双线分隔)。
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图112 高山草原轮牧规划图
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第一段为放牧季节以内的放牧地段,即6、7、8、9四个月,这时大部分草原牧草在生长阶段,第一轮牧周期从第1~14轮牧分区开始,第二放牧周期时,从15~28区首先放牧,然后将1~14区再生草加以利用,但1~14区放牧时间较短,不足一个周期,这时可利用29~37区,然后再补充利用15~28区的再生草。在这样利用以后,已进入深秋,牧草枯黄,开始在冬季牧场上放牧。
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第二段和第三段代表冬季牧场,先利用其一段,第四组,当各组放牧一遍以后,再重复轮牧一次(图中用虚线表示),利用其第一次放牧中剩余牧草,然后再进入新的一段,第五组,这样重复利用,直到第六、第七组已进入春末,牧草开始萌发,为了不在牧草危机期放牧过重,第七组只利用一次,不再重复利用其再生草。
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以上我们说三段大体相等,目的在于施行牧场轮牧时较为方便,即在第一段放牧季以内利用一年以后,明年放牧季内在第二段放牧,后年到第三段,以防植被成分由于连年在同一时间利用而遭损伤。但是这样安排有一个不容忽视的问题:按面积来说,三段尽量大体相等,但载牧量实际不会相等。显然在生长季节以内的地段其载牧量较大,而在枯草季节放牧的地段,载牧量远为低下。这是因为:①牧草枯黄以后,其营养成分有所损失,在高山草原这种损失大约为25%~30%;②牧草枯黄以后,叶片及嫩茎较易碎裂而脱落,尤其双子叶植物型为甚。前面各类型产量表上所示在9月份各型草原产量都有所减少,而双子叶型减少得尤其厉害,就是这个原因。③有些牧草在枯黄后粗老,适口性差了,也使载牧量降低。
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由于这种原因,在计算枯草期载牧量时应该减少其应有产量的1/3。这样一来,冬季牧场载牧量势必不足,因此在规划时,应有一定面积(相当于一个地段1/3载牧量)的预备牧区。
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第五节 牧场轮换
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牧场轮换是划区轮牧不可缺少的环节之一。有时,实施划区轮牧条件还不具备,但在施行较细致的季带划分的牧场上,也可以施行牧场轮换,虽然牧场轮换的效果只有在划区轮牧的制度下,才会充分表现其优越性。
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牧场轮换的涵义是:每一个轮牧单元中的各轮牧分区,每年的利用时间和利用方式,都按照一定规律顺序变动、周期轮换,以保持和提高牧场的生产性能[75]。通过牧场轮换,可以避免年年在同一时间,以同样方式,利用同一牧场。如果在划区轮牧中,没有牧场轮换这一环节,由于每一分区的利用都是按照一定的次序严格进行的,必然会形成每一牧地年年于同一时期内,以同样方式反复利用。这时生长良好的优良牧草或正处在危机期的牧草,首先被淘汰,而另外一些杂类草和有毒有害植物,反而日益旺盛。例如,我们每年初春5月1~6日,在同一轮牧单元的第一号分区放牧,这时刚刚萌芽的牧草和已达放牧高度的牧草,必然由于放牧而遭受一些损伤。而这时还没有萌发的劣等牧草可避开这一损伤,为以后的生长创造良好条件。又如每年夏季6月15~20日在5号分区放牧,这时已粗老的牧草,不为家畜喜食而顺利繁延,而适口性大的牧草,则可被淘汰。再如每年7月20~25日,在第8号分区放牧,这时正在结籽的牧草因得不到结籽的机会,可能渐被淘汰,其他不是这一时期结籽的牧草则可顺利繁延。
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根据同样的道理,我们也可以把牧场轮换作为武器,来通过利用的方式,而清除品质不良的、有害的或有毒的植物。
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因此,我们在任何时候,都不容忽视牧场轮换的设计和施行。对于高产的、上繁优良牧草为主的草原,应该特别注意牧场轮换的实施,加以保护。否则,它将很快地在过度放牧的影响下,被下繁草及杂类草所代替。
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牧场轮换应该包括下列的基本环节:
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1.牧场轮换中,应该包括天然播种所必需的延迟放牧,即在主要优良牧草结种以后再来放牧。多年生牧草本来可以无性繁殖,但在经过长时期的无性繁殖以后,它的生机就会衰败下去,也需要在一定期限以内给以种子繁殖的机会。
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2.天然播种以后,第二年,新生牧草的萌生较迟,生机较弱,应该给以巩固生机的机会。因此,需要较迟的放牧,即等其营养体充分生长以后再来放牧。为了保证延迟放牧的良好效果,较迟放牧与延迟放牧是同样必需的。
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3.在有些牧场,如有适于刈草的地区,可以在划区轮牧中组织一定的刈草年限。刈草年限可以与较迟放牧互相代替。
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4.条件许可时,可以组织一定的休闲年限。休闲期间,在生长季内完全不加利用,这样使草原植物的根系发育较强,加强了分蘖芽和根茎的形成,并且在休闲年份可以进行牧场中各种设备的修理——牧草补播、施肥和整理草地地面等措施。根据В.И.叶夫谢也夫的资料,证明春季放牧在休闲过的牧场上,犊牛增重率可提高34%,牧草产量可提高1.5倍,而且植被成分得到改进。
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5.牧场轮换的年限没有一定,因牧场类型及放牧程度而异。可以三年为周期:
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第一年——春天放牧;第二年——秋天放牧;第三年——刈草。
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也可以五年为周期:
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第一年——延迟放牧;第二年——晚秋或冬季放牧;第三年——刈草;第四年——正规放牧;第五年——休闲。
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在干旱与半荒漠地区,多有短命的蒿子放牧场。每放牧2~3a后,再给以1~2a的秋季或冬季利用,那是有利的。
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根据В.И.耶乌塞夫进行的试验(契卡洛夫乳肉畜牧科学研究所),在草原牧场,轮牧分区经过一年的休息,比没有休息的分区提高产量2.5倍;草被的成分,由禾本科的增加(89%)和艾属蒿子的减少而得到改善。如果把正常放牧之收获量作为100,延迟放牧会增加到200,休息以后增加到260左右(表86)。
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表86 牧场分区的休息和延迟放牧对于次年收获量的影响
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为说明牧场轮换的实施规划,今举我国干旱草原的牧场轮换设计为例见表87。
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表87 我国干旱草原牧场轮换设计
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如表87所列,牧场轮换中的区数只有8区,但我们以前所举的划区轮牧设计中共有30区,显然不相符合。这是因为在牧场轮换中,以全年放牧的一个地段为限,其他地段都是辅助放牧。那时牧草已得到充分生长,而且是补充放牧地,其利用时间一般并不一致,可以少考虑牧场轮换问题,但是当辅助牧场利用时间有一定次序时,仍应进行牧场轮换。这时牧场轮换把1~8个分区作为一个组,各组间施行大轮换;在组内部,即7~8个分区之间,再施行小轮换,如表88所列。
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表88 各组牧场大轮换表
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其他类型的牧场轮换与此大致相似,不再赘述。
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第六节 轮牧分区障隔物的设立
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为了保证划区轮牧的实施,在有条件的地区,应该设置轮牧分区的障隔物。障隔物之建立,应该合乎经济耐用、因地制宜等原则。现在我们举出几种障隔物,以供参考。
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1.天然障隔物 如河流、小溪、水渠、壕沟、灌木、林带、山岭等,都可作为轮牧分区的界线。天然障隔物最为经济、耐久,在任何情况下,都要充分利用。
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2.望标分区 我国草原面积广大,建立人工障碍物,有时限于人力物力,不易推行,只有在适当距离设立望标。如图113所示,望标之间,即可形成无形的分界线。牧工率领牧犬细心监督,不使越过分区线界,这就成为一个无形的围栏。望标的距离不应太远,地形整齐时每角安置一个就可以;地形不整齐时,每一折角处都应安置一个望标。望标的建筑材料,可以土石砌成,或竖立木杆,上插小旗。在整理牧场地面时,零散石块也可集中成堆,作为望标。这一方法我国劳动人民久已于地界划分方面沿用,经济、简易,可以大力推行。以此与天然障隔物相辅而行,基本可以解决我国牧区划分轮牧的牧区划分问题。
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图113 望标分区
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3.壕壁围栏 在分界线上掘土成壕,在壕的一侧用掘出的土筑壁,作为牧区分界。著者在西北牧区曾见这种遗迹。在有一定人力时,可以采用,但花费较大,而不易变动,除永久地酌量采行外,似不宜广泛应用。
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4.木质围栏 用木料做成栏杆,在森林地区木料多而价格便宜时,可制成永久围栏(见图114,图115);如木料较少而价格昂贵时,可制成活动围栏(图116,图117)。一个小区放牧完毕后,可以移至另一小组使用。
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图114 永久木质围栏之一
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图115 永久木质围栏之二
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图116 活动围栏之一
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图117 活动围栏之二
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5.铁丝围栏 设置轻便,占地较少,费用也不甚高,在若干地区都很适用,其规格如图118所示。
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图118 刺铁丝围栏
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6.电栏 在电力充足而价廉的地方,可以设置电栏(图119)。它的形式如铁丝围栏,即在适当的高度围上光铁丝两道。放牧时间内通以较弱电流,家畜接触电栏时,感受刺激因而躲避。这种围栏对牛、马等毛被较薄的家畜有效,但对绵羊则无效。
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图119 电栏示意图
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7.道路隔栏 如果小区需通过道路,可按特制的隔栏,不妨碍行人及车辆来往,只要家畜跨越不过去便成(图120[76])。
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图120 道路隔栏
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第七节 我国实行划区轮牧的概况以及应注意问题
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我国传统的放牧制度,不论采取何种方式,都是属于自由放牧范畴的。它的根源是社会制度的不良;而其放牧技术落后,致使畜牧生产得不到发展。
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新中国成立以后,社会制度有了根本的改变,为畜牧业发展提供了有利的条件。而作为保证饲料供应的划区轮牧制度,也得到更大的重视。在若干畜牧区域,已有不少干部及牧民开始注意牧场经营管理如何与新兴的畜牧生产相适应,以保证不断提高对饲料的供应。这就不得不首先考虑划区轮牧的推行问题。
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我们认为,划区轮牧应该推行,也是有条件推行的。
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在农业合作化高潮到来以后,牧区的牧业合作问题,已经提到日程上来,尤其在公社化以后,小规模个体经营的畜牧生产,逐渐过渡到集体的畜牧经营。在大生产到来的同时,也就增加了合理利用草原的可能性。过去部落所有制的草原产权,只是向牧民索取贡奉,而不是发展生产,广大牧民对于草原的保养和改进是不够关心的。现在草原已基本过渡到公有制,而提高草原生产性能,发展畜牧业生产,已成为全体牧民的共同愿望。这就有条件来逐渐改变抢牧、滥牧的自由放牧制度,逐步推行划区轮牧。
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在公社化的基础上,可支配更多资力,并可以取得更高的技术力量,来从事分区规划,畜群组织,畜圈设备,为划区轮牧创造条件。
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我国牧区过去已有季带划分的习惯,这已比原始自由放牧进了一步。新中国成立以后,党和政府曾经在牧区强调季带划分的好处,并且已比过去发展得更为细致,更为普遍。我们正可以从这一基础上来进一步推行分区轮牧。但是,也有不少人错误地把季带划分,叫做划区轮牧,这是有害的,因为这将妨碍我们向着真正的划区轮牧前进。
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我党根据上述的基本条件,在有些地方重点试办了划区轮牧,已经收到一定的成效。宁夏回族自治区的盐池县(半农半牧区),首先在1951年试行划区轮牧,收到良好效果。
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1952年,青海省贵德县的都秀藏族地区,相继试行划区轮牧。根据原有习惯,首先划分冬、夏、春、秋四个季带及一个病畜集中牧场;然后把每一季带分成2个或数个放牧单元。帐篷扎在单元中央,周围划分四个轮牧分区,每一分区放牧一周,定期轮回,每月一个放牧周期。这一规划已经相当细致,具有一定的科学水平。通过划区轮牧,不但增加了计划性,使牧场饲料供应接近平衡,而且基本克服了冷季家畜由于饥饿而乏弱致死的现象,家畜数字已由1950年的6000头,增加到3~4倍,达24000头。不仅如此,通过牧场的合理安排,在冬季牧场得到扩大以后,1955年还把剩余的牧场(约合100多万羊头日)借给同仁县的两个部落,消除了过去的草原纠纷,增加了民族内部的团结。在推行草原的合理利用过程中,牧民群众在统一的计划之下进行放牧,更容易体会到互助合作的好处。到1956年初,已组织了22个团结搬圈互助组,为牧业合作化奠定了良好基础。在初步互助合作以后,人力物力都有了改善,而且季带划分明确,为修棚搭圈创造了条件。1956年初已有90%的牧户打了圈,30%的牧户修了棚。这就进一步促进了定居游牧。
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新疆维吾尔自治区乌恰县二区四乡,根据当地水草条件规划了划区轮牧,把三个牧场分成6大片、26个地段。每一地段放牧三天,施行了较为严格的划区轮牧。
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青海三角城国营牧场和河北省张家口专区草原工作站等地,也在1954年以后,开始试行划区轮牧。虽然这些措施都还处于比较粗放的阶段,但已可看出它的显著效果。
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正因为划区轮牧在我国还在刚刚试行的阶段,也就不可能没有缺点,没有困难。这些问题主要表现在下列几方面:
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1.许多牧民和畜牧工作者,对于划区轮牧的认识还不够,因而在推行划区轮牧时,还遇到一些思想障碍。比如在盐池县推行划区轮牧时,有些牧民和干部认为,“雨水多,草就长得好,雨水不够,划区轮牧也不顶事”,“牧场太小,区分不开”等。因而在最初阶段,组织划区轮牧时,有些干部缺乏认识,不去积极发动群众。后来在取得一定成效之后,由于上级抓得不够紧,又产生一些涣散、自流现象。这就证明,传统的自由放牧的方式影响很深,也说明在任何时候,都不应该放松思想教育和组织领导的工作。
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2.在牧区与半农半牧区,由于长期以来分散小农经营的结果,在草原利用及分配上,存在着一些不合理的现象。如不同生产单位的牧场互相穿插,犬牙交错,或牧场畸大畸小,或牧场的季带分布不全,牧场总面积纵然足够,但缺少某一个或几个季带的牧场,往往使得某一经管单位,难于设计出符合技术要求的完整划区轮牧体系。这时,我们应该进行适当调整。在调整时,不可采取打乱重分的办法,要承认历史,照顾需要,本着“有利团结,有利生产,互助互让,共同发展”的精神,在双方自愿的原则下进行调整。在方法上,要坚持群众路线,防止强迫命令。在调整牧场时,应该逐步做到:①使每一经管单位有足够的牧场面积,为发展畜牧业提供基本的有利条件;②这些牧场须包括不同的地段,从而可以为不同的季节不同的畜群规划出各个划区轮牧的轮牧单元,这样方能保证牧场的合理利用;③牧场利用权应该长期固定于一个生产单位,这样才能保证牧场轮换的施行。在划区轮牧施行以后,就不应该在不同生产单位之间每年调整牧场。如果一定要调整,应在一个或几个牧场轮换周期以后;④调整以后的牧场边界应该整齐,或有明显的自然分界;⑤调整牧场时,应该考虑到水源、棚舍、交通、畜圈、围栏等设备的最经济的利用方案,避免因调整牧场所引起的浪费。新中国成立后我国西北和内蒙各地牧区,都做了有效的牧场调整。
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3.划区轮牧要求较高的放牧技术和严格的群众监督。因此,应该组织技术传授和经验交流,合理组织劳动力。但是,任何有成效的划区轮牧,都不可以脱离群众的严格监督。因为在试行初期,自由放牧的习惯还没有完全消除,有些牧民不习惯于在放牧地区和放牧日程上的严格计划性,常常发生违犯放牧制度的偷牧、抢牧等事情。这就要依靠成立专门机构和深入发动群众,两方面来施行严格的监督。我国内蒙和西北大部分牧区,都已成立了由当地最高一级党、政机构领导的“草原管理保畜委员会”或类似机构。从县到区或到社,层层设立分支机构。放牧计划的执行和监督,列为工作内容之一。如青海省玉树藏族自治州歇吾地区,建立了每10d分三路巡山一次的规定,消除了过去“放近不放远”、“放高(草)不放低(草)、放滩不放山”的抢牧、滥牧现象。
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主要参考资料
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[18]L.A.Stoddat,A.D.Smith.Range Management.New Jersey:Hall Internation Editions.1955
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第十章 放牧家畜的畜群组织与管理
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第一节 畜群组织
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种用马群
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种用马群是牧场改良品种用的公马群和母马群。但在多数情况下,许多规模不大的牧场里,只养一种种用公马,来担任土种马的杂交育种工作。这时马匹数量不会很多,因此,只要成立一个种用公马群就可以了。但在一些规模很大的牧场里,或是专门培育种马的牧场里,可能还有数量更多的种用母马群,它们应该另外成群,以便管理。无论公马群或母马群,都需要细致的饲养管理,需要较多舍饲。因此,它们的牧场应该距离厩舍较近,而且要求质量好。
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繁殖母马群
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把产驹母马(或怀孕母马),单独成立一群。以繁殖土种为主的牧场,可在母马群中配置若干公马,让它们自由交配。大概公与母的比例为1∶10~30。在平坦牧场上,每群350~400匹的繁殖母马群,可配置20匹左右的公马。森林牧场为100~200匹成年母马,每群有牧工4人,分2班轮流昼夜放牧。在繁殖母马群中,以每一公马为中心,形成若干小的“家族”。每一公马与若干母马建立固定的“家庭”关系,采食与游息形影不离。如果某一母马误入其他“家庭”,公马就把它寻找回来。因此,在马群放牧中,一般只注意公马的数目和行动,即可掌握全部畜群的动态。至于每一公马所领导的母马多少,因其雄威强弱而异。强悍公马可以经过斗争,从其他“家庭”中独占母马。公马弱者则可逐渐失去母马。因此,这在种用公马的自然选择上起着一定的作用。
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幼驹群
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幼驹断奶以后,2岁以前,可以单独成群,以便分配牧地,进行特殊的饲养管理,并且可以使它离开母马,早日断奶。但幼驹性情活泼,合群性差,往往互相干扰,不能安静采食,而对牧场利用也欠完善,有时还会影响它的发育和健康。所以有些牧场不组织幼驹群。我们认为划区轮牧时,因牧场面积较小,对畜群控制较易,不致发生游走时间过多的流弊,可以单独成群,每群100~200匹。在自由放牧时,因牧场辽阔,控制不易,人力条件不足时,可不单独成群。
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育成马群
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从2岁左右到配种年龄以下的马匹,可以单独成群。有时可将少数的去势公马和不孕母马,加入这一群中。但在去势公马和不孕母马数量多时,可以单独成立淘汰马群。每群在平坦牧场以350~400匹为宜,在森林牧场应减少到100~200匹。
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牛只可以分为产奶牛群、干奶牛群、犊牛群、育成牛群、淘汰牛群等,每群应有牧工2人经常照管。产奶牛群的挤奶人工,应另行配置。
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产奶牛群
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正在产奶的母牛及断奶以前的犊牛,每群可有大牛100~150头,犊牛150~200头,应该分配给最适宜的牧场。
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干奶牛群
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已经过了产奶期或正在怀孕期的母牛群,以及对牧场的条件要求较差的奶牛群,每群数目,平坦牧场为150~200头,森林牧场为50~60头。
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犊牛群
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断奶以后,1岁以下的犊牛性情活泼,合群性较差,与成年牛一同放牧,可以引起严重干扰,应该单独放牧。每群无论森林牧场或平坦牧场均为40~50头。
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育成牛群
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1岁以上,繁殖年龄以下的牛群,每群头数与干奶牛群相同。为了避免过早地自由交配,可将其中年龄较大的小公牛,从群内分出来。
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淘汰牛群
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不孕母牛、去势公牛等单独成立一群,作为肥育淘汰之用。从育成群中分出来的年龄较大的小公牛,也可并入此群饲养。每群数目与干奶牛群相同。
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羊群可以分为繁殖母羊群、去势羊群、种公羊群、羔羊群等。羊群每群应有牧工2人经常照管;产羔、剪毛、断尾、去势等季节性人工,应另行配置。最好每群有牧犬1~2只,以防兽害,并协助放牧。
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繁殖母羊群
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带羔或者怀孕母羊,需要特别照顾,应该单独成群。每群头数为:细毛羊500~600只,半粗毛羊600~800只,粗毛羊700~1000只。每群可以配置2~3头山羊作为向导羊,可在放牧时带领畜群前进。其中各种年龄的羊只,应该数目相近,逐年淘汰数目与补充数目相近,这样管理畜群也较方便。
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近来由于力争畜牧业高速度发展,为了加强饲养管理,多胎多产,母壮羔肥,繁殖母畜群在可能条件下正在逐渐缩小。目前许多地区的经验证明,每200~250只繁殖母羊组成一群较为适当,也有一些牧场把畜群压缩到150~200只以内。对于这种羊群,甚至规定80~100只为一群。
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去势羊群
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将公羊去势以后,让它适当发育,然后再行肥育。肥育期以前,每群900~1200只,进入肥育期以后要补饲的,应减少为800~1000只,如果不要补饲,数目可与肥育期以前相同。在数目不多时,可与公羊群合并成群。
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种公羊群
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需要特别照顾的种用公羊,应该300只左右为一群。牧区土种公羊,并不加以特别细心照顾的,数目可稍多,每群可达1000只。
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羔羊群
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断奶以后,到1岁左右的羔羊,应该单独成群。每群约700~1000只,其中公、母羔混合放牧,每群放入山羊或成年去势羊2~3只,作为向导羊。1岁以后,个别公羔已有性欲。为了控制配种年龄及配种季节,应将公母分群。数目多时,可以单独成群,数目不多时,公羔可以与去势羊群一同放牧。母羔可以与繁殖母羊群一同放牧。
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以上所列羊群数字,均为较平坦的旷野牧场适宜的畜群头数。在山岭起伏,生长森林的牧场上,应该减少到上述数字的1/2或1/3。具体数字应根据牧工技术、家畜习性、牧场条件而确定。
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根据上述组织方式,我国畜群组织,无论就家畜头数来看,或家畜种类来看,都还存在着一些问题。如西北地区有些羊群,同一群中包括公羊、母羊、成年羊与羔羊、健康羊与乏弱羊等,其数目往往不足400只,少者十几只,不仅管理不便,且浪费人力。这种现象多在半农半牧区,而牧区也有。新疆、内蒙及西北若干地区,还存在着畜群过大的现象,羊群可达3000~5000只,马群、牛群可达3000只。这样庞大的畜群,在放牧中难以控制,实行划区轮牧尤感困难,草原不能充分利用,因而降低草原生产力。
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在家畜种类较多而数目较少时,为了节省劳动力,也往往将各种家畜组织一群,混合放牧。但这是不够合理的,只能作为一种权宜措施。
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这种畜群过大与过小的现象,都是过去个体经营的小农经济遗留下来的问题。随着公社化运动的发展,这种不合理的确现象将逐步解决。
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第二节 放牧队形及其控制
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一条鞭式
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是将家畜排成一字形横队,而牧工在畜群前8~10m地方,面对畜群,左右走动并缓缓后退,引导家畜前进。助理牧工可在畜群后面驱赶个别落后家畜。经过训练的牧犬也可执行这一任务。家畜在最初放牧时,最会贪食,采食时间最长;逐渐吃饱以后,游走时间也逐渐增多,这时牧工左右走动速度应加快,以阻拦个别家畜带动整个畜群前进过快,使草地利用不完全。在大部分家畜食饱以后,就会出现卧下休息的趋势,这时牧工应在左右走动而不后退,畜群即可静止休息或反刍。在适度休息和反刍以后,再令畜群继续前进。这种放牧队形,适用于在植被均匀的中等牧场上放牧羊群和牛群。因为只有在植被生长均匀时,家畜横队前进,才能保证每个家畜获得足够的饲料。如果植被生长不均匀,
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将使若干家畜在前进途中,有时无草可食,有时牧草很多,这就很难使整队家畜以安静而均匀的速度前进。
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当采取地段轮牧,或较有系统的自由放牧时,还可以采取螺旋前进的一条鞭队形。对于这种队形,要控制得畜群的前列和后列可以经常调换(如图121所示),否则,只有行走在前列的强壮家畜,才能吃到品质优良而丰足的牧草,而后列家畜健康状况则日趋恶劣。一旦畜群养成习惯以后,在放牧前进时,家畜保持经常向左偏转的弧形方向。失群家畜,不会远离,便于寻找。训练熟练以后,稍加呼唤,羊群即可自行倒转队形,并可以在很小的范围内调动自如。
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图121 螺旋前进的一条鞭形
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没有一条鞭放牧习惯的畜群,经过耐心训练,才能操纵自如。譬如乳牛的放牧,不易列成一条鞭的队形。但牧业劳动模范,黑龙江省的红色草原牧场的牧工孙锡智,在经过耐心训练以后,建立了乳牛群的一条鞭放牧法。在羊群中,蒙羊多有一条鞭的放牧习惯,而藏羊群则需较多的训练。
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满天星式放牧队形
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是将家畜散布在一个轮牧分区,或一定的范围以内,令其自由采食。牧工指挥牧犬,在畜群附近监视,不使畜群越界或过分分散,直到牧草采食完全以后,才能转移到新的牧场上去。这种队形适于牧草特别优良、产量很高的牧场,或牧草特别稀疏,且生长不均匀的牧场(如荒漠、半荒漠牧场)。前者因牧草丰富而优良,家畜可以停立静食,如采用一条鞭式反而互相影响,致使牧场不易采食均匀;后者因牧草生长不良,令家畜自由觅食,可以在较大空间内,同时得到较多饲料。
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一年生草地和播种多年生草地,有大量豆科牧草,其产量在5000~6000kg/hm2青草以上时,放牧技术应更加细致。假设100头牛或600只羊的畜群,最初1~2d放牧,其面积应该不大于0.5~1hm2。以后当牧草不足时,每天早晨,先放牧已经放牧过的草地,另外增加0.5hm2的新鲜牧场。这样在早晨较饥饿时,前一天所不曾采食的,适口性较差的牧草可被利用。这样对于草地的利用较完善。为了有秩序地进行放牧,牧工需在畜群前面阻挡畜群,不使迅速前进,使其在一定范围以内安静采食。经验证明,这样的放牧方式,效果不低于青刈后舍饲。
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根据我们研究的结果,划区轮牧时,家畜游走时间远较自由放牧的少,而采食时间及卧息时间远较自由放牧者多(表89)。可见,不仅放牧制度有赖于放牧技术来体现,放牧制度也是影响放牧技术的一个因素。
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表89 三角城羊场藏羊群粗放划区轮牧与自由放牧家畜行动时间分配表
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不论何种放牧队形,都应该使家畜在一昼夜内吃饱三次。在不行夜间放牧的家畜,白天吃饱次数也不应低于这一数字。西北牧民的经验是:“一天能吃三个饱,一年能下两茬羔;羊吃两个饱,一年一个羔;羊吃一个饱,性命也难保。”吃饱的征象,在反刍家畜是休息反刍;不反刍的家畜,吃饱后静卧休息。如果不能达到“三饱”的标准,家畜健康将受影响,应该适当延长放牧时间。
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我国牧民的这些经验,是畜牧业的宝贵财产,应该大力总结、推广。
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有些牧工在放牧时,不是走在畜群前面,而是走在畜群后面,即所谓“抱着放”。这时家畜就要迅速前进。有时为抢食优良牧草而奔走若狂,不能收到控制畜群的效果。
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有些牧工虽然走在畜群前面,但不是面向畜群,而是背向畜群,不能及时观察畜群放牧情况;而且也不是左右走动,不能有效地防止畜群前进过快。因为走得慢一些,畜群前进较快,可能走成“V”字形(图122[77])。到一定限度时,会从凹入部分突然分成两半,绕过牧工,奔向前去。因而牧工的前进速度决定于畜群的前进速度,失去对畜群的控制,牧工只起引路的作用。
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图122 不正确的放牧队形
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更错误的是,有些牧工不了解放牧中对畜群控制的基本原理。由于长期游牧的结果,认为家畜跑路越多越快,越吃到好草,放牧效果越好,因而,有“放跑羊”的错误说法。甚至有些地方把“羊把式”(北方土话,为“内行”的意思)误认为“羊八十”,每天羊只的放牧行程,达40km(80里)才算合乎理想。根据我们的实际测量,在牧区羊群的前进速度,一般每天可走20km,前进快的达30km,少的也有15km。甚至有些牧工根本不让家畜在放牧中休息,强迫它们不断前进,认为休息将使家畜吃草数量减少,或惟恐好草被其他家畜吃去。因此,他们的畜群春天抢青,夏秋抢花,无时不在抢牧当中。这样的放牧方式,不能不使家畜体力遭受严重耗竭,草原也遭受严重践踏。我们应该与自由放牧所造成的这种恶习做坚决的斗争。
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为了有效地控制放牧队形,首先我们应改变目前家畜放牧中的“野牧”方式为跟群放牧。所谓野牧,就是将家畜赶上牧场,无人照管,令其自由采食和游走的放牧方法。“野牧”多用于蒙族居住的荒漠、半荒漠的骆驼群,及藏族居住的高山草原上的牦牛群和马群。家畜放牧在牧场上,多则数十天不去探视,少则一天只巡视一两次。骆驼群有时经年不管,只有在需要捉来役用或出售时,才到水源等候,骆驼前来饮水时,即行捕捉。这种放牧方式与划区轮牧的先进制度相差过远,绝不相容。而且容易传播兽疫和走失。我们若干牧区正在提倡是跟群放牧,只有在牧工严格监视之下,家畜才能很好控制,收到完满的放牧效果。
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第三节 放牧家畜的作息时间
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作息时间是家畜在一昼夜中的时间安排。保证有正确合理的作息时间,是养好家畜,管好牧场的不可缺少条件。畜群的作息时间应包括:放牧、挤奶、饮水、补饲(精料和青料)和休息等内容。
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作息时间要根据当地气候条件和家畜的饲养管理条件来定。当季节不同,家畜种类、年龄、性别、补饲或放牧情况不同时,作息时间也应有所不同。我们反对根据人的生活习惯,来一般化地制定家畜的作息时间,这会严重影响到家畜的放牧效果和畜产数量。而这却是我国许多牧场所犯的通病。
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放牧家畜的作息时间,应该遵循下列原则来拟订:
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1.完全放牧不予补饲的家畜,放牧时间总数一般不得少于10h,高产家畜应放牧12~14h。但在草被稀疏矮小、上述放牧时间内不易吃饱时,应延长放牧时间;反之,则可缩短放牧时间为6h或8h。
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2.根据各种家畜不同的需要,规定相当的饮水次数。
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3.全天放牧时间应分为2~3段,乳牛、马群、羊群可分为3段;肥育牛分为3段。每段3~6h,段与段之间隔为休息时间,休息时间中可以补饲、饮水。
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4.应该避开酷暑、严霜来临的时间。西北、内蒙一带,夏季酷暑为12~16时,严霜在6~8时。
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5.应该重视夜间放牧,特别在牧草稀疏不易吃饱,或白天酷热,有牛虻扰乱时。开始施行夜牧时,家畜因不习惯,多聚集一团,不敢散开吃草,但在经过训练以后,这种情况可以改变。训练夜间放牧的方法是:畜群前面有一个牧工引路,后面一个守护,几天以后,就可养成夜间放牧的习惯。
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马匹有夜间采食的习惯,而且可避免牛虻侵扰。所以夏季宜尽可能利用夜间放牧。
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今举出各种家畜在放牧中的作息时间(表90),以供参考:
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表90 乳牛的作息时间表
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冬季如果产奶量减少,可以将第一次挤奶除去,改为休息时间。内蒙古食品公司正黄旗牧场青年突击队,放牧女工好拉尔提出的“三三二”放牧法(三次放牧、三次休息、两次饮水),可以使乳牛每日增产0.75kg鲜奶。这一放牧方法的优点,在于延长放牧时间3h(21~24时),而且就地休息,减少家畜的往返辛劳。
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放牧女工好拉尔的“三三二”放牧法行之于肥育牛群,也证明有效。她的牛群每月每头增重平均已达32kg,每昼夜可达2kg以上。
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表91 放牧女工好拉尔“三三二”放牛法作息时间表
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表92 犊牛作息时间表
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表93 肥育牛群作息时间表
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如果按照上述作息时间进行,夏季夜间放牧时间较长,有时牧工及家畜习惯不易很快养成,可以采用内蒙古自治区,察哈尔国营旗商品牧场,青年突击队郑隆羽小组所创行的“四三二”放牧法,即四次放牧、三次休息、二次饮水。这一办法,由于增加了放牧和休息次数(一般为一天两次),在放牧时间并不延长(仍为9h)的情况下,家畜采食数量可能有所提高。但是为了便于牧工吃饭,休息,每次休息时,仍返回畜圈,这不能不增加家畜往返辛劳,如果能就地休息,效果当更好一些。
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表94 羊群作息时间表
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新疆玛纳斯30农场,畜牧一队高得喜牧羊小组,仅仅采取了延长放牧时间(由9h增加至14h左右),增加夜间放牧,避免中午炎热时放牧的措施,收到很好的效果。他们所放牧的502只去势公羊,4月底平均体重36kg,到6月底已达57.5kg,比上年8月份平均体重还高出10.5kg,突破历年增重记录。
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表95 郑隆羽放牧小组的“四三二”放牧法作息时间表
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表96 高德喜牧羊小组作息时间表
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表97 马群放牧作息时间表
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以上各表所列家畜放牧期间的作息时间都是参考数字,各地运用时,可根据各项原则,斟酌取舍,不可拘泥一式,生硬引用。
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从以上的论述当中,我们可以检查一下,我国牧区在放牧家畜的作息时间上,也还存在着一定的问题。
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我国家畜的放牧,马匹及牦牛是昼夜放牧,令其自由采食,自由休息,在作息时间上问题不大。而乳牛群及羊群,在放牧的作息时间上颇有问题,主要表现为放牧时间不足。一般放牧是从上午日出以后,到下午日落以前,大概是从9~10时出牧,17~18时归牧。放牧时间为8~9h。由于牧地常常距离畜圈较远,家畜往返要走0.5~1h,这样放牧时间又要减少1~2h,在牧场上停留的时间只有6~8h。这中间还受炎热与酷寒的天气条件影响,特别在夏季天气炎热时,家畜在荫蔽处静立不动,不能采食,这种休息时间往往长达2~3h。因而家畜真正的放牧时间。有时甚至缩减到4~5h。显然,这是非常不够的。如果水源很远,有时来往需半天乃至一整天的路程,那就更严重地减少了放牧时间。因而,我们在牧场的具体工作中,应该密切注意家畜在放牧中的作息时间。
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改进放牧时间,有两方面的因素。一方面是真正按照家畜的需要,制定时间表,考虑如何对增进畜产品有利,而不应按照人的习惯,机关式地规定作息时间。我国有经验的牧民,多已解决了这一问题,他们根据气候、牧场条件及家畜健康状况,随时改变出牧与归牧的时间。譬如在霜大时,出牧较迟。夏季在天明以前即出牧,日出前后已可得一饱,稍事休息,在12时以前又可吃得一饱,下午天气炎热时,即令家畜在荫蔽处休息,16时左右再令家畜采食,直到天黑又可吃得一饱。这就有效地提高了放牧效果。
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另一方面是根据牧场情况及家畜需要,延长放牧时间。在牧草不甚旺盛的牧场上,家畜往往不能在规定时间内吃饱,应该延长放牧时间。如内蒙古牧业劳动模范放牧女工好拉尔,发现牛群在归牧时还十分贪食,断定没有吃饱,她就在平常的放牧时间以外增加了3h的夜间放牧,使每头牛的产奶量每天提高0.75kg。我国牧区有经验的牧民都主张早出晚归,延长放牧时间。在一定程度上,放牧时间的延长已经成为养好家畜、增产畜产品的关键问题。
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与改进放牧时间密切有关的问题,即带露水的牧草是否宜于放牧。我们已经确知,带霜的牧草对家畜有害,放牧时间应该避开清早霜重的时候。但是露水对于家畜的放牧影响如何呢?对这一问题有不同的看法。
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有人主张带露水的牧草不宜放牧,理由是:反刍家畜容易发生臌胀病,有时泻肚;牧草有露水时,可感染的蠕虫幼虫,可以借露水游到草叶上,家畜吃后容易感染寄生虫病。
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但根据我们的调查和了解,真正有经验的牧民,为了争取在夏季的放牧时间得到延长,采取相反的看法。理由是:有露水时,牧草适口性高,家畜采食良好,易于上膘,对草原利用也较完善;这时天气凉爽,适宜放牧,日出以后,天气逐变炎热,家畜就不安心采食,或完全不能采食,如果等露水干后再去放牧,是对家畜有害的。
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我们认为,在理解带露水牧草不适宜放牧的理由以后,并注意防止其缺点发生,在带露水牧草上放牧还是有利的,甚至是必要的。实际上,只有在带露水的豆科牧草上放牧,才会发生膨胀或腹泻。但草原上的天然牧草中,豆科牧草成分很少,不过1%~2%到20%左右。即使在雨天,也照常放牧,并不发生上述流弊。至于寄生虫病的防治问题,是重要的,有条件时应该避免。但如不放牧带露水草,家畜就不能吃饱时,则应以家畜吃饱为主,否则是本末倒置。事实上牧民的经验已经证明了,在带露水时放牧利多害少,家畜健壮。我们认为应该尽可能用其他的方法来防止寄生虫病的传播(如划区轮牧等),而不必仅仅拘泥于露水的牧草是否宜于放牧的问题上。
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第四节 放牧家畜的补饲
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干草的补饲
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当家畜在放牧中不能吃饱时,要用干草补饲。补饲时间以放牧后为宜,每天一次。如果在放牧以前即行补饲,家畜在牧场上采食不勤,影响放牧效果。补饲数量没有规定,视家畜放牧时吃草多少为准,这就需要牧工仔细观察。如遇大雪封闭牧场,家畜不能放牧时,需完全补饲干草,对于病弱家畜及幼畜,以及在放牧中采食能力较差的牲畜,应该补饲较多。“打草备冬”已经成为党和政府在牧区发展畜牧业的有力措施。但是仍有少数地区,忽视补充粗料,对于这一工作不够重视。殊不知在粗料不足时,精料补给过多,只能造成消化不良,对家畜健康并无好处。
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精料的补饲
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在放牧家畜的饲料不足时,或对若干高产家畜,应行精料补饲。但是,我国目前粮食生产还感不足,成本也较贵,只能居于干草补饲的次要地位。过去单纯的依靠精料观点,不仅消耗许多粮食,与今日的社会主义农业经营体系不相符合,而且对家畜健康无益。补饲精料除一般饲用的谷类作物如燕麦、玉米、青稞、豌豆、大麦、黑麦等以外,应尽量发掘工农业副产品作为家畜饲料,如碎粮、糠、麸、豆饼、血粉、鱼粉等,以减少粮食消耗。在必须补精饲料时,多在放牧以后补饲,每天一次,补饲数量看采食牧草的多少而定。
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多汁饲料的补饲
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在青草不足或枯草季节,加喂多汁饲料,对于家畜健康益处很大。对于高产乳用家畜及幼畜、种公畜尤为必要。马铃薯、甜菜、青贮料都是畜牧区域可以自行生产的高产多汁饲料,用它们来补饲,可以节省精料。乳牛饲用时,可一日三次,其他家畜可每天1~2次。
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矿物质饲料
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矿物质饲料为家畜维持正常的生长和发育所必需,对于幼畜、高产乳用家畜及孕畜,尤应重视矿物质饲料的补给。它的需要量虽然不多,但不能缺乏。
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食盐是矿物质主要的饲料之一。一般牧场条件下,每月食盐喂量为:绵羊——0.25~0.5kg,山羊——0.15kg,马——2kg,牛——1.0~3.0kg。产奶量多的家畜,需盐较多;牧草水分多时,需盐量较多;牧草中盐类少时,需盐量较多。食盐可以溶入饮水中,或放入食槽内与精料一同补饲,也可将食盐放在特制木槽内,让家畜在放牧前来舐食。如果用岩盐,成大块状,更便于家畜舐食。木槽如加顶盖,雨天损失较少。我国牧民往往将食盐置石板上,以代替特制容器,这个方法虽经济可行,但在雨天时损失较大。食盐喂给处最好与饮水处一致,水源远时也可在牧场上就地喂给,但放置地点应经常变动,以防家畜在食盐放置处来往频繁,导致放牧过重。
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骨粉、鱼粉等也是有价值的矿物质饲料,可以促进幼畜发育,防止孕畜、乳用家畜矿物质缺乏。大家畜每天可喂给100~200g,小家畜为30~80g,可与精料混合喂给。
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在土壤里缺碘的地区,可在每千克食盐中配合5mg碘化钾。
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第五节 水源和饮水
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饮水处的建立
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饮水的良好品质及充足供应,为任何草原及任何畜群所不可少的。饮水不但可以增加畜产品,而且可以增进食欲。优良饮水,每1L中所含的矿物质总量,不应超过0.6g,其中有害物质占1%~2%;可以允许的最大矿物质含量为2g/L,其中钠盐0.32g/L,钾盐0.15g/L,锰盐0.1g/L,氯0.48g/L,硫酸根0.4g/L,其中有害物质不得高于51%~70%。
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各种家畜的需水量及饮水次数 各种家畜在夏天的需水量约为:
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牛和马每天(24h) 约需 45L
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小牛、小马 13~26L
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羊(绵羊或山羊) 3~5L
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猪 6~13L
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骆驼(每三天) 60L
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但应注意,这一数字并非绝对不变,在饲用多汁饲料时需水较少,食用干饲料时需水较多。在估计家畜需水量时,应按夏季需水量估计,因在这一时期需水较多。如果夏季需水供应无问题,其他季节也就不会有多大问题了。如估计过低,夏天天气炎热,或水源减少,就会发生饮水困难。
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各种家畜的饮水次数,也因家畜种类、气候状况、饲料含水多少而不同。奶牛需水较多,如让它自由饮水,每天可达10~12次。在安排饮水次数时,春季每天至少3次,夏季最少4次,最好每2~2.5h饮水1次。成年马、干奶牛等,每天应饮水2次;羊应每天饮水1~2次,但在有青草可食时,而饮水又有困难,每1~2d饮一次水也可以。
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以下我们列举出各种水源及其使用时应注意事项:
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1.自来水 为最好的水源,需设水槽,每100头母牛,槽长不应短于20~25m。如有病畜,应隔离。
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2.河水 流动的河水,是仅次于自来水的最好水源,不但可以饮用,有时还可以灌溉草原或供家畜淋浴。但在利用时,需注意下列几点:
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1)如有病畜,应加隔离,并只在下流饮用;
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2)饮水地点应加选择,在河岸较平坦,地面较坚实处;
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3)加饮水围栏,以防家畜践踏污染(图123[78])。
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图123 河岸之饮水围栏
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4)在河水流量不定、有干涸可能时,应在上流建筑堤坝调节水量。
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3.泉水 为最好水源之一,但在饮用以前,须加检查,确定其矿物质多少及成分。在泉水较小时,可设水槽,其规格如自来水槽。在泉水较大时,其注意事项与河水水源同。
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4.淡水湖泊 天然湖泊为仅次于泉水、河水、溪流的优良水源,其优点是水量多,较为清洁;缺点是流动较慢,微生物较易繁殖。在饮用的设备上,与河水水源同。
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5.池塘 狭小的池塘积水,往往成为病原微生物的良好繁殖场所,应尽可能避免使用。在非用不可时,应保证澄清状态,不可扰动,只饮用上层清水。必要时,可用虹吸管的方法将上层水吸入水槽,供家畜饮用。
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6.沼泽积水、浅坑死水 是各种病原微生物的繁殖场所,都不可饮用,应将其填平。
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7.井水 在没有适当水源可以利用的地方,应打井吸水,以供家畜应用。但草原区的井往往含有较多的矿物质,有苦味,饮用前需化验。如果所含矿物质不致损害家畜健康,才可利用,否则需加特殊处理。
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无论任何水源,必须根据下列原则加以处理:
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1.家畜休息处及畜圈,必须远离水源,至少应在500m以外;
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2.保持清洁、澄清,不使家畜在饮水内排泄粪尿,或畜蹄践踏,饮水处地面应清洁坚实,随时打扫,最好用石块铺砌;
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3.饮水用具设备(如水桶、水槽、围栏),应经常刷洗。
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水源分布
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水源应均匀分布于全部牧场。每2个水源的距离,最好不超过2~3km,这样家畜在放牧中,可以保证从任何一点到水源之距离不超过1~1.5km。如果超过这一距离,牛、羊及幼畜都将因往返饮水而耗费过多的体力。马群虽可距离较远,但仍以1~1.5km以内较为方便。
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在上述范围内,道路崎岖的地方,距离应稍近,道路平坦可稍远。
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各种水源水量,应平均分布于全年各季,如果畸多畸少,就不能发挥它的最高效用。而其利用情况,则受最少水量的限制。
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第六节 放牧家畜的荫蔽设置
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棚舍
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在经济条件较好的冬春牧区,应建立棚舍防御雪风及寒冷的侵袭。根据目前我国牧区情况,修建棚舍不一定要很好的建筑材料及过高的标准。首先要求在数量上足够容纳全部家畜,并应注意光线充足,地面经常保持干燥。在一个大棚舍内,最好分隔成若干小栏,以防大群家畜过分拥挤,互相扰乱,不能安静休息,甚至引起孕畜流产。
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畜圈
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春秋牧场及夏季牧场在天气不太冷时,可不需要棚舍,但为了管理方便及夜间住宿,避免兽害,应设立畜圈。在我国广大牧区的冬春牧场,也往往没有棚舍而只有畜圈。畜圈可能利用的方式根据目前情况有下列四种:
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用土墙围栏 在我国广大牧区,尤其是西北牧区,筑畜圈者多用此法,即用土筑墙,围成方形或长方形的露天畜圈。夜间将家畜驱入圈内可以避风。目前情况,因限于人力不足,畜圈往往过于狭窄,应该设法改正。土墙高度一般为2m左右,不足的,往往堆柴草弥补,既可存放烧柴,又可挡风雪,也还适用。
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用木栏围圈 在陇南及东北部分地区,林木较多之处用木栏围成畜圈。其优点是建筑轻便,缺点是不能避风。
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用灌木枝条围栏 在内蒙古、西北土质多沙地区,不能用土筑墙,先以灌木编制成篱笆。然后再埋木桩固定栅笆围成畜圈。内蒙地区多做成两层栅笆,中间距离约33cm,中填牛粪,有良好的防风御寒作用。
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用大车及木栏围圈 在内蒙古牧区,每一公社都有若干辆大车,在放牧时用来载运用品、帐篷、粮食等物品,住下来时把大车头尾相接,围成圆圈。大车不多时,中间可以相间地挡以木栏围成畜圈。冬季时在向风一面,围上半个圆圈的毡子,用来防寒。畜圈筑成后,多在夜间将羊群等小家畜安置圈内,而牛马等大家畜,仍系于圈外。
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无论何种畜圈,都应注意两个问题:
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1.畜圈不应过分狭窄 陕北一带有“肥羊出大圈”的说法,因过分拥挤时,孕畜易致流产,而夏季酷热,彼此干扰,不能很好休息。据著者调查,羊圈以每一带羔母羊占地不少于1.8m2为宜。内蒙古自治区陈巴尔虎旗牧业劳动模范阿木古朗的经验,209只母羊及羔羊,其羊圈直径为21.63m最好,与上述数字接近。
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2.畜圈内部须经常保持干燥 应每天垫干土。冬天不能有粪尿结的冰,夏天不能有泥泞,否则家畜容易得疥癣、腹泻、腐蹄、流产等病。
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第七节 特殊放牧技术
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在不同的气候条件下,放牧时应该注意的问题 畜群在放牧中的前进方向,应以天气条件的不同有所区别。天气寒冷时,畜群应顺风前进,并面向太阳;天热时,畜群应顶风前进,背向太阳。但在下雨天,应该顺风放牧,否则,家畜面部受风雨袭击,不能安静吃草。因此,黑龙江省的牧业劳动模范孙锡智,把夏季放牧的畜群前进方向,总结为两句口诀:“迎风背太阳,雨天顺风放”,如果太阳照射的方向与风向恰成交叉即便“迎风”而不能“背太阳”时,可以权衡轻重,选择最有利的方向来放牧。
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上述前进方向,是在人为控制之下进行的,如果不加控制,在无太阳,或太阳不甚强烈时,马群常喜逆风前进,因而有“顶风马”的说法。因此夜间放牧时,牧工如果不跟马群放牧,只需随时察看风向,就可知马群之去向,第二天很容易找回来。至于与“顶风马”相对的“顺风牛”一谚,可能是语言游戏的性质,还未见其有确切的根据。
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当风暴发生时,应令家畜静立,然后发动较多的人力前来营救。如在途中或旷野上遇到暴风,也应尽可能使家畜静立不动。在大风雪中视线不清,往往迷散走失,这时应带领畜群顺风行动,畜群彼此拥挤前进,不容易失散。如果必须逆风前进才能返回畜圈,可在领头的家畜面前,以毡片或木板遮蔽风雪,引导它们徐徐前进,全部畜群即可跟着移动。对于羊群,可以用大车后尾装挡风板,引导羊群逆风前进。
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万一发生失散现象,在风暴停止后,应立即发动群众分头寻找,赶回来集中一处,由牧工认领。
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夏季马虻多时,可在夜间放牧。如果夜间蚊虫很多,而草地潮湿,则应避免夜间放牧。在牧场附近,在上风熏烟,可以驱散蚊虫。
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雨天不应在一个分区放牧过久,应以1~2d为限,否则会造成植被严重的损害。
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在有霜时,采食过多往往引起家畜流产或腹泻,因此出牧宜稍迟,等太阳出来后再行放牧。
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有些牧场,牧草适口性差别较大,或家畜选择性很强,牧草往往不能均匀地被采食。这种现象,有时即使在划区轮牧的精心管理之下,也不可完全避免。为了防止牧草浪费,杂草孳生,可以采取下列方法,使家畜均匀采食;①第二天放牧时,重新在头一天放过的分区土再吃一遍,这时家畜饥饿,采食牧草不很严格;②在粗劣牧草上喷洒食盐水,增加其适口性,而喷洒时间最好在早晨或傍晚,以免迅速蒸发;③实行不同畜群放牧,例如在一个分区上,第一次先放牛,第二次放马,第三次放羊,这样可以提高草地生产力,但是必须注意最后一次放牧后,应留下足够的高度,并勿使践踏过甚,以免妨碍再生草的生长;④每天放牧时,先从牧草水分较少、适口性较差的地方开始,然后逐渐移到汁多、适口的牧草地区。这样可以减少其荒弃率。
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季带转移时,应该避免由于饲料转变所引起的家畜病患。因为不同季带,其牧草的生长发育阶段,乃至牧草种类,往往有所不同。而我们知道,家畜饲料的任何突然转变,都可引起消化道的疾病。尤其在早春时,家畜从枯黄贫乏的冬季牧场,转移到春季放牧时,往往过于贪食,甚至连有毒有害的植物也吃下去。常引起腹泻、下痢,更因经过冬季的长期困乏,容易引起死亡。对于草原来说,如前所述,春季牧草多在危机时期,利用不当还可招致减产。有经验的牧民,都对季带转移有足够的警惕。
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在春天牧草萌发时,应尽可能地加喂多汁饲料或其他补充饲料,使家畜吃到八成饱,然后再赶到牧场上放牧,这样可以减少采食数量。以后逐渐减少补饲数量,增加放牧时间,使家畜的牧场饲料逐渐改变。在新萌生的牧草地上,放牧时间的延长进度可以参考下列标准:第1~2天,放牧2~3h;第2~3天放牧4~6h;第3~4天可以增加到8~10h,经过四、五天以后再整天放牧。
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在纯牧区或大规模的牧场上,以放牧为主的饲养方式,大量补饲有困难而必须全天放牧时,可以从草坏的地方逐渐往草好的地方赶,中间也应经过4~5d的过渡期。有时也可以在出圈以后,先赶到草坏的地方放牧,再到草好的地方放牧。前者的放牧时间逐渐缩短,而后者的放牧时间逐渐延长。经过一周左右以后,才能在好草地上全天放牧,这样不仅对家畜有利,对草原也极为有利。根据В.И.叶夫谢也夫的试验,如果早春牧场放牧强度只到正常放牧强度的40%~50%,可使牧草产量增加1.5~2倍。
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冬季放牧的问题 我国不少畜牧科学工作者,对于冬季放牧采取否定的态度。冬季虽是较适宜于舍饲的,但是在劳动力缺乏、机械化不足、打草困难的牧区。如果冬季采用舍饲的方式,粗饲料的供应将成为不能克服的困难,这时就有必要施行冬季放牧。我国牧区的冬季放牧,几乎仍然是冬季饲养的唯一方法。因此,我们应该对冬季放牧特别注意,首先,应妥善地组织季带划分,保证在冬季家畜有足够的牧草;其次,要注意蔽风、防雪,这些已经在前面讨论过了。冬季放牧中,严霜和积雪常常造成困难,孕畜应该在霜消以后再开始放牧,以防造成流产。据我们观察,在西北草原上,当积雪超过10~25cm时,羊群觅食困难,超过20~25cm时,即不能觅食。马群在牧场上积雪超过40cm,即难于觅食。因此,在下雪以后,如果积雪在40cm以下,可以先放牧马群,马匹可以用前肢将积雪刨开吃草。然后再放牧羊群,羊只可以在马群以后采食剩余牧草。当积雪过厚或无马匹前导时,可以用特制的“V”形破雪工具,将草上积雪刮除,再行放牧。这种破雪工具已于1955年冬在我国内蒙古和新疆试制成功。
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反刍家畜在放牧中,常常引起胀气病,特别是在植物多汁或有大量雨水和露水附着,而牧草中有大量豆科牧草时,牛、羊吃了往往使瘤胃发酵而致膨胀,严重时30min内即可致死。因此,在上述情况下,放牧应特别小心,随时观察。在有大量豆科牧草的牧地上,不要连续放牧时间过久,一般不超过20min,即须驱至其他牧场,或先在其他牧场放牧以后,再到豆科植物为主的牧场上去。在纯苜蓿地及其他豆科牧场放牧时,最初三、四天内,每次放牧不要超过10min,每天不要超过1h。在以后的2~3周以内,每天放牧时间不要超过2.5~3.5h,每次放牧不要超过30min。如果发现胀气症状,可以用粗绳或木棒横衔在家畜口中,使它慢慢爬坡,可以促进排出气体,也可插入胃管排气,同时,可灌服甲醛溶液(1L水和以40g甲醛),或用松节油(2汤匙松节油和水1L)。这些溶液大牛约1L,犊牛约0.25L,大羊约0.5L,小羊约0.2L即可。
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如果上述各法处理后仍不见效,或发现过迟,胀气已极严重,可用套管针在左侧肷部斜前向下刺入,然后拔出针心放气。放气时,可用手略加阻塞,使气体徐徐排除,如果排气过猛,家畜腹压骤变,导致休克。放气完毕后,可自套管中灌入上述药物,以防止发酵。
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对于家畜的直观识别和经常检查,是牧工及牧场管理工作者的重要任务,新型牧场多用编号的方法来识别家畜。但在大群管理的牧场条件之下,任何编号方法都不能完全代替对于家畜的直观识别。只能在熟悉地从大群家畜中,识别出任何一只需要的家畜时,才能很好地掌握畜群,容易发现个别家畜的病患、发情及其他异常状态。每个牧工应该熟记所经管家畜的体温、脉搏、呼吸次数等常数,如果发现可疑现象,应立即检查,并给以适当措施。有的牧场定期测定家畜体重,如新疆建设兵团的某些单位采取十日称羊制,这样也就可以随时检查放牧效果。但称重次数不可过多,以防对家畜过分扰动,影响健康。
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我国牧民识别家畜有很多好经验,对任何大群牲畜,数日之内就可全部认识,对个别的少数家畜,只要见过一面,就能在大群牲畜中准确指出。但对于家畜的直观识别,还是要经过长期锻炼的,只有养成对家畜外形有足够的敏感后,方才可以从它的细微神态中,很快区别开来。
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主要参考资料
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[11]王栋. 草原管理学. 南京:畜牧兽医图书出版社. 1955,239~240
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第四编 牧草的调制与保藏
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第十一章 干草
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第一节 干草的意义
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在家畜的各种饲料当中,干草是最普遍、最便宜的优质补充饲料。目前,对于任何一个农业或以牧业生产为主的人民公社农牧场来说,都多多少少有一些调制和补饲干草的经验。
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干草为什么这样普遍呢?首先因为制作干草的原料很丰富,只要有牧草(天然的或栽培的)生长的地方,几乎都可以制作干草。
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其次是制作方便,不需要复杂、昂贵的设备。只要具备一定的知识,几乎人人都能调制品质优良的干草。
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因为原料丰富,制作简便,所以它的成本也比较低。在我国,它几乎是所有饲料中最便宜的一种补充饲料,一般比农作物的藁秆还要便宜1/2~4/5,和谷实饲料、多汁饲料及其他工农业副产品相比,就便宜得更多了。
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另外,它还有便于储藏和利用的优点,只要储存得好,可以经年不坏,并可随时取用。它不像其他补充饲料一样,需特制的容器或饲用前需特殊调制技术。
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当然,更重要的,是它有为家畜所必需的各种营养物质,比如蛋白质的含量约为7%~14%,可消化的碳水化合物(热能及构成油脂的给源)约40%~60%。另外,含有丰富的矿物质和一定数量的维生素,它不仅可以基本满足家畜的维持日粮,而且对于每日产奶5kg以下的奶牛,也可以基本满足营养的需要,而不必加喂其他饲料。
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由于干草具有良好的饲用价值,成本低,制造简便,原料丰富,所以在世界各地的畜牧业中,都占着重要比重。我国的干草,由于过去在反动统治下畜牧业备受摧残,基础薄弱,即使在枯草季节,家畜也完全依靠放牧,不予任何补饲。不仅草质粗劣,数量不足,在漫长的冬春两季,家畜饥寒交迫,非常羸弱,几乎不可避免地形成季节性的大批死亡现象。有时死亡数量可达家畜总数的40%。这一历史遗留下来的压在我国畜牧业上的沉重包袱,解放后几年以来,虽经党政大力挽救而解除,但仍不断造成巨大损失。党针对这一情况,年年号召 “打草备冬”,将它作为牧区和半农半牧区的一项中心工作,近年来已有很大进展。目前,割草地的面积已达到8.5×105hm2,在不少地区,在以放牧为基本方式的饲养条件下,已可以有足够的干草作为补充饲料,这是我国畜牧业在向前进一步发展的一项重大措施。
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第二节 干草的收割
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收割时期
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是否适当,对干草的品质和产量有重大的影响。严格说来,每种牧草都有它的适当收割时期。但在实际运用中,除了个别性状特殊的牧草以外,在禾本科占优势的草地上,最好在抽穗期刈割;豆科牧草占优势的草地上,则以在初花期刈割最好。
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从表98资料可以看出,禾本科牧草(无芒雀麦和无地下茎雀麦)在抽穗期不但产量高,而且蛋白质的含量也很高。豆科牧草在始花期,才是干草产量和蛋白质的高峰时期。
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表98 不同刈割时期对干燥草原上多年生牧草的产量和营养成分的影响(kg/hm2)
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如果收割过早,牧草的蛋白质含量虽然很多,营养价值颇高,但是含水太多,干草产量很低,调制干草所化费的人力物力就相对增高,所以是很不经济的。
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如果收割过迟,将要导致一系列的严重缺点:
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1.干草品质低劣,较突出的表现是蛋白质和维生素含量锐减,而纤维素含量激增;
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2.由于干草品质变坏,它的适口性就降低,在喂家畜时,很容易造成大量的浪费;
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3.刈草地,最好1年能利用2次以上。可能2次都用于刈草,也可能1次刈草,把再生草用来放牧。如果刈割过迟,再生草生长衰弱,则不能再行利用,或勉强利用而产量很低,因而减少了饲料基地的生产力;
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4.刈割过迟时,许多杂草得以结籽繁殖,使草地植物成分变坏;
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5.我国夏末秋初雨量较多,对调制干草极为不利,所以应在雨季到来以前就调制完毕;
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6.如果刈割过迟,将与秋收工作同时进行,这就造成了人力、畜力、机械力量的紧张状态,使收割质量和数量受到损失。
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因而,干草的收割时间应该根据牧草的生长发育阶段进行严格的选择,不应过早或过迟。但是,我们不要忘记,还要考虑另一方面的问题——天气是否宜于调制干草。如果从牧草本身来看,纵然已经达到适宜收割时期,但这时阴雨连绵,勉强收割,不仅给收割工作带来困难,而且使干草品质严重降低。这时宁可收割时间提前或错后,以避开雨期,而不能冒雨收割。
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割草的高度
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也影响干草产量和品质。显然收割时留茬越高,干草的收获量也越低。由表99资料可以清楚看出这一现象。下繁草越多,留茬所引起的产量损失也越大,在有些干旱草原地区,可能减产45%。
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表99 各种不同割草高度干草的损失量
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但是我们知道,禾本科牧草一般靠近地面的基部,叶片较多,如果留茬过高,不仅总产量减少,而且所减产部分是含有较大比重的叶片。而叶片是干草中适口性高、营养价值也较丰富的部分,这就不能不使干草的品质跟着降低。从表100资料看来,随着留茬高度的增加,营养物质逐渐减少。有的试验指出,在干旱草原区当留茬高度由4cm增至12cm时,干草的蛋白质损失可达46%。
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表100 各种不同刈割高度干草的化学成分
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但是,我们也不应把刈割高度无限制减低。因为牧草的再生,需要一定数量的可塑性养分,这些养分一部分取自根部,一部分取自留茬部分,如刈割过低,可能使牧草的再生力减弱,影响以后的产量。
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我们建议根据草原类型的区别,可以采取这样的留茬高度:
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1.在干旱草原区,以下繁草为主时,留茬高度以3~4cm为宜;
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2.在湿润草原及一般草原的湿润地区,牧草高度中等以上时,以5~6cm为宜;
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3.在高大杂类草较多,而且长年未经刈割的草地上,可以留茬6~7cm,以避免干草中混杂大量的粗茎,使品质降低;
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4.第2次刈割留茬高度,可较第1次刈割者多留1~2cm,以增加它的再生性和耐寒力,使它能顺利越冬,来年生长较旺盛。
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干草收割又要及时(不能过早过迟),又要完善(有一定的留茬高度,不能有大量漏割牧草等),因而需要妥善地组织割草的人力和机械力量。
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人力割草,是过去我国割草的唯一方式,目前在牧业区走集体化以后,已有逐渐为机械力量所取代的趋势,但人力割草仍占主要的比重。现在通常用小镰和鐥刀两种,小镰多用于西北、华北一带;而刀则为东北、内蒙古自治区东部广泛采用,小镰劳动效率甚低,在中等草地上一般每人每天只能割250kg青草。刀工作效率比小镰提高5倍左右,每天可割1100kg青草,当人力较多时,能起较大的作用。特别在若干地面不平,面积窄小的草地上,机械运转困难,用刀割草较合适。
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机械割草是我国牧业区公社化以后收割干草的主要方式。只有充分机械化,才能解决牧区劳动力严重不足,而满足家畜所需大量干草的需要。现在,我国应用最广泛的是马拉割草机,各地农具厂生产颇多。使用马拉割草机,割幅1.4m,两匹马拉,一人操纵,在中等刈草地上,可以每天割草7000~10000kg青草,约4~5hm2。在不少地区,为了及时收割,一台机械配备3个人,6匹马,分3班昼夜收割,工作效率可以大大提高。
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拖拉机刈草,在我国各国营农场及草原工作站已经施行,效率很高,成本又低,它每小时可刈草5hm2,每天可收割40~50hm2,其效率又比马拉割草机提高10倍。
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根据西北条件,经过生产实践证明,以拖拉机割草(干草)成本为1,马拉刈草机成本为1.5,而人工割草成本则为3.2。可见利用机械割草,不仅可以解决牧区劳动力缺乏的问题,及时收割,保证干草的优良品质,并且可以大大降低干草成本。
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第三节 干草在调制过程中发生的变化
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调制干草的目的在于使青草中水分迅速蒸发,使含水量达到15%~17%的标准,这样干草才能久贮而不致发酵或霉烂。但在调制过程中,当水分蒸发的时候,往往不可避免地发生一系列的变化,这些变化或多或少地影响到干草的品质。干草在调制过程中至少损失养料20%,有时损失养料50%以上。
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养料损失的原因主要是:
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1.牧草叶片的幼嫩和细弱的部分,在干燥、翻转、搬运、堆积时,往往碎裂脱落。而这些脱落的部分含营养物质最丰富,消化率和适口性都较高,因此它的饲料价值所受的损失,往往超过重量的百分比。例如苜蓿,叶片中所含的蛋白质为茎部的2倍以上。如果在调制干草过程中损失重量12%,则以其蛋白质来计算,可能损失40%以上。在豆科牧草之干草调制过程中,叶片极易脱落,如不注意,可损失大半营养价值。
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2.日光照射与漂白作用,使牧草中所含的维生素大量损失,如可以转变为维生素A的胡萝卜素,在强烈日光照射以后,损失甚多,甚至完全无存。维生素C在干燥过程中几乎全部损失。而维生素D在日光曝晒以后,则有所增加。
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3.在调制过程中,如遇雨水淋洗,则其易溶于水的营养物质就会大量流失。蛋白质、糖类及维生素损失甚多。试验证明,苜蓿刈割以后,经过3次大雨淋洗,降雨量共62.41mm,其干物质可减31%,而蛋白质损失达60%,无氮浸出物损失达41%。因此,我们在调制干草时,应该无论如何避开雨季。
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4.生物化学作用所造成的损失,虽然没有前三者严重,但也可以影响干草的品质。牧草刈割以后,在开始水分蒸发的时候,进入调制过程的第一阶段,植物细胞并不立刻死亡,往往继续进行一个时期的呼吸作用。而且细胞内部的酵素,可以使蛋白质分解成氨基酸,糖类分解成简单的糖类,但消耗很少,不超过5%~10%。当植物体内水分减少到40%~50%时,细胞便会死亡。这时进入调制过程的第二阶段的变化,糖类进一步分解变成二氧化碳和水,同时放出热能。在通风不良,干燥缓慢时,甚至可以生长霉菌,使干草发霉。因此,在第二阶段的干燥变化中,可以造成营养物质的大量损失。应该尽可能缩减第二阶段的过程,而第一阶段的变化可以使干草在完全干燥后产生特殊香味,增加干草的适口性。
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我们了解了干草调制过程中养料损失的途径以后,在操作中,就可以竭力避免这些损失,制出品质优良的干草。
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第四节 干草的干燥处理
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干旱草原地带和半荒漠地带
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制作干草,如遇天气炎热,空气干燥,在调制时,应该注意防止曝晒过度。在较潮湿地区,当青草含水较多时,刈割以后,可在原地平铺曝晒5~6h,水分含量大约降到50%~55%,然后应耙集成疏松的小堆,使它自行阴干,再加以贮藏。但大部分干旱草原和半荒漠地带、气候干燥,以旱—中生植物为主,牧草含水量只有50%~55%,因此,可以一边刈割,一边耙集成堆。这可以使干燥过程迅速完成,而且使牧草在疏松的小堆中自行阴干,以减少由于曝晒所引起的损失。从表101资料中可以看出,在疏松堆中阴干有明显的优越性。灰分和蛋白质含量都可提高14%。这是由于在疏松堆中阴干,细嫩部分及叶片,免于日光中直接曝晒易于碎落。同时,可以减少日光的漂白作用,使干草保存鲜明的绿色和较丰富的维生素。同时在堆中,可以经过适度的发酵,产生芳香气味,增加干草适口性。通常在小堆中干燥一天,即可完全干燥。但当牧草茂密、含水较多时,如栽培草地、冲积草地或其他特别优良的天然刈草地,在堆中干燥1.5~2d,方可堆成大堆。这时干草含水量为20%~25%;在大堆中可以自行逐渐降低至15%~17%。如果在等到干到15%~17%才堆成大堆或过分干燥,在搬动时叶片必遭致严重脱落。
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表101 不同调制方法干草营养物质损失比较
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干草干到15%~17%的检定方法是:
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1.将干草贴在面颊,不觉凉爽也不觉湿热,好像没有水分的木片一样;
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2.取草束在手中抖动,听到有清脆的沙沙声;
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3.柔软,可在手中揉卷、褶迭,而不脆断,松手时,很快自动松散,但仍卷曲成团。如果水分少于15%,在揉卷时容易脆裂,不能卷曲成团。这样的干草,在贮藏、搬运时,叶片及细嫩部分极易碎落。
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如果水分多于17%时,在手中有凉润感觉。在抖动时无清脆的沙沙声,揉成草辫松手时松散很慢,少弹性,这样的干草在储存时极易霉烂。
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直感方法测定干草水分,经过与化学方法对照数次,取得经验以后,可以准确到误差不超过1%,即含水有1%不同时,就能准确感觉出来。
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森林草原带或亚高山区及其他潮湿地区
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干草收割时往往遇雨,甚至阴雨连绵经久不停,空气湿度也较高,这样晒制干草就比干燥地区慢得多,而且时常不能充分干燥,引起霉烂,造成严重损失。如解放前岷县军马场制作干草,连年大量霉烂,马匹在缺草季节吃了这些霉烂的干草,引起疾病而大量死亡。因此,在这些地区如何调制干草才能保证其优良品质,是一个值得注意的问题。
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当天气晴朗时,晒制干草的方法与干旱草原地区大致相似。但因气候较潮湿,牧草含水也较多,不能随刈割,随耙集成小堆。在割下以后平铺地上,过5~6h,待水分降低到50%,可耙集成小堆令其自然干燥。在牧草茂盛或含水量较多时,割下后平铺曝晒的时间,需延长到10~12h。在小堆中阴干1~2d,才能堆成较大的堆,这样再过2~3d已经充分干燥,可以堆成永久储藏的草垛。平铺曝晒时,如果遇雨须马上堆起,用席或藁秆遮盖,雨后再散开曝晒,已经成堆的干草在下大雨时也应加以遮盖,否则可以造成很大的损失。
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在阴雨较多的地区,为了有把握地调制品质优良的干草,最好设置干草干燥架。虽然需有一定的花费,但与因此在干草调制方面所得的好处相比,仍然甚为经济。干草干燥架有多种形式,常用的用独木架、角锥架、排式架、幕式架、排梯架等。
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独木架最为简便。长约2.5m的木柱,将其下端埋在干燥场中,深可0.5m,地上部分加以横木2~3层(图124),或将树干上的天然树枝削短亦可(图125),将铺在地上半干燥的干草用叉堆在木柱上,直到草堆与木柱同高,成一锥形。这样木柱所在的中间,空气流通,易于干燥,而且干草都成上下倾斜的方向,如遇雨,也便于排除,淋洗较轻。
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图124 独木干草干燥架
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图125 用树干做成的独木干燥架
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将许多柱式架成排设置起来,就成为排式架。
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各个木柱堆放干草完成以后,宛如一道屏障。这种式样可以容纳较大量的干草,也很方便。
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角锥架是用六根圆木束扎成三角锥(图126),每根圆木可长3~4m。在使用时,将干草自下层开始堆放,放在横木上,勿使草与地面大量接触,以便通风并防止受潮霉烂。然后层层上堆,直到顶部。最后在顶部盖一顶盖,防止雨水大量灌入架上干草。这样的干燥架,设置方便、迁移简便,而且通风条件较好,堆积量也大。我们试用结果,认为颇为适用。
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图126 角锥架
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幕式干草架,在两侧堆放,由下而上层层放在横架上(图127)。堆积量大,通风良好,曝晒面积比各式干燥架较少,防淋洗性能也很好,是颇为适用的。但堆放时需较细致,人工花费较多,而且容量与使用的木材相比,也较角锥架为小。
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图127 幕式干草架
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排梯架,相当于幕式架的一面,将其直立地上,干草堆放方式也同于幕式架,但其暴露面积远较幕式架为大,养分多受损失(图128[79])。甘肃南部农牧民有用这种干燥架的习惯,似乎可以改进为幕式架。
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图128 排梯架
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经过凋萎的干草,在较恶劣的气候条件下,也可在架上干燥,调制出品质较好的干草。由于使用干草架,干草品质有了提高,这方面的收益,每年可以相当干草价值的15%~30%左右。因而在大量调制干草时,设置干燥架不但不会造成浪费,反而在经济方面大有益处。
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在调制干草时,如遇反常的恶劣天气,即使在架上干燥也有困难或干草架不敷应用时,可以制成褐色干草。将刈割后的青草加以凋萎,使水分减少到40%~50%,分层堆积,1t青草和以食盐5~10kg,层层撒播均匀,并将草堆尽可能压紧,使未经充分干燥的干草在堆内自行发酵,升高温度,可达60~70℃,加速其水分蒸发,经2~3周逐渐干燥。因为,在高温发酵以后,这样调制出来的干草呈黄褐色,所以叫褐色干草。这种干草因经过发酵,营养物质比普通干草损失较多(可达40%),但适口性好为家畜喜食。尽管褐色干草有其独特的优点,但营养物质损失过多,非不得已时不宜大量采用,只能在调制普通干草发生困难时,作为一项辅助方法。
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第五节 干草的储藏
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干草的妥善贮藏是在长时间内保证干草品质不致变坏的唯一重要措施。干草的使用价值之一,就是可以久贮。如果在制成干草以后,不注意贮藏问题,不能在长时期内保证其优良的饲用品质,那么所有的精心调制,全属无益。因此,我们认为干草的贮藏问题,在干草的全部调制过程中占据非常重要的地位。有些技术工作者在干草干燥处理以后,就扬长而去,不注意堆藏,这是非常错误的。
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除了褐色干草干燥过程与堆藏过程可以同时完成以外,一般干草在干燥处理以后,还应该立即进行堆藏。
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干草的堆藏,有两种主要方式:一种是露天堆放;一种是堆放在干草棚中。在大规模生产中,采取露天堆放的办法,堆积方便,成本低廉;但干草数量不多时,存放在棚舍之中,可以更有效地保持干草的优良品质。我们在这里只着重介绍露天堆放的办法。棚中堆放不必解说也就清楚了。
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在干草堆放以前,首先选择适当的堆放地址,即地势较高燥,即使遇骤雨也不致有积水的地方,如果四周有树木墙壁等可以防风,更为有利。但为了防止火灾,与各种建筑物之间应有一定的距离:
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距周围棚篱 15m
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无火种住室 30m
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有火种住室 100m以外
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仓库厨房工厂等 150m以上
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距城市乡村铁路 300m以外
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对顶端距离 6m
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行间距离 30m
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消防用品应充分准备,并妥善分配于各堆草场上。草堆之间和草堆与围墙之间保持大约2.5m距离。每堆草均可以堆放1000t干草。
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场地选好,规划以后,应设置堆积台(图129)。不能把干草直接堆在地面上,以防雨水浸渍。堆积台高0.65m,边沿培成弧形,四周挖排水沟。沟深0.3m,底宽0.2m,上宽0.4m,并使它与全场的排水系统贯通,当下雨时可将草垛周围的雨水迅速排除。堆积台的大小、形状,应与草垛一致。如果为长形堆积台,应该使其窄面与主要风向垂直,长边与主要风方向平行。这样在干草堆好以后,可以少受风雨侵蚀。
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图129 长形堆积台(单位:m)
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为了保证干草不受潮霉烂,在堆积台上还要堆放底垫,干草不与堆积台的土面直接接触,以防止因毛细管作用,使大量土壤水分被草垛吸收而发生霉烂。根据各地条件不同,底垫可以用多种原料制成。
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在木料丰富的地区,底垫最好用直径12~18cm的木料制成,分2层,成十字交叉。如果木料粗细不同,可把粗的排在下层,下层木料距离为80~100cm,上排为30~40cm,这样的距离可以在经济使用木料原则下,不使干草与地面接触。但需注意垫底圆木必须妥贴安放,确保在干草堆积以后,不会因压力而部分下陷,致使草堆变形,影响干草储存期间的质量。
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底垫可以用枯枝、炉渣、石块、藁秆等材料制成(图130)。只要堆砌均匀、密实,而保持一定的厚度,就可以收到良好的效果。各种底垫应有的厚度为:
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图130 不同材料设置的垫荐(单位:m)
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枯枝底垫——25cm
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藁秆底垫——35cm
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炉渣与藁秆底垫——炉渣10cm,藁秆5cm;
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石块与藁秆底垫——石块15cm,藁秆10cm。
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草堆有不同的大小和形式,草堆越大,其相对表面积越小,因而少受风雨侵袭,容易保存干草的良好品质。因此,在可能范围以内,应尽可能做成大型草堆。但草堆越大,堆积也困难,而且干草来源可能有一定限制,一个短时期内如果供应干草数量不多,就很难在短时期完成大型草堆的堆积。如果为了堆大型草堆,一个草堆不能在短期内完工,风吹日晒,容易造成损失,因此草堆不应该也不可能无限制扩大。
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大型草堆,以长方形为最适合,长度可达20m,底宽4.5m,尖宽5.5m,肩高3.5m,顶高6.5m。这样在顶部可以形成一个45°倾斜的脊形,便于雨水流失,不使大量渗透入草垛内部(图131)。
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图131 长方形草垛
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当所存干草并未十分干燥时,如果堆成大垛,应该留出通风孔道。通风孔道可以纵贯草垛,叫纵道;也可以横贯草垛,叫横道。20m长的草垛,留两个横道就可以了,可成角锥形,高3.5m,即与肩部等高,底宽1.25m。
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通风道内可用三角架支持,但三角架需绑扎坚牢,以免干草堆满以后,因压力而变形影响草垛质量。通道内部应经常清扫,在雨雪横飞时应以草帘在向风处遮蔽,以免内部受潮。
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小草垛适用于规模不大的农牧公社及农牧场,或干草收割较为分散而量小,水分及品质有区别的时候。为了及时堆好,避免因长期暴露造成损失,并且便于按品质分类,也可以堆成小草垛。小草垛的优点是短时间内可以堆好,多不变形,技术简单。但缺点是暴露面积相对增加,使养分损失有所增加。小草垛有圆形和方形两种。
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圆形小草垛底宽为3.0~4.5m,肩宽3.5~5.5m,顶高5~6.5m,具有圆锥形尖顶,雨水可顺利流下(图132)。
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图132 圆形小草垛
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方形小草垛底边为5.5~6m,肩宽6.5~7m,肩高3.5m,顶高6.5m(图133)。这样,大约每长20m左右的堆积台上,可以堆放3个小草垛,其间相距1m,并在其间挖排水沟。因方形草垛的表面积较圆形小草垛为大,养料损失也较多,而堆砌也较圆形的困难。所以,最好还采用圆形的式样。
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图133 方形小草垛(单位:m)
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小形草垛因表面积较大,水分蒸发较易,因此干草水分稍多时(水分20%~25%)可不致霉烂,但水分更多时,也很易发酵或发霉。应以按照长形草垛的办法,建立通风孔道较为安全。
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堆积的方法是否适当,是否能把干草堆成满意的垛形,并确保虽经长期贮存而不致变形的关键问题。
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长形草垛在堆积时,如干草量多,可以从两头开始,一层一层的堆积,每层踏紧,并使中间隆出,一边往高处堆,一边向中间发展,最后两端在中间会合。堆积过程中,但中间部分永远较两端为低,直到肩部以上,收顶时,才使全部草堆取平。收顶工作最后在草堆中间完成。肩部以上收顶时,为了使侧面整齐紧密,可用模架。这样堆成的草堆可以确保中间紧密,随着长期堆积,有所陷缩,但不致使中间凹入,雨水积注草堆内部。
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当干草来源不够集中或人力不足时,可以先从一端开始,使保持一定斜坡向上堆积。等到高达肩部时,再转到另一端以同样方式堆积。
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在堆草时如果有数级的风力,为了递送省力,并使堆积紧密,可顺风递送,并迎从下风开始堆积。
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堆完以后,以绳索甩过草堆,一端由二人拉紧,堆草工人就从另一端徐徐滑下。
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最后,将T形的木杆在草垛四壁自上而下,用力刮下不稳的干草,以免损失,并可使堆中草端根根向下倾斜,以便雨水迅速流下,而不致大量透入堆中。
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在草垛堆好以后,约过5~7d,待其垛形陷缩,可以上附泥顶防雨。如果当地风大,顶部有被风吹乱或吹落的危险时,可按原来与草垛平行的方向,顺顶部脊背以绳索系缚,稍加保护。也有人主张,用绳子数条甩过草堆,两端缚着巨大石块,以保护顶部。但这样在绳子勒紧处,往往下陷严重,加重草堆成裂缝,我们认为不是好办法。
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小型草垛的堆积,先自四周开始,堆成整齐的边缘,然后在中间填充,并使中间稍隆起,均匀踏紧。堆草工人除均匀踏紧时间以外,都在草堆的正中站立,这样可以使中间密度较大。一层堆好以后,再以同样方法向上再堆一层,切忌不分层次地乱堆。其他操作方法与长形草垛相同。
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中国和越南农村有一种绕树堆积圆形草堆的习惯(图134[80]),这样可以使干草在树冠的荫蔽之下,少受风雨侵袭,而且不易倾斜变形。更有的在草垛下,置一木架(图135**),约2m,大家畜可以随意出入,冬天避风雪,夏天可纳凉。并且昂头自草垛底部采食干草,草垛以其自身的重量徐徐下落,无异一种自动给草架。这倒是一种非常方便的做法。[81]
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图134 绕树堆积圆形草垛
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图135 木架绕树堆积的圆形草垛
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在棚舍内堆放干草,几乎可以长期保存干草内所含的全部养分而不致损失。在条件许可时,如能建筑简单的干草棚当然更好。棚内的干草仍应堆放整齐,并且应有底垫,草堆与墙壁应保持一定距离,以使通风,顶部也不应直接与屋顶接触。但其形式与室外堆放者不同,肩部与底部可以等宽,顶部也不必做成便于流泄雨水的斜脊,这样可以充分利用干草棚的容积。至于草棚的建筑,应该选择地势干燥地方,棚顶不渗漏雨水,墙壁高1.5~2m,门户宽大,房檐伸出墙外,以防斜雨落入。
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但在机械堆垛时,草棚妨碍操作,最好在堆完以后,上加活动顶盖,做成临时草棚。
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任何草垛在堆垛后2~3周时,应该进行一次检查,看看经过陷缩是否有所变形,并用测热棒在不同位置检查草堆中间部分的温度。如果发现温度急骤升高,应即打开风凉,以免发霉或甚至引起自燃。
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第六节 干草品质的评定
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干草品质优劣悬殊,营养价值可以相差很大,我们应该善于迅速鉴定干草品质,以便正确利用或加以适当处理。这不仅关系干草的经济价值,也与家畜健康、家畜卫生有密切关系。
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标准的中等干草,应具备下列特点:气味芳香,没有霉味;水分含量不超过17%;无灰尘杂质;其植物学成分中,有毒有害植物的总量不超过1%,而成团的毒草,不得发现重达1kg以上。
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我们在检查时可从下列几点着手:
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1.植物学成分——在草堆中间,分20处采取草样,每处采取草样200~250g,均匀混合,这叫做平均样本。平均样本一般在5kg左右,然后将其均匀混合,从中取1/4,仔细分为五类:豆科、禾本科、优良杂类草、可食杂类草和有毒有害植物。豆科牧草比重大,表示成分优良;禾本科、优良杂类草较多者成分中等;可食杂类草较多则属下等;而有毒有害植物超最高限度则不能作为饲料。其中禾本科、豆科及有毒植物,最好再测定其种的成分。
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2.干草颜色——表示调制和贮藏过程是否妥当,可以直接表示干草的品质。一般来说,绿色成分越多,其营养物质损失越少。正常的干草中,禾本科草呈绿色,莎草科草呈绿色而有光泽,豆科牧草则绿色较鲜。如果有灰绿黄褐色,则表示日晒太多,或经雨淋,或发酵霉烂,品质较差。
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3.气味——发酵适当而未经霉烂者,有似烤面包的芳香味;有霉臭味者则品质不好。
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4.草龄——在样品中如果有大量花序尚未结籽,表示刈割适时品质优良;如有大量种子,或已结籽脱落,就表示收割过晚,营养成分减少了。
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5.叶片的多少——叶片多表示调制保藏都很适当,营养价值高;如叶片及其幼嫩部分多已脱落,则品质显著变坏。
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第七节 干草的估重
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长形草垛体积的估测法
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根据试验,长形草垛,可以下列公式算出其体积有实用价值的近似值:
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任继周文集.第5卷,草原学和草原调查规划
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从上列公式可看出来,我们在测定一个长形草垛的体积时,不论是哪一种形式的长形草垛,只要有顶围、宽、长三个数字,就可以算出它的体积。
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顶围是从草垛一边的地面经过垛顶到另一边地面的长度。测量时需用皮尺或绳子甩过垛顶拉紧(不要紧得使绳子勒入草垛中),但注意绳子围圈的方向,要与草垛的长轴垂直,不可偏斜。这样量三次,取它的平均值就是顶围的长度。
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宽是在草垛的两端量草垛的底部和肩部,求其平均值。
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长是在草垛的两侧量,求其平均值。
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测量时必须按照上述方法,精细地进行。如果马马虎虎,可能造成很大的差误。为了减少计算手续,使迅速求出各种不同形的长形草垛的体积,可以用上述公式,先求出来制成表格,可以迅速查出草垛体积,表102是一种经过简化的一种求长垛体积的表式。根据顶围和宽度,查出每米长度的体积以后,乘以草垛的长度即可。
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表102 长形草垛每米长度的体积表(尖顶长形高垛)
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例:一草垛,宽5m,长18m,顶围18m,为尖顶长形垛。
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检表得35.35,35.35×18=636.3m3
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以公式计算:(0.52×18-0.46×5)×5×18=635.4m3
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长形草垛每米长度的体积表(尖顶长形草垛)见表102。
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圆形草垛体积的估测法
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圆形草垛的计算公式是:
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圆顶:V=(0.04×顶围-0.012×圆周)×圆周2
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尖顶:V=圆周2/62×顶围/2
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顶围测量方法同长形草垛相似,但测量绳须通过正中草垛顶部,而且须测量2次,求其平均数。
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圆周测量是量了底边与肩部的2个圆周,加以平均而得。如果草垛的形状没有肩部,只在距地面1m地方量圆周1次即可。
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上面举估测草垛体积的公式系苏联通用,也为我国所普遍采用者。经过多次的应用,我们发现有若干不便,因之,我们对几种常用的草垛体积估测公式进行了比较研究,并制成了一组新的公式,但尚未在生产中普遍验证,现介绍于后以供各地参考试用。
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1.长方形草垛:
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A.尖顶长垛:
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任继周文集.第5卷,草原学和草原调查规划
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B.圆顶长垛:
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任继周文集.第5卷,草原学和草原调查规划
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C.平顶长垛:
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任继周文集.第5卷,草原学和草原调查规划
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2.四角形方垛:
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A.高顶正方垛:
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任继周文集.第5卷,草原学和草原调查规划
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B.低顶正方垛:
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任继周文集.第5卷,草原学和草原调查规划
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3.圆垛:
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A.尖顶圆垛:
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任继周文集.第5卷,草原学和草原调查规划
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B.圆顶圆垛:
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任继周文集.第5卷,草原学和草原调查规划
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C.平顶圆垛:
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任继周文集.第5卷,草原学和草原调查规划
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表103 圆顶干草堆体积的测定
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表103 圆顶干草堆体积的测定(续)-1
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表104 尖顶圆形干草堆体积的测定
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表104 尖顶圆形干草堆体积的测定(续)-1
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为了减少计算手续,也可将各种大小的圆形草垛体积制表备查。
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在求出草垛的体积后,应进一步求出草垛的重量。欲求全垛的重量,应先算出在草垛中每1m3的重量。计算这一数字有两种方式。
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1.在草垛中间挖取1m3见方的干草,称它的重量。但这种方式可能有较大的误差。
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2.把每种类型的草垛,称1~2个,然后算出每一个类型干草每立方米的重量。这一方法最为准确。
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但是我们应该知道,草垛内单位容积干草的重量,是受许多因素的影响:例如植物成分、堆积时间、收割的迟早以及贮藏方法等。
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第八节 特种干草的调制
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干草粉的调制
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干草粉是幼嫩干草或一般干草的嫩枝、叶及花序等干后粉碎而成。通常多用人工干燥机,将嫩干草迅速烤干,然后磨碎。由于制作原料中富含蛋白质及维生素,它的营养成分可以与精料媲美。但目前由于设备昂贵,我国生产单位还很少采用。
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当豆科牧草收获种子时,往往整株刈下,然后在打谷场上碾压脱粒。这时嫩茎叶被碾碎而成粉屑状,然后把它收集起来,就是营养价值丰富的干草粉。这是种子生产时极有价值的一项副产品。
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在一般干草调制时,尤其在调制豆科牧草的干草时,嫩茎叶往往碎裂脱落,也可以收集起来作为干草粉。这时应注意勿使其中大量混杂尘土及其他杂物。
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蛋白质—维生素干草
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当牧草抽穗或初花刈割,用人工干燥或用干燥架精心制作的干草,色绿、质佳,营养物质丰富。如果它的营养成分达到每100kg干物质,含有70~80kg饲料单位,7~8kg以上的可消化蛋白质,并且胡萝卜素含量不少于50mg,就可以称为蛋白质—维生素干草。
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在干旱草原带调制优良的干草,一般都能达到这一标准。尤其当刈草地植被成分含有大量豆科牧草及株本矮小的良好杂类草时,因为它们的化学成分较好,蛋白质和钙的含量比禾本科草高50%,都可以制成品质优良的蛋白质—维生素干草。
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在我国牧区,特别是干旱草原带,应该把调制蛋白质—维生素干草订为调制干草的指标。
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木本枝叶干草
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有许多木本植物的嫩枝及叶片,在生长季节以内,含有丰富的营养物质,蛋白质含量在15%以上。因此,在湿润草原及森林草原带,可以把嫩枝及其叶片割下制成优质干草。但它的缺点是在调制过程中,叶片易于脱落,所以要特别小心。叶片脱落后,可将它们收集起来作为饲料;枝条则弃去不用。但我国及越南人民多采青绿枝叶用于青饲,制作干草的尚不多见。
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枝叶宜于作干草的木本植物,有杨、榆、鹅耳枥、槐、葡萄、苹果、槭和柳等。
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用木本枝叶做干草,必须注意收割及时,否则在枯黄以后,营养价值大为降低。同时需注意收获枝叶不应过量,否则,妨碍树木生长。
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主要参考资料
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[1]Н.Г.安德列也夫(Н.Г.Андреев)著.汪玢,许振中译.饲料生产及植物学基础.北京:高等教育出版社.1955
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[2]М.Ф.尤凌(М.Ф.Юрин),А.Л.霍罗耳(А.Л.Хорол)合著.夏松云,彭志诚译.干草的采购与贮藏.南京:畜牧兽医图书出版社.1957
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[3]В.А.Бориневич.чпределние веса грубых кормов в стогах и скискирдах
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[4]王栋. 牧草学通论. 南京:畜牧兽医图书出版社. 1950
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[5]Committee on Preservation of Grass and other Forage Crops,Agric. Research Council,A.R.C. Report Series No.1
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第十二章 青贮
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第一节 青贮的意义
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青贮料就是以适当的方法,贮存水分较多的饲料,使其长期保存多汁的、营养物质丰富的状态。当青草或多汁饲料不足时,就用青贮料来饲养家畜。它是最优良的多汁饲料之一。
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为了养好家畜,提高畜产品质量,我们必须经常地供给家畜适宜的饲料。而多汁饲料是枯草季节饲养家畜的重要日粮组成部分。它可以在饲料中供给家畜大量水分及丰富的维生素,可以使消化机能运行正常,食欲旺盛。因而,在牧区,我们应该逐渐改变枯草季节,与单纯依靠放牧的习惯;在农业区及半农半牧区,应该批判冬春饲料不足时单纯依靠精料的观点。单纯依靠精料不仅对家畜健康不利,也增加了粮食供应的负担,对于整个农业发展是有妨碍的。在一定季节中,补饲多汁饲料就是解决这一问题的好办法。
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多汁饲料,包括马铃薯、菊芋等块茎作物;还包括萝卜、饲用甜菜、饲用芜菁等块根作物和瓜类,以及我们在这里将介绍的青贮料等。在这些多汁饲料中,青贮料具有最高的经济意义“一九五六年到一九六七年全国农业发展纲要”第三条中指出:“在牧区要保护草原,改良和培植牧草,……推广青贮饲料。”
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青贮料为什么值得这样重视呢?因为:
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1.青贮料在制好以后,在密闭状态下可以贮存2~3a而不会变质,有的可以达到20a的惊人纪录。因为具有这一特点,它可以在牧草或青贮作物生长季内调制贮藏,留待冬春枯草季节利用,甚至可全年利用。它是最耐久藏的一种多汁饲料。同时,因为青贮料是在较大压力下紧密贮藏,单位重量所占体积甚小,便于大量贮藏,干草的重量为70kg/m3左右,约含60kg干物质,青贮料重量可达700kg/m3,至少含有150kg干物质,比干草多2.5倍以上。
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2.青贮料在调制过程中,养分损失较少,特别是蛋白质损失很少,维生素含量也远较干草丰富。我们知道,在普通条件下调制的干草,养料可损失30%,有时可达45%~50%,而当正确地青贮时,养料损失不超过10%,因而与干草相比,可以增产营养物质20%~30%。这在今天我们饲料生产还感不足的时候,具有特别重要的经济意义。
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3.青贮料具有较高的消化率。青贮料不仅具有丰富的营养物质,也具有较高的消化率,较高的生物学价值,如与干草比较(见表105),各项营养物质的消化率均较干草为高。其中特别值得注意的是,纤维素的消化率有显著提高,这是由于发酵以后,使其组织疏松脆弱所致。纤维素在粗料中所占比重很大,这一部分提高消化率达10.7%,对于饲用价值有良好影响。
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表105 青贮料与干草消化率比较表
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4.青贮料调制不受天气限制。可以栽培产量高的作物,按时收割,不必考虑天气条件。在许多地区调制干草,由于气候条件不适,往往遭受很大损失。而青贮料的调制,不会发生这样的损失。
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5.可以广泛利用农作物及杂草的废弃部分,调制成青贮料。它不仅是最经济的,而且品质优美。这是一个可以挖掘的饲料潜力。举凡甜菜茎叶、萝卜叶、马铃薯茎叶、向日葵和菊芋的茎叶,以及一些平常家畜所不喜食的杂草等,均可调制成青贮料,增加适口性,成为优质饲料。而尤其重要的是,收穗以后的玉米秸可以制成优良的青贮料。这就大大增加了饲料来源。
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6.可以消灭害虫及杂草。许多农作物的害虫,可在植物的茎内过冬,如玉米钻心虫的幼虫,多潜藏在玉米秸内过冬,第二年孵化为玉米螟继续繁殖。如果把这些植物铡碎青贮,在青贮窖内经过发酵,酸度增加了,而且缺乏氧气,钻心虫就会丧失生活力。所以,青贮也是防治病虫害的一个有力环节。
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杂草种子在青贮以后,也会丧失其生活力,从而减少了杂草的孳生。而且种皮经过发酵和酸蚀,失去坚韧性,变得易于消化,提高了它的饲用价值。
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由于上述原因,青贮料今后应该成为我国主要饲料之一。现在许多地方已经进入逐步推广阶段。我国青贮料制作数量发展概况,如表106所列:
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表106 我国青贮料制作数量发展表
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目前,在内蒙、西北、四川、贵州、东北、华北、南京等地区,已都有青贮料的制作,而收到良好效果,证明青贮料是能够大量推行的。因而中央农业部曾经发布指示,号召各地大力推广青贮,特别是玉米秸的青贮。因地制宜,采用各种不同的饲用植物制作青贮料。青贮工作的顺利开展,可使我国农产品充分利用,增加畜产数量,提高畜产品质,以满足人民对畜产品日益增长的需要。
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第二节 青贮原理
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青贮的基本原理,是把青饲料紧密贮藏在密闭的青贮塔或青贮窖里,由于生物化学作用的结果,逐渐积蓄有机酸,其中以乳酸为主,依靠一定的酸度来防止饲料继续分解。因而青贮的任务,主要的是在青贮料内产生最低需要量的乳酸。
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青饲料装贮后的最初几个小时内,虽经加压挤出多余的空气,但青贮塔或青贮窖内仍难免有残余的空气。植物细胞即利用这些空气,进行呼吸作用。细胞呼吸,主要是碳水化合物氧化过程,产生二氧化碳和水:
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C6H12O6+6O2→6CO2+H2O+热
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在游离氧消耗完后,植物细胞并不立即死亡,仍可依靠酵素的帮助,进行分子内呼吸,继续生活一段时期,将本身积存的糖分解为二氧化碳、醇类和各种有机酸。由于这些产物的逐渐积累,最后使细胞死亡。这种作用,并不能形成多量有机酸,因而,对于青贮料的保护作用是不大的。但是由于呼吸生热,使温度升高,这对微生物的活动是有益的。同时,因氧已用尽,抑制了好气态的霉菌和腐败菌类繁生,可避免青贮料霉烂、腐败。
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在上述过程的同时及以后一定阶段内,各种微生物大量繁殖。这些微生物大致可分两大类:一类是乳酸菌类细菌(热性杆菌Thermobacterium、球菌Streptobactevium和链球菌Streptococcus),除产生酸以外,仅生微量副产品;另一类是丁酸菌和腐败菌(β杆菌Betabacterium和β球菌Betacoccus类细菌),除产生乳酸外,还产生大量气体和副产品。其中丁酸菌属于严格的嫌氧菌,只有在没有氧的条件下才能生存,而腐败菌多属好气菌,在缺氧时迅速死亡。
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发酵达到一定程度时,温度与酸度逐渐增加。这时如果条件适当——水分含量70%左右,有丰富的可溶性碳水化合物、造成嫌氧环境、温度达到8~35℃时,乳酸菌的生长即可取得优势。直到乳酸增加,青贮料的酸度增大,即可杀死或抑制其他细菌的繁殖。为了说明这一问题,我们不妨将主要细菌适于生长的pH范围,列于表107。
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表107 青贮料中主要细菌适于繁殖的pH
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由表107资料可以看出,乳酸菌适应pH3.0以上的生活环境,而青贮料腐败的丁酸菌和腐败菌类,则需要较弱的酸性范围。因此,青贮料的pH到达4.4左右时,即抑制有害细菌的生长,而使青贮料保持优良品质。
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根据苏联玉米青贮研究得到的材料来看(表108),青贮一开始,细菌即强烈繁殖,尤其是乳酸菌增加迅速(从乳酸的增加量来看),而酵母菌自装贮的第一天起,就显著减少,这是由于氧气逐渐缺乏的缘故。游离酸的增加,在第二、三周为最快。而根据研究材料证明,在正常青贮时,从第二、三天起,所产酸度已经限制了丁酸细菌的繁殖。糖分被迅速利用,主要变成乳酸。
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表108 玉米青贮时间与微生物和pH的变化关系
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在乳酸产生的过程中,六碳糖的反应式是:
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C6H12O6→2C3H6O3
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这个反应损耗热能很少,约为3%。2834kJ的六碳糖,产生乳酸后,仍含有2759kJ的热能。
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而五碳糖的反应,一方面生成乳酸,同时也生成大量的醋酸:
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6C5H16O5→8C3H6O3+3C2H4O2
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这个反应,损失热能甚多,可达40%。
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此外,也产生少量的其他酸类,比如琥珀酸、丙酸等。
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如果青贮料中空气太多,即霉菌易于繁殖,使青贮料发酵,或醋酸菌繁殖,形成大量醋酸,使青贮料酸味很重。但主要损失,往往由细菌的繁生所致。
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如果青贮料中糖分过少,蛋白质太多,则有机酸产生不够,而有利于有害细菌——酪酸菌等繁殖,使青贮料腐烂、发臭。在青贮料的制作中,酪酸菌是对我们有严重威胁的大敌。
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我们应该在青贮过程中,促进第一类细菌的顺利发展,抑制第二类细菌的孳生。为了达到这一目的,现在通行两类青贮方法,即高温青贮法与低温青贮法。前者青贮时的温度可以升高到60℃;后者不超过45℃,一般较气温高10~15℃高温青贮法因发酵作用较盛,养分损失较多,现在多不采用。低温青贮法,因发酵强度较差,养分损失较少,且不易霉烂,现在广为采用。以下我们根据低温青贮法的要求,提出应当注意的几项因素:
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1.尽可能减少青贮塔或青贮窖的空气含量 青贮料中空气越多,呼吸作用与好气微生物的活动越盛,不仅可使养料大量分解而消耗,且可使霉菌繁殖,青贮料发霉。为了保证空气条件良好,应该注意青贮塔或青贮窖的建造规格及青贮技术。青贮塔或青贮窖应确保底、盖及四壁坚实紧密,不透空气,并且四壁光滑,便于压紧;青贮技术应掌握压紧和密闭的原则。
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2.注意青贮原料 青贮料中,含有丰富的可溶性碳水化合物,则青贮过程进行顺利;相反,如蛋白质很多,则难于青贮。因此,我们必须考虑植物汁液的成分和它的缓冲性。缓冲性就是青贮液中的纯蛋白质及其分解的产物。磷酸类,有机酸的碱盐及其他物质,都可与有机酸相结合,以降低青贮料的酸性。因而缓冲作用越强,就越需要多量的糖,才能生成大量的酸(pH=4.2)。在青贮料里,保证达到这一酸度的最低含糖量,称为“糖的最小限度”。青贮料的实际含糖量,超过了“糖的最小限度”越多,青贮料的品质就越容易保证(表109)。一般含糖量不低于鲜重1%~1.5%的,都可以青贮。
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表109 植物含糖量与青贮难易表
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根据上述原理,可将一切饲用植物分为三类:
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(1)容易青贮的植物 如向日葵、玉米、高粱、饲用甘蓝、菊芋及其他块根、块茎作物等都是。它们的实际含糖量,超过糖的最小限度很多。
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(2)难于青贮的植物 如草木樨、三叶草、饲用粟、滨藜属、羽扇豆属、苔属、马铃薯茎叶、蒿属等。如果它们的全部糖分都能变化为乳酸,即可得到足够的酸度。但实际上,只能从100份糖中获得60份酸。因而这类植物,未能达到糖的最小限度。为了保证青贮质量,必须加入糖量较多的植物或化学药品,直接增加它的酸度。
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(3)非青贮植物 如荨麻属、骆驼刺属、巢菜属、幼龄的草木樨属、苜蓿属、甘草属、牛蒡属、芦苇属、藨草属(完全开花的)、砂地燕麦和西瓜、甜瓜、黄瓜的茎叶等。它们含糖量过少,即使全部糖分转化为乳酸,也不能青贮。要保证青贮质量,必须加入容易青贮植物1倍以上,或加其他化学制剂。
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3.注意青贮原料的含水量 青贮料中含有一定浓度的糖液和胶状物质,才能使乳酸发酵正常。如含水过多(75%~80%),糖和胶体过于稀薄,则为酪酯酸菌创造良好条件,因而不利于青贮。如果水分过少,青贮料无法压紧,使青贮料中含有大量空气,也不适宜。一般认为含水量在65%~75%较适当。豆科植物要求较严格,以60%~70%合适。
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简易测定水分含量的方法,可以根据经验揣摸。顺手取一团青贮原料,用力绞挤,如果有汁液流出,其水分含量就表示过多(超过75%);如果绞挤而不觉潮湿,它的含水量就表示过少(少于65%);如果绞挤时有轻度潮湿的感觉,就表示湿度正常,可以青贮。
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第三节 青贮作物
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玉米
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禾本科植物,具有雌雄同株的单性花,茎秆高大,叶片多,喜湿。10~12℃时,籽粒开始正常发芽,可以忍受3℃的早春低温,但一般不能忍受2~3℃的晚秋低温。在抽穗期,如果温度骤然降低,就会延迟成熟期。有抗旱力,但要提高产量,应保证充足的水分条件。对土壤要求较严格,适宜透水性与通风良好、土层深厚而肥沃的土壤。生长期85~140d。产量为20000~50000kg/hm2(绿色茎叶)。
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玉米适于土壤8~10cm深,温度达10~12℃时播种,行宽10~100cm。气候湿润,茎杆较细的品种,行距可稍窄;反之,则较宽。播种深度8~10cm。播种量50~60kg/hm2(收籽时30~40kg/hm2)。
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幼苗出土后,横行耙地2次。10~12d后,进行第一次田间松土。植株出现2~3片真叶后间苗。株距10~15cm、20~30cm、34~40cm,气候越干燥株距越大。松土次数不少于2~3次,深度为7~8cm。
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作青贮时,应在籽粒蜡熟时收割青贮;如果以收获籽粒为主,可在籽粒成熟、茎上还有1~2片叶子呈绿色时收获。
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向日葵
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菊科植物,株本高大,有盘状花序,异花授粉,有主根,根系强大,入土深2~4m,侧根发达,因茎叶具茸毛,有较强大抗旱力。种子4~6℃时发芽,幼苗能忍受-4~-5℃,甚至-8℃的春寒,因此可以早春播种。对土壤有广泛适应性,但不宜于沼泽化土壤及砂质土与强石灰质的土壤。每公顷产量与玉米相似。
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就其营养物质来看,次于玉米、菊芋和高粱,但仍相当丰富(见表110)。
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表110 向日葵的化学成分(占风干物质%)
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土壤耕作与一般作物同,包括秋耕和春耕。在土壤粘重地带,应在春季再次深耕。以宽行条播法为宜,一般行距50~60cm或60~70cm。种子覆土深度,疏松土壤7~8cm,黏重土壤4~5cm。播种量15~20kg/hm2。在出苗后应行除草2~3次。在第一对真叶形成时,进行间苗。间苗后的株距20~25cm。可适当施用基肥和追肥。第一次追肥,在第一次松土之前;第二次在最后一次松土之前。
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作青贮的收获时期,因家畜的种类而异。牛及一般大家畜利用时,在开花时收刈;幼畜及猪利用时,在花前收刈。但不应过迟,否则,叶片将遭受损失。
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收籽用的向日葵,在收获种子以后,不能用为饲料,但花盘及叶片仍可用来青贮。其中含水分86.8,粗蛋白1.33,脂肪0.95,粗纤维2.64,无氮浸出物5.85,灰分2.40(均以%计)。
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高粱
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一年生禾本科植物,株本可达2~3m,叶片丰富,根系强大,入土很深,所以有强大的耐旱力。它对土壤要求不严格,在干旱区与半干旱区,为高产饲料作物。可产40000~50000kg/hm2青饲料。就其蛋白含量来看,比玉米差些,但含糖量超过玉米。
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播种时可以宽行条播,行距60~100cm,株距与玉米相同。播种量10~16kg/hm2,覆土深度5~7cm,田间管理工作与玉米相同。
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在主茎上的籽粒蜡熟时,进行收刈。
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苏丹草
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一年生禾本科牧草。植株高达1.5~2.5m,叶片丰富,占株体产量50%以上,根深,抗旱力强。土壤温度10~12℃时可发芽。不耐寒,幼苗时-3~-4℃即冻死,但能耐夏季高温。对土壤选择不严格,在含钙土上生长良好。出苗初期生长缓慢,以后生长迅速,故在播后可不行除草。为了使饲料供应及时,可在第一次播种后两周半,再播种一次,行距45~60cm,播种量8~10kg/hm2。但当条件适宜时,可窄行播种,播种量增至15~20kg/hm2。播种深度,在湿润地区2~3cm,干旱地区可达4~5cm。一般每年可刈割2~3次,先用为青饲或干草,最后一次可作青贮料。
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菊芋
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菊科植物,在地下茎上生长着梨状块茎,地上部分高大而繁茂(2~3m)。按其化学成分来说,它们块茎不低于马铃薯,茎叶不低于红三叶。块茎产量10000~30000kg/hm2,茎叶产量40000~50000kg/hm2。用它制成的青贮料中,可消化蛋白质含量,往往超过玉米青贮。
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菊芋的生长发育的要求条件很低。块茎可在-30℃的严寒时不受损伤。对土壤有广泛的适应性,疏松或粘重均可,耐瘠薄,但对施肥颇为敏感。
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按其块茎颜色来分,有白、黄、红三种,其中以黄色品种产量最高。
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一般不参加轮作,因为它可以在同一地带,连续生长10~15a而不减产。而且一旦种植后,其块茎很难清除,使以后种植发生困难。由于这一特点,菊芋一般不每年栽种,待收获后留下块茎,次年即可生长。
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收获时期以开花时为宜。
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其他可以青贮的饲用植物
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饲用甜菜、饲用甘蓝、饲用芜菁、胡萝卜等,在收获块根或根茎以后,其茎叶仍可用来青贮。但因其中含水过多,在青贮时须经适当凋萎。
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我国广大地区,盛产马铃薯。马铃薯茎叶及块茎均可制造青贮料。但因马铃薯茎叶的含糖量较少,在青贮时,要增加一部分含糖量较多的植物或用化学方法增加其酸度(在青贮技术中叙述)。马铃薯块茎,可单独青贮,或与其他饲料作物共同青贮。块茎中含有75%~80%的水分,20%~25%的干物质,5%矿物质和纤维素。其适于青贮的主要条件,是含有大量的可溶性碳水化合物,因而青贮时可以收到满意的效果。
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植棉区,在棉花间苗、整枝时,可将其嫩枝和叶做成青饲料。它是猪的良好饲料。青贮技术也非常简便,只需在整枝时随时堆成小堆,并检出粗大的枝条,当天入窖即可,因其含水量为75%左右,可不必晾晒。
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花生藤青贮与马铃薯秧相似,应加特别处理,否则因其含糖量不足,不易制成品质良好的青贮料。用纯马铃薯茎叶制成的青贮料,其pH仅为6,乳酸产量不足。
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制糖后剩余的甜菜渣,也可用来贮。
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妥善调制的青贮料,含有丰富的各种物质。根据苏联И.C.波波夫的资料,列于表111,以供畜牧学家参考:
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表111 由各种饲用植物制成青贮料的营养价值
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表111 由各种饲用植物制成青贮料的营养价值(续)-1
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第四节 青贮塔与青贮窖
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青贮塔
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青贮塔为地上的塔形建筑物。
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青贮塔建筑地址的选择与青贮窖相似(图136)。但在建筑材料良好时,对于地下水位稍高,但无地面积水地区,仍可建筑。
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图136 青贮塔
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任何青贮塔必须具备下列条件:
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1.建筑材料必须坚固、耐腐、耐压,因为当青贮塔装满后,有很大的压力,如果材料不够坚固,就会有崩裂的危险。通常用钢筋水泥,或用砖石建筑。用砖石建筑的,要用水泥勾缝。也有临时青贮塔,以木板及铁箍筑成的,甚至有用木柱围以牛毛毡及铁箍筑成。这样只能用一较短时期。为了安全,一般不用泥土筑塔。
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2.塔壁内部须光滑、垂直、致密、不透空气。
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3.应具备塔顶、塔基、排料管、攀梯、排液孔及排液管等装置(图136)。排料管内每隔1m左右即一窗口,人可沿梯自此进入青贮塔,并可顺利把青贮料掷出窗外,沿排料管流下。
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4.青贮塔的直径为5~6m,高为6~12m。在这范围以内,容积越大建筑成本相对越低(如2个小青贮塔的容积与1个大青贮塔相等,则其造价比1个大青贮塔为高),而青贮过程中养料损失也越少。但也不应据此原则无限增大,那就会增加装贮和取用时的操作困难。青贮塔的大小,当受家畜头数多少限制,即每天取料数量多少的限制。青贮料开封以后,容易霉烂,必须每天切取5~10cm,或每2天切取10~20cm的厚度。天气较冷时,可采取较小的数字;天气较暖时,每天切取厚度应较大。所取出的青贮料,必须当天或第2天以内用完。如塔身过大,而每日需要量很小,则必致青贮料因取用过少而大量霉烂。因此,我们需首先算出每天需要量。表112可以给我们提供计算方法。
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表112 不同内径青贮塔与可养活家畜头数换算表
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但是,表112只可提供整个青贮塔的容积估计的资料,我们知道,经过充分陷缩的青贮料,在青贮塔内越往下层,其单位体积内重量越大。为了精确算出在不同深度每天应取青贮料的厚度为若干,可自表113查出每1cm3的青贮料重量是多少,然后算出每5cm的青贮料层重量为多少。如自深310cm处取得青贮料,则可算出厚5cm,面积31cm2的青贮料的重量为:
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任继周文集.第5卷,草原学和草原调查规划
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表113 玉米青贮料不同深度每31cm3的重量(kg)
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表113 玉米青贮料不同深度每31cm3的重量(kg)(续)-1
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然后可根据青贮塔直径大小,算出整个一层厚5cm的青贮料重量若干。
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青贮窖
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用青贮窖来制作青贮料,在我国已有十多年的历史[82],并曾在农村重点推广。事实证明了青贮窖的建造简单、适用,投资很少而效果很好,可以在我国广大农村和牧区大力推广。我们想比较详尽地讨论一下青贮窖的做法,使一般工作干部,都可按照所述办法,建造出合乎规格的青贮窖。
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青贮窖地址的选择 青贮窖因为一般都在地下挖成坑或壕,建筑材料较为简陋,受自然影响远比青贮塔小,所以对于建筑地点,应妥加选择,一般应具备下列条件:
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1.地势高燥,潜水面较低,这样可以确保雨季或秋汛、春汛季节内,不至有地面积水或地下积水,而将青贮窖淹没。地下最高水位,应在窖底以下1m以外方为合格。如果地下水位过高,须将青贮窖做成半地下式或地上式(即用土在地上筑成)。但这将使造价提高,应尽可能避免。
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2.距离厩舍较近。青贮料制成以后,必须每天少量取用,不能大量在窖外储存。因为取用频繁,须距离厩舍较近,才可能避免人力浪费。但为了避免影响厩舍建筑的安全,及土壤水分的互相影响,仍应有一定距离,一般以不少于2m为宜。
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3.土质较为紧密。这样,窖的四壁才可光滑平整,不易塌陷变形。
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在地址选好以后,即可动工挖土。青贮窖有三种形式,其挖掘方法也不相同。
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正方形青贮窖 建造方形青贮窖,如果采用四边形,则以横断面呈正方形为宜。因为这种形状,周围长度最小,而容积最大,这样就可以减少青贮料与青贮窖壁的接触面积,也就可以减少养料耗损。
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在挖窖时,使其成为正方形,须有一定技术:首先确定四方形的任意一边(AB)。在AB线上,量取1m长的线段AC。在A点以1.33m为半径,在AD的大致方向划一弧形a,再以1.67m为半径,以C点为圆心。划一弧形c。两个弧形有交点d。在A点通过d作一线段AD,使其长度与AB相等。再以同法自B点作出线段BE。连DE,即成正方形,然后在边内约30cm处垂直挖下,再逐渐将四壁铲光,到达划线边界,并将四角切圆(图137)。如果一开始挖掘时即从界边开始,再经修正,则所得青贮窖,往往较预期者为大。
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图137 正方坑形青贮窖确证其口径为正方形的示意图
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正方坑形青贮窖的容积是:
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正方形边长2×坑深=容积
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我们可以根据需要,挖成各种大小的土窖,一般以2.5~3.5m的深度为宜。而窖的宽度以5~6m为宜。假设一个方形青贮窖,宽是3m,深是2.5m,那么它可以容纳的青贮料是:
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3×3×2.5=9×2.5=22.5(m3)
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我们也可以根据所需青贮料的数量,计算应该挖多么大的窖。譬如我们算出需要22.5m3的青贮窖。先假定窖的宽为3m,那么可以计算出窖深应该是:
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22.5÷(3×3)=22.5÷9=2.5(m)
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这一例子用文字表示就是:
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窖的容积÷(坑宽×坑长)=窖深
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如经济条件许可,可将青贮窖四壁及底部用木板、砖、水泥或石灰镶砌[83]使坚硬、光滑、可永久使用。对于土质过分疏松的地区来说,镶砌内壁尤为必需。经过衬砌的坑,可以用许多年而不会损坏。
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圆形青贮窖 是圆柱状,青贮料与窖壁接触面积最小(比正方形青贮窖接触面积还要小),因而养分损失也较少。但要挖得很圆,而且窖壁光滑较为困难,须用一些简单的装备,如图138所示。先以木质,按照需要口径装围领(也可用砖砌成),再取木板一块,长度比窖的直径稍大,厚约6cm,宽约18cm,中凿一孔,大小以可使木棒插入为原则,然后用小木桩将它固定地上,以圆孔为中心,以一定半径在地面上划一圆形,用挖土工具在周围10cm以内地带挖掘。到一定深度,再按照圆周线仔细切除,直到准确的圆形。然后将中心轴自圆孔垂直插入,并使之穿过圆规刀架,以后插入十字形的座架,用4根木桩把座架固定在地上。圆规刀架用3块木条牢固钉成,前端附有刀刃,将其围绕中心轴旋转,即可将窖壁削成光滑而垂直的壁。每当用挖土工具挖到一定深度后,即可将中轴十字形座架固定,然后以圆规刀架削平窖壁,直到挖至需要深度为止。最后应将窖底修成光滑的锅底形。
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图138 挖掘圆形青贮窖的示意图
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如果需要砌衬内壁,用水泥、石灰等原料时,可自上而下,随着土坑的加深逐段衬砌,这样可省去手脚架,工作方便,花费较少,但如以砖等为原料,仍应等全部挖好后,自下而上地衬砌为宜。
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为了使挖出的土便于外运,可装一滑车或杠杆(如图139、图140)协助工作。滑车操作虽较灵便,但装置成本较高。我国农民所用汲取井水的杠杆,则甚为经济适用,一端系取土箱,一端缚着重物,并以绳索拉住。当取土箱在坑上装满时,一手用力拉绳索,一手把住取土箱的吊绳,使不要碰伤窖壁,这样利用杠杆原理,颇为省力。
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图139 运土滑车
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图140 运土杠杆
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圆形青贮窖的容积可自下列公式算出:
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半径×半径×3.141 6×坑深=容积
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一般圆形青贮窖的直径为2.5~3.5m,深度5~7m。过浅不易压紧,过深取料困难,且在窖底部分取料时,往往因聚积较多有害气体而使工人中毒。
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假设我们需要挖一个40m3的圆形青贮窖,窖的半径为2.5m,则运用下式可算出窖深为2.03m。
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40÷(2.5×2.5×3.141 5)=40÷(6.25×3.141 5)=40÷19.63=2.03m
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如用文字叙述就是:
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容积÷(半径×半径×3.1415)=坑深
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青贮壕或沟形青贮窖 这是挖一长壕,其中装贮青贮料。这种青贮窖挖掘方便,造价低廉,应用也最广。其形式如图141所示,上宽下窄,使保持一定坡度,这样可使窖壁不易崩塌,青贮料易于压紧。如果建成永久青贮窖,可在窖壁及底部用砖、石或水泥衬砌。这就需要将窖作成2%的坡度(即每100m降低2m),在低的一端,安装排液管,外通集液槽,以便收集青贮料水分过多时的剩余水分(图142)。但在排水良好的地区,如果窖壁不加任何衬砌,青贮料的多余水分会渗入地下,因而可以省去排液装置。
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图141 青贮窖装贮与构造图(单位:cm)
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图142 青贮壕剖面
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青贮壕一般宽4~5m,深2~3m,长度则因青贮原料的多少而异。原料多时可较长,原料少时可缩短。如果壕宽为4.5m(上宽5m,下宽4m),其长短可依下列公式计算:
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任继周文集.第5卷,草原学和草原调查规划
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为了精确计算,青贮壕中青贮料重量,可采用表114所列参考数字。如果每天取用青贮料较少,应采取小内径;每天取用青贮料较多时,可采用较大内径。
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表114 各种宽度与深度每10cm厚度的青贮料重量
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第五节 青贮窖与青贮塔的装贮
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青贮窖的装贮
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青贮窖在青贮前,应经过整理,保持清洁光滑,不过分潮湿,没有杂物。如果是老窖还应适当修理、消毒。消毒方法,可用石灰水喷洒。
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铡草是青贮时工作量最大的一项劳动,应该妥善地组织。在一般人民公社牧场,可以使用一定的机械力量。现在把各种切碎工具的效率,列于表115,以供参考。
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表115 各种切碎用工具效率比较表
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青贮饲料可用铡草机或铡刀在坑边切碎,碎草即可落入坑中,不必搬运。切碎长度,玉米为2~3cm,其他较细草本植物为5~6cm。但在饲料植物很柔嫩(如菜叶)、细弱时(一些小型禾本科草),也可不切,或切成较长片断。
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坑中需有工人摊平落下的碎草,并使中间微凸。当积草厚约15~30cm,所有工人都跳入坑中,将青贮料均匀踏实。首先踏紧四边及角落,使下陷,然后再踏实中间。但在踏实后,中间仍应较四周微高,这样可以保证压力均匀,使窖中空气减少到最低限度(图143)。如果四周高于中间(图144),压力将从四周压向中央,使青贮料不能与四壁密结,这里就会贮藏大量空气,往往造成青贮料近壁部分的严重霉烂。
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图143 中间凸出的青贮料压力向四周压下
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图144 中间凹下的青贮料四周压力向中心压下
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当一层踏紧以后,可以同样方法再装一层,直到装满。然后以藁秆覆盖,再将挖出的土全部埋上,使中间凸起,以便排除雨水。窖的四周,离窖壁2~4m地方,应挖排水沟。一般深、宽各30cm就可以,以确保窖址附近无积水。但切忌排水沟离窖壁过近,特别是未加衬砌的土窖,否则排水沟中的流水很可能通过土层渗入窖内,在雨较多地区,还应该加棚盖;雨水不多地区,则只需检查上面覆土是否严密,以后经常修补即可,不必用棚盖遮蔽。
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大规模制造青贮料时,如果是壕形青贮窖,可以用马车、石滚、拖拉机等重物往返碾压,直到不见有显著下陷为止。
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青贮窖的装贮不宜拖延太久,最好当天装窖。如窖大不能当天装满时,也应在2~3d内装满、封闭,否则暴露日久容易霉烂。
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青贮塔的装贮
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农业部根据科学原理和群众经验,将青贮窖的装贮总结为“七随”“四要”。“七随”即随收、随送、随铡、随装、随对水、随踩实、随封土。“四要”即要铡碎、要踩实、要压紧、要封严。
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青贮塔是高耸地上的建筑物,在装贮青贮料时,需要吹送机。吹送机一般为电动机与电力铡草机相连。铡碎的青贮原料,通过吹送铁管,可装入塔中,塔中先下1~2个工人,站立中央,将落入碎草耙平,并经常使中间凸起。因青贮塔本身很高,压力较大,装贮时,可不必特别加压。但较大的青贮塔,可在装满一半时停止装贮,让它陷缩一天,再继续装贮,以便充分利用容量,装入较多青贮料。在完全装满以后,需充分压紧,使上层能排出多余空气,然后压上木板或石块,上面加封不少于20cm厚的粘土,使保持较大压力,并与空气隔绝。
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青贮塔的装贮工作也应抓紧进行,应在3~5d内装贮完毕。
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特殊青贮技术
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由于青贮原料具有特殊性质,为要保证青贮质量,就得掌握特殊的青贮技术。
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在青贮原料较干时,不易压紧,应用喷壶加水,使适当湿润。加水数量,以达到青贮原料含水量70%~75%为宜。同时可将青贮原料的粗硬部分,放在青贮窖或青贮塔的下层,使它承受较大压力。
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对于难于青贮的饲料植物,可用下列方法处理,以保证青贮质量:
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1.在大量种植甜菜或甘蔗的地区,可加入适量制糖以后的剩余糖浆或糖的溶液,增加青贮料中含糖量,使它顺利发酵,产生足够的有机酸,以保证青贮料的品质。施用数量,因青贮原料含糖量的多少而不同。幼嫩的豆科植物,含糖量较少,而蛋白质较多,可施用较多;而已结荚的豆科植物,含糖量已有所增加,施用可较少。它的施用量,一般为每吨青草10~25kg。施用时,为了洒布均匀,可用水适当稀释。加水多少,因青贮原料的含水量和糖浆品质而不同。蔗糖浆较甜菜糖浆为优,因甜菜糖浆含有一种毒质(betaine),但用量在上述范围以内,不致对家畜发生毒害作用。
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2.在农业区及半农半牧区,有大量杂粮生产时,可在青贮原料中加入少量的富含糖分的其他杂粮,以促进青贮过程中的发酵作用。如果用玉米粉,可加入青贮料重量的3%~4%,每份玉米粉5~6倍容积水冲淡,以便均匀撒布;也可以加入含糖量较多的青草、甜菜茎叶等,用量约为5%~6%;在大量生产马铃薯的地区,可以加入5%~6%的马铃薯,先将马铃薯煮熟、捣烂,每千克马铃薯加1L水冲淡,均匀撒布青贮窖中。
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3.也可以施用化学制剂,直接增加青贮料的酸度,这样装贮的青贮料;营养物质损失甚微,比自然发酵的还要好些。
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在苏联,通用祖布林(A.A.Зубрилин)法:将70份盐酸与30份硫酸钠溶液混合制成制剂。两种溶液的浓度都是8%~10%。青贮时用量,为青贮料重量的5%~7%,使它的pH约为3.5~4.0,就可抑制有害微生物,保证青贮品质。每装贮为30~40cm时,以铁质喷壶洒浇制剂,并用叉搅拌,然后压紧。最上层因易于发霉,需加制剂10%~15%,然后密封。
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在北欧国家,则多用A.I.V.法。这个方法是芬兰人A.I.Viltamen在1929年首创的,所以叫A.I.V法。制剂成分为92份盐酸加8份硫酸制成原液[84],盐酸浓度为30%,硫酸浓度为40%。这种原液,再冲淡5倍,即每100ml原液加400ml水。这样的溶液,约1.9mol浓度。每吨用量约为65~70L(每升1000ml),但在青贮料含水较多时,可减少用量一半。这样贮藏的青贮料,pH为3~4,可以保证不致腐烂,但顶层的酸液,可能少量下流或未能压紧而发生霉烂,可加入少量芥子油防霉剂,约两月后就可取用。酸液可能侵蚀衣服和皮肤,操作时应穿戴橡胶围裙、手套及胶靴。这样调制成的青贮料含有较多硫酸,在取用时,可用消石灰(吸过水的石灰)中和。每吨青贮料约用消石灰2.5~3kg。
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4.马铃薯块茎的青贮,与一般饲料作物的青贮有所不同。在调制马铃薯青贮料时,有生贮法与熟贮法两种方法:
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马铃薯的生贮法,在贮藏以前,应清洗与切碎原料。清洗的目的,是洗去马铃薯块茎上附着的泥土,以减少细菌污染。在清洗并等多余水分淋去以后,再用切碎机或用人工将马铃薯切碎。碎块大小没有一定,但不宜过大。因为,马铃薯块茎在切碎以后,切开伤面暴露在空气中容易变黑色,所以从切碎到装贮过程,不应相隔过长。切碎的马铃薯,应立即装入青贮窖中。块茎碎片之间还有较大空隙,应该用马铃薯重量30%左右的青草混合装贮,或用米糠、麦麸混合装贮,以便紧密填充,排出空气,不致引起腐烂。为了保证青贮质量,也有人施行乳酸菌接种的方法。用相当马铃薯块茎重的2%玉米粉或大麦粉,和水搅成糊状,放置2d让它自然发酵。然后与马铃薯碎片搅拌均匀,再行装贮。
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马铃薯的熟贮法,比生贮花费更多,但是可以减少养料损失,并可防止霉烂,而且容易装贮。熟贮法,仍须将马铃薯首先洗净,然后蒸煮。蒸煮后的马铃薯,因淀粉粒膨胀,可吸收较多水分,成为乳酸菌类的良好培养基。蒸好的马铃薯,可经过乳酸菌类的接种或不予接种,只待凉到温热的时候,就装入特制的小型青贮窖内。这种青贮窖可以铁皮或砖、水泥、木板等物衬砌,宽与深各1m,长可根据青贮料多少而定。但在整个长度内,应每隔1m加以隔板,隔板也须密致不漏空气。这样一来,整个青贮窖隔成1m见方的小室,这是为了装贮与取用都较方便。熟贮马铃薯,不宜与其他青草混贮,装满以后,加盖密封,这样制成的青贮料,养分损失极少。如果储藏时间达7~8个月之久时,其养分损失比储藏原状块茎还要少些(生贮时不超过5%,熟贮时不超过1%~2%)。熟贮马铃薯呈灰色或淡黄色。
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第六节 青贮料的品质鉴定与利用
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Ⅰ.活泼酸度评定
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指示剂颜色 pH范围 评分
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红、乌红、紫红 3.8~4.2 3分
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紫、紫蓝、深蓝4.4~4.8 2分
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蓝绿、绿 5.0~6.0 1分
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Ⅱ.气味评定
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气味 评分
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具有水果弱酸的和面包的香味 3分
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具有醋酸的和黄瓜的微弱的香味 2分
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具有刺鼻的醋味 1分
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具有腐臭味 0分
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Ⅲ.颜色评定
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颜色 评分
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具饲料本色或绿色 3分
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黄绿色或褐色 2分
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暗绿色 1分
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黑色 0分
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Ⅳ.总评
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青贮料品质等级 总评分(上述三项成绩相加)
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一等 7~9分
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二等 4~6分
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三等 2~3分
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四等 0~1分
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属于第四等的青贮料就不能用来饲喂家畜。
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在设备条件较差的农、牧场及农牧业公社,如一时不能进行上述鉴定时,可以直接从颜色及气味来评判青贮料的优劣,气味芳香如酒糟,颜色较显绿者,为上等;气味较差而酸味较重或颜色较暗褐者,为中等;香味和酸味均淡,颜色呈暗褐者,为下等;有霉烂或腐败的臭味,颜色暗褐或黑色,用手触摸有粘腻或有明显霉烂白斑者,为劣等,就不能用来饲养家畜。
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但是,只有完善的鉴定方法,而没有妥善的取样方法,仍不能保证鉴定结果的正确可靠。要取的鉴定样本,必须确实代表青贮料的实际情况,不得将其优点或缺点有意或无意地夸大或缩小。为了达到这一目的,可用下列方式进行取样:
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圆形青贮窖或一般青贮塔取样时,须从上部揭开,因而取样应在整个圆形表层一定深度内采取。在取样之前,首先根据外观,将它分成不同长短半径的同心圆(图145)。最外层为边层,贮藏不当时往往酸度较低,空气较多,颜色较深或有黑、褐、灰白等斑点,这是霉烂的征象。这一层往往造成青贮料的主要损失。
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图145 青贮塔中青贮料的断面分层取样图
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边层里边为中层,为青贮料的主体部分,数量最多;与同一窖(塔)的各层相比,损失最少。
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边层里边,青贮窖(塔)的最中心部分,是心层。在水分过多或青贮不当时,心层往往因积压过甚而致腐臭。但在青贮适当时,可制成很好的青贮料,与中层无所区别。
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取样时,应在上述不同层次分别采取。取样深度为50cm左右,以空心钻探取,每处取样约50g。取样地点如图145所示,最少应在四个方位取,经充分混合后,叫做平均样本。再将适量平均样本,依据不同层次分别测定。如果中层和心层,从直观上看不出区别,可将两者均匀混合,作为一个平均样本,进行测定。然后应分层评分,并注明各层厚度。
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长形青贮窖(或青贮壕),一般从一头打开取用,因而取样时,应在一端的整个横断面上采取。取样以前,也要首先从直观上,将它分为边层、中层与心层(图146)。取样深度及数量、方法等,与圆形青贮窖或青贮塔相同。
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图146 长形青贮窖中青贮料的断面分层取样图
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青贮料经过评定以后,就可开始利用,利用时如果是圆形青贮窖或青贮塔,应每天自上面挖取5~10cm厚的一层青贮料,青贮壕则每天自一端切取5~10cm厚的一层青贮料,这样可以防止开窖以后发生霉烂现象。不得已时,可以隔日取料一次,但每次取料厚度,应增加1倍,即10~20cm。
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青贮塔或青贮窖开封以后,在冬春寒冷季节,应注意保暖,可以用藁秆、草帘等妥善掩盖,防止结冰。否则将降低青贮料品质,用这样的青贮料喂家畜甚至使孕畜流产。如果结冰数量超过10%即不应利用。
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对于较深的圆形青贮窖,或较高的青贮塔,在取样时应注意防止中毒现象。因青贮过程中,可能发生较多的二氧化碳及沼气等气体。这些气体,有的比空气重,沉积窖底,当数量过多时,可能使取料人中毒。因而对于这些青贮窖或青贮塔,每次取样时都应该先悬挂点着的蜡烛放下去,观察它是否正常燃烧。如果燃烧不够正常,须经过通风后,取料人员才可进去。
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主要参考资料
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[1]J.L.Thompson.Silos and Ensilage.Sydney:Government Printer.1912
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[2]中国农报(119)60.1955年8月
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[3]杨胜,戎易.在农场现场评定青贮品质的方法(AM米亨氏青贮品质鉴定标准方案介绍).中国兽医杂志.1956,5:38~40
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||
[4]张子仪,胡锡坤,刘昭.青贮饲料.北京:财政经济出版社.1957
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||
[5]甘肃农业大学畜牧兽医系家畜饲养卫生教研组编.家畜饲养学(上卷第一分册).北京:农垦出版社.1960
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附录一 草原学实习项目(最低要求)
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1.当地常用饲用植物的鉴定
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2.当地常见有毒有害植物的鉴定
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3.当地野生牧草物候学观察
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4.草原栽培牧草的物候学观察
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5.草原初步勘察及某一类型一定地段的规划
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6.划区轮牧的设计
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7.干草调制
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附录二 草原调查提纲
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第一部分 草原土壤调查
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第一节 土壤调查准备工作
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调查表格及用具
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1.土壤调查登记表。用以记载土壤剖面性状、地下水位、利用情况及土样的采集日期、号码、地点、海拔高度、地形、母质、植物群落、侵蚀状况,并描绘其土壤剖面图。
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2.土钻。
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3.铁锹。
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4.铁铲。
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5.钢卷尺。
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6.布标本袋。
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7.白铁盒(5cm×10cm×5cm)。
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8.整段标本木盒(100cm×20cm×8cm)。
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9.标签。
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仪器和药品
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在野外测定土壤理化性质用:
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1.速测箱。
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2.稀盐酸。
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3.万能试纸。
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4.氯化钡溶液。
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5.硝酸银溶液。
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6.小玻璃漏斗、试管、滤纸。
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底图的准备
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用来填绘土壤图,概图的比例尺为1/1000~1/25000,或1/2500~1/500000。
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参考资料的搜集和调查队的组织
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应在进行草原调查时统一办理和组成,在必要时,可专设土壤调查组独立进行。
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第二节 土壤剖面的选择
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土壤分布的规律性
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土壤作为一个统一的自然体来说,它的分布有着严格的规律性,这种规律性主要受气候、植被、地形和母质的影响,此外,人类的经济活动(如耕作)和动物的活动也有着不可忽视的作用。
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所有上述四类因素,在调查时,必须综合认识,以确定土壤类型。但是,草原类型和土壤类型有着十分密切的关系,要确定土壤类型的界线,必须在草原类型的基础上进行,这样才比较迅速和可靠。划分草原类型的三级标准:即类一级主要按大区气候来划分;亚类一级主要按地形起伏来划分;型一级主要按植物群落来划分。我们认为,用草原类型的标准来确定土壤类型的分布是一种最科学、最完善的方法。当然,也不否认按照草原类型标准来划分土壤类型会出现不相一致的情况,特别是划分到第三级(型)时。如果有这种情况出现,对于我们更进一步深刻认识草原类型是会有很大帮助的。
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一般地讲,在森林草原带分布的主要土类为灰化土、森林棕钙土、棕色森林土;在湿润草原带主要是褐色土、黑墟土、黑褐土等;在干旱草原带主要为黑钙土和栗钙土;在荒漠和半荒漠带等主要为灰钙土和漠钙土;在高山草原主要分布高山草甸土和高山草原土。在土类已经确定的基础上,进一步即可根据土壤性质及其生态条件划分亚类。
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土壤剖面的选择
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土壤类型在自然界的分布虽具有一定的规律性,但也是相当庞杂和繁复的。因此,在进行详细调查时,除了一般观察外,选择具有代表性的土壤剖面进行观察是必要的。此外,尚须进行检查剖面和对照剖面的观察。
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在草原土壤调查中,选择代表性剖面时,应注意在不同地形上和在植物迥异处进行观察。
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土壤剖面的自然性状
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土壤剖面的自然性状的最大特点是具有天然发生层。通常我们将它分为三层:即腐殖质层(A层)、淀积层(B层)和母质层(C层)。在观察和采样时,可进一步根据土壤的各种特性,如质地、颜色、结构等,在同一发生层中分为更细加区分的层次,并以下列符号表示,如A0、A1、A2;B1、B2、B3;C1、C2,等等。当某些剖面的自然发生层不易识别时,则可将此剖面依研究的目的人为地加以划分若干层,譬如0~10cm,10~20cm等。
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第三节 土壤剖面的观察
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观察土壤剖面的方法
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钻孔法 用土钻在不同深度取出少量土样进行观察。这种方法迅速,但较粗糙,不易得出各层的分界线。只有对当地土壤已经掌握其基本规律后,才能用土钻在不同深度采数次,以引证其土壤特性与已经观察者是否一致,从而弥补专看土壤剖面之不足。
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挖掘土壤剖面法 在经过选择的地点,挖掘土壤标本观察坑,坑的深度以挖到成土母质为宜。在坑挖好以后,以铁铲将坑表面修整,但不要修得十分光滑,观察面应朝向太阳。在逐层观察时,将剖面各层的形态和性状分别填入“土壤调查剖面记载表”中。
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土壤剖面的观察和记载
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土壤颜色 基本色调为白、黑、红、黄。
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图147 查哈洛夫土壤颜色图
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土壤质地 土壤中各种大小不同的土粒组合称为质地。
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土壤颗粒的分级,按国际标准分为下列各级:
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石砾 直径大于2mm
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粗沙 2~0.2mm
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细沙 0.2~0.02mm
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粉沙 0.02~0.002mm
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黏粒 <0.002mm
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上列各种不同土粒的组合,可以形成如下的土壤质地等级:
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表116 土壤质地等级及其粒组界线
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土壤质地的正确鉴定方法为实验室内的机械分析,分析方法有两种,即筛别法与沉降法。前者是用各种孔径的筛子将土料过筛分开,称真重量,计算各级的百分比,从而确定质地等级;后者是根据斯托克方程式将土壤放于沉降筒中,与水充分搅合,根据真沉降速度区分各级土粒,最后将各类土粒分别烘干、称量,确定土壤质地。
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表117 按照机械成分的土壤质地分类表
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在野外工作时,常用手指从感觉上来判断土壤质地,在方法熟练后也很准确。
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土壤结构 它的描述可按苏联土壤学家С.А.扎哈洛夫土壤结构分类表来进行:
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表118 土壤结构分类表
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土壤结持力 结持力是指土壤颗粒间互相吸着力的大小。通常可分为下列数种:
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1.黏韧性 是指土壤在潮湿时附着其他物体的物理特性,野外调查时,用手指的感觉来判断。它可分为不黏韧、微度黏韧和极黏韧三级。
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2.可塑性 在野外测定可塑性时,可用手指揉捏土块,观察它能否成条状或线状。可塑性可分为无塑性、弱塑性、塑性和强塑性四级。
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3.疏松度 它可分为松散、极松散、疏松三级。
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4.硬度 它可分为稍硬、硬、很硬和极硬四级。
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5.弹性 土壤受压变形后恢复原状的特性。
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土壤组织 土壤组织是土壤单粒或团粒之间的结合状态。
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表119 土壤调查剖面记载表
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任继周文集.第5卷,草原学和草原调查规划
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1.孔隙度 它可分为细孔状、孔隙、海绵状、穴管状、细胞状洞穴和管状洞穴六类。
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2.裂隙 指土壤构造中的断裂部分。它可分为细裂隙、中裂隙和粗裂隙三级。
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3.土壤的轻重 指土壤在田间耕作时对于农具抵抗力的大小。它可分为极松、松、散、紧和极紧五级。
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4.土壤胶结度 指土粒或土团为氧化铁、碳酸钙等胶结物质胶结后的胶结程度。它可分为弱胶结、胶结、固结三级。
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新生体 系指矿物盐类在剖面中的特别集中的物质,它可分为:
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1.结核 是某些矿物质局部集中并且硬化而成,通常有石灰结核、铁锰结核两种。
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2.硬盘 土壤由于淋洗或冲积作用,其粘粒特别多,密实而坚硬的物体叫做硬盘。它可分为铁盘、石灰质硬盘、漠境盐盘、粘土盘四种。
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3.盐结皮 土壤盐分上升聚积土壤表面而成。
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侵入体 系指石块、炭渣等在土壤剖面中的出现,但它们却与土壤发育无直接关系。
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动物穴 多为啮齿类或其他小动物所形成的洞穴或孔道。
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有机物 有机物的性质和含量是土壤重要特性之一。其来源为动物、植物和微生物的残体。它可分为粗有机质、有机质、腐殖质三种。
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第四节 土壤样本的采集
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分析样本的采集
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在适中的地点挖掘剖面,然后按发生层分层采集。并且应从下而上的进行,同时记载各土层的特性及其相互关系。
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作比较观察用的样本,可采取少量盛以纸盒。作分析用的样本,一般用布袋分层盛装,如不作特殊的研究时,每个样本重约0.5~1kg;如果要作土壤水分或团粒结构等物理分析时,样本应保持原来的状态,采取时,常用特别的标本盒(铁质或铝质)密封。
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整段标本之采集
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用特别的大小为100cm×20cm×8cm的木箱来盛装。采集时,先把土壤剖面在原处切成箱子那么大,然后将箱子套入卡紧,最后用铁铲由土表铲至下层,取出整段标本,加以修饰,即为整段标本。可以用来进行示教或剖面比较。
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第五节 土壤理化性质的分析
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这部分工作除土壤湿度和游离碳酸钙外,常在野外调查完毕后在室内进行。一般的分析测定项目如下:
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土壤湿度的测定;
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土壤孔隙度(土壤容量和比重)的测定;
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土壤中游离碳酸钙的测定;
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土壤的水解酸度的测定;
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土壤代换性盐基总量的测定;
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土壤有机质的测定;
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土壤可溶性盐类的测定;
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蒸发残渣量的测定;
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总碱度(HCO3-)的测定;
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Cl-的测定;
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SO42-的测定;
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Na+的测定;
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K+的测定;
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Ca2+的测定;
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Mg2+的测定;
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速效性氮的测定;
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速效性磷的测定;
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速效性钾的测定。
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第二部分 草原植被的调查
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第一节 植被及其类型
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木本植物类
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木本植物的特征是具有多量木质的茎,其地上部分具有地上芽,多年生。若干木本植物的叶及嫩枝具有良好的饲用价值。木本植物类又可分为下列各型:
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乔木 具有明显的主干,其高度通常在2m以上,主干的上端形成枝叶扩展的树冠。其中包括落叶乔木、阔叶常绿乔木和针叶常绿乔木。
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灌木 没有明显的主干,从地面就开始分枝,分枝处形成膨大的颈部,其枝条较乔木的主干为细小,高度通常为0.8~3m。因为具有较嫩的枝和多量的叶片,有时具有颇高的饲用价值。其中包括落叶灌木、阔叶常绿灌木和针叶常绿灌木。
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小灌木 与灌木相似,但小得多,高度一般在0.5m以下。它常常生长于草本层中;有时灌木在不适宜的生境中,也可以呈现小灌木型。有若干植物则为特征的小灌木。它们可分为落叶小灌木、阔叶常绿小灌木和针叶或鳞叶常绿小灌木三类。
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半灌木类
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半灌木是介乎草本和木本植物之间的植物。它们的特点较为复杂,有一部分是枝条的上部越冬时死亡,下部则为多年生;有一部分生殖枝经冬死亡,营养枝经冬不死;有一部分则有独特的茎叶。属于半灌木的包括下列各型:半灌木(植物下部的茎才能越冬,而上部茎则经冬死亡)、垫状植物(分枝多而密集,贴近地面,营养枝是多年生的,而生殖枝是一年生的,经冬死亡)、肉质植物(茎或叶肥厚多汁)、常绿草本植物(具草本的外貌,但地上部分并无季节性的死亡)、半常绿草本植物(茎多年生或一部分多年生,营养枝上的叶片可以越冬,生殖枝上的叶片冬季死亡)和藤本植物(茎细长,多年生,木质,需攀缘而生)。
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草本植物类
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植物茎部木质较少,较柔嫩,不具地上复苏芽,只有地面复苏芽和地下复苏芽,其他上部一般在冬季死亡。这类植物叶多、茎嫩,对于家畜适口性高,是主要的牧草。它们可以分为地上草本植物、附生草本植物和水生草本植物,前者又具多种生活型。按年限可分为:一年生草本植物(当年开花结实,完成生活周期)、二年生草本植物(播种当年只形成叶簇,第二年才开花结实完成生活周期)和多年生草本植物(具地面或地下复苏芽,来年可萌发成新株);在多年生中又可分为短寿的(平均寿命3~4a)、中寿的(5~6a)和长寿的(10a以上)三类。
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株本状态具有重要的生物学意义和经济意义,它在草原调查中是一个重要的项目。根据株本状态,可分为上繁草、中繁草和下繁草。根据经济价值,可分为禾本科草类、豆科草类、莎草科草类、杂类草类和有毒有害植物五类。
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植物分蘖类型是探讨草原生态条件及其经济价值的重要线索。不同分蘖类型的植物成分,表示生草土的一定发育阶段。我们可以从植物分蘖类型的形态来判断某一草原的发展阶段和发展趋向。因而,我们不但可以据此确定其经济价值,还可以确定改良措施。植物的分蘖类型可以分为下列几类:
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根茎状的 有两种枝条:直立的与在地下和地面平行的,后者叫根茎。分蘖节位于根茎上,根茎多在地表下4~20cm处生长。根茎具有若干节间,节上生出新的枝条。
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疏丛状的 分蘖节在表土以下。分蘖从节上发生,成锐角伸出地面,在草地上呈稀疏的丛生状态,可能掩蔽或不完全掩蔽地表。
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根茎—疏丛状的 分蘖节位于表土以下,丛与丛间有根茎联系,丛的本身为疏丛状分蘖。
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密丛状的 分蘖节位于地表面上下,分蘖时,幼枝紧贴着老枝的基部向上生长。这样分蘖的结果,便形成很密的株丛。
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匍匐茎的 一部分茎直立,一部分茎贴着地面生长。分蘖节在地表之上,下部产生不定根,上面形成新的株体。
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鳞茎和块茎的 具有鳞茎状的或块茎状的地下枝,在鳞茎和块茎中贮有大量的营养物质,依靠这些物质,茎叶得到发育。
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丛生状的(根颈状的)在表土下1~2cm深的根颈处发出枝条,这些枝条与主轴成锐角的方向向上生长。
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根蘖性的 从主根的地表以下部分的水平根上形成芽,这些芽能垂直地向上生长,到达地表后,便产生绿色枝条。
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直根的 具有垂直的主根,由主根发出许多侧根,根入土的深度可达2m以上。茎下部粗大部分逐渐变成根,随着时间的增长,入土可达1~3cm,称作根颈;根颈上生芽成茎,在茎的叶腋中也可形成芽,长成茎。
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粗状须根的 具有短的根茎和强烈分枝的侧根,类似禾本科的根系,但比较粗壮。
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第二节 植被的认识
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植物群聚
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群聚是若干植物由于偶然的机会(比如水力或风力),被搬移到一定的地点,在这里繁衍、生存。它们可能是一种植物,也可能是多种植物,但它们之间缺乏有机的内在联系。
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植物群落
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由植物群聚按照一定规律演变而来。它是由多种植物,包括高等植物和低等植物组合成的、有内在联系的同住复合体。这种复合体生存在同一地区的同一地段上,具有较为稳定的性质。这种较为稳定的性质是由于群落内部一定相互制约的规律形成的。群落,在某种意义上说,是组成同住复合体的多种植物相互依赖而又相互排斥的力量的一种相对平衡的状态,是一种矛盾的统一体。因此,通过一系列的矛盾过程,它们在或快或慢地演变着。由于植物群落是较为稳定的,所以是可以认识的,有规律可寻的;由于植物群落是不断演变的,所以它是可以改造的。
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植物群落中,由于各种植物株本数量或其他因素的变化,会或多或少地对植物群落产生影响,而往往这种影响突出体现在某些植物的变化上。即某些植物发生变化,成为这个矛盾统一体的主要矛盾方面,通过这个主要矛盾,会影响植物群落的整体,使之发生质的变化。居于主要矛盾方面的植物叫做主导植物,居于次要矛盾方面的植物叫做伴生植物。
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植物群落具有下列特点,我们可以根据这些特点来认识不同的群落。
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分层性 植物群落中,种间质量关系的特殊形式是它的垂直划分(分层性)。分层性在森林群落中有最好的表现,在森林中有一层(或若干层)的乔木层,常常有一层的灌木层(下木),一层(或若干层)的草本层,有时还有土壤表面的苔藓的地衣层。
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结合性 在植物群落中,往往呈现植物种的不同数量和质量的关系,因而也就表现出不同的外貌。植物群落内部的这种小型的植被单位,称为小群聚,它们是组成群落的单位。
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外貌 每一种植物群落以一定的外部形态或外貌为其特征。这种外貌通常是由一种或几种优势种所形成的背景,和在这个背景上由个别开花的个体或它们的群体形成景观。植物群落的外貌的改变和植物群落全部季节的更替有关系。所以,在描述它的时候,特别需要精确的指出日期。
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季节的周期性 有关植物群落中季节性的变化,这种特征极为重要,它可用来区分大的群落。植物群落生活上的外表或形态的季节周期性是表现在所谓“季相更替”,也就是季候相的更替中。每一季相都有它的一定外貌为特征。
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层片性 层片是植物群落的结构部分,它的特点是具有一定的种类组成,组成它们的种,具有一定的生态学特征,并且在空间上(或时间上)具有独特性,因而也具有该层片的植物所创造的特殊的植物群落环境(小环境)。
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生境特征 生境特征也就是说群落的环境条件是植物群落不可分割的性状,在这里必须强调的指出植物群落和生境是不可明显地分开,因为环境条件和生活在其中的植物是彼此相互渗透的。
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植被型和亚型
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它是由若干植物群落所构成。植被型是通过植物群落的生态序列所表现出来的。草原学中的植被型与地植物学家所称的同一名称是不一样的,草原学中的植被型是与草原类型的分类系统中最小的单位“型”相对应。大致草原类型中的一个型就相当于一个植被型。在一个植被型中,可能包括若干特有的植物序列,在牧场规划上可以作为一个单位,这时可以叫做亚型。一个型可能由两个以上的亚型组成。
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第三节 草原植物种的调查和标本制作
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在草原调查中,须将植被作为整体加以认识,也只有作为整体——植物群落——加以探讨,才能认识草原植被的实质。但是,作为群落的基本成员——植物种——也必须加以详尽调查,才能有助于植物群落的认识。植物种的调查应和标本采集同时进行。
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调查人员可以以1~2人为一组,在草原各处仔细观察。在不同的生态条件中(如阳坡或阴坡,不同等级的河谷阶地、雏谷等)详细采集植物标本;无论乔木或灌木、苔藓等,均须采集齐全。但人力较少时,也可着重采集家畜可食的灌木和草本植物以及有毒有害植物。对于其他植物只记录其种名和分布地区。
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通过将采集的植物标本制成蜡叶标本或浸渍标本。如系较大的植物标本无法保存其整株时,可以剪下形态较典型的枝条,系以标签,压入标本夹内,或装入采集箱中。当标本的茎部或根部过分膨大不易压干时,也可以用刀剖开,挖去其髓部,并将其髓部切一部分压存起来,干后固定在台纸上。苔藓类低等植物的标本,压干后不易观察,因之多用FAA溶液(95份酒精+5份冰醋酸+5份福尔马林)保存在标本管里。为了教学或展览,也可采制整束标本和原色浸渍标本。
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任继周文集.第5卷,草原学和草原调查规划
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第四节 植被成分的调查
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覆盖度
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植物垂直投影在地面上所覆盖的面积与总面积的百分比,叫覆盖度,用%表示。测定覆盖度的方法有下列数种:
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目测法:借助或不借助于小方框用肉眼直接估测。在方法熟练后其误差不超过5%,但它不能用于有效的测定各种植物的分盖度,所以有时嫌其粗放。
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针刺法 用竹针或钢针从样区上方垂直插下,如果针与植物的任何器官相接触即算作“有”,否则算“无”。最后计算“有”的次数和总插针数的比,即得出覆盖度。如插针总数为1000,其中有700次接触牧草,其覆盖度为70%。在700次中有300次接触了A草,有350次接触了B草,有50次接触了C草,则各种牧草的分盖度为30%、35%和5%。此法简单准确,且可测定分盖度。为了求得精确的数字,每一样方测定次数不应少于300点。
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表120 针刺法野外测定表
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反射测定法 这是我们根据针刺法原理所设计的一种新方法。本法是用一特制矩形铁丝框,其长约50cm,宽约10cm,上装两面反射镜,A镜上均匀的布满若干小点(两点间的距离为1.5~2cm),两镜间的距离及镜的角度可以活动。使用时,人站立,将反射测定器用带子挂于胸前,转动两镜的角度,
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图148 反射测定法原理图解
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使B镜能清楚的通过A镜反映出地面的景象;测定者与镜面保持一定距离,迅速地在B镜内数A镜中的小点和植物影像在样区内重叠的次数,重叠一个点,即相当于针刺法的一次“有”,然后通过计算,即可得出该样区内的覆盖度。本法的记载和统计方法与针刺法同,所得结果的准确度也相同,但其速度较针刺法快10倍以上。
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线段取样法 在植物株丛较大(如灌木丛)时应用此法。方法为取单位长度绳索,在欲测定点以不同的垂直方向从植丛的上空或丛间拉过,绳索和地面水平,垂直观测植丛在绳索上垂直投影所占的长度,并用尺测量,然后计算总投影长度和绳索长度之比,即可得出覆盖度的百分数。设测绳AB总长度为10m,其中a、b、c之投影长度为1.5m、0.9m、1.6m,1.5+0.9+1.6=4.0m,(图149)。用此法取样时,每一植物群落单元不应少于3条线段,其长度则视该单元之大小而定,大则10~20m,小则可以贯穿整个植物群落。如此单元内尚有很多植丛较小的植物时,则还应用点测法测定这一部分的覆盖度。
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图149 线段取样法图解
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摄影法 在调查时间暂短、任务紧急来不及时,可用摄影法。其法为在植丛上部旁边置约50cm长度的标尺,然后向下垂直摄影,连尺摄下,将底片带回以投影机及求积仪求其覆盖度。其使用记录表格式如下:
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植被覆盖度摄影测定记录表
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植株密度的测定
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植株密度为单位面积内植物株本的数目,它和覆盖度的含意不同。其测定方法有下面两种:
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单株散生株本稀疏者,可计算其单位面积内之株数作为密度。
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目测估计密度 通常用德氏(Друде)多度表示,这是一种简便的方法,用下列符号来表示各级的多度。
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为了记述个别种分布的特点,除去上面所述以外,还必须加上以下的符号:
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植物地上部分互相接近靠拢的用Soc.(sociales)符号代表。这个符号是和多度的符号同时并用的。例如:CoP.3Soc.;CoP.2Soc.等。
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植物地上部分丛生形成紧密集团的,则以gr.符号代表。这个符号也是和多度符号同时并用的,例如CoP.2gr.;SP.gr.等。
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有时对于不多见的(分散的)植物也按它们的数量分成三级,用下列三种符号来表示:SP3.,SP2.,SP1.。
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频度
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植物种在样区内出现的次数叫频度,以%表示。如我们在某种草原类型调查中,采了20个样区,某种植物在20个样区中都有出现(不论数目的多少),它的频度就是100%,如该种植物只在10个样区中出现,它的频度就是50%。一般采取的样区数可少,但不得少于20个,以20~50为宜。测定频度的目的在于指示某种植物分布的广泛程度。
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牧草重量的测定
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牧草重量的变化,表示着植被成分的变化。因此,在植被调查中,应该把牧草重量的测定列为重要项目,仔细进行。其记载格式如表121。
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表121 牧草重量测定记载表
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表内4~10栏为牧草名称。可以为牧草种名,也可以按经济类型分为禾本科、豆科、莎草科和杂类草四大类;然后计算各种(类)草所占的百分数。如果时间允许,可将青草阴干,以备化学分析,并求其干草折合率。
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植物群落成分的评定
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在作了上述的覆盖度、密度和重量的测定后,就可以进一步来评定植被成分。
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1.优势植物 占显著地位的种的密度相当于CoP.3Soc.,它在鲜重上不得少于总重量的15%,其种的数目为1~4个,这些种的重量总和应占总重量的60%~90%。
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2.亚优势植物 是很常见的种,相当于CoP.2或CoP.1的密度,每种占总重量的5%~15%,其种的数目为3~5种以内,这些种的重量总和为总重量的15%~30%。
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3.显著伴生种 相当SP.3,SP.2这一种的数目可以比亚优势种多2~3倍即6~15个,每种占总重量的1%~5%,这些种的重量总和不超过总重量的10%~20%。
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4.不显著的伴生种 相当SP.1,Sol.,un.的密度,它们的种数可能比前一类多,但重量总和不超过总重量的10%,每一个种的重量不超过1%。
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在植物成分的类别确定以后,我们可以进一步探讨其经济价值:
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第一级:优势植物为中等禾本科或豆科,而有毒有害植物为不显著伴生种,其经济价值属优良。
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第二级:优势植物为中等禾本科,其经济价值可属良好。
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第三级:优势种为杂类草—中等禾本科草,其经济价值可属中等。
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第四级:优势植物为杂类草及有毒有害植物,其经济价值则属劣等。
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第三部分 草原气候与物候学的观测
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第一节 气象台的规划及观测规范
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气象观测
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观测次数及时间 采用各地方时,如有困难,可采用该时区的标准时。
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1.一般气象要素及地温每日观测4次,分别在1、7、13、19时。
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2.土壤湿度及土壤蒸发等。土壤湿度每5~10d观测1次,在9~10时进行,在少雨季中,如遇有降雨,应在雨后12h或次晨补行1次观测。土壤湿度的观测应春季土地解冻时开始进行,冬季结冻时结束。
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土壤蒸发观测自早春解冻开始,冬季结冻为止。所用仪器如为波波夫蒸发器。每天在7时进行一次;如为维特克维奇换土蒸发器,则每日自7时开始第一次观测,以后每2h或3h进行1次,一直到17时为止。
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冻土期从百叶箱日平均温度达0℃时开始,每10d进行1次,至次年解冻为止。
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积雪,在进行冻土观测的同时进行积雪深度和密度的观测,在降雪不多或雪后易融化的地区,可以不进行。
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观测程度 定时气候观测为基本气候观测,观测按照表122所规定的程序进行。
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表122 定时气候观测程序表
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观测的基本规则
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1.地面观测的项目、次数、时间以及每一要素的观测,均应严格遵守有关的各项规定办法,非经负责业务领导人员批准,不得增减或改变。
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2.在进行观测时,只能记载自己亲眼观测到的数字和情况,绝对禁止用任何估算或揣测的办法代替实际观测。观测人员并应随时注意云和天气的演变等。
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3.观测人员应对仪器设备注意维护,使其经常保持良好状态。每次观测前,必须巡视全部仪器装置,防止影响仪器正确性的临时事故发生,如仪器有重大损坏以至不能进行正确观测时,即应换用备份仪器,并将换用情况及原因记于台站日志及观测记录簿的一般记要栏和自记纸上。如无备份仪器,则应及时将故障或损坏情况报告上级,请求调换或修理。
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4.切实遵守规定的观测时刻与观测程序,严禁漏测、迟测、早测和延迟发记录报告等责任事故的发生。
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观测记录
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1.台站观测的记录 观测结果应立刻在进行观测的地点将记录直接记入观测记录薄的规定栏内,并立即复核一次。字迹应端正,正确,清楚,用黑色铅笔记载。如当时发现有观测错误、记录笔误或计算错误需要更正时,应在原记录薄上划一横线(但必须使原记录能被读出),再在原记录旁边记入改正的记录,严禁涂改原记录。
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每次观测的记录,观测人员必须在观测记录簿上签名。如因特殊的客观情况,对某一气象要素无法进行观测时,则在观测记录薄的该项目栏内划一横线,以示不明,并将原因记于一般记要栏内。
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2.观测记录的整理 我们应该分期整理,因为气象观测供本站研究使用。日整理每10天一次,在全月应整理3次,1个月最后一次的整理完毕后,即接着整理全月的记录。在一年的最后月整理完毕后,即接上整理年记录。
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场地布置
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观测场的选择与建立 观测场必须四周空旷平坦,场内短草平铺(荒漠地区条件困难可例外)。山顶、坡地、低洼地,或邻近有丛林、高大建筑物之外,都不宜建站。观测场上的障碍物应减少到最少程度。台站的房屋应建于观测场的北面。
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观测场的大小约25m×25m,周围以稀疏的白漆木棚或刺铁丝围圈,其高约1.2~1.5m。
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观测场内仪器安放的地点 观测场内仪器安放地点基本原则是仪器互相不影响,富有代表性,便于观测工作。具体要求是:
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1.仪器东西排列成行,高的仪器要放在北面,低的顺次安放在高的仪器的南面。
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2.观测门应开在北面,场内仪器设备应紧靠在东西走向小路的南面,使观测人员从北面接近一切仪器设备。
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3.观测次数多的仪器,应靠近场内中央的小路。
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图150为一设备较完善的气象台站的观测场内部仪器布局,仅供参考。
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图150 气象台布局图
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第二节 气象要素及物候学观测
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一般气象要素的观测及仪器
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百叶箱及其内部仪器 百叶箱安置在高175cm的架上,正北向。内部装有干湿球湿度计,普通温度表,毛发湿度表,最高最低温度表等。使各种仪器的感应部分高度为离地面2m。
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风的观测 风的观测包括风向、风速和风的性质。测定风的仪器有风向器、风速器、维达风压器等。
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降水量的观测 降水量是降落在地面上的固体降水或液体降水,以在平面上所构成的水层深度(mm表示)。观测降水量要记载降水的起止时间及降水量。所用仪器通常有雨量计和自记量雨计。仪器上口应离地面2m。
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日照时间的观测 日照的观测记载日照的时数和计算日照百分率()。测定日照时数的日照计,常用的有乔唐式日照计和康塔司托克日照计。
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空气温度的观测 测定空气温度,在实际工作中有许多专门的仪器,一般所用的是装在百叶箱内的下列三种:最高温度表,用以测定每日两次定时观测时间之内的最高温度;最低温度表,观测每日两次定时观测时间之内的最低温度;定时温度表,用来观测瞬息之间的温度。
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空气湿度的观测 空气湿度的表示有两种概念:即绝对湿度和相对湿度。前者用水银气压表的水银柱毫米高度表示,后者用百分数表示。测定相对湿度的仪器有干湿球温度表、毛发湿度表等。
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蒸发的测定 蒸发量用毫米表示,所用的蒸发器有大型的和小型的两种。
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土壤气候要素的观测及仪器
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土壤温度的测定 测定土壤温度有地面温度表、地面最高最低温度表、曲管地温表和直管地温表四种。可以测定地面及不同深度的土壤温度。
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土壤湿度的测定 土壤湿度用百分数表示,其计算公式如下:
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任继周文集.第5卷,草原学和草原调查规划
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测定土壤湿度的基本设备必须有土钻、盛土盒、天平和烘箱。
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土壤蒸发的测定 测定土壤蒸发的仪器,应用最广的是波波夫蒸发器,使用此仪器测定土壤蒸发量的计算公式为:
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e=(K+Z)-d
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上式中e表示土壤一昼夜的蒸发量,单位为mm(水深);K表示前一日自网底外筒取出的内筒重量(称后即将此内筒放在实底外筒内)与当日同实底外筒内取出之内筒的重量差,再将其单位换算成毫米;Z表示一昼夜内的降水量(mm);d为盛中器中一昼夜集留的水量(mm)。
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土壤冻结观测 一般用苏联达尼林式冻土测定器,其构造为用内外两根管子,内管为橡皮管,内径约1cm,厚约1mm,两端封闭,管内盛满清净之水,管壁外面标出刻度毫米,管内通过一小束金属线,作为冰柱从上面结冻时支柱冻柱之用,结冻在线上的冰柱因此不会浮起来。外管为铜质、铁质或铅质,内径2cm,厚约2~3mm,将内管置于外管中,共同埋入地中,外管突出地面的约有50~70cm,以防冻土器被雪掩盖。观测时将冻土测定器从外管取出,以手试探水冻结的下部界线,并观察正对界线的刻度,水确到0.5cm,读完合仍然放入。冻土的测定,至少每10天进行一次,春天要每天测定土壤解冻深度。
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积雪观测 在测定冻土的同时,也用安置在冻土器附近的轻便雪尺或固定雪尺来测定积雪的深度和密度。测定积雪深度也可以用铁管、铜管或铅管露出地面的部分,先在管上刻上厘米分度即可读数。测算积雪密度时用木框或铁皮框自雪层表面压下至适当之处,再用小铲将框中之雪挖起放入另一不漏水之容器中,将容器内之雪融化后称其重量,则积雪之密度可用下式计算:
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任继周文集.第5卷,草原学和草原调查规划
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物候学观测
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物候学是研究有机体自然周期现象及环境自然周期现象之间的相互关系的科学。有机体的自然周期现象是有机体长期地适应外界环境过程的结果,是生物演化过程的产物。对有机体进行物候学的研究不仅有助于进一步的揭发和阐明有机体的生态生物学特性,而且对于草原学的实际有着重大的理论和实践意义。
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物候观测须知
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1.地段的选择 观测天然牧草发育的情况时,在研究的不同地区上,选出定量的株体,做上标记,按时观测。
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2.牧草播种时期 可分期进行播种,一般为2周,也可视具体情况有所改变。
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3.观测时间 观测最好每天在一定的时间进行1次,最多也不能超过2天。一般在午后观测,个别植物在中午以前进行观测。
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4.发育期 10%的植株表现了该期的特征,即认为该期已经开始;有50%以上的植株表现了该期的特征,即认为已普遍进入该期。其计算方法是在选定观测的每个小区测4个地段,每段测10株,共40株,将此40株中已进入新发育的株数以40除,即得该4个地段中进入该期株数的百分数。
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发育现象期
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1.禾本科牧草 对禾本科牧草进行下列各发育现象期的观测:
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(1)出苗 当观测的地段上出现第一批上部展开的小叶时,即把这一天当作出苗期;
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(2)第三片叶长出 其特征为从第二片叶末端叶鞘中出现上部展开的第三片叶;
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(3)分蘖 当第一个分蘖枝从分蘖节露出或长出地面时即为分蘖期的开始;
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(4)拔节 取数个植株,用利刀或小心的剥去主茎的叶片,如拔节开始,则该节间比其他节间要长;
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(5)抽穗 当从上部的叶鞘中出现穗头时,即算抽穗期开始;
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(6)开花 在抽出的穗上,出现了花药,即为开花期;
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(7)乳熟 当籽粒充满了花颖内部,易被手指压扁,即为乳熟期开始;
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(8)蜡熟 达到蜡熟时,籽粒失去弹性,在弯曲时不起皱折,但容易断开,并且容易用刀切开。籽粒内含有的物质,难于从种皮中挤压出来。到这个时期,禾本科植物的籽粒通常变为黄色,只是肤沟上保持有绿色。许多禾本科植物在达到蜡熟时,其粒梗渐渐变干,籽粒与穗轴失去联系。
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(9)完熟 当籽粒失去了弹性,不能弯曲,并且变硬时,即为完熟期。
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2.植物越冬过程的观测 为了了解植物如何越冬,宜在冬季对植物按期进行培养,每月至少1次,并且在各次严寒后,以及在每次下雪后也分别进行观测。其方法为在样地上取出有植株的样块,宽25~35cm,长30~35cm,深15~25cm,放在同等大小的的木箱中,移入室内,最初室温保持8~10℃,以后达到18~20℃,观察15~20d,分别计算死亡植株和活的植株占总株数的百分数。
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3.植物春季萌发的观测 植物的春季萌发,决定于空气中昼夜温度的增高和土壤解冻的情况。对牧草春季萌发的观察,可以了解植物耐寒力的大小。
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4.豆科牧草
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(1)出苗 地面出现展开的子叶或苗芽;
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(2)第一个(对)真叶出现;
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(3)形成侧枝 主茎叶腋出现新枝,并且长达2cm;
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(4)形成花序;
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(5)开花;
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(6)形成荚果 当出现第一批荚果原始体时,即认为进入该期;
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(7)成熟 第一批荚果和种子呈现该品种的固有颜色。
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5.饲用块根作物应记载下列现象期:
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(1)出苗
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(2)第一个真叶出现;
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(3)第三个真叶出现;
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(4)封垄。
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6.块茎作物(马铃薯)应记载下列项目:
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(1)出苗;
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(2)花序形成;
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(3)开花;
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(4)茎蔓凋萎。
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观测的记录 将观测的记录记于下面的表格,或根据情况另行设计。
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表123 牧草物候期观测记录表
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植物群落物候学观测 除了上述对植物的观测外,我们还应当进行植物群落的物候学观测。这项观测首先应该得出一个植物群落全部成员的(种的)发育概貌,并指出季相时间上的更替;其次,必须指出:植物群落内部在任何一个物候周期的种类的个体数量和同一种类在其他物候周期的个体数量间的相互关系,此外,也必须指出,不同种类的各个物候周期的相互关系。
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在进行观察之前,应该详细地描述群落。例如,编制植物名录,注明种的密度,说明分层性并区分出层片,描述区域的地貌和周围的群落等。样地的大小为:草本群落不超过4m2,有木本植物的群落不超过100m2。所设置的草本群落样区不应少于10个/hm2。
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在群落中,不仅观察不同种类的不同的发育情况,也需要观察同一种类的不同年龄个体的不同发育情况。生长在一定群落中的一个种的个体总和,称为种群。对种群做下述的描述:
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1.籽苗 从种子或其他繁殖体所发生的幼年植物,有子叶,没有地上器官,有春苗、秋苗之分。它表明群落对种子形成及幼苗发生的条件。
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2.青年植株 它和成年植株的区别在于叶子和体型;发育过程很缓慢。它更好地阐明植物群落中植物更新的过程。
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3.半成年植株 它是植物从青年植株向成年植株过渡的阶段,它阐明青年植株向成年植株转变的速度。
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4.成年植株 具有有性繁殖的能力或失去这种能力的衰老植株的营养体。成年个体群的成分可能使得现有生殖个体和营养个体数量关系上发生变化。
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估计一个群落中和种群中,不同种的不同年龄群的存在情况,可采用表124:
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表124 植物群落物候观测记载表
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在多年的观察中计算由前一发育阶段向后一发育阶段转变的数量是非常重要的,为了登记这类事实,可采用表125:
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表125 植物种群发育逐年动态表
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第四部分 草原植被图的测绘
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第一节 草原测量
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草原测量的意义
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在合理有计划地利用草原的过程中,首先是对草原进行规划,摸清草原面积,划分季带和区域界线等,以保证按季按时和按照培育措施要求来进行工作。完成这些工作必须要求有大比例的草原地形图。因此,草原测量是草原调查中不可缺少的一项工作。
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在这里我们简略介绍平板仪测量和草测两种方法。
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平板仪测量
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平板仪测量对草原测量的意义 草原测量可以用多种方法进行(如经纬仪、平板仪、罗盘仪等),但是,由于草原利用的特点(利用单位面积不大,需要大比例尺的地形图,如1/1000,1/2500,1/5000),一般使用平板仪较为方便,而且平板仪能同时进行高程和水平的测量。所以,在草原测量中多用平板仪。
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平板仪的构造
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平板测量是测和绘同时在野外进行,其全部仪器由平板、三角架和基座、对点器、定向罗盘、水准器、测斜照准仪、照准仪等部件构成。
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平板仪的安装 平板仪的安装一般包括对点、定平和定向三步。
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定点也叫做定中,是使图上的一点与地面上相应点安置在一铅直线上。
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定平是利用照准仪上的水准管和三角架上的水平螺旋来进行。在定平时,先移动三角架初步定平,然后再用螺旋校准。
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定向是使图上的基线与地面上相应线重合,一般使用两种方法:罗盘仪定向是使罗盘仪盒边与图上已知磁子午线方向吻合,再旋转图板,待罗盘指针指向0°时,
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固定图板,即为定向;基线定向是使线之一端与地上相应点对中,再将照准仪直尺的斜边与此线吻合,旋转图板,使照准地面上该线的另一端。
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平板仪的测法
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1.前方交合法 利用已知两点求出第三点的相对位置。例如,已知地面上A、B两点,利用A、B两点求出C点之位置(图151)。先将平板仪安装于A点,由A向B瞄准作ab线,量出AB之距离,定出图上的b点,再由A向C瞄准作出am线,然后将仪器搬于B点,安好后由B向A回视,校准平板,再由B点向C瞄准,作bn线。图上am与bn相交之处即为C。地面上ABC三角形与图上abc三角形相似。
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图151 前方交合法图示
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2.极坐标法 在开阔地区先选择一点P,使其能控制四周之测点,安平板仪于P点,由P点依次向四周测点瞄视,量出各点在地面上的距离,再定图上的位置,然后联结各点,即为该地形之缩影(图152)。
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图152 极坐标法图示
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3.导线环绕法 用于地形比较复杂的地区。先将平板仪置于A点,作出图上的a点。由A点向B点瞄准,作出ab线,量出AB之距离,以定图上的b点。再将平板仪搬于B点,对准图上的b点,用照准仪直尺贴于ab线上回视A点。在定向之后,由B点向C点瞄准,再重复A点所作之程序,得bc线,依照这样的次序,可将平板仪安置在所有的转折点上,最后将地上所测各点绘于图上(图153)。
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图153 导线环绕法图示
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草测
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草测是一种简略的地形测量,它的测量不使用一般的测量仪器,而使用目测来进行工作。它所测得的结果精确度较差,但速度较快,短期调查、对图的要求不高时可以应用。
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草测使用的仪器主要有测图板、照准尺、指南针、步度仪和无尺视距仪等。
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草测中的距离测量用目测、步测或无尺视距仪;高程测量用海拔仪,有时也用目测。
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草测的方法和平板仪相同。
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草测的施测一般分为路线草测和面积草测两种。野外草测之后,图幅应加修饰。
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地形图的应用
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在多数情况下,大面积草原调查时,多借助于现成的大比例尺地形图。
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地形图是地面上的地形地貌经过缩小的相似图形。借此图形我们可以在室内进行研究工作。因此,必须明了地形图的各种符号和比例等关系。
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图上两点的长度 两点间的距离,可用其他方法求得。但为了简便,一般常用直尺量取两点间的距离,将此数字乘以图上比例尺的分母,即为两点间的距离。
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高程问题 在图上一点的高程往往很需要,其求得办法主要从欲求点和邻近等高线之间的距离算出。如欲求点在等高线上,则该点的高程与等高线相同,如欲求点在两等高线之间,则通过此点向等高线作垂线,量出该点距两线距离的比例,根据两等高线之差,即可求出该点的高程。
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面积问题 由图上求出实际的水平面积,是地图的最大功用之一,在草原利用上最常碰到此问题。一般最常用的方法是用一张透明的方格纸,方格的大小为每边0.5cm或1.0cm,在每个方格中心画一个点,将此纸覆于所要计算面积的图纸上,将图上的方格数目乘以每格所代表的面积即为该图的面积,为了求其准确应重复2、3次,求其平均值。
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第二节 植被图的测绘
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标杆测绘
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尽可能地把所测绘的地段分成平行四边形,以这个地段的长边一面作为基线,在基线上用皮尺量,每25~50m设置一标杆,杆间的距离则按缩尺而变,1/5000缩尺,则用50m的距离,1/2500缩尺则用25m,余类推。
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从每一标杆引一与基线成直角的线穿过这一地段,这些线也分成50m或25m的分段。
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图155 测绘地段分区形式图
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为了使得这些线不歪斜,最好在基线的两端准确地导引与基线垂直的平行线,并且在所测绘的地段上把这两条边线末端连成直线,这一直线就成为第二基线。这样就获得一个长方形地区,边上都分成50m的小段。在这地区的内部由基线的分段点引线而分成为50m×50m或25m×25m的小区。
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从基线上的任何一角开始沿地区的短边用步测法测量所经过的每一个植物群落的直径;用眼估计植物群落的界线横越这条线的点,把这一点在图上记下来,并且把植物群落的外形线延长到这条测线和相邻测线之间的地区里。到达了测线的终点以后则转向区内第一条测线,测量这一线上的植物群落(如果它们的直径小于50m),到达第一线内线时,就沿第一内线进行测量并向基线的方向移动。以后转到第二内线,再从基线起点用同样步测法进行测量(如图156上的细线箭头)。
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图156 测绘地段上路线草图
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如果所量的外形线很复杂,或者测量要达到较高的准确度,那么除去直线外再沿横线(如图粗线箭头)或者两标杆之间迂回到地段内部的每一方格中。简单的外形线则只限于在和基线垂直的线上以目测绘制两测线之间的植物群落的外形。在上面两种情况下都得到连续的外形线,不过其精确度有所不同。
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平板仪测绘
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在某些地段(图157)测量时,地形测量员在A点掌握平板仪,草原工作人员(在B点)带着助手(在D点)划分植物群落的外形线。在划分时沿植物群落边缘的曲线不断的移动标杆(点a,b,c等)。地形测量员计算标杆所在点与平板仪的距离,在草图上记上标杆点。对于每个标杆点及植物群落的整个外形线(K1,K2,K3等)地形测量员和草原工作人员必须用同一号码来标记。同时,草原工作人员在正确的号码下对于这个划分出来的植物群落的片段做简明的描述,并在日记簿上用目测法素描出这个植物群落的外形线草图。以后在将平板仪由A点移至C点之前,草原工作人员把他所记载的外形线号码及素描同测量员的图互相核对,测量工作再继续进行。
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图157 平板仪测量区域的草图示意
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看地段面积的大小计划平板仪位置点的数目(2、3、4及更多,看位置点的半径所达到的地位而定),使得整个地段都可以绘在草图上。在测量结束时,地形测量员绘成植物群落十分准确的外形线图及号码,在这个号码下草原工作人员对于植物群落的片断做了描写,这样在两者密切配合下,可顺利绘出植被图。
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第五部分 草原生产力的调查
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第一节 植物生长速度、强度及产量的测定
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生长速度的测定方法
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将欲测植株系以标签,定期测量并作记载。如表126所列,每
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表126 牧草生长速度测定记载表(示例)
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种牧草填表一张,每一株本之增长速度逐天填写,并且每天统计。在观察结束时,将观察期内每天增长数积加起来,填入增长累计栏中,增长累计除以观测日数,即为每日平均增长速度。
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再生草的生长速度记载同上表。
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但当目的在于测定其耐牧性时,即需反复刈割,以观察再生速度。这样则应选取植株5~15株,每生长到8~10cm高时即行刈割,刈割剩余高度为2cm,然后测其生长速度,其表式如表127。
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表127 牧草耐牧性试验再生速度测定记载表
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生长强度的测定
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生长强度直接关系到牧草产量的高低,因而常和牧草产量的测定结合起来,最简单的方法设计如下:
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假若在高山草原,生长季为120d(5~8月),我们想测定生长季内每半个月的产草量,亦即该草原在每半个月内的生长强度。
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在草原的各个“型”设置样区,作如图158之规划,样区周围以刺铁丝围圈,中间每一小区两对角钉以小木桩以资识别其范围,然后每月15日和30日分别测定产量,第一次测1号样方,第二次测2号样方,余类推,到8月30日即全部测完。每次测定后将结果记入表中。
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图158 草原各个“型”的样区设置图
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设8次所测定的产量顺次为W1,W2,……W8
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则W2-W1=15/Ⅳ-30/Ⅳ半月间的生长强度
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W3-W2=30/Ⅳ-15/Ⅴ半月间的生长强度
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余类推。将这一数量与总产量相比,求其百分数(),这样可以作出该草原各“型”牧草每半月的生长强度曲线表,亦即可以确知这草原的各“型”每半月可以供给牧草的数量。
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为了进一步探讨植被成分中不同种类的生长强度时,在每次刈割称重时可分种记载,表式如牧草产量测定记载表。
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测定牧草产量均应记录其鲜重与干重,干重系阴干,阴干标本应妥为保存,以备化学分析。
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每次测定时应在附注栏内记入植株的发育阶段,叶簇高度,生殖枝高度等。
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当刈割过的样区再生草高达8~10cm时,可以测其再生草产量,表格样式如表128。
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表128 再生草产量测定记录表(示例)
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假如每一样区内设12个小区,每一小区产量测定重复3次,将其产量如上表所示分别登记3次,求其平均数。表之最末一行为各次测定再生草的累计。
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这样的试验在条件允许时,可以重复进行几年,以明了不同刈割时间对于其产量年变化趋势的影响。在最后一年可以一律在花盛时期刈割,以比较不同利用时期对于牧草生活力的影响。
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第二节 草原植物适口性的调查
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适口性的评定是草原饲用植物经济价值评定的主要项目。在很大程度上适口性可以表示其饲用价值的高低。
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牧草的适口性可以六级标准分别评定。
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5分——优等,任何情况下为家畜所首先而贪婪采食。
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4分——良好,为家畜经常采食,但不被家畜特别选出。
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3分——中等,家畜经常采食,但在有上述两种时较不喜食。
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2分——中下,可食,但在没有上述三种时才被家畜采食。
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1分——下等,偶被采食,但一般少见采食。
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0分——劣等,不被采食。
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我们测定牧草的适口性时,使用下列表格。
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表129 牧草适口性观察记载表(示例)
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牧草性的适口性也可向有经验的农牧民访问得知。访问时可用下面的记载表:
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表130 牧草适口性访问调查记载表
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牧草的适口性是相对的,它受很多因素的影响,例如家畜的种类;牧草的生长发育阶段;家畜的饥饿程度;采食时间;放牧季节;天气状况等等。因此,评定牧草的适口性时,要全面考虑,周密观察,慎重地做出结论。
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第三节 载牧量的调查
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本节内容详见草原学第九章第一节“载牧量的估测”。
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第六部分 家畜放牧情况的调查
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第一节 家畜作息时间的调查
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家畜的作息时间对于家畜的牧食习性及放牧技术起着决定性的意义。从这一基础出发再进行其他放牧习性的观察才有意义。
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同一地点、同一牧场,可能因气候条件不同而有不同的作息时间。因之,我们应当分季分月来填写下面的调查表,并在附注栏中注明在何种条件下使用此种作息时间。
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表131 家畜作息时间调查表
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调查以后应根据草原学第十章所述原则加以判断。
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第二节 畜群前进速度的测定
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当一条鞭放牧时,在畜群后面或侧面选定畜群前进途中的自然目标两处,记录畜群从第一目标到第二目标的时间。观察对象为该群最后之家畜,而不一定是同一个体。在畜群走过第二目标50m时进行两目标的测量,以防畜群受惊扰,影响以后的测定结果。测定时,三人一组,一人看目标、记时间,两人量距离。将测定结果记入下表。
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表132 畜群前进速度观测记载表
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当放牧队形为满天星时,家畜往往在一地停留很久并不前进,这时畜群前进速度为零。
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第三节 家畜采食及游走的距离和速度的测定
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一条鞭放牧时的连续测量法
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四人一组,二人为观察员,在开始记录前,需同时把观察对象认准,并同时观察羊只游走和采食情况,一人喊口令,游走时喊“走”,采食时喊“吃”,游走或采食停止时喊“停”;当继续观察同一家畜发生困难时喊“换”,另一人向测量人员指示目标并随时准备替换前者;其他二人为测量员,一人兼记采食时间和距离,一人兼记游走时间和距离,其记录表式见表133。
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表133 家畜采食(游走)距离及其前进速度观测记录表
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在记录时,应首先对观察家畜编号,两个测量员应随时核对家畜号码是否相符,即所记录的游走和采食的家畜是否为同一个体,在理想的情况下,更换家畜越少越好,最好能始终观察同一只家畜。
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距离的测量可用皮尺、测量绳或步度。
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在一次放牧中,如果观察几个家畜,在统计时应先将每一家畜的采食时间“t”和采食距离“d”加起来,然后再加各头家畜的采食总时间和总距离,即t1+t2+…+tn=T,d1+d2+…+dn=D。
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任继周文集.第5卷,草原学和草原调查规划
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满天星放牧时的坐标测量法
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事先在放牧地上以石灰或其他标记物纵横点布等距离的坐标点,使成方形分布,然后一人记时,一人持贴有坐标纸的记录本,以铅笔描画被观察家畜的前进路程。每画一条线,编一号码,需与记时员的号码依次相符,然后把坐标纸上的路程依照一定比例(如坐标纸上的比例尺为1︰100,即坐标纸上1cm相当实际距离1m)换算成实际距离,并将距离与时间登记在家畜采食(游走)前进速度测定记录表上,计算方式同前。
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第四节 家畜采食、卧息、游走和反刍时间及采食口数的观测
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家畜在放牧中采食、卧息、游走和反刍时间的支配,为放牧技术优劣及家畜牧食习性的另一重要表现形式。在对这些项目观察以后,可以准确估计放牧效果。
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观测人员须从出牧到归牧一直进行,不能间断。其记录须按照放牧次数分段统计。如早晨、上午、下午等三次放牧的畜群,其记录应分别统计,如果进行夜间放牧,在条件具备时也应进行观测。
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观测需分组进行,每组4人,1人为观察员,须在离畜群30~50m处或以望远镜在更远处观测,以免使畜群惊忧,如能与牧工一同行动,可以就近观测而不发生惊忧,最为方便。观察员的任务是观察牲畜的各项动作并数其采食口数,喊出口令;记录开始时喊“开始”,结束时喊“完了”,采食时喊“吃”,采食以后接着是游走时喊“走”,然后立即报告采食口数如“走50”,如采食以后接着是卧息则喊“卧50”,反刍时喊“反”,当观察同一牲畜有困难时即喊“换”。
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卧息的状态是家畜安静停止或卧下。
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采食的状态是家畜自如的采食和在采食中有目的的极短距离的寻找牧草的时间、抬头稍停又继续采食的时间,这种间断时间一般均不超过5s。
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反刍的状态是家畜静立或卧下并不断反刍,观察不细致时很易与卧息混淆,在观察较粗放牧时,可以将此项略去作为卧息时间记录。
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游走的状态是为了采食的目的而作的漫游,可能缓步,也可能疾奔以及在游走中的暂短静立时间,静立时间一般不超过5s。
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其他3人为记录员,当观察员与牧工在一起时,应在距观察员较远处,如在下风方向,须在50m以外,上风方向时可以稍近,而以能听清楚观察员所喊的口令为度。
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其中一人为第一记录员,负责记录卧息时间并兼记每一家畜的观察总时间,记录表式如表134、表135和表136。先写家畜号码,闻开始口令时,将时间记入第二栏,闻“完了”或“换”的口令时,将时间记入第三栏,闻“卧”时将时间记入第五栏,闻“反刍”或“走”或“吃”的口令时,将时间记入第六栏;第二栏与第三栏的时间差为该家畜观察的总时间,算出后记入第四栏;第五栏与第六栏的时间差为该家畜卧息的总时间,算出后记入第七栏。每当换一只观察的家畜时,第一记录员应喊出该家畜号码,其他两名记录员与之核对,3人所编号码必须一致。
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表134 放牧家畜总时间及卧息时间观察记录表
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表135 放牧家畜采食时间记录表
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表136 放牧家畜反刍及采食口数记录表
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第二记录员负责记录采食时间,观察员喊“吃”时,将时间记入放牧家畜采食时间记录表的第二栏,闻“走”、“反刍”或“卧息”时,将时间记入第三栏,第二、三栏时间之差,即为该家畜的一次采食时间,记入第四栏。在观察完毕以后,将各次采食时间相加,即为该家畜总的采食时间。
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第三记录员负责记录反刍时间与采食口数,闻口令“反”时,将时间记入“放牧家畜反刍及采食口数记录表”的第二栏,闻“卧”、“走”和其他口令时,将其时间记入第三栏,两时间之差记入第四栏,即为家畜的一次反刍时间。同一家畜的各次反刍时间总和即为该家畜的全部反刍时间。当观察员报告采食口数时,即应记入本表第七栏,四个数字一排排对齐,以便核算,每一家畜观察完毕以后,加出其采食口数,记入第八栏。
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当观测完毕以后,应将三表资料加以总结合并记入表137中,将家畜编号填入第一栏,其他各项时间及该项时间所占观测总时间的百分数,分别填入相应的栏内,当各项观察不是同时进行,家畜编号不是同一号码时,可将家畜编号改为观察头数;当放牧分为几段进行时,每段数字应分别统计填入表内。
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表137 放牧家畜游走、卧息、反刍、采食时间及采食口数统计表
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第五节 采食率(或荒弃率)的测定
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采食率是采食量所占牧草产量的百分数。其测定方法有重量估测法、株数估测法、观察估测法和株高估测法等(参阅草原学第八章)。采食率的相反方面称为荒弃率,即100%-采食率=荒弃率。
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无论采食率或荒弃率,都可分为“分次放牧采食率(或荒弃率)”及“最后采食率(或荒弃率)”,前者系指每次放牧后立即进行采食率或荒弃率的测定;后者则是放牧结束以后来测定的采食率或荒弃率。当对放牧制度和放牧技术的效果进行检查时,以上两种数值均可参考。在利用率的范围以内,采食率越高,其放牧制度与放牧技术则越优良。
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第六节 放牧家畜的体重估测及畜产品质量的检查
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家畜体重的调查
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小家畜最好用直接称重法称量,大家畜如无此条件时,可以用估测法。
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任继周文集.第5卷,草原学和草原调查规划
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畜产品质量的检查 草原家畜的产品主要为乳、肉、毛三项。
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毛的质量检查在剪毛时进行。
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肉的产量可结合体重的检查进行。
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乳的产量和品质应进行经常性的取样检查。产量应按日记载;质量应7~10d检查一次。乳的品质检查方法和项目都很复杂,但运用最广,而且对乳的品质具有指示性意义的项目为含脂率,可在一般牧场进行。
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草原调查与规划
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前言
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绪论
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第一节 草原调查与规划的目的和任务
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第二节 草原调查与规划的理论依据
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一、明确草原生产性质是做好调查规划的前提
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(一)地植物学观点
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把草原作为植物群落来研究,这是地植物学工作者的出发点。草原包含着多种植被类型,必然是地植物学者的研究对象,而且他们的研究成果对发展草原生产和丰富草原科学提供了许多有益的基础资料。尽管他们也强调了草地经营学的意义,但毕竟不能代替草原生产与科学的研究。
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(二)农业栽培学观点
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把草原作为农业经营对象或者更具体一些是作为农业种植业的范畴来研究的,强调草原生产以牧草生产为主,着重于从农业技术手段方面去改良草场、培植人工草地、提高牧草生产。这种观点在前苏联最为突出,前苏联著名的草地经营学家,如德米特里耶夫、拉林等编写的教科书中都反映了这种观点。认为:“草地经营是饲料获得的一个组成部分,是农业的一个生产部门,其目的在保证畜牧业能得到足够的干草及青饲料。”“它是关于利用和改良天然刈草地与草地牧场方面的组织措施和技术方面的综合”。苏联的草原科学在20世纪50年代对我国的影响是很突出的,我国一些草原学著作都反映了这种认识、这种观点。目前在我国还有相当的代表性,特别是在学习西欧、澳大利亚、美国的草原建设经验中,也比较突出地宣传了他们在较好气候条件下所采取的草地改良措施、建立人工草地的技术。
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(三)草原畜牧业经营学观点
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把草原作为畜牧业的生产资料,认为草原生产不能停留在牧草生产的过程,强调草原植物产品的利用,通过牲畜转化为动物产品——畜产品的过程,把草畜结合起来,既要研究如何从单位面积草地上获得质优量多的牧草,又要研究如何合理利用这些牧草,通过牲畜转化出最多的畜产品。60年代以来,生态系统理论的进展,更使这种观点趋于完善。这种观点在欧美草原科学中反映比较普遍,注意通过草地利用因素研究草地植被与牲畜之间的相互影响,如美国草原学家Harold F.Heady在其著作中还用图解的方法予以剖析。在建立我国草原科学中做出重要贡献的老一辈草原学家王栋教授就是持有这种观点的代表,他把草原作为草—土—畜—社会条件的综合体来研究。关于草原生产和科学的性质,早在50年代前期在他的著作《草原管理学》中就指出:“草原管理是一种应用技术,同时也是一种理论科学。草原管理的对象,一方面是牲畜,一方面是牧草。对于牧草的管理,目的在生产量多而品质优美的草料以饲养家畜。对于牲畜的管理,目的在适当地利用草料饲养较多的牲畜。”“草原管理学所叙述的就是怎样改进草原以提高其生产力,怎样适当地利用草料以饲养牲畜,在保持并提高草原生产力的原则下,希望能获得最高额的畜产品。”并指出:草原的利用管理,不仅要适应自然环境,亦与社会情形有不可分割的关系。王栋教授的这一观点,反映了他对草原生产与科学实践的认识总结,也反映了欧美草原科学的影响。甘肃农业大学任继周教授,在60年代初期也明确提出:草原学过程包括了从以植物生产到动物生产的全过程。
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我们认为,王栋教授在50年代中提出的有关草原生产与科学性质的论述是明确而全面的。随着生态系统理论的发展,为我们进一步探讨草原生产与科学研究的对象和中心提供了科学依据。
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二、用生态系统理论研究草原生产的性质
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生态系统理论认为,在一定空间生存的植物、动物、人类总是与其周围环境相互联系,构成统一的系统,进行着物质与能量不断流转,维持自然系统的生态平衡。研究系统中各个组成成分在物质循环与能量流通中的作用和所处的地位,以及它们之间的相互关系,进而进行人为的控制与调节,向着人类所要求的方向改造自然生态系统,这就是人类生产劳动因素在生态系统中的作用。
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草原生态系统是生物圈这一大生态系统的一个分支,它包括利用日光能、二氧化碳、水与无机盐类制造绿色植物体,然后绿色植物体通过家畜的利用转化成为人类服务的畜产品的全过程,以及涉及这一过程的全部因素(非生物环境因素、生物环境因素、草地植物、食草牲畜以及人类利用和社会经济因素等)对物质合成、分解、利用效率的影响,得出它们之间的相关性规律,涉及整个生态系统的参数和函数,把认识概念转换成运算形式,进行草原畜牧业生产模型的设计,从而最有效地利用草原资源,经营草原畜牧业。草原生产和科学的核心,就是要研究草原生态系统中能量与物质的转化规律,并提高其利用率,这种物质与能量转化的过程,必然地要从草地与家畜的结合中去实现。以草原生态系统理论为指导,解剖草原生产的全过程,分析物质与能量的流失途径,就可以使我们有目的地去改造生产过程,提高生产效率。
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关于草原生态系统国内外都正在进行研究,并已提出不少有关的论述,英国草原学家E.Duffey,R.D.Baker等从草地生态系统的观点出发,就草、土、畜之间的关系,对草原生产做出了图解和阐述。我国草原学家任继周教授提出了草原生产流程,对草原生产中能量与物质转化与利用做出了分析。
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根据以上的论述,可以认为草原生产是运用生态系统的基本规律,通过草地与家畜为主体所构成的能量和物质的流转过程,获取最多数量的畜产品而不破坏草原生态平衡,保护并发展草原资源的生产部门。
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草原生产过程包括牧草生产、牧草利用和牧草转换为牲畜和畜产品三个系列。牧草生产产品的数量和质量决定于牧草品种特性、草群组成和对它们所需要的光、热、气、水、肥、微生物等生长要素的满足程度,以及放牧、割草等利用方式的直接影响。作为牧草的加工产品,干草、半干贮、青贮料、颗粒饲料等,其数量和质量还受着从收割到贮存过程中不同处理的直接影响。生物环境因素——野生动物、虫、鼠、病菌,它们是牧草的消费者,也影响于牧草生产。野生动物大多数可以提供有用畜产品,是草原资源的组成部分,而害虫和鼠等则是破坏者。牧草利用和转换为畜产品的效率决定于草地的利用方式(青饲、放牧、收刈兼用等)、生产手段,如草原基本建设中围栏、畜圈、生产点、居民点、供水系统等的建设,以及经营管理水平、放牧家畜的合理组合与周转、放牧制度、季节平衡等。
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草原生产的最终性产品为动物性产品,其中包括役畜、种畜及其他畜产品。
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草原生产有一个从植物生产到动物生产的完整过程。从它的内容看,是一个草畜结合的生产过程;从它的经营手段看,又是一个农(以农业技术方法改良草场,建立基本草场,加工饲料)牧(牲畜的合理配置与放牧)结合的生产过程。它广泛采用农业技术手段,从事草地培育,提高牧草生产,但它不是单纯的植物生产,不属于种植业的范畴,它是畜牧业的一个组成部分,是它的一个分支,与牲畜和畜牧业经营密不可分,但它又不能代替畜牧业生产。草原生产从研究家畜是如何配置、周转、放牧管理以及它的饲养和营养需要方面去研究草原的合理利用。这就是草原生产既不同于农业生产,又不同于畜牧业生产的独特性质。
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作为草原生产经验的升华,又对草原生产具有指导意义的草原科学,应是研究草原生态系统中能量与物质转化规律,并提高其利用效率的科学,也就是要通过草原生态系统的理论研究,采取综合技术措施,从单位面积草地上获得数量最多、品质最优的畜产品。
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三、促进实现草原生产现代化是调查与规划的方向
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(一)社会主义的方向
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首先要坚持社会主义经营方向。按照自然规律和经济规律去指导和改造草原生产,有一套能促进生产力发展的经营管理制度,使草原物尽其用,尽可能为社会增加畜产品,能够体现社会主义制度促进生产力发展的巨大优越性。
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(二)现代的草原科学水平
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建立起现代化草原理论体系和科学试验手段。它的研究成果,应能为我国草原生产实现现代化,制定正确的经营方针和技术措施发挥指导作用。培养起能掌握和实施现代化科学技术的又红又专的草原科技队伍,要有专业科技人员和群众科技骨干相结合。
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(三)先进的手段与技术
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提高草原的生产能力应有现代化的科学理论指导草原生产,用现代化的机具装备从事草原生产,用现代化的综合技术和高生产性能的畜种,合理利用与改良培育草地,而它们的效果又集中反映在达到现代先进的生产指标和高的经济效益上。生产指标除了科学技术水平以外,总是与它所处的自然环境条件有关,而不能强求一个水平,如果与我国草原地区自然条件接近的先进国家的草原生产率相比达到现代先进生产指标,要比现在提高15~30倍。
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(四)建成社会主义新牧区
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在发展草原生产的基础上,要改变历史遗留下来的分散落后面貌,伴随着四季定居轮牧,或者冷季定居暖季驱赶放牧制度,要建设永久性居民点,季节性生产点,畜群点及相应的设施。使牧区有好的居民点、畜圈、道路、林带、交通、通讯网和文化教育福利设施,建成社会主义新牧区。
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在规划草原生产现代化中,一个十分重要的问题是要有一条实现中国式现代化的经营方针,要防止某些认识上的片面性。
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草原生产现代化重点搞什么?我们认为改造草地和利用草地两者不可偏废。
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采取先进农业技术措施改良草地,建立基本草地(包括稳产、高产的半人工草地、人工草地和饲料地),可以大幅度地提高饲草生产水平,克服“草缺”,特别是弥补天然草地饲料生产能力季节不平衡,解决冬春缺草,保证畜牧业稳定优质发展,这是现代化的必由之路,潜力很大。但我国草原大部分处于干旱、半干旱地区,山地、草地又地形复杂,无论从改良条件、技术手段的能力和经济效益来看,都只能是局部的。从世界上几个天然草原面积大的国家来看,美国和苏联人工草地约占草场面积10%,澳大利亚仅占5.8%。因而在我们致力于搞草地改良,搞基本草地建设,搞草地集约经营去促进实现现代化的时候,决不能忽视草地利用的问题。草原生产的基本方式仍然是通过牲畜,利用自然生长的牧草,即使是改良重建的草地,也有一个合理利用的问题。草原生产的这一规律决定了合理利用是草场经营的基础,搞现代化,要打破的不是这个规律本身,而是改变落后的靠天养畜的经营方式。实现草场的合理利用,实际上在利用牧草转化为畜产品的过程中蕴藏着巨大的增产潜力。从牧草到畜产品的转化率来看,世界上生产先进国家约为16%,我国只1%,相当于先进水平的6.2%。因此,采取合理利用的先进技术,提高能量利用率,应该是草原规划的核心部分。
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总结以上的阐述,规划草原生产现代化时,应遵循的经营方针应该是大面积的合理利用与建立一定面积的基本草场相结合。通过合理利用的综合技术措施来维护和充分发挥草场的生产能力。同时,又要集中有限的水源和农业技术手段,有重点地改造一部分有条件的草场,成为半人工的或人工的稳产高产草场,它的产品首先为提高冷季饲养水平服务。现代化的目标归根到底在于提高草原生产过程中物质与能量利用效率,提高畜产品生产。
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显然,草原生产现代化的具体内容,因自然生态条件的地域性差异以及社会经济条件的差异而有所不同,不可能千篇一律。这就更需要科学地、认真地做好不同自然地理区域的草原调查工作,从而提出切合实际的实现草原畜牧业生产现代化的区划与规划。
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第三节 草原调查与规划工作在我国的发展
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一、历史的回顾
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利用草原经营畜牧业在人类社会中有最悠久的历史,虽然建成一个独立的生产部门和学科是近几十年的事,但在长期的草原生产实践中,广大劳动牧民和知识分子,对它是有所研究的。作为文明古国的中国,远在公元500年左右的诗经时代就有关于草原土地规划的记载,如:“駉駉[1]牡马,在坰[2]之野”(鲁颂),又如:“邑外谓之郊,郊外谓之牧,牧外谓之野,野外谓之林,林外谓之坰”(尔雅)。在商君书公疆篇中还记载:“强国知十三数”就包括“马牛刍藁[3]之数”,把搞清草料资源作为强国要素之一。到管子地员篇问世,提出“凡草土之道,各有谷道,或高或下,各有草土”,并且具体指出不同植被与土壤、地势、地下水之间的关系和演替规律。
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新中国成立前的近百余年来,在草原地区陆续开展了一些调查工作,但大部分是随着资本主义对我国的入侵,由外国人进行的,其内容侧重于植物学方面。我国老一辈植物学家在20世纪30~40年代也进行了一些植物考察,其中1944年耿以礼、耿伯介发表的《甘肃牧草考查简要报告》,1945年曲仲湘发表的《西康泰宁附近草地之初步研究》,何景发表的《河西祁连山植物群落记略》及《祁连山之牧场草原》等著作,则涉及到了草原本身的若干问题,是我国最早的草原调查的宝贵资料。
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但是,只有在新中国成立以后社会主义新中国的条件下,草原调查与规划工作才逐步开展起来。
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二、新中国成立后的发展
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新中国成立后,在党中央的关怀下,草原生产迅速发展成为一个独立的生产部门和学科,而作为草原经营先驱的草原资源调查工作,占有很突出的地位,取得了重大的成果。
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新中国成立之初,在我国老一辈草原学家王栋主持下,对内蒙古、甘肃典型地区的草原做了调查,写出了《皇城滩和大马营草原调查报告》(任继周执笔)、《内蒙古锡林郭勒盟草原概况及其主要牧草的介绍》(王栋等)是我国最早的草原调查专著。1955年王栋所著《草原管理学》出版,结合我国实际,就草原调查、区划与规划管理工作的理论、方法做了比较完整的叙述。从50年代中期开始,中国科学院自然资源综合考查委员会(原综考队)以及各个地区草原勘察队和有关学校、业务部门,先后对新疆、内蒙古、东北西部、甘肃、宁夏、青海、西藏、四川西北部,包括十个省区的我国北部和西部草原资源进行了调查,初步了解了这些地区草原资源的自然和经济特性,它的数量和质量,出版了有关专著或提出了调查报告。我国草原学家贾慎修、任继周、章祖同等参加并指导了这项工作,对一些典型社场进行了草原生产总体规划和草原建设勘测设计,也提出了一批规划报告。
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自50年代中期起,在甘肃、内蒙古、东北西部、新疆等草原地区,先后设置定位站,对不同草地类型牧草的生态生物学特性,以及它们的产量和营养物质动态进行了定位观察,积累了大量科学资料。甘肃农业大学、内蒙古农牧学院、新疆八一农学院草原系或专业,以及一些草原站、场都提出过有关的试验报告。新疆八一农学院与原紫泥泉种羊场对天山北坡低山冬牧场,就产量与雨量之间的相关性;甘肃农大高山草原试验站,就产量与土壤水分之间的相关性,均提出了回归方程,为产量预测提供了初步依据。这些工作都为调查规划的理论依据——草原生态系统的研究打下了基础。
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三、现状和展望
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草原调查与规划工作虽然在新中国成立以来取得了很大成绩,但由于技术手段与工作条件的限制等原因,使许多地区和单位的草原工作基本上处于停滞不前状态,与世界先进水平的差距更为加大。从草场资源调查看,还处于资料分散,数据不一的状况,特别是南方草地,基本上还未进行过系统的调查,全国草地图尚未编出,资源还不清。全国的或省(自治区)的草原区划也都尚未编出,草原生产规划工作,除少数单位外,就全国来说,也基本没有开展。
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粉碎“四人帮”以后,党中央和国务院对我国农牧业生产与科学技术给予了高度重视。“农业自然资源调查与农业区划”被列为我国科学技术发展规划重点项目的第一项,并成立了全国自然资源调查与区划委员会,各省(自治区)也成立了相应的委员会,以加强对这一工作的领导。1979年4月在南昌召开了全国草场资源专业工作会议,对完成全国草场资源调查,编制全国1/100万草场类型图和草场资源评价图进行了讨论和布置,预计在1985年将完成这项任务。这一工作是在新中国成立以来草原资源工作已有资料汇总运用的基础上,应用遥感新技术和地面抽样补查的方法进行,使成果能反映现实的新情况,以便在生产中运用。完成这一任务,将使草原调查工作,在方法与手段上向现代化方向前进,我们要逐步形成一整套草原资源调查的新技术。
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关于草原类型学,许多单位,如中国科学院综考会、北京农业大学、甘肃农业大学、内蒙古农牧学院、新疆八一农学院等都做出了一定的研究,提出了各自的分类系统。在1979年全国草场资源专业工作会议上,对拟定我国草原分类系统进行了讨论,提出了一个供编制1/100万草场类型图运用的草原分类草案,要求有关方面讨论。草原类型学是草原调查工作的指导与结晶,反映认识与利用草原资源的科学水平,在我国也有待于进一步探讨,发展我国自己的草原分类理论与系统。
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有关草原生态系统的研究,在我国随着草原定位试验站的建立,也已有近二十年的历史,但研究内容不够系统和全面,研究手段也很落后,特别是对草原生态系统的认识不完整、不深入,加上受错误路线的干扰,许多单位工作已经中断。因此这方面的研究工作,基础很薄弱,特别需要奋起直追,才能使草原调查与规划走上现代化道路,使对草原资源的研究,从一般的定性描述,向科学的定量判断发展,运用现代生态化学与数学方法,研究整个生态系统的矛盾运动,更为深入地揭示草原资源的本质和它的动态规律,在环境—草—畜之间进行物质循环和能量转换方面,能掌握大量的参数与函数,拟定数学模式,进行草原生产力的预测预报,利用电子计算机,进行最优草原生产模拟设计。
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1979年以来,国家已经在内蒙古草原、甘肃黄土高原、新疆荒漠地带筹建生态系统定位试验站,一些其他草原教学与科研部门也计划结合草原试验工作,逐步开展草原生态系统的研究工作。
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展望前景,我们满怀希望,经过一定时期的努力,我国的草原调查与规划必将发展成为具有中国特色的、有现代科学理论、技术方法和手段的学科,在草原生产中发挥更大的指导作用。
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第四节 草原调查规划课程内容与学习方法
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草原调查规划课程包括理论基础、草原调查、草原规划三大部分。
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草原调查规划是对草原自然和经济特性以及合理利用草原资源的科学的完整认识,必须有坚实的理论基础作为指导。本教材的一至五章,概括了理论基础部分,主要讲授草原的发生学、类型学、地理分布规划,以及评定草原生产能力的理论与方法,指导我们在调查和评价草原资源,进行草原资源利用,区划与规划时,能符合于草原本身的自然规律和草原生产的经济规律,使调查规划具有科学性。
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在上述基础理论指导下,本书的第六章将具体讲述草原调查方法,包括草原调查的指导思想、工作组织、工作程序、各项调查内容及方法、调查资料总结等。为使遥感技术应用于草原资源调查,在第七章介绍了遥感技术的基本原理,卫片的成像过程及其判译,遥感技术在草原资源调查和管理中的应用。
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草原规划包括草原区划、草原生产总体规划、基本草地建设规划设计与施工三部分。本教材的第八章讲述草原区划的原则与分区标准,讨论了我国草原区划的方案。第九章讲解草原生产总体规划,包括牲畜发展计划,草原培育利用规划,牧区建设规划及规划图的编制。为适应草原建设和牧区经济发展的需要,把各项建设规划付诸实施。在第十章着重讲解了基本草地的规划设计,也是作为草原建设规划方法的一个示例。
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通过本课程的学习,要求培养认识草原发生发展和它的自然与经济特性的科学思维,初步理解草原类型学理论与从事调查、划分草原类型及评定其生产能力的基本技能,从而初步掌握草原调查与规划的原理,并且有一定的从事草原调查与规划工作的能力。
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为了学好本课程,要求学习运用辩证唯物主义观点和党的有关方针、政策,具有一定的专业基础理论知识,能深入现场,与当地技术人员和牧民群众相结合,做好调查访问工作,掌握第一手资料,从而能科学地认识草原,分析草原生产,进行草原规划。草原规划需要广泛的有关草原生产专业知识,必须善于把所有专业课程,进行综合运用。
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第一章 草原发生与发展诸因素
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第一节 概述
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(一)内因演替与外因演替
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首先由前苏联B.H.苏卡乔夫提出,后来为前苏联的植物学工作者广泛引用。我国有人试图用这一理论来阐明草原的发生与发展问题,他们认为内因演替是植物群落内部诸矛盾所引起的演替,如植物群落组成的各种间对光照、养分、水分以及若干机械影响所造成的植被演替,称为内因演替;而外因演替则包括由自然因素和人为因素引起的演替,如气候变化、地质过程、地貌变化、土壤变化和生物运动等自然因素和放牧、火烧、采薪等人为因素。
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这一理论对于植物群落的演替来说有它可取之处,但对草原学来说则未必恰当。因为把植物群落本身作为主体来区分其内因和外因也许是对的。但草原包含了复杂的矛盾,它的主体不只是植物群落,如牧草与家畜就是草原本身矛盾的双方,而草原学所探讨的基本矛盾正是植物生产与动物生产之间的特殊关系,因此把人类活动及放牧等,作为外因显然未必恰当。何况所谓演替,意指从此一事物到彼一事物,从量变到质变的过程。这个过程,唯物辩证法认为外因是变化的条件,内因是变化的根据,外因通过内因而起作用。我们从未见过除去内因的外因演替和除去外因的内因演替。
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实际上B.H.苏卡乔夫后来改变了他的这种说法,提出了生物地理群落的概念,认为生物与其生存的环境之间有多种因素相互作用和影响,其含义与今天所理解的生态系统是一致的。
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(二)六项因素说
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美国草原学家桑普森(Sampson A.W.)把草原所受的影响及草原科学应该探讨的问题归纳为六项因素,即有机物的积累(植物生产)、畜产品生产(动物生产)、土地经营(人和家畜的耕作)、土地利用及规划(土地行政管理、评价及分配)、环境影响及草原资源。
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这一观点的特点在于:将植物生产与动物生产并列,对草原科学的实质较前者大进一步,把人的生产活动作为因素之一,在一定程度上表明了草原的农学实质,把环境因素作为草原存在的条件之一来思考是较全面的。
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但不足之处在于对六项因素缺乏深入分析,没有明确其主要矛盾,以及各因素之间的关系。
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(三)土壤、动物、植物三位一体说
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英国草原学家威廉姆·戴维斯(Davis W.)认为草原的发生与发展受着土壤、动物、植物三者所制约,而且在草原学过程中它们是一个不可分割的整体。
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这一学说把欧洲传统的观点做了明确的表达,对草原这一事物有了较全面、系统的认识,并提出了它们是不可分割的整体。这一十分可贵的概念作为草原生态学的先导产生了广泛而深刻的影响。
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(四)雨量地形成因说
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王栋认为雨量多少与分布均匀否是影响草原形成的主要因素。雨量250~500mm的地区为半干旱区域,不能耕耘,只能作为草原区。并根据Weaver的降水蒸发比分为下列各级:比率在0.2以下为不能形成草原的沙漠地带;0.2~0.6为干旱地带,可以形成草原;0.6~0.8为草原地带,可以形成较湿润的高草区;0.8~1.0为森林地带。至于地势,因影响温度,大约海拔每升高100m,温度降低0.55℃,也是影响草原形成的重要因素。
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这一观点,实质上已经意识到了水分(降水)与热量(地势的函数)对草原发生与发展的关系。这在一定范围内可以帮助我们了解草原的分布规律,因而在生产上较为有用。但不足之处是没有进一步探讨水、热条件在草原发生与发展中的不可分割的重大作用,对于其他因素也未涉及。
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(五)大气、土地、生物、生产劳动四项因素说
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任继周等认为草原这一生产资料在大气因素、土地因素、生物因素和生产劳动因素所构成的矛盾运动中,不断地发展着。其中生物因素居于核心地位,大气因素与土地因素构成草原生物群落的立地条件,生产劳动因素则主要通过农业生产手段及生物活动对草原施加影响,并不断改变着草原生产能力。
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第二节 大气因素
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一、大气因素的草原生态学意义
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(一)大气的组成
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大气中含有78%的氮,20%的氧、0.03%的二氧化碳,以及其他气体和水汽,这些物质是输入草地生态系统、建造生物有机体的重要原料,并与生物群落进行交换,形成自然界中物质循环,如氮、碳和水分的循环。
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氮可以通过根瘤菌及若干固氮真菌的作用固定于植物根际,以增加土壤肥力,如3年生苜蓿地,每1/15hm2(1亩)可固定氮达40kg,这一特性已经广泛用于植物栽培。还有一部分氮经雷电作用,溶解于降水中,与天然降水一同进入土壤,数量虽不多,但从历史发展的漫长过程来看,降水带入的氮在保持土壤的氮平衡中仍起着极其重要的作用,特别贫瘠的天然草地,氮素的补充主要来自天然降水。
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大气中的氧是生物呼吸所必需的,动物、植物及需氧的微生物,均需吸入氧才能维持生命活动。植物虽然吸收二氧化碳制造有机物,但夜间仍要吸收氧,分解有机物获取生命活动所需的能量。微生物虽有好气性和嫌气性之分,但均离不开氧元素的供给。氧的主要来源则是绿色植物光合作用过程的产物。
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大气中二氧化碳和水汽含量多少,不仅可以改变地面辐射特性,而且还可影响大气温度。近年来人们注意到,由于陆地上森林和草原面积缩小,吸收二氧化碳的绿色植物减少,加之工业污染,使大气中的二氧化碳浓度逐渐上升,若干年后将引起全球性气温升高,这样便使冰川融化,海水的平面上升。相反地,当大气中二氧化碳和水汽过少时,减少了对日照中的紫外线吸收,如高原上强烈的紫外线常使植物呈垫状,便是空气干燥、二氧化碳含量少的缘故。
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(二)大气的流动
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大气受着多种因素的影响而不断流动。大气作为热量与水分的载体,在大气环流作用下,使地球上的水热得以较均匀地分布。至于局部地区空气流动所形成的风,对于生物尤其具有多方面的影响。风可以加速生物体水分的蒸发与蒸腾而消耗较多的热量,从而降低生物体的温度;风能帮助风媒植物传布花粉,并可传播某些有翅、毛的种子、果实,甚至整个植株的地上部分随风远播;一些昆虫可借风力长距离迁徙,如危害草原的蝗虫,其传播途径与风向一致;风可以吹走牧地枯草,尤其是干枯后株体易于碎落的双子叶植物与风滚植物可受大量损失,从而影响冷季草地的牧草贮藏量。生长季节牧草的风倒现象,可使牧草减产;风还能影响家畜的牧食行为,如夏季草原上家畜喜在风多而蚊虻较少的草地上牧食。长时间的定向风,可使植株变形,如旗形树冠等。
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(三)光照
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日光能是绿色植物进行光合作用的唯一能源。植物利用光能通过叶绿素进行光合作用制造有机质,从而增加了自然界中潜能的贮藏量,构成了生物界的初级生产,亦即植物性生产,由此才具备了食草动物以及以食草动物为食料的食肉动物赖以生存的基础,使生物界日趋繁衍。植物性生产是我们农业生产活动的基本依据。
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根据植物对于光照所表现的特性,植物界可以分为绿色植物与非绿色植物两大类群。
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非绿色植物包括细菌、粘菌、放线菌和真菌。它们没有叶绿素,不能进行光合作用,除少数靠化学作用直接自矿物中摄取营养和能量的自养微生物外,多数为依靠分解有机物而生存的寄生性和腐生性的异养微生物。
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绿色植物包括藻类、地衣、苔藓、草本植物、木本植物和草本—木本中间型植物。它们都含有叶绿素,在日光能的作用下,通过叶绿素把无机盐、二氧化碳和水分别制造成有机物物质,转化并贮藏日光能。这是一种非常有益的矿物质及热能的贮藏形态,是草食动物的食物,这是我们草原工作者所要探讨的主要对象之一。
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由于长期的有机体与环境的同化过程,植物对于光照形成了特殊的适应类型。通常可以分为喜光植物、耐阴植物和喜阴植物。
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1.喜光植物 不能耐受任何经常的阴暗,只有在全光照之下,它们的光合作用强度才最大,其光合作用和呼吸作用的平衡点较高,即呼吸作用较强,需要较高的光合作用,才能制成供呼吸作用所消耗的养料,否则就会耗竭而死。
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2.耐阴植物 它们虽然能在全光照下生活,而且在全光照下光合作用的强度最大[4],但光合作用与呼吸作用的平衡点较低。在一定的荫蔽下,仍能生活。如鸭茅(Dactylis glomerata),甚至在全光照的1/39的条件下仍能正常发育。
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3.喜阴植物 不能在全光照下生长,只有在不足全光照的某一限度内,其光合作用才能达到最高强度。光合作用与呼吸作用的平衡点也较低。如紫堇(Corydalis edulis Maxim.)在全光照的1/2时光合作用强度才最大。白花酢浆草(Oxalis acetosella)在全光照的1/10时光合作用速度才最大。
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对于光照不同适应性的多种植物,结合其他生态条件,往往形成一个相当稳定的植物群体[5],它们组成不同的层片。较为高大的植物在最上层,它们属于喜光植物,而下层生长着耐阴植物和喜阴植物,仅仅利用上层植物的漏光进行光合作用。一旦这种相对稳定的光照关系被改变,植物成分也发生相应的变化,譬如森林被采伐或焚毁以后,林下的草本植物和灌木会相继演替,而出现新的群落。林业工作者常常采取措施,使林木迅速郁闭,以抑制杂树,也常常用透光伐以增加光照,抚育幼树。草原工作者常常注意清除灌木丛,给优良牧草创造良好的光照条件。
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光照条件不仅影响光合作用的速度及其与呼吸作用的平衡关系,它还直接影响到植物的发育。我们已经知道,当光照不能满足植物的特定要求时,植物就不能通过光照阶段而开花结果。大体来说,原产于北方的植物,由于光照强度较弱,而通过较长的光照时间得到补偿,它们在一定的时间内,需要获得每昼夜连续14h以上的光照,譬如小麦、黑麦、燕麦、大麦等。对于这类植物,我们称为长日照植物。另一类植物,它们原产于南方,如玉米等,它们在一定时间内,只要求获得每昼夜连续9~10h的光照,就能通过光照阶段。对于这些植物称为短日照植物。牧草驯化程度较一般作物为差,对光照要求的严格性与作物相比,有过之而无不及。这是我们草原工作者应该密切注意的。有许多牧草引种地区不当,不能结实,即与此有关。
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光照除了以其数量和强度对植物发生影响外,光的质量所表现的作用也不容忽视。在3000m以上的高山,空气中水汽和二氧化碳都较少,光照强度甚大,而且紫外线较多,使若干植物的茎枝矮小而密集,形成莲座状植物(茎甚短,叶片在地面簇生)或垫状植物。
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既然光照对于植物本身具有明显的作用,我们就有可能通过对于光照的研究来观察草原发生与发展的若干侧面。并且通过这种研究,使用光照的手段来达到生产上的目的。我们知道,即使在精心栽培的条件下,植物对于日光能的利用率也不过可利用光的1%~2%,现在大面积丰产地区仅为0.35%,北美洲为0.17%,亚、非洲地区只有0.08%,而绝大部分并未有效地转化为有机质,所以日光能的利用潜力是很大的。我们可以建立天然的或人工的植物群落,使其不同品种间构成上下不同的植物层片,以充分利用日光。我们也往往用牧草混播及林牧结合等方式,充分利用日光能,使产生大量优质的有机质。例如在高山草原地区,蕨麻(Potentilla anserina)、垂穗披碱草(Elymus nutans)和草地早熟禾(Poa pratensis)三种草分别单独生长时,株本低而叶片少。当组成一个群落时,互相荫蔽之下,过分强烈的光照条件得到改善,并结合其他条件,使株丛较高而叶片丰富,大大提高了它们的饲用价值。
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草原动物对于光照也有其各自的特殊要求。根据对于光照的要求程度,可以分为喜光类与避光类。例如家禽都是喜光动物;而营洞穴生活和土壤中生活的无脊椎动物及鼢鼠等是避光动物。
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光的昼夜更替和其他因素综合影响的结果使一些动物表现昼出性生活方式,如猪、蜥蜴、黄鼠等。而另一些动物则表现夜出性生活方式,如大多数草原上的哺乳动物。也有晨昏性动物,如蚊类,以及全昼性动物,如几种田鼠和几种鼬。不同的光适应性,表现了不同的动物行为,尤其是采食与休息的时间节律。只有部分全昼性动物,它们可以在任何时间采食和休息,与昼夜的更替无关。
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光照的昼夜变化和季节变化,在漫长的历史过程中,对动物形成了与之相适应的周期性节律,如发情、排卵、交配、迁移、休眠、换毛的周期性现象。我们甚至可以创造人工光周期,以影响动物的生理过程。试验证明,加大冬季光照可以使冬季不易繁殖的动物的生殖器官体积增大,生成精子,排卵,并可交配,受精,直至分娩或产卵。养禽业中已应用这一原理,使冬季产蛋量增加,作为一种增产措施。
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日照可以使动物体内酶的作用加强,形成动物生长所必需的维生素D,提供钙的吸收,加速动物的生长发育。短日照可促进冬毛的生长。
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(四)温度
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通常是指大气温度、小气候温度及土壤温度三者而言。大气温度是地面2m以上的温度;小气候温度是指在特定的植物群体,或其他因素影响所及的小范围以内的温度;土壤温度是指一定土层以内的温度,也叫地温。大气温度和小气候温度,通常称为气温。
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气温和地温对于草原发生有着直接和间接的作用。
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1.温度对植物的直接作用 当气温剧烈降低时,往往使植物,尤其是幼苗期的植物发生冻伤。当气温与地温发生较大差别时,这种危害性尤为严重。譬如植物生长期间,地温在该种植物的低温临界点以上,植物体已长出地面,而气温突然降到低温临界点以下,便形成严重的冻伤和死亡。
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温度过低,对于天然草原植物所造成的突然损害并不经常出现。而栽培植物则因此遭到严重损失,这就是霜冻。霜冻使细胞间隙的液体结冰,破坏了细胞结构,或因低温对于细胞原生质的功能损害,使新陈代谢失调。低温经常影响植物生活的一种方式是造成生理干旱,因土壤水分结冰,不再为植物根所吸收,形成一种干旱现象。通常植物在冬季枯萎或落叶,就是对生理干旱的适应性能。
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温度过高,也会使植物灼伤。尤其在半荒漠、荒漠草原上,烈日当空,沙面温度有时可高达65~70℃。地面强烈辐射,使空气温度也骤烈升高,使幼小植物因灼伤而致死。至于植物与沙面接触处出现灼伤痕迹尤其多见。若干多年生草本植物茎外的残鞘或鳞片等,可有效地防止这种灼伤。对于一般植物来说,40~50℃为最高限,超过这一界限,植物就死亡。
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各种植物对于温度的高限和低限的要求是不一致的。但适宜的温度条件大致为30~35℃,在这一范围内生长最为顺利,光合作用强度最大。
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植物生长对于温度的要求,过去长时期内只注意到量的关系,认为只要有了足够的温度的量,植物就可以正常生长发育。因此,学者们广泛统计了许多植物的“积温”[6],例如无芒雀麦从生长到抽穗,月平均积温需要1030℃,高山酢浆草积温达500℃时开始开花,小麦积温需要1600~1800℃,燕麦需要1600℃,玉米需要2300~2800℃,苏丹草需要2200~3000℃,棉花需要3400~3600℃。自从苏联学者李森科发现植物的春化阶段以后,才注意到植物对于温度有着一种质的要求。各种植物在萌发时期,要求一定的相对低温条件来完成一定的发育阶段,这叫春化阶段。
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原产于北方的长日照植物,其春化阶段的完成需要一定时期的低温。冬性植物的春化阶段要求0~2℃的低温。春性植物则要求3~5℃,低温的持续时间要求5~50d。如果持续时期不够,春化就不能完成。原产于南方的短日照植物和春播的早熟植物,其春化阶段要求较高的温度,例如棉花要求25℃。当然,春化阶段的通过还要有湿度、空气等条件的相应配合。
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野生牧草也同样要求一定的温度来度过其春化阶段。例如有许多种禾本科植物的越冬芽,只有在秋冬的低温时期,经过春化以后,从根丛发出的嫩枝,才能进入生殖状态(看麦娘、棱狐茅等),而另一些植物的幼芽则在春季经过春化以后,可以长成生殖枝(猫尾草、黑麦草、早熟禾等)。
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植物在一定的生活条件下,对于温度产生了某种适应性,通常分为喜温植物和耐寒植物。
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许多热带、亚热带植物,气温在10℃以下时,光合作用即受阻,影响正常生长,有些植物在接近0℃时,就发生冻伤,这种植物称为喜温植物。
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也有许多植物在生长季内能耐严寒或较低气温。它们的发芽温度较低,而且幼苗耐霜冻。高山草原的若干植物表现尤为突出。如高山老鹳草(Geranium alpinum)在春季冰雪中翩然开花,晶莹艳丽。这类植物可称为耐寒植物。
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无论喜温植物或耐寒植物,在一定范围内,对于温度具有颇为广泛的适应性。因为它们不能像动物那样知所趋避,只能靠有机体的机能加以调节,它们多以下列方式来抗御不利的温度条件。
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(1)茎或叶片上生长茸毛或蜡质层,以防有害的热辐射损伤叶绿素。
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(2)细胞质内含大量盐分,较多的碳水化合物等,以降低冰点,防止冻伤。
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(3)缩短生长期,在严重干旱或寒冷来临前,完成其生活周期。
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(4)改变株丛型态,以适应光、温和湿度等条件。如在高山上的垫状植物和莲座植物,其株丛内温度与湿度均较高,有些乔木在艰苦环境下变为灌木。
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(5)调节蒸腾强度,以使植物体温度维持均衡。
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温度条件除了直接对于植物本身的影响外,还间接地从许多方面,对于草原的发生与发展构成广泛而复杂的影响。
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2.温度对植物的间接影响 温度通过空气湿度、土壤蒸发和空间分布对草原生物群落发生广泛的影响。
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(1)温度的高低影响到相对湿度的大小,而相对湿度对于整个生境有着巨大的影响。它不仅影响到土壤的蒸发量,甚至在温度过低时,会打破植物的正常生理蒸腾,而形成物理的蒸发,造成大气干旱。半荒漠、荒漠等草地类型,常有焚风肆虐,其湿度极低,有时只有1%~2%,吹拂一、二天,就会使草木枯萎。
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(2)温度的高低影响到地被物及土壤有机质的分解,从而影响了土壤的性质。于是通过土壤条件参与了草原的发展变化。如在热带雨林下,由于气温高,有机质分解快,有时几乎无地被物所积累;而在高山草原,植物遗体在低温(年平均温度不足1℃)条件下,大量积累形成厚达20cm以上的坚韧草皮,严重地妨碍了土壤的透气性与透水性。
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(3)温度在颇大程度上影响了动物和植物的分布,从而改变着整个生物界的平衡。
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动物对环境温度条件变化的反应比植物灵敏而复杂。按照对温度条件的适应性,可将动物分为变温动物与恒温动物两大类。变温动物的体温与外界环境温度几乎没有差别,所以在低温时它们便进入冬眠状态(两栖类、爬虫类及某些昆虫等),在炎热的夏季,往往因干旱来临,食物缺乏,也有夏眠现象。变温动物在寒冷地区的分布范围极为有限,哺乳动物和鸟类有固定的体温,为了保持这种温度除需要食物外,还需要外部覆盖——羽毛、毛发、脂肪层等。天气太热时有的动物藏在阴影中(羊),有的匿居于地下(在洞穴中或埋藏于沙中),还有的借分泌汗液或加速呼吸(狗、鸟)以增强肺和黏膜表面蒸发的方式使体躯冷却。有的兽类更换身上的绒毛以适应温度的变化,夏季绒毛短而粗,冬季绒毛稠密。
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所有的哺乳动物体温高于42℃以上时都会引起死亡。在牲畜的四季放牧管理中,夏季进入凉爽的夏季放牧地,除了合理利用草原的意义外,另一个目的就是避开高温,给牲畜以适宜的温度条件。
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动物新陈代谢的强度直接依赖于体温状况,而体温又直接与环境的温度相联系。因此,动物的生长发育与环境温度关系密切。在因过热和过冷而处于休眠和昏睡状态时,生命过程是在低水平上维持着。
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外界温度的增高在一定范围内时,通常能加速动物的发育。在最适宜的温度范围内,发育的加速与温度的升高成正相关,这一点与动物的生理要求有关,此外也许和食物的相应丰富不无联系。对草原牧草危害极大的蝗虫,其世代繁殖就出现这种情况,在夏季的一代要比前一代发育快,玉米螟也有类似现象。这种现象的实质和植物生长发育对积温的要求一样,即一些动物在其发育的全周期中,需要一定的温度总量。这种要求因动物种类不同而有所差异。例如,菜蛾在其发育的总过程中所必需的总热量为377℃,草地螟为450℃,而黄地老虎为1000℃。
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在变温动物中,外界温度的季节性变动引起生长加强和减缓的周期性更替,这种现象在草原恒温动物中也存在。在本质上这和食物的丰富与缺乏有直接关系,而食物数量的变化又与温度状况密切相关。像青藏高原上牦牛角年轮的形成,就是牦牛在一年中,温暖的夏季和严寒的冬季饲料条件不平衡,而影响生长发育不平衡的表现。
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在自然界中,动物的发育很少在经常不变的温度下进行。对于大多数动物,温度的变化对发育起着积极的影响,像蝗虫的卵和幼虫,在变换的温度条件下,发育速度比在不变换的条件下快1倍。鸟类在孵化时,也可看到亲鸟经常“飞离”或翻卵,调节卵的受热条件。养禽业中的实践证明,孵化时经常不变的温度会增加死胎,而有节奏地使蛋的温度降低——“凉蛋”,可以提高孵化率。这种情况类似植物的春化作用,其实质都在于动物在其发育过程中,不仅对热量有数量的要求,同时也存在着质量的要求。
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外界温度,不仅影响恒温动物生长发育的强度,而且还有改变各个器官的比例和整个身体分化的性质。周围的低温可以延缓恒温动物的生长,但是由于性成熟的延缓,它的寿命可以更长些,同时身体可以长得更大些。我国的一些国营牧场和军马场,利用天然草原寒冷的气候条件锻炼家畜,培育它们对不良气候的适应性和对疾病的抵抗力。
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(五)水分
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生物起源于水中,构成生命的生物化学过程,无不需要在有水的环境中进行。
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如果说,某些低等植物在无氧及无光照的条件下可以生存,而一切生物都不能在没有水的条件下生活。植物的一切部分都含有水,陆生植物所含水分常达到植物体总重量的80%~90%。植物的一切基本生活功能都要求有水分的存在,例如,光合作用要求有水分参加,植物体内的物质也必须在水溶液内才能移动,溶液流动本身及其在茎中的上升是与植物水分的蒸发过程(蒸腾作用)有密切关系的,细胞液主要由水分构成,没有水分,原生质就不能生存。
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水分对于动物的重要性当然也是毋庸置疑的。和植物一样,水分是动物体内的主要成分,昆虫的水分含量变动在46%~92%之间,哺乳动物(家畜)的水分含量在55%~60%之间。营养物质和异化作用的产物主要以水溶液状态输送。动物体中所含的水分,也用于热能代谢(排汗),以有效地降低体温。
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水分含量低于一定限度,植物表现为萎蔫,动物陷入昏迷,而进一步的缺水会导致动物的死亡。许多现象证明,水分丧失比饥饿更为严重,缺水可使动物比缺食物更快的死亡,饮水不足可使畜产品减产50%以上。对植物来说,干旱使植物枯死的现象经常发生,而很少看到由于土壤养分不足使植物“饥饿”而死亡。
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水分对生物是如此的重要,但是自然界中水分的变动程度却很大,从水分过多的沼泽生境起,经过水分逐渐减少的各种各样的生境,一直到水分少到植物难以生活甚至不能生活的荒漠。在非洲的撒哈拉荒漠,有一次20年没有下雨,以后很长时间就没有看到植物生命的痕迹。在某些地区,虽然水分很多,但是它处于植物不能吸收的状态,像南极和北极常年冰冻的地区就是这样。
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生物对水的绝对依赖和水在地球上的分布,不像空气那样均匀,不像光、热那样容易取得,因而就使水成为草原生物(陆生生物)极重要的生态条件之一。
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各种不同状态的水对草原生物的生态作用各不相同。虽然生物主要利用液体状态的水,但是别种状态的水,像固体的冰、雪,气体的水汽也都对生物有生态意义。
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雪对植物基本是有利的,它可以保护植物顺利地越冬。20cm厚的覆雪可以使越冬的植物免受-25℃低温的冻害。在50cm厚的雪盖层下,气温甚至不会降到-4℃以下,植物有时可以生长。我国伊犁和阿勒泰草原地区,冬季有积雪,家畜在拨开积雪后,可以采食到一些禾本科和蒿属等植物及在秋季生长的青绿枝叶。
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雪对草原动物除提供饮用水的作用外,基本上属于不利条件。这是因为降雪,尤其是降雪很厚时,妨碍动物行走,增加觅食的困难;暴风雪打湿动物体表,增加热能的散失(皮毛被打湿,散热剧烈时,体温下降15~20℃),给畜牧业造成极大的危害。当然对一些在地下过冬的动物,像啮齿类、食虫类,积雪是一种有利条件,它可以起保护作用,免受食肉动物的捕捉,又因地面散热减少,使洞穴中的温度变幅较小。
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冰对生物来说是有害的。在冰覆盖下的植物因窒息和冷冻而死;对动物来说,它起着和雪同样甚至更为不利的作用。
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水的另外两种固体状态——霜和雹是草原生物的两大灾害。
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雨是植物生长期间大气水分最重要的形态。雨水的总量、下雨的日期、次数和强度都很重要。我国大部分地区受东亚季风的影响,降雨多在夏秋两季,约占全年降雨量的60%~80%,而且又多集中在7、8、9三个月。唯有新疆伊犁、塔城、阿勒泰地区受中亚气候影响较大,春季降雨较多。我国草原牧区大部分降水量在300mm以下,最多的是伊犁草原的西部和四川的川西北草原,可达600mm(新疆伊犁新源县),最少的为塔里木盆地、柴达木盆地和甘肃西北部,年降水量仅数毫米。
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草原植物从土壤中吸取的水分,只有0.5%左右用于光合作用制造植物有机质,其余99.5%消耗于蒸腾和维持植株的体形。在比较温暖的气候条件下,植物制造1g干物质,最少要消耗250~400g水分,这个数量叫做蒸腾系数。人们往往用它来计算植物的需水量,或根据降水量和蒸腾系数来估测植物干物质产量。据内蒙古大学在呼伦贝尔草原的测定,羊草群落的平均蒸腾系数高达2029。每公顷如形成1500kg干草产量时,约耗水300mm。
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草原上的牧草,在发芽期,土壤里有适量的水分就够了,在强度生长期,需要较多的水分,在果实成熟期需水量又下降。
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在地球表面上,因水分过少而使植物不能生长的地方不多。但除了潮湿的热带的一些地方外,几乎各处的陆生植物都要忍受一定时间的暂时干旱。根据忍受干旱的能力,陆生植物可分为湿生植物、中生植物和旱生植物三大类。
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湿生植物:在个体发育中经常需要有大量的水分,抗旱的能力最小。它们经常生活在水分过多的生境,根的分枝很少,没有根毛,叶片较大,茎较长,它们的叶、茎和根由细胞间隙和空气腔的系统连贯着,这是为了促进根部的通气性。茎和叶大部分由这种气腔构成。因此,从潮湿草地上刈割下的干草,体积很大,然而重量很小,牧民称之为软草。沼泽、阴湿林下的草本植物大多是湿生植物,它们的饲用价值相对较小。
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中生植物:对水分的需要和抗旱能力都属于中等,并且对其他生态条件有较广泛的适应性。在形态结构和生理机能上也都处于湿生植物和旱生植物之间,大多数栽培的饲用植物和牧草都是中生植物。在天然植被中森林、草甸和荒漠中的短命植物都属于中生植物。这一类植物,尤其是草本植物具有非常重要的饲用意义,世界上最先进的培育人工草地和天然草地,都是建立在这一类牧草的基础之上。
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旱生植物:主要特点是具有较强的抗旱能力,能够抵抗较长时期的大气干旱和土壤干旱,除了在生理结构上的一些适应干旱的特征外,在表面上这一类植物叶片缩小或变成针状,叶片折叠或内卷,茎叶表面有茸毛,蜡质等被覆物,有时叶面可以窄面向太阳并跟随太阳转向。当地下水深时,有深根系以直达有水土层,但在无地下水时,其根系只在土壤浅层分布,尤其在少雨地区,往往具有浅而广泛分布的根系,以便迅速吸收少量的降水。有时以肉质茎(仙人掌属)或叶(景天属,猪毛菜属的一些种)贮藏大量水分抵抗干旱。旱生植物群落的外貌与湿生和中生植物的也不同,前者远视时为一片暗绿色或灰白色。它们广泛分布在微干、干旱和极干类草地上,是这类草地最主要的天然饲用植物,植物体含的干物质多,水分少,牲畜吃了易饱和上膘,牧民称为硬草。
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在陆生动物中,根据对空气湿度的关系以及根据对食物中水分的需要,可以分为喜湿的和喜旱的(适旱的)两大类。大部分昆虫、爬行类、哺乳类和鸟类的一些种,尤其是干旱草原和荒漠的栖息者是适旱的。在干旱地区的动物,它们的生长发育和繁殖强度较大的时期,多和栖居地的温湿时期有联系。
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二、大气因素构成草原现象的地带性
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(一)纬度地带性
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地表及其大气层的热量来源是太阳辐射。太阳以辐射形式不断地把巨大的能量——热能传递给地面及大气层。一年中地表和大气层由太阳获得5.4392×1024J的热量,这些热量可以把覆盖整个地球表面厚达35m的0℃冰层全部融化。
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地球表面的某一地区,影响太阳辐射量的主要因素是太阳光线对该地区的入射角,入射角愈小,一束光线的能量所分布的面积愈大,从而单位面积所获得的能量便愈小。太阳光线的入射角决定于地球纬度、太阳在地平线上的高度(有昼夜与季节的变化)和地形上的特点,但是最主要的是地理纬度。
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由于太阳光线(因为地球距太阳极远,可以认为这些光线是平行的)投射在球状的地球表面上,在同一时间与地面各点形成不同的入射角(图1-1)。入射角有规律地从赤道向两极逐渐变小,因而太阳辐射使地球表面增温的强度自赤道向两极递减,从而造成地球上热量的带状分布,以及地球上一切与热量状况直接或间接有关的现象的地带性分布。
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图1-1 阳光对地球不同纬度形成的直射和斜射
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在南、北回归线之间的地带,阳光在中午总是以较大的角度投射到地面,在一年中太阳有两次当天顶,昼夜长短差别不大,一年中输入的热量很高,而且也比较均匀。
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位于南、北纬23.5°~66.5°也就是回归线和极圈之间的地带,因为太阳在夏季的位置高,在冬季的位置低,所以一年中温度变化剧烈。
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在南、北纬度66.5°~90°,即极圈和极地之间的区域,昼夜均可以延长到24h以上,在长夜期(冬季)发生剧烈降温(因为没有热量输入),而在长昼期(夏季)由于太阳在地平线上空的高度经常很低,冰雪反射辐射和冰雪消融热量的消耗增温并不大,因而极地气候以低温为其最主要特征。
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由于太阳投射到地球各点的热量随纬度的增加而有规律地降低(表1-1),就形成了地球南、北向的各个热量带。
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表1-1 地球各纬度带太阳辐射量
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根据太阳对纬度带辐射热量的特征,并考虑到其他影响因素,地球表面可以分为7个基本的热量带或称温度带,它们与理论上的纬度界线略有偏异。
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一个热带:在南、北半球上以20℃年等温线为界,该线通过北纬30°和30°附近。
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两个温带:在南、北两半球上,位于20℃年等温线和10℃最热月等温线之间。
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两个寒带:在南、北半球上位于10℃和0℃最热月等温线之间。
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南、北两个永冰区:在最热月平均温度低于0℃,在北半球,格陵兰北部是永冰区,北极附近地区也是永冰区,在南半球则南纬60°以南的整个区域均属于永冰区。
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与热量地带性相似地产生了水分的地带性。地球上的水主要存在于海洋、河流、湖泊和沼泽中,组成冰川和雪盖;水还渗入土壤和岩层至一定深度,形成地下水;它还存于有机体中,在空气中也含有一定水分。
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自然界的水分不断地运动着,从一种状态转变为另一种状态完成大循环和小循环。水从海面蒸发,水汽在大气中凝结,大气降水落到海面,形成所谓小循环。当水汽被气流输送到陆地时,降落到陆地表面,其一部分被蒸发又回到大气层中,另一部分经地面和地下的途径,流入湖泊、池沼和河流,然后又重新回到海洋,完成大循环。
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由于在水分的大、小循环中,水从海面蒸发和水汽运动的动力都来自太阳的辐射热,而地球表面的热量分布是有规律并呈纬度地带性,因此,地球上的降水分布和热量分布有一致性,也呈地带性分布。在地球上可分为下列几个降水地带。
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热带湿润带:大约在南、北纬20°之间,各处的年降水量几乎全超过750~1000mm。
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两个低纬度干燥带:大致位于南、北两半球纬度20°~40°之间地区。这两个地带干燥少雨,是由于这里的空气以下沉运动占优势,水汽缺乏凝结条件。地球上最广大的荒漠集中在这两个地带。我国新疆塔克拉玛干大沙漠边缘的若羌县(约北纬39°),年降水量仅5mm,是我国年降水量最少的地方。
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两个温带湿润带:位于南、北两半球纬度40°~60°之间,年降水量在500mm以上,这里降水量较多,主要与这些地带的气旋活动和地形有关。
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两个高纬度寒冷少雨带:地球南、北两极地区的年降水量少于250mm。这里降水少是由于温度低,大气含水量较少之故。
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地球表面的大气由于各纬度地带的温度差别,在赤道与极地之间便形成了大气的流动,称为大气环流。大气环流低层的气流由极地流向赤道,而在赤道附近上升,而上升至高空后则由赤道流向极地。由于大气环流的结果,地球上一个地区的热量和水分就被带到另一个地区。
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热量从低纬度输送到高纬度,这就缓和了太阳辐射在各地的差别。从表1-2可以看出,大气环流对各纬度的平均温度的一般影响,它表示了各纬度带的实际温度比在理论条件下(假设地球上空气不流动)较暖或较冷的温度差异值。
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表1-2 北半球实际天气(流动的)和假想天气(不流动)中平均温度差
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在大陆和海洋之间,北半球和南半球之间,同一半球各纬度之间的空气交换中产生水分的输送作用。
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由于上述热量及水分的地带性,在草原现象上也表现了明显的地带性。如热带湿润带,以炎热潮湿及暖热潮湿类型草地的地带性特征;低纬度干燥带,以暖热干燥类型草地为草地类型的地带性特征;温带湿润带,以暖温微润为草地类型的地带性特征;高纬度寒冷带,以冷湿与寒湿为草地类型的地带性特征。
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(二)经度地带性
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在纬度地带性的基础上,大陆因受东西方向离海洋远近的影响,使降水量从沿海到内陆有显著差别。如地处海边的青岛,年降水量约600mm,与青岛纬度相同的兰州,因地处内陆,海洋气候减弱,年降水量仅350mm,更西到甘肃省永昌县不过150mm,至酒泉减至70mm,至安西一带更减至30mm,深入新疆的塔里木盆地,年降水量只数毫米,几乎长年无雨。
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这种从海洋到内陆降水逐渐减少的状况与纬度地带性相结合,使草原类型出现明显的海陆关系特征。有人假想出植被分布的情况,绘制出“理想大陆”上的植被分布图,这种理想大陆的植物群落分布图,可以有助于我们对于草原类型的理解。现在我们举出“布洛克曼—洛耶式”植物群落在“理想大陆”上的分布图为例(图1-2)加以说明。
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图1-2 植物群落类型在“理想大陆”上的分布
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赤道地带的沿海部分,潮湿而长热,以常绿喜湿和中生森林植物为主,其中包括乔木、灌木等,植物生长四季不断。在热带地区从海洋向大陆深入,开始表现出季节性的变化,冬季多雨而温暖,夏季炎热而干旱,这里生长着夏季落叶,冬季有叶子的森林。更深入大陆,水分缺乏,树木不能生长,而草原草本植物占主要地位,形成干旱草原。从干旱草原更往大陆深入,雨量更少,只有稀疏的荒漠植物生长于干旱荒漠之中。
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在适度温度的中纬度地区,沿海地区可以生长旱生形态的常绿森林如樟科树木,在冬季,植物并不停止生长,只是生长较为缓慢。自此深入大陆,随着气候大陆性增加,森林植物逐渐为干旱草原植物与荒漠植物所代替。
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在较寒冷的高纬度地带,海边冷风强劲,只能生长草本植物,向大陆深入,则为荒漠地区。
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(三)垂直地带性
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随着海拔高度的升高,大气逐渐变稀薄,所含二氧化碳及水汽也逐渐减少,蓄热能力也逐渐下降。孤立的山体,因大气所受地面辐射热的减少,大气温度下降尤为显著,一般地势每上升100m,温度下降0.6℃,大约千倍于因纬度增加而温度下降的幅度(纬度每差1°,即111km,温度大约降低0.5℃)。从地面到高空1km的温度变化,相当于地面水平方向1300km范围内的温度变化。因此一座位于赤道地区的高山,在7000~8000m高度范围内,从山麓到山顶,可以呈现从赤道到两极之间的全部温度变化地带性系列。
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因地势上升而温度减低,可使大气相对湿度增加,因而在不同程度地增加降水量的同时,可以减少植物与土壤的蒸腾和蒸发。因此在一定高度范围内,经常呈现由低到高,湿润度逐渐增加的现象。
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这种热量与湿度的垂直地带性系列称为垂直地带性。如喜马拉雅山南坡,这种垂直地带性表现得较为完整,山麓受印度洋气候的影响,雨量充沛,气候温暖,呈热带景象。随着山体高度的增加,气候也急剧地变化,逐步变为暖温带、温带、寒温带及亚寒带,最终达到寒带的极地气候。
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这种垂直地带性在草原生态学上有着重要意义,它无异于把水平方向若干地域辽阔、差别很大的地带缩于咫尺之间,而使之重现。对于草原的规划、利用以及牧草与家畜的适应性锻炼等方面的探讨都是有利条件。
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三、大气因素构成草原生产的基本特征
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(一)大气因素与生产能力
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水、热条件决定着草原的生物生长量,这也是草原生产能力的基本要素。水、热条件对于草原生物生长量的影响取决于两个方面:第一,水分和热量的绝对值,即在适宜的范围内,绝对值越高,生物生长量越大,而超过这个范围,则对生物形成灾害气候,使生物生长量下降,直到完全不能生存。第二,水分与热量的配合协调性,也就是水分与热量条件与生物尤其是植物的生活条件相符合。例如我国地处亚洲东南季风区,在温度较高的季节,也恰好是东南季风来临的时候,从海洋方面带来较充沛的降水,为植物生长准备了良好的条件,这是我国得天独厚的方面。但是我国也正是在这两个方面,存在着影响生产的严重问题。
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先看看水分与热量的绝对值条件。
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我国降水既然是受东南季风的影响,从东南向西北,随着东南季风的影响减弱,雨量分布有明显差异。如东南沿海降水量可超过2000mm,北到淮河流域减少到600~700mm,到华北一带只有500~600mm,而西北内陆因受秦岭、太行山、六盘山等山脉的重重阻隔,降水量减少尤为显著,六盘山以西降水量只有350mm左右,绝对值已嫌偏低,到乌鞘岭以西,除祁连山部分高山地带外,更减少到200mm以下,到新疆南部则形成了几乎长年不下雨的塔克拉玛干超旱境大沙漠,水分条件已经非常不足了。
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热量绝对值,因我国绝大部分地处北温带,还能满足生物的热量要求。但我国山地占全国总面积的70%,而且举世闻名的青藏高原,海拔多在3000m以上,年平均温度在0℃左右,冷季长达8个月,全年无绝对无霜期,这显然是生物生长量的严酷限制因素。
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再从水分与热量的分配协调情况看,问题相当突出。在生长季内,雨量的年变率颇大[7](表1-3),而且离海越远变率越大。
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表1-3 我国各地四季雨量分布(%)
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我国华北、东北一带年降水量80%左右集中于夏、秋两季,往往骤雨成灾,而冬、春则降水少,尤其春旱频繁,常常造成严重灾情。我国降水年变率,东北、华中、华南为20%,对生产影响较小,年变率超过25%,若无排灌条件,农牧业生产就难保稳定。我国华北地区达到30%,对农牧业生产形成严重威胁。而西北地区年变率竟高达35%,农业生产条件十分严酷。
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如表1-4资料,在温带地区,水热条件配合较好的微温潮湿草地类,年降水量是500~1000mm,每公顷可生产牧草干物质1000kg。而微温微润草地类,年降水量在350~600mm,只有它的1/2,牧草产量为500kg;微温微干草地类,年降水量为250~400mm,牧草产量又减半,只有250kg;微温干旱草地类,年降水量为150~250mm,牧草产量不到100kg;微温极干草地类,年降水量少于150mm,牧草产量只有40kg。
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表1-4 降水量对温带几个草原类型,植物绿色有机质年产量的影响
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对于植物有机质生产量来说,赤道多雨地带(表1-5)每公顷可生产有机质2000t;副赤道带和热带的季雨林只有前者的1/3弱,为600t;随着水热条件(主要是热条件)的变差,到寒带的森林苔原每公顷只有4t。
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表1-5 各气候带的森林植被每年对太阳辐射能的转化量(植物有机质产量)高限
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(二)大气因素与生产季节
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热带、亚热带地区年平均温度在15℃以上,植物可以全年生长。生产安排中,除因旱季植物生长缓慢外,几乎没有真正的枯草期,可以长年维持较稳定的生产水平。而纬度越高、海拔越高的地区生长季越短,生产的季节性也越突出。如我国华北一带枯草期为3~4个月,西北一带枯草期达6个月,青藏高原则达8个月,这在动、植物生产方面都形成明显特点,使我国草原生产中表现突出的是季节不平衡。它的基本问题是家畜对营养需要的长年相对稳定性与牧草生产的明显季节性这一对矛盾(图1-3),处理好这一问题是我国草原生产能力提高的关键。
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图1-3 寒温潮湿草地饲料贮藏量与放牧绵羊需草量动态
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(三)大气因素与生产措施
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大气因素决定草原的类型及相应的自然特性和经济特性。因此,大气因素对于草原资源的开发利用、产品设计及生产量方面都有广泛而深刻的影响。
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1.关于草原资源的开发与保护 草原资源的开发和保护与大气因素关系密切,首先在一定的气候条件下,有一定的草原资源,其中包括土壤、动物、植物及水力和能源。为了充分调动这些草原资源为社会主义建设服务,应该在全面调查的基础上,制定规划,综合治理,其中包括农、林、牧各生产部门的土地规划,牧草、作物、家畜、野生动物的合理配置,降水超过300mm的地区应设计防止水土流失,降水300mm以下的地区则应采取防止风蚀的保护措施。特别应注意在草原生态系统的理论指导下,在以草原资源全面开发为前提,加大草原生产能量和物质流程的速度,以获得最多的产品。
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2.大气因素与生产设计 因为在不同的大气因素影响下存在不同物种及其立地条件,因此不能不影响到草原产品。例如热量在寒温级以下的地区,则以适应高寒气候的牦牛及藏羊为基础畜群的生产体制;湿度在干旱级以下的地区,应采取蒙羊及骆驼为基础畜群的生产体制;在灌丛较多的地区,应考虑鹿及山羊的生产;在气温较高而降水充沛的地区,则应给水禽以相应的地位等。至于以狩猎为主要收获地区更要根据当地立地条件的适应物种进行合理经营。
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3.大气因素与技术措施 大气因素为我们提供了一部分立地条件和生产条件,但是任何优越条件都不可能完全满足生产的要求。要达到草原生产优质、高产、稳定的目的,必须根据实际情况,采取一些具体技术措施。如在降水较多的地区,应采取防止水蚀的措施;降水稀少的地区,则应防止风蚀;降水不足或分配不匀的地区,应兴修灌溉工程;降水过多的地区,应有排水工程。其他如饮水点的设置、围篱的建设、牧道的修筑、有毒有害植物的清除、草原保护措施等,无不与大气因素有密切关系。
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第三节 土地因素
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一、土壤和生物的关系
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(一)关于土壤酸度
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土壤的酸度反应(pH),不仅影响着无机盐类的吸收性,而且可以抑制或促进某些土壤微生物和土壤动物的活动,并在许多方面影响着植物根系的生理机能。植物本身清楚地表现了上述这一系列的复杂作用,在一定酸度范围内,往往存在着一定的植物群落,由表1-6资料中可以看到不同类型草原,具有相应的pH和特征的植物。
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表1-6 寒冷潮湿草地类不同亚类及型的土壤酸度对草原植被的影响
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但是,我们绝不应理解为土壤pH单方面地给植物以影响,而植物对它没有反作用。事实上除了土壤的成土母质的化学成分对土壤pH有所影响外,其他影响土壤pH的因素几乎都是通过植物而发生作用的。植物生活过程中根部的分泌物和遗体的分解产物,在一定的气候条件下,改变着土壤的pH。
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森林(落叶松除外)的地被物因含有较多的单宁等物质,往往使土壤呈现轻重不等的酸性反应。而草本植物,没有木本植物所含有的单宁,尤其是豆科植物可以自土壤深层吸收钙质,增加土壤的石灰质含量,因而有减低土壤酸性的作用。
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(二)关于土壤盐分
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绿色植物所需要的任何矿物质元素,除了碳、氢、氧以外,几乎都是以无机盐的形态取得的。我们常常把土壤供给无机盐类的能力,也就是植物可给态矿物质养料的能力,作为评判土壤肥沃力的一项重要标志。
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各类植物对于矿物质的需要是很不一致的。总的看来,木本植物的需要量较草本植物为少(表1-7),因此草原饲用植物的改良和提高,必须考虑矿物元素的补给问题。因地区条件和土壤的不同,往往使用各种有机或无机肥料,对于需要量大的氮、磷、钾,尤其着重考虑。而钙在多数草原区并不缺少。只有森林草原的一部分,土壤呈酸性,需施钙肥。
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表1-7 各类植物对重要矿物的年需要量(kg/hm2)
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土壤中无机盐类除绝大部分为植物所需要的以外,也往往因盐分过量或成分不宜对植物发生不利影响。这种作用包括直接的,对植物发生生理的危害;也包括间接的,首先破坏土壤结构,从而妨碍植物根部的正常活动。
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根据植物对于这种盐类异常的同化作用,可以把盐地植物分为嗜盐植物、滤盐植物和泌盐植物。
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1.嗜盐植物 或称聚盐植物,它们具有很高的渗透压,一般在4.053×106Pa(40个大气压)以上,有时竟可高达1.01325×107Pa(100个大气压),因此可以从含盐量很高的土壤中吸取水分和无机盐类,并在体内积累盐碱,以保持体内大量的水分,有时成为肉质茎叶,它们对于各种盐类有不同的吸取性。例如西北半荒漠类组及干旱类组上生长的碱蓬(Suaeda glauca)和高碱蓬(Suaeda altissima)可以烧灰作碱(Na2CO3),而滨藜(Atriplex patens)则吸收硝酸盐,盐角草(Salicornia europaea)积累氧化钠。
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2.滤盐植物 它们虽然生长在盐土中,但不大量吸收和积累盐类,以其根细胞的选择性使盐类透过量很小。它们的渗透压靠有机酸、糖、氨基酸来支持。只能分布于土壤含盐较少的地区。如蒿属(Artemisia)等。
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3.泌盐植物 其根细胞对于盐类透过性大,与聚盐植物相似,但它并不把盐类积聚在体内而是由茎、叶表面密布的分泌腺排出体外。如荒漠类组、半荒漠类组的矶松(Acantholimon)、柽柳(Tamarix)及胡杨(Populus euphratica)等。额济纳河沿岸居民把胡杨所排出的盐称为“胡杨泪”,可作药用。
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土壤的盐渍化对动物来说,主要影响生活在土壤中的无脊椎动物的繁殖。特别对幼虫有不利的影响。相反,野生兽类和不补饲盐类的家畜,它们往往要定期采食盐碱地上的植物或舔食盐土,借以补充体内正常生长、发育和繁殖对矿物质的需要。
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(三)关于土壤质地
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不同的土壤黏粒、砂粒以及有机质等其他成分构成了不同的土壤质地。土壤质地主要是通过它对土壤的理化性状的影响来影响植物。
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结构良好的土壤是各种土壤成分组合适当而又具有团粒性的土壤。这种土壤不仅具有良好的通气性和透水性,可以供给植物生活所必需的养料和水分,而且适于植物根的活动。根茎型、根蘖型以及其他具有地下复苏芽的植物可以大量生长。往往由中生植物形成覆盖完整、产量高、品质好的草丛。
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结构不良的土壤,多是成分失调,有机质不足,缺乏良好的团粒结构。
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土壤中黏粒过多,则往往过分紧密。不仅形成厌气环境,使可给态养分减少,而且产生有毒物质,伤害根系。有时促使根系本身分泌草酸、蚁酸、醋酸等有毒物质。当土壤空气不足10%,而氧气量不足3%时,植物地下部分即不能正常呼吸。因此,在这种土壤中,若干具有地下芽的优良饲用植物不能生存。
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另外还有一种“假粘土”常分布在干旱地下水位较高的地区,它的黏粒并不太多,但是由于土壤中吸附了大量的钠离子,形成板结,硬如砖石,并有龟裂,植物根无法生长,形成光秃不毛之地。
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砂粒过多而黏粒在5%以下时,结构松散,常常形成流沙,随风迁徙,聚散无常,可将植物掩埋或使其根部暴露而死亡。因此,沙生植物常有在基部生出不定根,当被沙埋没后,植物可长出沙面,株体与沙面同时升高,可以形成巨大的沙丘(像柽柳和白刺形成的沙丘),在挖掘其根系时,可明显地看出有数层根茎面(根茎植物),水平根面(根蘖植物)或根颈面(轴根植物)。我国沙漠边缘的居民,利用植物和沙作斗争的这种特性,栽植防风植物,防止流沙入侵,称为“风墙”。流沙的另一特点是不具毛细管水,所以沙生植物具有深根或很长的地下茎以直达水源。
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有时有些土壤因各种原因,土壤中混有大量砾石和粗砂,形成了所谓土壤的“骨骼”,被称为粗骨土,这种土壤的质地粗糙、结构差而贫瘠,常常生长有强大根系的灌木。
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对于生活在土壤中的动物,如啮齿类以及一些爬虫和鸟类来说,土壤是它们的栖居环境,土壤的质地和结构,对于它们的栖居条件影响很大。有些动物对土壤的质地和结构有一定的要求,而这种要求往往是和它们进入土壤的特性和挖掘土壤方法相联系的。有些昆虫需要紧密结构的土壤,而另一些又喜好疏松的土壤。所有动物除了少数对沙土有特殊适应的“沙生动物”外,都避开散粒性土壤,而要求结构良好的土壤。
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二、地形对草原的影响
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(一)地形对气候的影响
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由于地形的海拔高度造成气候的垂直分异已在前面提及。这里需要补充的一点是孤立的山峰温度降低梯度较骤,大面积的高原降低梯度较缓,这是因为温度的降低,不仅由于大气温度和二氧化碳减少,不利于保温,更因为孤立山峰接受大地辐射较弱,而这正是气温热量的主要来源。
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坡向和坡度在局部地区,以重新分配水、热条件的作用来影响,并形成小气候。
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不同的坡向、坡度,影响日照的强弱十分明显(图1-4,并参看图1-1)。根据天祝高山草原试验站的观测,可以看出由于不同的坡向日照的差别而引起地温的明显差异(表1-8),南向坡(阳坡)和北向坡(阴坡)的明显差别,这是容易理解的。但是,在东向坡和西向坡之间也有明显的差异。在大多数情况下,西向坡温度较东向坡为高,这是因为西向坡在上午大气温度已经升高之后,又接受了下午太阳的照射,温度升高较为骤烈。但是下午多阴雨或在西北风强烈的寒冷季节,也可能出现相反的状况。由于同一理由,在一般情况下,一天当中小气候的最高温度不出现在正南坡,而在南偏西的坡向上;同样,最低温度不是出现在正北坡上,而是在北偏东的坡向上。
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图1-4 同样光量照射南坡、平地和北坡的面积比较
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表1-8 坡度对地温的影响(天祝,海拔3 000m)(℃)
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方向相同的斜坡,如果坡度不同,彼此的受热情况也不一样。能够使太阳的入射角成为90°的坡度,将能接受最大量的热。如1cm2土壤表面与阳光垂直时,所获得的热量设为41.84J;当阳光投射角为60°时,减为36.4008J;当投射角减为30°时,更减少到20.92J。
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地势的起伏对空气运动的影响很大,并造成一系列的气候变化。
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对于运动中的气流,地势的起伏形成一种“粗糙”的表面,使地面与空气下层之间的摩擦增大,并在空气下层引起许多旋涡,这要消耗相当大的一部分动能,因此,这种粗糙面能阻碍空气的运动,减低风速。显然在平原上这种阻碍作用比在崎岖不平地区要小些。
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山岭的起伏,一方面阻碍空气的流动,同时还造成一系列地方风系。其中包括山风、谷风和焚风。在普通天气下(没有气旋时),在山区夜晚,有冷空气沿着山谷下沉,形成山风。当空气变暖时,风沿着山谷向上吹,形成谷风,焚风是越过山脊,以山上吹下来的风,它比其发源地的空气要温暖和干燥。下沉的空气绝热增温(空气每下沉100m绝热增温1℃),增温时就变得干燥、温度高、湿度小(在伊犁巩乃斯草原上曾记录到相对湿度7%的焚风)。在植物生长季,焚风吹过,植物一片枯焦,对农牧业危害很大。
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在广大的分割轻微的高原上和凹陷的低地,空气可能停滞不动,而在山地,山顶的冷空气往往顺着斜坡流入山谷,使下面较暖的空气被排挤上升。因此,在山区,特别是在冬季,经常发生逆温现象(温度不随高度减低,反而随高度增加),有时情况竟颠倒得如此厉害,以致山顶已经开始融雪,而下面还是一片严冬景象。山地冬季的逆温现象对畜牧业是有利的,选择逆温地带作冬季放牧地,可使牲畜获得较温暖的条件。在冬季放牧地不足的牧区,可利用山地气候的这种特点,将山地夏季放牧地改为冬季利用。我国天山山地1500m左右的地带是逆温带,是著名的冬季放牧地。
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地势的起伏也与大气降水的形成有密切关系。山岭可迫使气流上升。上升的空气冷却,接近水汽饱和状态,在一定高度上形成降水,越过山岭以后,空气中的水汽已很缺乏,此外在沿背风坡下沉时,空气由于绝热增温而远离饱和状态。因此,在山地的迎风坡降水较多,而背风坡降水较少。如喜玛拉雅山北坡十分干旱即由此产生。
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(二)地形对土壤的影响
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地形对土壤的作用可以是直接的,也可以间接地通过气候来影响。
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在大的地形单位上,由于海拔高度而使土壤类型呈带状分布,这一点我们已很清楚。下面就地形的坡向、坡度和起伏对土壤的影响作简要论述。
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坡向对成土过程有直接影响。在干旱地区,山地的南向坡植被稀疏,土壤侵蚀严重,土层薄,且多含砾石,多见凸形坡,而北向坡则植被较稠密,土层较厚,并且发育充分,多见凹形坡。
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坡度对土壤的发育和流失有很大的关系。5°以下的斜坡,水的侵蚀较小,土层厚度均一而连续。5°~20°的斜坡,水的侵蚀作用非常显著,甚至地心引力直接会引起土壤的滑塌,在有些情况下,基岩可露出地面。20°以上的斜坡,岩石的风化物基本上由于滑落而移去,土壤停滞在发育的初期阶段。
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地势的起伏能决定地面径流的大小和土壤母质的搬运状况。在低洼地区会形成地面积水和土壤的沼泽化。而在丘陵和凸起的地方,地面水迅速流失,又造成水分不足。地面径流如沿斜坡流下,便成为重积水。这种水能冲蚀土壤和母质携带悬浮的土粒,甚至带走较大的土壤成分(细沙、砂砾、砾石),堆积在斜坡的下1/3部分形成洪积扇。这样,在山麓部分就经常发生重积土覆盖原来形成的土壤现象。重积土能减低土壤的酸度,增加石灰和养分,形成新土。
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在干旱地区,山前的洪积扇边缘以及洪积冲积平原,往往因地下水位升高后常常形成盐渍土。
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三、土地因素的草原学意义
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土地因素,在地带性的范围内,直接分配和供给植物生活所必需的光、热、水分和养分条件。正是由于这个土地因素的作用,往往可以使一个地带或不大的地区范围内,在不同的地形单位上,造成极其不同的草原生物的立地条件,从而产生多种多样的生物群落。经常可以看到这样的现象,如在一个河谷中,从河岸开始向山麓直接延伸,随着地势高度的增加和土地因素的变化,植物群落就明显地有次序地更替。像在著名的新疆巩乃斯草原上,以巩乃斯河向北延伸到阿拉勒加勒山(天山之一支)山麓。在数公里的距离内,就依次出现了芦苇—小獐毛、盐滨黎—獐臭草、盐爪爪、小蓬—碱蓬、蒿属—猪毛菜等植物群落的带状更替现象(图1-5)。植物群落在空间的一定方向有规律的更替现象,叫做生态系列。生态系列的形成和出现,其本质就在于沿着一定方向延伸的地段上,土地因素的某些生态作用逐渐增强或逐渐减弱的缘故。
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图1-5 新疆巩乃斯河谷北岸土地条件和植被分布生态系列示意图
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在山地,由于土地因素中矛盾的一方——地形变化较为复杂,因而就构成多种多样的小气候和土地条件,这样就导致植被具有镶嵌分布的特点。
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在平地,土地条件较为单一,但即使是微小的地形变化,也会构成特殊的土地条件,形成小片特定的植物群落,它们往往能使背景化的植被出现斑驳的现象。
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土地从另一方面来说,它是草原生产中劳动加工的主要对象(土地、牧草、牲畜)之一。不同的土地条件,各有其特殊的生产劳动条件。例如北向坡地,通常较冷而具有较好的水分条件,土地层较厚,有机质多,pH偏低,植被较密而偏向中生;而南向坡地则相反,通常较为温暖,光照强度较大,比较干燥,土层薄,有机质少,pH偏高,植被较稀疏而偏向旱生。低洼地的土壤比坡地或分水岭高地要湿润得多,土壤比热较大,增温较慢,牧草萌发和春季放牧或草地作业开始时间就比较迟一些。坡度较大的地段在利用上要注意防止水土流失,饲料轮作和轮牧分区的地段要尽可能符合于土地的自然边界(沟谷、梁、峁、阶地等)等。土地因素的这一系列生产特点,是草原改良利用和土地规划工作的基本条件之一。
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第四节 生物因素
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一、动物和植物之间的矛盾
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(一)昆虫是草原上的主要成员之一
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它们以惊人的数量,日夜不息地活动,对于草原发生巨大的影响。它们大多以草原植物为食物,其中有不少是有害的,如蚂蚁、蝼蛄等。蚂蚁可以在较湿润的草原上形成大量蚁塔,可高达50cm,使地面失去平坦,搬运大量植物种子作为食物,破坏植被成分。蝗虫曾经在我国干旱地区造成严重的草原灾害,有时可以遮天蔽日,对单子叶牧草造成巨大摧残。新中国成立后,几乎年年用飞机灭蝗,目前已得到有效控制。
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也有不少有益的昆虫,像蚯蚓、蜜蜂等。蚯蚓在有些地区,每年通过它们的身体搬运到地面上的土壤数量很大,可以起到土壤翻耕作用,大大促进了土壤肥力。蜜蜂等许多昆虫可以传播花粉,促进植物结籽繁殖,尤其是对于豆科等虫媒牧草,可显著增加其结实量。
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(二)啮齿动物
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是草原上重要有害动物,种类多,分布广,往往形成重大损害。如鼢鼠常使草原大面积、严重的破坏。旱獭也对草原造成严重的危害。田鼠可使草原百孔千疮,破坏植被,耗食草种。曾在甘肃松山滩草原统计出90m2的面积上有273个鼠洞的记录。达乌尔鼠兔具有群居性,洞口也呈大的群集性,抛出的土丘,行走的跑道,使牧草不能生长,危害甚烈,是当前草原保护工作中主要的杀灭对象之一。
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(三)其他野生食草动物的采食
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是任何草原上经常而不可避免的现象,特别是人烟稀少的地方更是如此。我国青海、西藏、新疆、甘肃、内蒙古、黑龙江等地,常有成群的黄羊、青羊、野驴、野牛等野生食草动物出没,消耗了大量的牧草。鹿、野羊等喜食树木幼苗和嫩枝。从目前存在的数量及危害的程度来推论,在人类控制这些地方以前,影响草原的严重程度是难以想象的,对于若干长久禁猎区的研究,证明了这种严重性。有些动物不吃的植物种类,如灌木、毒草等则大量繁衍。当然,无论哪个禁猎区,与天然草原相比,其历史都是十分短暂的。野生食草动物对天然草原的影响要大的多。
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(四)家畜的放牧
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对于各类草原具有多方面的影响,而且这些影响随着畜牧业的发展,家畜数量的增多,越来越显得重要了。
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过去有一种不够全面的认识,认为放牧对草原牧草和土壤产生不利的影响。但是在进一步研究之后,已经证明,只有不适当的放牧才对草原形成不利影响。而适当放牧,对于牧草以至土壤的发展并无不利,甚至是有益的。它可以使牧草植被长期均衡地发展,使土壤保持高度的肥力。但是放牧过轻或过重时都能导致草原的植被和土壤破坏。
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由于放牧对于草原的影响是日益加剧的,它就有可能成为一种强大武器,供我们用来提高草原的生产性能。但也可能使草原迅速变坏,而当前大量出现的正是后一种情况。这两种情况都是我们草原工作者应该着重探讨的问题。
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二、动物和动物之间的矛盾
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动物与动物的关系,这里主要说明两种情况,①食肉动物与它们的捕获物的关系;②野生草食动物与家畜的关系。
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食肉动物与它们的捕获物(即相对较小的肉食动物和草食性的野生或家养动物)的关系,正如动物和植物的关系一样,是十分密切并且是互相影响的。当敌害数目占相对多数的时候,它们能极大地改变捕获物的种群成分,影响它们的寿命、繁殖力和迁移。例如,草原上的小型啮齿动物,在顺利和没有敌害的情况下,可以活到3~5年,但在自然界中它们很少超过一年,这主要是被肉食动物消灭了。在畜牧业生产中,狼对家畜的危害是动物与动物之间关系的另一个方面的表现,狼害有时可以造成严重损失。例如,甘南某公社1971年被狼吃掉的肉畜约占正常淘汰数的10%。
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野生草食动物和家畜的种间关系,直接表现在家畜的放牧深刻地改变着野生动物的生态条件,或者由于家畜对草原牧草的大量采食,致使若干草食兽因饲料不足繁殖减少,生存困难,或迁徙他处。例如当冬季天寒草枯时,家畜可以得到补饲、荫避以度过艰难的环境,而野生动物没有这些优越的条件。畜牧业技术越发达,这种影响越显著。许多老年牧民都明确认识到,现在野生动物比过去少多了。当然日益加强的无计划的狩猎活动起了不少的作用,但家畜放牧强度的增加也是重要原因之一。
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作为另一种情况,野生草食动物和家畜的关系还复杂地通过肉食动物来体现。当肉食动物以不同的程度来捕食作为它们食物的个别种的时候,它们便会影响到其他草食动物的种间关系,并且因此直接地使某些种能顺利地增长,同时而促使另一些种的数目下降。澳洲的兔患可以作为这种复杂关系的一个极好的说明。原来澳洲的动物区系中,没有兔子,也没有猛兽。在19世纪中叶殖民者带来兔子以后,它们逸生为野兔,由于优越的生活和繁殖条件,它们迅速繁殖,在20世纪70年代初期,估计约有40亿只,每年要吃掉相当1亿只羊的饲料,成为发展家畜的极其严重的危害。但在兔子猛增的同时,也出现了由家犬逸生的食肉兽——豺狗。
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三、植物群体和个体之间的矛盾
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从自然现象看,无论是天然植被或是栽培作物都是成群体状态存在的,而且任何植物的经济价值,也是通过群体而表现出来的。就是植物的个体特性,也只有在群体条件下,才能得到正确的、有意义的反映。因此,植物群体应该是研究的主要对象,它是矛盾的主要方面。而个体是群体组成的基本单位,尽管它受群体的制约,并且通过群体来表现自己,但是它也以其固有的、相对稳定的特性给群体以影响,它是矛盾的次要方面。
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在群体内部,无论是同种或不同种,对于光照、温度、水分和养料等生活要素都存在着矛盾,这种矛盾又经历着不同阶段,顺序发展。对于纯一种来说,田间作物就是最好的例子。当密植时,在植物群体的地上和地下部分还未布满整个空间以前,个体顺利发育,并形成有利的小气候条件,促进群体发展。但当个体地下部分逐渐接触,地上部分逐渐郁闭以后,日照、养料和水分的争夺也逐渐严重了,于是形成了不利于个体的条件。当矛盾尖锐时,也可以引起若干个体的死亡。矛盾发展到一定阶段,群体则获得相对稳定。但我们知道,即使在人工播种的条件下,严格说来也不会有“纯一”的群体,天然植物群体更是如此,这就构成很复杂的关系。当一种或几种生活类型的植物发生了争夺生活条件的现象时,譬如阳性植物要争夺光照,而另一生活类型的植物,譬如耐阴植物则可在上层植冠荫蔽之下生存下来;而在耐阴植物之下,又生长了喜阴植物。对于耐阴性植物来说,矛盾较不尖锐,而对于喜阴植物来说,则找到了它的安适环境。这时,植物群达到了较为稳定的、相对的平衡,矛盾得到了统一,但是,生物界从来不是静止的。新的种、新的因素不断干预平衡,也不断打破这种统一。并且通过斗争,不断建立新的平衡。有时强大的植物群落在一定时期以后,创造了不利于自己生活的环境,因而走向它的反面,为另一个植物群落所取代。我们可以通过对于这一矛盾的正确理解和采取相应措施来达到提高草原牧草群体生产的目的。
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四、植物群体和群体之间的矛盾
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从较长久的历史时期,并且在较广阔的范围内,植物群体与群体之间的矛盾,在草原发生和发展的过程中上升为主要矛盾。一个群落对另一个群落发生着影响,一个群落被另一个群落所代替。
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威廉斯的草地植物的演替阶段理论和土壤统一形成学说,着重说明了在不同的时期,一个群落怎样发生与发展,最后走上它自己的反面,为另一个植物群落所代替。并由此创立草地改良和草田轮作的理论,企图使不同的植物群落在不同的时期内(前茬与后作)相互影响,促进生产,这是不同群体之间矛盾的阐明及具体运用的良好范例。
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另一方面,许多植物学家也充分注意到不同植物群体之间在空间上的相互推移及其相互影响。这种影响包括两个方面:第一,利用生态条件相互作用。譬如森林防护带可以改变小气候,促使草本植物丰产。大片森林不仅可以改变小气候及地下水条件,甚至可以使一个地区的气候得到重大改善。在森林的影响下,可以促进以中生植物为主的植物群落的建立。第二,一个群落向相邻的另一个群落入侵,这种情况是时常出现的。譬如在森林草原带,若干树种常侵入附近的草地,而最后从本质上改变了原来草本植物群落,而成为木本植物群落。
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上述时间上和空间上相联系的群体之间的矛盾,是大范围内,地带性或区域性草原改良所必须依赖的理论基础。
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五、植物个体内部的矛盾
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尽管草原发生与发展的植物学规律须从群体与个体的矛盾、群体与群体的矛盾等方面着手加以探讨,但是一切规律都须通过每一个具体的植物,局部地但是深刻地体现出来。因此,在注意了其他各类矛盾的同时,还要研究植物个体内部的矛盾。一些代表植物的生物学、生态学、生理学等特点,往往可以给我们以巨大的启示。譬如对于生境特点的指示植物的研究,可以启发我们用最简便的方法看出那些极其细微的生态特点的变化。对于植物生长发育、新陈代谢的研究可以找出培育和推广品种,并创造群体和个体的丰产条件。为了掌握规律,并利用规律,对于植物个体内部的矛盾是不容忽视的。这一方面的问题大部分属于植物生理学范围,无须多加阐述。
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六、微生物与动植物之间的矛盾
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任何巨大或细微的草原演变,在微生物的活动中都要有所体现,有时它甚至造成明显的影响。如动物和植物的若干传染病,可以使草原大为改观。但是,草原演替过程中,它的经常而主要的作用表现于土壤有机质的分解状况和植物群落的内在联系。
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如果没有微生物的作用,动物和植物的遗体就会充斥世界,有机界和无机界的循环将要中断。
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好气微生物在空气充足的条件下,形成氧化态的矿物质,作为植物养料。而厌气微生物则在空气不足的状况下,使氧化物还原为亚氧化物,并产生对于植物有害的物质。有机质经过微生物分解所形成的有机酸,可以使土粒粘成为团粒,以改善土壤构造,提高土壤肥力。真菌适于酸性环境,因此是森林地被物主要分解者。它们有些种可以与高等植物共生,例如米芒,根部生长真菌,真菌依靠米芒的通气组织在土壤深层以获得空气,米芒则利用真菌分泌物,使矿物质养料溶解易于吸收。
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固氮菌则可吸收空气中的游离氮,以丰富土壤中的氮素。
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各种土壤微生物的生活都需要一定的条件,其中包括温度、湿度、酸度、营养物质。不同的微生物,适应于不同的土壤酸碱度(表1-9)。
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表1-9 土壤微生物对于土壤pH的适应性
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因为植物群落本身就是这些条件的创造者,因此,不同的草原类型,也有不同的土壤微生物特性。如表1-10所示,在木本植物群落中,因土壤表面的枯枝落叶层呈酸性,故以真菌、放线菌为主,在通气不良的深层土壤中则以厌气菌为主;湿润草原类组的中生草本植物群落下则以厌气性细菌为主,而好气性细菌则生活在土壤表层;干旱草原类组因土壤水分较少,土壤质地也往往较粗,以好气性细菌为主,植物群落中多旱生草本植物;荒漠、半荒漠类组,为稀疏的荒漠植物群落,土壤中有机质甚少,所以这里以自养型的化能菌、藻类及地衣等为主,以制造有机物质。同时也有好气菌,真菌及厌气菌等以分解有机质。
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表1-10 土壤微生物与草原类型的关系
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由于草原类型与土壤微生物具有这样密切的联系,所以任何草原类型的细微变化都会在土壤微生物的种类组成及活动性能上得到反映。我们也常通过改变土壤微生物生境的手段,以促进有益土壤微生物的活动,提高土壤肥力,达到饲用植物增产的目的。例如在高山草原双子叶型草地上,就曾经以划破草皮、改善土壤通气性及透水性的办法,加速有机质分解,从而迅速提高了土壤肥力,改变了植被成分,提高了产量。
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七、生物因素的草原学意义
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生物因素在多种矛盾运动中,不仅推动着生物界本身的运动和发展,而且在接受大气因素、土地因素影响的同时,也给它们以或多或少的影响。生物对于土壤的形成及在一定程度上也对地形的影响是显而易见的,因而它可以影响土地因素。大气因素虽远较土地因素为稳定,但生物因素可以在一定范围内改变气候(大气候和小气候),调节大气组成,从而对大气因素产生不可忽视的影响。
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更重要的是大气因素和土地因素也只有通过生物因素,才能对草原的发生与发展起到草原学作用。而且人类的草原学生产劳动,也只有根据生物因素本身的运动规律,才能制定有效的措施,以提高草原的生产能力。
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因此,我们认为生物因素,在草原发生和发展诸因素中居于核心的地位。
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而在生物因素内部,动物与植物之间的矛盾又构成草原生产的特色,即植物有机物与动物有机物的转化关系。这表现为草原的生产能力,这也就是草原学所要处理的基本矛盾。这一基本矛盾包括三个方面的含义:即时间关系、空间关系及种间关系。
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时间关系:是植物生产的明显季节性与动物生产的相当稳定性所形成的能量与物质流程不畅的矛盾。生长季内饲用植物的“盈供”及枯草季节内的“亏供”,使植物有机物及动物有机物在转化过程中造成浪费。目前的能量与物质转化率低的只有0到2%,高的也只有16%。这里存在着巨大的潜力。
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空间关系:是植物与动物在地理分布上的协调性。一定的空间,应该有最适宜的动植物分布数量,才能获得最大数量的草原生产能力。对于个体动物来说,当然是草地面积足够时,其动物性产品转化量最高。而对群体来说,并非如此。只有适当的动物数量与适当的植物数量相结合,才能获得单位面积上最高的草原生产能力。
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种间关系:草原生态系统的理论揭示,一定的草原类型应有一定的植物种群组合。作为食草兽的食料,应该有一定的动物种群组合,才能发挥最大的草原生产潜力。许多试验证明,仅仅由于种群组合的恰当与否,可以使草地生产能力相差40%~150%。
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因此在草原科学中,必须紧紧抓住生物因素这个核心,全面、深入地研究以动物与植物之间的关系为主的各项矛盾运动的基本规律,为草原生产与草原科学开辟道路。
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第五节 生产劳动因素
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一、第一阶段——原始游牧时期
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在这个时期内,草原的特点是更多地受非劳动生产因素的影响和支配,家畜长年放牧。因此,饲料(植物生产)的明显季节性与牲畜营养(动物生产)的长年均衡需要性之间形成了严重的冲突,这个冲突在最初表现不够明显。由于草原广大而人畜稀少,虽然植物生长有明显的季节性,但尚不足以严重影响动物生产,因非生产季节(冷季和旱季)中的天然饲料仍可够用。但到后来,动物生产发展了,牲畜数量的增殖达到了一定的程度,以致原有的天然饲料在非生产季节(有的甚至在生长季节中)不能满足牲畜的需要。因而植物生产的季节性与动物生产的长年性之间的矛盾,在新的情况下突出起来,而这个时期的劳动生产手段不足以改变这种状况,人类对于自然界几乎出于无能为力的状态,因而造成牲畜的饲料获得在季节性上的不平衡现象。
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牲畜饲料这种季节性不平衡,不仅在同一地区表现出来,而且在不同的地区,由于大气、土地等因素的作用,而形成明显的地带差异。即使在同一季节内,某一地区比较温暖、湿润、利用适当,牧草生长较好;而在另一些相反的地区,则牧草生长不良。从草原说,不同地带的这种差异性,总是与时间的季节性相结合起来。因此,牲畜放牧,只能在一定的时间,利用一定的地区。这样,逐渐就有了四季放牧地的雏形。随着四季放牧地的形成和发展,饲料的季节不平衡性,虽然有所缓和,但地区之间的不平衡现象仍然很严重。植物生产的这种不平衡的性质,大大地限制了动物生产。
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当人类依附于自然的情况下,人们尽力扭转饲料不平衡的办法不外为:第一,调整草原饲料分配情况;第二,调整家畜对饲料的需要情况。
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在调整草原饲料分配情况方面,也不外两个途径,即①随着季节而转移放牧地,过着“逐水草而居”的生活。所谓“游牧”,就在这个基础上形成了;②尽可能扩大冷季放牧地,以弥补冷季饲料的不足。这种情况不可避免地形成了草原纠纷的温床,甚至成为这一阶段的特点。
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在调整家畜对饲料需要的情况方面,采取了下列途径:①调整并选择家畜的发情和配种季节,使幼畜出生后有较多的优质饲料;②有较强的营养调节机能的家畜,如肥臀羊、骆驼等可以贮存养料以供冷季饲料不足的消耗;③选择代谢较低,生产力适当(非高产),饲料消耗较少,尤其是对冷季饲料要求不甚严格的家畜,如牦牛,体型较小的驴子等;④当上述措施有所不足时,家畜被迫地适应饲料的季节不平衡,就出现了“夏活、秋肥、冬瘦、春死”等自然选择现象,这表现为巨大的自然调节作用。
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二、第二阶段——农业开始萌芽,初步农牧结合的时期
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第一阶段原始游牧时期的进一步发展,在中国,农业形成了两个分支。一个仍然沿袭了以牧为主的畜牧业,并在此基础上有了若干小型的、私有的饲料种植基地;另一支大约在四千年前开始,向相反的方向发展,弃牧营农,大量发展了种植业。殊途分流,明显地形成了我国农业区域性的分工。这种分工虽然在经营上互不依赖,彼此独立,但对草原的发展,却在旧的基础上又产生了新的矛盾即种植业与畜牧业之间的矛盾。这是植物生产与动物生产的矛盾在新的条件下又一表现的形式。
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在以牧业为主的地区,为了克服饲料季节不平衡,有了农业的萌芽。随着耕作活动的开展,就有了半固定和固定的居住点实行了定居游牧和定居定牧。这样一来,牲畜在枯草季节,可以得到一部分的补充饲料。但由于生产关系和生产力的限制,当时的人工饲料基地面积很小,而且单位面积的产量很低,与巨大的畜群相比,显然在生产上不足以发生决定性的作用,它仍然无法扭转第一个时期内,饲料季节上的不足,如分布上不平衡的现象,这是一方面。另一方面,在实现半定居和定居之后,就逐渐养成了“重土难迁”的习惯。一年只搬圈两次,或根本不搬圈。因而居民点附近的草原,因放牧过重而遭受严重破坏,牧草产量骤减。有时即使在牧草生产季节,牲畜也不能够得到优质而足够的饲料。冷季来临之后,饲料尤感不足,相反在离居民点较远的草原,则利用不足或根本不去利用,因而又加重了地区间的不平衡,对畜牧业的发展和草原管理,造成了新的困难。
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在以种植业为主的地区,植物生产与动物生产失去平衡的同时,也严重地改变了草原面貌,甚至根本改变了草原类型,在若干干旱地区,由于不适当的放牧,尤其是不适当的耕作,造成严重的土壤侵蚀和荒漠化的恶果。如黄河中游的黄土高原,山西、陕西、甘肃各省原属森林草原草地,经两千年来大面积开垦为农田后,每年10亿t以上的黄土从中游冲刷而下,淤积于潼关以下的黄河下游,使黄河底部抬高,高出地平数米,以致三千多年来发生泛滥1500次,重要改道26次。据另一统计,自秦到西汉末253年黄河大决口62次。自王莽至隋初402年只两次。自隋至元末747年共448次。自明初至1936年560年共461次。据研究,自王莽到隋唐之所以得安澜无事,由于那时黄土高原隶属于兄弟游牧民族管辖,把已开垦土地恢复为草原之故。
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由上所述,本阶段由于社会生产力的提高,农业的萌芽和发展,使得劳动生产因素的作用在草原发展中有了一定的增强。但由于生产关系的落后,生产力水平仍然很低,科学水平还未能掌握草原内部诸矛盾规律并加以运用,以致与大气因素、土地因素及生物因素相比,还是十分渺小的。所以对第一阶段来说,这一时期是前进了一步,有它不同的特点。但也有与前阶段相同的条件,那就是封建、半封建的反动统治,严重地压迫,苛捐杂税,高利剥削,盗匪掠夺,宗教迷信,霸占草原等不利条件,使草原生产仍然落后,所以这个阶段对我国草原发展是一个影响严重的时期。
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三、第三阶段——过渡时期
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新中国成立以后,畜牧业得到恢复和发展,是这一时期的特点。由于经营牧业的各兄弟民族得到解放,畜牧业的发展得到党的重视和关怀,家畜头数迅速增加。各草原区牲畜头数已普遍达到新中国成立前的两倍以上,如内蒙古自治区,1952年较新中国成立前(1949年)增加家畜头数100%,而1956年,又比1952年增加54.5%,家畜头数比新中国成立初期增加两倍以上。
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家畜头数的不断增加,而作为饲料主要来源之一的广大草原,也面临着一个新的任务。因此,早在1952年农业部在全国畜牧兽医工作会议中就指出:保护和改良草原,保证牲畜有足够的饲料。牧区和半农半牧区,要设草原工作站,组织牧民实行合理放牧,定居轮牧,以解决草料和传染病的问题,并注意开辟水源。
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1953年,中央民族事务委员会第三次扩大会议的决定中,在总结牧业发展经验的同时,并提出一系列的草原培育和利用的重大措施,如保护牧场,禁止滥垦,调剂草场,提倡定居游牧等。
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《1956年到1967年全国农业发展纲要》第三条规定:“在牧区要保护草原,改良和培育牧草,特别注意开辟水源。牧业合作社应当逐步建立自己的饲料和饲草的基地。推广青贮饲料。”从而我国草原生产呈现出新的面貌。
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1.在草原区已经制定了法令,保护牧场,禁止滥垦。
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2.草原产权已经得到彻底整顿,并且基本实行公有化,可以在当地政府统一规划下做出合理培育、利用的措施。
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3.草原放牧利用的放任自流现象正在逐步克服,许多地区已经作了全面的分区轮牧规划。
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4.草原地区已经开始有计划地培育天然草原,并大量刈制干草。各牧业区的地方政府,都订出了切合当地情况的干草贮存指标。
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5.草原地区已经开始大量播种饲料作物和建立人工草地,并且这项工作是在全面规划、合理利用土地的基础上开展的。
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在上述有利的形势下,我国草原事业是可以高速发展的。但在左倾机会路线的长期干扰下,接连提出一些违反客观规律的口号和措施,如在牧区盲目开荒种地,不切合实际地提出家畜增殖指标,任意决定草原畜牧业的发展方向等,使草原生态系统遭到破坏,严重阻碍了草原生产能力的提高,不仅使草原生产停滞不前,甚至倒退。
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四、第四阶段——全面实现农林牧结合时期
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经过第三阶段的过渡时期以后,将进入全面实现农林牧结合时期。这一时期将全面地掌握和运用草原生态系统的理论,对草原资源进行综合开发和培育,以农林牧结合为骨干,全面完善地发挥草原生产潜力,大幅度提高草原生产能力,生产出数量足够,品质优良的各种动、植物产品,这是我们未来的远景。
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这个时期的主要特点是:
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1.草原资源在全面规划的基础上,保证农林牧业整体农业的全面长期丰产,从而促进草原畜牧业的大发展。
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2.现代化科学技术得到广泛的应用,显著提高了劳动生产率。
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3.根据草原类型特点及社会需要,可能使植物生产与动物生产在时间、空间及种间关系上得到妥善地处理,使两者之间进一步完满结合。
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五、生产劳动因素的草原学意义
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草原发生与发展的诸因素中,大气因素、土地因素和生物因素三者的联系与制约,使草原作为一个自然体而不断运动变化着。但只有生产劳动因素渗入之后,它才具有草原这一特殊生产资料的性质。人们的生产劳动参与了草原的变革。草原这一生产资料不仅是劳动的对象,在一定意义上说,也是劳动的产物。因此,可以说没有生产劳动,就没有今天的草原,更不会有未来的草原。人类通过生产劳动,利用大气因素、土地因素、生物因素三者的内在联系及客观规律,使草原不断向人类所希望的方向发展,这是草原区别于自然体的农学实质的所在。
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漫长的草原科学技术发展史,使草原打上了生产劳动的印记,草原呈现出不同阶段的质的区别。我们总结历史经验,正是为了清晰地展望未来,并自觉地开发改造草原。
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第二章 草原类型与草原分类
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第一节 草原类型与草原分类的意义
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草原类型是草原科学的高度抽象与概括。草原类型的理论就是在草原发生与发展的规律指导下,根据草原的自然特征与经济特性,加以抽象类比,按其实质的区别与联系,探讨草原这一生产资料所包含的各类草地的发生学关系,确定其发生的系列,从而更深刻、更正确、更全面和动态地认识与反映草原这一生产资料的科学,是合理开发利用草原的理论基础。
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草原分类是草原类型理论的具体体现。世界各地草原工作者、科学家和农牧民,都从各自的角度,以各自的草原学知识和所接触的草原现象为依据,为草原分类作出贡献。如欧亚大陆人民把平坦、广大,以中旱生丛生禾草为主的地区称为斯太普(Steppe),非洲人民把干旱而灌丛较多的草原称为维尔德(Veld),拉丁美洲群众把他们所熟知的稀树高草草地称为潘帕斯(Pampas),北美洲大草原通常称为普列里(Prairie),热带稀树草原则称为萨王纳(Savanna)等。这些概念的确立,使它们彼此区别开来,实质上这就是最初的草原分类。
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后来随着草原生产的发展和草原科学的进步,提出了对草原系统分类的要求,这就是现代意义的草原类型学。通过对草原的系统分类,可以明确广大草原各类草地在发生学上所处的地位和它们之间的关系,从而加深对草原现象的理解。
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人类在从事草原生产斗争与科学实验的漫长历史时期中,对于纷芸杂陈的草原现象积累了丰富的知识。但只有把这些知识纳入一定的类型体系以后,人们才能自觉地提高到应有的科学水平。草原类型的理论可以指示我们,草原这一生产资料所包含的相互远离的草地的发生学关系,从而推论,它们在本质上相似或相异的程度。
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草原类型的理论是由现实的草原(包括现在和历史上的)中产生出来的。但它的科学理论一旦成立了以后,就要超越现实草原的范围,对于草原科学和草原生产做出更为广泛的概括。不论现在是草原,或不全然是草原,甚至全然不是草原的地区,只要把它的类型弄清了,就会了解其草原学实质,当在这里建立各种类型天然的或人工的饲料基地,设计利用和改良方案时,就可以提出这些措施应当属哪一草原类型。因此,草原类型的理论不仅在于说明草原,它还为改造草原指明方向,提供理论依据。相反,如果草原类型的理论与分类体系不够完善,不论积累了多少实际经验与具体技术,乃至有价值的科学论断,都将无法摆脱在科学上的盲目性,更谈不上在科学上洞察幽微,谙知动向了。
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由于各自所处的自然条件、生产力发展水平及科学技术条件的限制,世界各地的草原工作者提出了不同的分类系统,这些系统大致可以分为地植物学分类法、土壤—植物学分类法、植物地形学分类法、农业经营分类法、气候—植物学分类法和综合顺序分类法。
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上述分类法的共同特点是:分类指标往往以抽象的概念表示草原的某些基本属性,缺少定量指标;分类标准采用综合指标,但多具重复性;分类过程的实现主要凭人脑的综合分析,受人为因素影响大;类别之间的边界模糊,造成分类系统的紊乱。
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为了弥补传统分类方法的不足,自20世纪50年代以来,植物生态学家开始把数学这一工具引入植物生态学,开始研究植物群落和生态环境的数量分类,许多具有不同观点的传统学派如法瑞学派、英美学派、苏联学派等都进行了数量分类的研究,以验证传统定性分类的结果。特别是60年代以来,由于电子计算机的普遍应用,数量分类的研究得到广泛的发展,目前国际上每年都有大量的这类文献发表,而且新的分类方法不断涌现。
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数量分类的基本原理就是利用数学中的多元分析方法,将观测的大量原始数据(信息量),经过一系列完整的数学运算处理,按属性进行分类和排序。它很接近于统计分析,但又有明显的区别,虽然都是处理数据,但不是从这些数据中寻求推断总体的规律,只是将描述研究对象(实体)的信息量加以区分,使实体(调查的样方、样地、植物群落、草原分类中的型和亚类等)按属性数据所反映的相似性关系把它分组,使组内的成员尽量相似,而不同组的成员尽量相异。
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表示实体属性的信息项目是多种多样的,有的属性只反映某种状态,如样方中某种植物的存在与不存在,树木或灌丛的有无,分布的海拔高度和坡向等多种状态,描述这种状态的信息都是定性的数据。另有许多属性是用数值数据来表示的,如某种植物的频度、盖度和重量等。因此属性数据是既有定量的又有定性的混合数据。为了处理这些量纲不同,数值大小差异悬殊的混合数据,在计算机运算处理前,必须对原始数据进行转换和标准化,才便于运算处理,最后求出各个实体彼此相似或相异的数量指标,这一数量指标通常称为相似系数,再按相似系数值的大小加以排序归类,逐步分组。分组的结果仍必须用已有的生态学知识,也就是传统的定性分类方法加以验证。例如阳含熙等对内蒙古羊草草原40个样方32个种的调查数据,用主分量分析法进行分类的结果证明,数量分类的结果与按常规定性分类的一致,都可以分出4个群丛组。
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数量分类的优点在于:分类指标作了定量化处理,有一个统一度量的尺度;分类过程借助于电子计算机来实现,减少人为因素的干扰,分类的标准可以规范化,可以避免定性指标的模糊性。但是数量分类计算过程复杂,选用指标和计算方法不当时,易出误差。
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定性分类和定量分类的目的都是为了把研究对象进行区分归纳,便于分类研究,以点代面,区别对待。人们绝不会把一片荒漠草地和一片高山草地同等对待,因为它们的属性完全不相同。
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第二节 分类方法简介
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一、地植物学分类法
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(一)斯脱塔(Stoddart LA.)和史密斯(Smith A.D.,1956)
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根据林区放牧管理的要求,将美国西部和西南部草地分为区,在某些区下又分为若干植被型和植被带。它们的类型体系如下:
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1.高草区。
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2.低草区。
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3.荒漠草本植物区。
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4.丛生禾木科植物区。
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5.北部或山间灌丛区。
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6.南部荒漠灌丛区。
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7.沙巴拉(北美夏旱灌丛群落)区。
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(1)加利福尼亚沙巴拉型。
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(2)橡林型。
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(3)山地丛林型。
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8.针叶矮林区。
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9.针叶林区(以下的第二和第三级略)。
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又根据放牧地评价,这些分区中划分了16个放牧地:
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1.人工草地型。
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2.草甸型。
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3.多年生禾本科草本植物型。
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4.北美蒿属灌丛型。
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5.山地灌丛型。
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6.针叶林型。
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7.荒地(未放牧地)型。
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8.荒原型。
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9.矮松—杜松林型。
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10.阔叶林型。
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11.拉瑞阿(Creosolebush)型。
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12.牧豆树型。
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13.优若藜型。
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14.荒漠灌丛型。
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15.半灌丛型。
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16.一年生草本型。
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(二)桑普逊(Sampson,A.W.,1952)
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将美国的草原划分为草本植被型、荒漠灌丛型和森林型三大类,在型以下又根据植被组成及生态条件,分为12个植物群丛。
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(三)谢尼阔夫(1938)
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他的分类系统可以作为苏联地植物学派代表,他对4个植被型:乔木—灌木型、草本植物型、荒漠植物型和悬浮植物型进行了细微划分,他认为草原生产中植被的主要型——草本植物型,不是型而是型组。在这一型组中他分为六大类群:
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1.草本草原。
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2.草本荒原(处于寒冷干旱的冻原,由高山寒土植物和多年生草本植物组成)。
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3.草甸(由中生草本植物组成)。
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4.水生草本植物。
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5.喜腐殖质的草本植物(喜酸植物)。
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6.一年生或短命植物组成的草本植被。
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在类群以下可继续划为群系纲、群系组、群系、群丛组、群丛等分类组别。
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(四)王栋(1955)
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根据草原植被生态特征,曾将我国草原分为六类:
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1.高草地带。
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2.低草地带。
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3.旱草地带。
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4.碱草地带。
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5.水草地带。
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6.灌木地带。
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从以上的举例,可以看出地植物学分类法具有这样的特点:
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(1)在草原分类系统中,从最高一级到最低一级都是以植物群落的特征来划分草原,他们认为植物群落学特征是草原最本质的特征。
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(2)具有草原这一生产资料性质的植被——草本植物型,从地植物学的角度来看,不是一个型,而是一个型组,同时根据生态学特征,进一步分为六个型,这表明单纯用群落学的方法来阐明草原类型已感不足。
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(3)至于王栋与斯脱塔(Stoddart L.A.)等人对中国和美国的草原分类,已经是以植物学为基础,参照生境条件而提出的分类体系,从其命名方式来看,并未把草原分类与分区区别开来。显然这并不是种疏忽,而是想使地植物学方法更能满足农牧业生产的一种努力。因为通过指出其地区特点,可以更加明确其经济特性和自然特性。
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(4)谢尼阔夫等人从理论上,王栋、斯脱塔等人从农牧业生产实践上,都想在地植物学上有所突破,使草原分类更能为生产需要服务。虽然地植物学在了解草丛的构成、演替等方面为草原学提供了可贵的方法与素材,但它毕竟不能满足作为一种生产资料的草原分类的要求。因为:第一,地植物学与草原学研究的目的不同。地植物学以研究植物群落本身的各种特征为目的,而草原学则以探讨植物生产与动物生产的特殊规律,并进一步发挥其生产能力为目的。因此植物群落只是矛盾的一方,这在草原生产中只是取得畜产品(或狩猎品)等动物产品以前的初级生产阶段,它并不能全面体现草原生产的本质与特性;第二,地植物学与草原学研究的对象不同。地植物学以植物群落为对象,而草原学则以草地农业生物群落为对象,其中应包括动物、植物及微生物,当然不能把其中一部分的规律,即像植物这样很重要的一部分作为全面的规律,从而建立完善的分类系统;第三,地植物学与草原学研究的体系不同。地植物学以植被的发生及其分布规律为体系,而草原学则以植物生产转化为动物生产的这一生产资料的生产过程为体系。某些因素,如动物的牧食,人类的生产劳动等,在地植物学视为外因,而草原学视为内因。因此,在草原学的分类系统中,就不能不包含地植物学所难以包括的,若干农牧业生产中必不可少的因素。由于上述原因,不少草原学家有时也是地植物学家。如前苏联的拉林(И.В.Ларин),拉明斯基(А.Т.Раменский)和查岑肯(И.А.Чаценкин)等,他们以地植物学的知识作基础,但在草原分类中却使用了另一种类型体系。
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二、土壤—植物学分类法
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土壤—植物学分类法多用于英国,首先根据土壤特性分为大类,在类下分为若干小类。在次级分类时,仍以土壤特征为主,有时标明其植被特征。今以威尔斯(Wells T.C.E.,1974)等为代表说明其分类体系。
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1.石灰质草地。
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(1)白垩草地。
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(2)鲵状石灰石草地。
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(3)石炭纪石灰石草地。
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(4)含镁石灰石草地。
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(5)泥盆纪石灰石草地。
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(6)其他石灰质草地。
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2.中性草地。
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(1)中性莫林纳(Molina)草地。
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(2)水漫地草地(以下尚有7类草地略)。
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3.酸性草地。
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高地狐茅—小糠草草地(以下尚有5类草地略)。
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4.其他草地。
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(1)盐沼草地。
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(2)沙丘草地。
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(3)湾顶草地。
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这一分类系统的基本分类指标为土壤酸度,次级指标以土壤生态条件为主,也兼顾植物学组成。在国土面积较小,地带性差别不显著的国家,这一分类系统有其实用意义。
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三、植物地形学分类法
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(一)全苏饲料研究所的分类系统
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早在帝俄时代,道库恰耶夫等人在俄国所作的大量植物、土壤及地理学调查,就积累了大量有关资料。后来由全苏威廉斯饲料研究所加以系统化,最初使用于1932—1933年苏联饲料地登记。后来经拉明斯基,德米特里耶夫(А.М.Дмитриев)、查岑肯、安季平(Н.А.Антицин)和格里博夫(В.М.Грибов)等人几十年的实践和研究,不断加以修正,1961年确定“饲料地的分类原则,应在地形和地带上确定饲料地最主要的实质”。根据这一原则,将饲料地分为平原(平地)、低洼地、河漫滩、山前地、山地(或中山地)和高山等地形位置,每一种地形位置(河漫滩除外)又划分为地带(зона)或带(лояс),然后根据地形、土壤、气候、植被特征等,将苏联的饲料地分为25类。
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1.森林带灰化土,生草灰化土和其他土壤的平原干谷—草甸。
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2.森林草原带淋溶,深厚和其他壤质黑钙土平原草甸—草原。
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3.草原带壤质普通黑钙土,南方黑钙土,栗钙土和碱土平原中生和干旱草原。
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4.草原带和森林草原带的沙质灰钙土和沙壤质黑钙土平原草原。
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5.半荒漠壤质和石灰淡栗钙土、棕钙土和碱土平原荒漠—草原(半荒漠)。
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6.壤质和石质灰钙土平原荒漠。
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7.淡栗钙土和沙壤质棕钙土平原荒漠—草原(半荒漠)(北方型的沙质荒漠和沙质—石质荒漠也划入此类)。
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8.沙质灰钙土平原荒漠(中亚细亚型的荒漠)。
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9.草甸土和草甸—沼泽土,有时为盐土的低洼地和碟形地草甸(主要在森林和森林草原带,海滨地区也附带划入此类)。
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10.暗色土、漓漫灰钙土和草甸—栗钙土,有时为盐化的低洼地、碟形地、漓漫和海滨地。
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11.强盐土的低洼地(猪毛菜属占优势)。
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12.冲积草甸土短期浸水河漫滩草甸(汛水浸淹少于15天)。
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13.冲积草甸土长期浸水河漫滩草甸(汛水浸淹多于15天)。
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14.溶淋黑钙土和山地黑钙土山前草甸—草原(本地带的小圆丘、低山和山谷也附带划入)。
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15.黑钙土和栗钙土山前草原(本地带的小圆丘、低山和山谷也附带划入)。
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16.棕钙土山前半荒漠和荒漠(本地带的小圆丘、低山和山谷也附带划入)。
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17.山地森林草原带和森林带的灰色土、褐色土、棕钙土山地草甸和山地淋溶黑钙土草甸—草原。
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18.山地黑钙土和栗钙土山地草原。
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19.山地棕钙土和灰钙土山地半荒漠和荒漠。
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20.山地草甸土和草甸泥炭土高山草甸(高山和亚高山)。
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21.山地栗钙土高山草原。
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22.山地灰钙土高山半荒漠和荒漠。
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23.山地石质冻原土山地冻原。
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24.冻原石质土和冻原泥炭土平原冻原。
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25.沙质土和泥炭沼泽土沼泽(不同地带和不同地点)。
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在类内又可根据地形及生态条件划分为亚类或型组,型组是根据生境条件(气候、土壤、地形等)及植被特征相似的型组成的,型是植被相似,并具有相似的土壤和生境特征。型内又可按照经营状况、载牧量、植被成分的变化,在开垦地区并考虑其撂荒程度以及苔藓化、灌丛化和小丘化的情况再分为变体。
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前苏联的植物地形学分类法对我国的草原分类研究影响很大,我国很多学者曾参考此法对我国的草原进行了分类。
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(二)贾慎修(1980)
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认为草原分类的原则应当符合以下基本要求:
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第一,确定草原植被发展的过程和阶段,研究草原与气候、土壤、地形等因素间发生的规律联系。
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第二,表现草原每一发展阶段所具有的基本矛盾和主要特征。
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第三,反映草原的生产特点和经济价值在草原形成过程中的变化,社会生产活动,农业技术措施对于创造草原经济价值的作用。
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他提出的三级分类系统是:
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第一级:类 类是草原分类的最高单位。反映大气候带的特征,表现为一定的地理景观或相似的特征。具有—定的优势植被型或亚型,各类之间的自然特点和经济特点具有质的差异。
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亚类 草原具有相同的形成过程及植被优势生活型的特点,亦反映不同的地理特性。各亚类之间,亦有质的不同。
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第二级:组 草原分类的中心部分。具有一致的中地形及其气候和基质条件。相当于具有历史发育共同性的优势种所组成的植物群落的联合。各组草原特性之间,具有量的差异。
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第三级:型(类型)草原分类的基本单位。具有相同的生境条件和一定的优势种组成的植物群落,与一定生境条件结合组成的草原基本单位。
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变型 在同一草原类型中,由于利用、管理或改进措施不同,而引起群落结构中优势种或亚优势种在数量上的变化而形成的变型。
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根据上述分类原则,贾慎修将我国草原分为19类:
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1.林缘草地类。
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2.草甸草原类。
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3.干草原类。
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4.荒漠草原类。
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5.山地草原类。
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6.高寒草原类。
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7.草原化荒漠类。
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8.干荒漠类。
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9.高寒荒漠类。
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10.灌木草丛类。
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11.山丘草丛类。
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12.山地稀树草甸类。
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13.大陆草甸类。
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14.山地(亚高山)草甸类。
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15.高山(高寒)草甸类。
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16.沼泽草甸类。
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17.草本沼泽类。
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18.丘状沼泽类。
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19.附带利用的放牧场和割草场。
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(三)章祖同、刘启、廖国藩(1979)
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在“全国1∶100万草场类型图和草场资源”专业会议上提出的植物地形学分类法的分类原则和标准是:
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第一级:类 反映以水热为中心的气候特征及植被特征,具有一致的大地形条件,各类之间具有独特的地带性,自然经济特点都有质的差异。
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第二级:组 具有一致的中地形或基质条件,植被由同一生态生活型或经济类群的植物构成,它是型的联合,各组之间有量的差异。
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第三级:型(类型)草场植被优势种相同,地境一致。
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根据这种分类方法,作者将我国的草原划分为18类:
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1.草甸草原类。
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2.干草原类。
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3.荒漠草原类。
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4.山地草原类。
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5.高寒草原类。
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6.草原化荒漠类。
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7.干荒漠类。
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8.山地荒漠类。
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9.高寒荒漠类。
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10.山地灌木草丛类。
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11.山地草丛类。
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12.低湿地草甸类。
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13.山地草甸类。
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14.高寒草甸类。
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15.沼泽类。
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16.高寒沼泽类。
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17.灌丛类。
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18.疏林类。
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(四)许鹏(1979)
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以“草场植被、草场植被存在的地形和土壤基质条件是草场的主体特征”为依据,提出了主体特征分类系统。
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类 表示草场植被的基本性质及其形成因素是一致的,是识别和区分具有不同自然与经济特征草场的基本依据,也是草场经营最概括的基本类型。它往往有独具的地带性或一定的地理分布规律。
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亚类 在草场“类”的范围内,首先以它们分布的大地貌部位的不同,同时根据引起不同类草场植被性质和经济价值差异的主导因素,如土壤基质、草层状况等进行划分。“亚类”在草场经营中具有独特性,一个亚类或几个在分类系统中相近的亚类,往往可以划为同一的利用改良单位。
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组 在“亚类”的范围内,以草场组成植物的经济类群为基础进行划分,某些亚类的组可结合必要的中地形和土壤基质条件划分。
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型 在组的范围内,根据草场植物组成中主要层或层群的优势植物种划分。型是草原分类的基本单位。型内因自然、生物活动,特别是人为原因可引起局部变化,但基本草群优势种未变,可划分“变型”。
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根据这一分类系统,将我国草原分为10类:
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1.荒漠草场。
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2.荒漠草原草场。
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3.干草原草场。
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4.湿润草原草场。
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5.草甸草场。
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6.沼泽草场。
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7.灌丛草场。
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8.冻原草场。
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9.疏林草场。
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10.撂荒地草场。
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此外,中国科学院自然资源综合考察委员会在新疆、内蒙古及其东西毗邻地区,姜恕等在川西北,张佃民等在新疆,胡适之等在甘肃河西,王荷生、刘华训等在甘肃酒泉地区,周寿荣在四川,以及青海高原生物研究所在青海所做的草原分类工作,其范畴均属于植物地形学分类法。
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(五)戴莉(Daly G.J.,1974)
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对新西兰草原以植物地形学的方法加以分类。因新西兰面积较小,除有显著的垂直地带性外,水平地带性对草原类型的影响不大。他的分类也较简单,只将全国草原分为7个草地类。
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1.高山冻原。
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2.亚高山草地和灌丛。
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3.山地森林。
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4.山地丛生草。
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5.灌丛和蕨类。
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6.低地和低山森林。
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7.沙丘、海湾和沼泽。
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以上举例,可以看出植物地形学分类法,经过世界广泛应用,特别经前苏联草原科学工作者的长期努力,使它具备了一些优点:①植物地形学分类法是包括多种因素的综合分类方法,它较全面地考虑了地带、地形、植被、土壤以及利用方式等各种因素,因此,较少片面性,能较全面地反映草原的实质;②它具有较为严整的分类系统,这一系统使草原达到了新的高度;③由于这一分类系统包括不同的级别,特别是第一级以地带性及地形特征为主,可以适用于较大范围的草原分类。
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但同时它也存在不足之处。它依据的分类的综合指标,虽然在不同级别有不同的着重点,但往往不够明确。如第一级,以地形及地带性为最主要实质特征。但是,我们知道,地带性首先是气候区域,气候区域固然与地形区域密切相关,但是对于生物及其立地条件来说,气候的地带性不能不居于最重要的地位。众多的科学资料证明,气候指标尤其是水分与热量分配,对地带性的农业、生物学的指示意义,具有无可比拟的明晰性与准确性,而地形则没有这样的重要意义。而且在分类系统第二级,地形又与生态条件共同列为亚类的生态特征;分类第三级的生境特征,甚至第四级的“其他生态条件”的分类特征等,都涉及地形及生态条件。同一特征,多级用作分类指标,这在划分类型时难免发生混乱。
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由于上述原因,在全苏饲料研究所提出的分类系统中,第一级分类特征中,往往发生原则性混乱。如第9、10、11和25类不具地带性,第12、13类无确切的地带性。这种分类指标的不一致,将给分类系统造成困难。
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四、农业经营分类法
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(一)瓦斯唐(Waston J.A.S.,1956)
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根据人类对于草地经营的程度(播种、施肥、排灌、土壤、改良、利用方式等),将英国草地划分三大类(第一级),然后再根据地形和土壤划分第二级,在第二级中又可根据植被情况划分为第三级。这一分类系统,将英国草地分为:
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1.半天然草地。
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(1)沙地沙丘。
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(2)盐土沼泽。
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(3)白垩沙丘。
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(4)沙质低地石南灌木丛。
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(5)山地放牧地:A.石南灌丛放牧地;B.翦股颖或紫沼泽草或莫林纳放牧地;C.莫林纳放牧地;D.翦股颖—狐茅放牧地;E.羊齿植物放牧地。
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(6)山地沼泽。
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(7)河漫滩。
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2.改良的永久草地。
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3.人工草地。
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(二)戴维斯(Davis W.,1954)
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将英国草原根据培育与否,分为两大类即未培育的草地和培育的草地。第一类中按照地形、土壤或植物再划分为第二级,在第二类中首先根据利用方式划分为第二级,再根据植被及其经济价值划分为第三级。这一类型体系为:
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1.未培育草地 莫林纳沼泽(以下共分15类略)。
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2.培育草地。
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(1)短期草地。
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(2)永久草地:A.第一级黑麦草放牧地;B.第二级黑麦草放牧地;C.第三级黑麦草放牧地;D.翦股颖放牧地;E.翦股颖及灯蕊草、菅草放牧地;F.翦股颖—狐茅放牧地。
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(三)海登(Heden L.)和卡尔盖勒(Kerguelen M.,1966)
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将法国草地根据培育程度分为两大类,然后再根据其土壤条件和气侯条件划分第二级。
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1.粗放经营的放牧地 按照土壤条件划分为泥炭土、酸土、碱土、钙质土、盐土、冲积土等类型;也可按照气候条件和地形条件(海拔高度)划分为地中海气候型和山地两类。
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2.集约经营的草地
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(1)放牧地。
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(2)刈草地。
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以上举例可以看出,农业经营分类法以草地加工程度作为第一级分类标准,在资本主义社会虽然直接体现了利润原则,但也表现了人的生产劳动因素,标志了草原生产与草原科学的一种新动向。同时这一分类体系与土地分级相联系,对农牧业经营有重要作用。但它的缺点是从理论上没有把草原分类与草原分级明确区别开来。前者着重表现草地自然特性和经济特性的属性,后者则着重表现草地生产能力,两者虽有联系,但毕竟不宜混淆。现在的农业经营分类法,不把地带性差别作为分级指标,这在版图较小的英、法等国是适用的,但在幅员辽阔,地跨几个自然地带的国家,同一经营水平的土地,可以具有极为悬殊的自然特性和经济特性,因此是不适用的。
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五、气候—植物分类法
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这一分类法可以牟尔(Moore R.M.,1973)的工作为代表。他对澳大利亚的草原在地带的基础上划分为类,然后按植被划分为不同的天然放牧地型或培育草地型:
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1.潮湿热带草地
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(1)天然放牧地:牧用价值低的石南草地型,牧用价值低的部分林地型,部分热带高草型。
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(2)培育草地:热带多年生草地型。
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2.亚潮湿热带草地(以下天然放牧地型和培育草地型略)。
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3.干旱热带草地。
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4.干燥热带草地。
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5.干燥温带草地。
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6.亚湿润温带草地。
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7.湿润温带草地。
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8.亚高山带。
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澳大利亚的分类系统,以地带性为第一级分类唯一标准,以下分为天然放牧地与培育草地。再下又分为具有实质区别的植被类型,指标明确,体系简括,有其独到处,但对地跨几个自然地带的澳大利亚的草地来说,未能指明各类型间的相互关系,似嫌不足。其第二级一概分为天然放牧地与培育草地,实际上是型组辅助级,并没有发生学的必然依据。
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六、综合顺序分类法
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任继周等参照各种草原分类方法,几经演变(1956、1963、1964,1978、1979),提出了综合顺序分类法。这一分类体系,首先以生物气候指标为依据,将具有同一地带性农业生物气候特征的草地划分为“类”,它是这一分类系统的核心,若干类可以归并为一个类组。类之下分为“亚类”,“亚类”以土地特征为指标加以划分。“亚类”之下分为“型”,同一型表示其植被具有相一致的饲用价值及经营管理技术措施。必要时,“型”内又可分为“亚型”及“微型”。在这一分类系统中,“类”是基本单位,“类组”、“亚类”、“型”等分类级别都是辅助单位。
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第三节 草原分类原则的探讨
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一、草原分类应具有分类要素的完整性
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在分析了各个草原分类体系后,可以发现作为一个完整的草原分类体系,它们都包括了四项基本内容:第一,要有草原分类的理论依据;第二,要有草原分类的体系结构;第三,要有草原分类的不同级别的分类指标;第四,要有草原分类的命名原则。任何草原分类体系都自觉或不自觉的,较完善的或较不完善的包含了这四个方面的含义。如果少了其中的任何一项,就不能形成或接近不能形成草原分类体系。如果其中某一项或几项处理得不够完善,就为这一草原分类体系造成缺陷。当某些项目严重薄弱时,就会严重损害这一分类系统的科学意义。因此,我们不妨把它们称为草原分类四要素。我们考查已有的草原分类体系,可以看出并不是每一分类体系都在这四个方面作了周密研究的。例如草原分类的理论依据不够充分或阐述不够完善;草原分类体系结构的不够严整;草原分类指标的不够明晰;草原分类命名的庞杂混乱等,都是在当前草原分类工作中经常遇到的问题。
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二、草原分类体系的周延性
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草原分类体系如气候分类、植物分类、土壤分类等各个学科的分类体系一样,应该是该项研究对象的类型总概括。对于草原分类来说,应该使任一草地都能在这一分类体系中找到它的位置,并以它在该分类系统中所处的位置来判断不同类型草地的发生学联系,这就要求它的分类体系具有不致自相矛盾的周延性。
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但是,现在所见到的绝大多数草原分类体系都是根据某一具体范围内的草原所制定的分类方案。根据这样的分类方案,对于据以产生此一分类方案的本体草原所包含的草地加以分类,它是具有周延性的。但再遇到新的草原中所包含的新的草地,可能无法找到它在这一分类体系中的位置,这就出现了不周延性。因此,这样的分类系统,将不能帮助我们判断彼此远离的,目前不在同一分类系统之内的,不同草地基本属性的趋同和趋异的程度。
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当然不应该要求每一分类系统都具有充分的,可以对全世界任何草地进行分类的周延性。实际上对于局部地区的分类,在科学上,尤其是在生产上,还是有意义的。
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但应该认识到,这种在分类学上不能把全世界草原互相联系起来,各种互相孤立的草原分类体系,毕竟表明我们还无力找出世界上各个草原的本质上的联系,这标志着在过去的历史阶段中,我们的草原科学,还处于不能自觉运用类型学规律的较低水平阶段。应该认为这是一个根本性的重大缺点。这在过去草原科学的初级阶段,草原科学工作者彼此处于相对隔绝的条件下,这是难以避免的。但在今天的时代,彼此联系越来越密切,学术交流日益频繁,譬如拉丁美洲潘帕斯草地的牧草与家畜品种,要引入欧亚大陆。根据草原类型学特征,怎样才能找到它所相对应的草地类别?北美大草原的生产经验可以适用哪些地区?由于过去的草原分类系统是彼此不相联系的,原有草原类型的理论,将不能给我们帮助。因此,我们应该努力寻求一种,可以概括全世界草原类型的分类系统。
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三、分类体系内涵的综合性
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草原作为占有陆地总面积22%的巨大复杂的生产资料,是由气候、土地、生物和生产劳动等多种因素的矛盾运动所构成和推动发展的,在草原生产和草原现象中包含了复杂的矛盾。我们不但要研究各个方面本身,还要研究它们彼此间的相互联系、相互制约的关系。因此,在草原分类中,需要唯物地、综合地考虑草原的各个方面、各个因素。只有这样才能避免孤立地、静止地、片面地去认识草原,从而全面地了解它的自然特性和经济特性。那种企图用单一因素来认识草原,并进行草原分类的设想,显然是不易得到满意结果的。
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四、分类指标的相对稳定性
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作为草原分类所依据的特征必须是相对稳定的。尤其是作为分类基本单位的分类特征,更要具有基本稳定的性质,草原分类体系才有稳定的意义。否则,如分类特征易变,则分类本身也无法稳定,也就失去了草原分类的意义。当然任何特征的稳定性都只有相对意义。我们应该善于运用不同分类特征的稳定性差别,使它为草原分类服务,一般应该把最稳定而作用广泛的特征,作为确定基本分类级别的依据;而次稳定的特征,作为下一级的分类级别的依据。以此类推,越到低级分类单位,其稳定性也越差。
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五、同级指标的可比性
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任何分类科学都是比较而产生的。而比较只有在同质的条件下才能进行,并且在同质比较的前提下,才能得到可供衡量值的概念。这样才有分类学,特别是属于农业生产科学的草原分类的意义。但是我们考察现有的分类系统中,有的把地带性与非地带性特征与土地特征作为同一级别的分类指标,有的把植被特征与土地特征作为同一级别的分类指标。这样的分类指标,既不同质,当然也就无从作出比较,因而得不到等值的概念,这在草原分类上是没有意义的。这种不等值错误,在过去的草原分类系统中并不罕见。
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六、特征指标的确限性
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草原分类中特征指标的确限性包括两重含义:①各分类级别使用的指标项目要明确。如气候、植被、土壤、地形等特征指标,同时作为同一级的分类指标,或同时作为几个级的分类指标,像植物地形学分类法那样确限性较差。②所使用的指标概念明确,能具体表示其确切的界限。这种概念的确立,在草原类型中,不外通过“形”(如地形、景观、季相以及颜色、结构等)和“数”(如温度、湿度、雨量、化学成分、植被组成的数量记录等)这两者来表示。当前数理分析日趋深入,监测手段日趋完善,尤其重要的是电子计算机技术已经渗透到各个学科领域,各种草原学特征的定量研究,正在使其质量“数”字化,并且已经建立了相当多的数学模型。那种来源于古典研究方法的文字描述性指标,必将逐渐为数学描述指标所取代。随着草原科学新突破的到来,在草原分类指标的确限性方面,也将开创新纪元。
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第三章 综合顺序分类法
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第一节 综合顺序分类法的分类体系
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一、类
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(一)草原热量级
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热量级是以0℃以上的年积温为指标做出热量级等值线,与草原生态及自然地理实际情况相对照,将全世界热量级分为:寒冷(年积温小于1100℃),相当于自然地带的寒温带;寒温(年积温1100~1700℃),相当于自然地带的寒温带较暖部分;冷温(年积温1700~2300℃),相当于自然地带的温带较冷部分;微温(年积温2300~3700℃),相当于自然地带的温带;暖温(年积温3700~5000℃),相当于自然地带的暖温带;暖热(年积温5000~7200℃),相当于自然地带的亚热带;炎热(年积温高于8000℃),相当于自然地带的热带(表3-1)。
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表3-1 草原各大类的热量级及其相当的自然带
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草原综合顺序分类法采取0℃以上的积温,而不是农业气象学所常用的10℃以上或5℃以上积温,这是考虑到我国绝大多数野生牧草的萌生临界温度在0℃左右,也就是说0℃以上积温代表了草原生态系统中可用于进行功能活的全部能量;另外也考虑到我国草原地区气温较低,有些草地类年平均气温为0℃上下,无绝对无霜期,如使用10℃(或5℃)以上的积温将使所得数值过小,各热量级之间的差距也将大为缩小,这将为区分各级间的特性带来不便。
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(二)草原湿润度
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水分条件在综合顺序分类法中用草原湿润度(K)来表示。湿润度(K)的计算公式是:
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任继周文集.第5卷,草原学和草原调查规划
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r——全年降水量(mm);
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∑θ——>0℃的年积温(℃)。
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参考现有的自然地理、动物、植物、土壤、农牧业生产特点,特别是草原学有关资料做出K值等值线,从而将湿润度分为极干、干旱、微干、微润、湿润、潮湿六类,每一类都有其相应的自然景观(表3-2)。
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表3-2 湿润度(K)的分级及其相应的自然景观
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这里应特别说明,在计算K值时采取了全年降水量,而不是生长季节降水量。虽然生长季节降水量动态在某种意义上更符合生物生长量动态,但考虑到非生长季节降水量具有不可忽视的生态学意义,尤其在积雪较多,积雪时间较长的地区,非生长季节降水量在全年湿润度动态中作用尤为显著。也考虑到全世界范围内生长季节的时期差别很大,而且情况复杂,如把生长季内的降水量作为K值计算的参数,不仅增加了K值分级的复杂性,而且使K值较不稳定。
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这里采用十分之一的0℃以上积温,仅仅是为了缩小分母值,以免K值过小,不便使用。
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热量(∑θ)八级与湿润度(K)六级互相缀合,理论上可组成48类草地(参见图3-1)。它们以热量级名称及湿润度级名称相连缀的双名法命名,如暖温极干草地类、微温微润草地类。
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图3-1 我国草原类型第一级——类的检索图类型检索图说明
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二、类组
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在所有类别中,有某些类别,在湿润度或热量级方面具有共同特性,为了使用方便,往往把它们组成若干类组。现在使用的类组系统有三种:
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1.根据湿润度级来划分类组 如极干类组、干旱类组、微干类组、微润类组、湿润类组、潮湿类组等。
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2.根据热量级来划分类组 如炎热类组、亚热类组、暖热类组、暖温类组等。
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3.根据生物气候指标及过去使用习惯分为十个类组 它们的名称及所包含的草地类见表3-3。这一类组系统使用较多。因类组名称延用过去习惯用法与草地类在对应方面有时界限不够严格。
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表3-3 草地类组及包含的草地类湿润度
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三、亚类
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在划分了草原的类别基础上,就可进行亚类的划分。划分亚类以土地条件(包括土壤和地形)的特征为指标。在同一个草原类别中,相同的地形单位总是存在着与地形相适应的土壤,因而也存在着相似的草原生产条件。根据亚类的特征,可以指示我们进行草原的土地规划。
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在地形较为复杂的情况下,划分亚类以地形条件为指标较为适用和方便。命名使用地貌学中的地貌单元一级的名称,例如冷温微润(莎嘎土,高山草原—草甸草原)草地类的梁坡地亚类,微温微干(栗钙土,草原)草地类的沟谷地亚类等。
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如果某一草原类别在某一地区的地形条件较为单纯,使用地形条件划分亚类不太方便时,则使用土壤条件的特征来划分亚类。在草原类的范围内,或因接受了不同的外力影响,或成土母质不同,或因其他原因也会产生不同的土壤,从而影响到草原生产时,则可根据土壤划分为两个以上的亚类。例如,在微温极干(灰棕漠土,荒漠)和暖温极干(棕漠土,荒漠)草地类中,我们可以根据其土壤或基质的特征来划分亚类,例如黏土亚类、盐土亚类、沙土亚类、砾石(即蒙古语“戈壁”)亚类等。
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在确定亚类时,应尽可能参考植被条件,它可以帮助理解地形和土壤在划分亚类中所起的实质作用,但是不把植被条件作为划分亚类的指标来看待。
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应该指出,在亚类调查中,对于地形与土类的记叙并不一定要求从最高一级到最低一级完整系列命名。例如冷温微润草地类的梁坡地亚类即可,不必要作冷温微润草地类丘陵地梁坡地亚类。
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四、型、亚型、微型
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型、亚型和微型是在亚类的基础上,主要以植被条件为指标来划分和命名的。型、亚型和微型三级还可以构成它们的复合体。
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型是具有一定经济意义和特征的植被地段。面积在一个轮牧分区以上或与此相适应的地段,在这里生长有显著的具有特征性的优势植物和亚优势植物。型的命名由优势植物和亚优势植物相连缀而成。例如:苔草—垂穗披碱草型。苔草是优势植物,垂穗披碱草是亚优势植物。如果有一种以上的优势和亚优势植物,则用“+”号将各种优势或亚优势植物串联起来,而其间仍用“—”号相连缀。例如:披针苔+细叶苔—垂穗披碱草+垂穗鹅冠草型,这表示两种苔草是优势植物,两种禾草是亚优势植物。
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当调查的目的不同,或难以区别优势或亚优势植物的种时,则可用优势和亚优势植物的属科、生活型以及经济类群来命名。例如蒿属—猪毛菜型,莎草科—禾本科型等。
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在同一型中,其优势植物相同而亚优势植物不同则可划分为亚型。面积也应在一个轮牧分区以上,其命名和型相同。
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微型是由于微地形或其他偶然的原因造成草地植被的差异,对生产和规划无特殊意义。但对科学研究,草地的动态发展有意义。它的面积很小,从几平方厘米到几百平方米,如草原上的鼠丘、草丘、盐斑地、秃斑地等属于微型的范围,微型的命名也同于型和亚型。
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型复合体是由于小地形和微地形的土壤差异,形成具有特征的若干微型,而这种微型因地形的变化在一块草地上反复出现,呈现特殊景观。型复合体的命名是用斜分号将两个以上的微型连起来。例如:拂子茅—冰草/草芦—拂子茅型复合体、羊草—虎尾草—蓬子菜/鹅毛委陵菜—碱蓬型复合体等。
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综上所述,综合顺序分类法的基本分类级别为类、亚类、型三级。在类以上,为了某些场合的表述方便,可以归纳为若干类组。在型以下又可根据植被组成的差异性和其他原因,进一步划分为亚型、微型和型复合体。在这一分类系统中,类是基本分类单位,其他各分类级都是辅助单位。
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第二节 草原分类检索图及其所表示的草原发生学意义
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一、分类检索图的制作
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取大幅精细计算纸,以0℃以上的积温(∑θ℃)为纵轴,以降水量(r mm)为横轴。将前述的热量级在图上画出,再在任一热量级的横线上点出湿润度级(K)的位置,自原点通过各K值坐标线作一直线,此线与各热量级线所得的交叉点,即为各该热量级的相应K值坐标。各K值线与热量级线之间所包围的空间,即为某一特定的草原类型理论地区(图3-1)。
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当检索图作好以后,即可根据某地年降水量及0℃以上积温填入图中,根据其具体坐标位置从而得出该草地属于哪一类。使确定草原类别这一繁难的技术工作较易精确掌握。
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在检索图上可以看出,各个草地类别不仅体现了热量和水分条件,而且也表明了最基本的土壤和植被条件,因此,检索图可以指示各类草地生态系统最本质的特征和草原畜牧业最基本的生产条件。
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二、分类检索图所表示的发生学意义
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这一根据八个热量级和六个湿润度级,以最通用的两度坐标法制成的我国草原类型的类的检索图,将我国的草原分为48类(已研究过的有36类)。这个检索图是开放型的,随着科学的发展和资料的积累,对其进一步完善后,有可能适用于全世界的草原统一分类,也有可能成为草地在地球理想大陆分布的模式图。如果将现在的这个检索图与R.H.怀梯克(1970)之“世界群系型与气候湿度和温度关系的格式图”(图3-2)、美国国家科学基金会(1972)之“以年平均温度和年降水量为特征的生态系统分析事业规划的六个生物群落”图(图3-3)以及草下正夫(1972)之“世界植物群落分布模式图”图(图3-4)比较,则可看出这四个模式图,在各个生物群落和与之相对应的草地类别的空间分布上十分相似,但检索图更为细致;由于检索图的热量指标以>0℃的年积温为参数,比用年平均温度为参数更为可靠,因而更合理一些。
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图3-2 世界群系与气候温度和湿度关系的格式(据R.H.怀梯克,1970)
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图3-3 以年平均温度和年降水量为特征的,生态系统分析事业规划的六个生物群落
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图3-4 世界植物群落分布模式图
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图3-1检索图,其纵坐标表示热量,从上到下,由冷变热。横坐标表示绝对降水量,从左到右,降水量逐渐增多;各个K值线表示了不同的相对湿润度,以左到右相对湿润度逐渐增大。这样,检索图还可以体现草原类型的纬向、经向和垂向地带性。在图上,两条K值线之间的各个草地类别,从上到下,表示由极地到赤道的纬向地带性。从A到F的六个纵向系列,则分别表示从大陆性气候区到海洋性气候区的纬向地带性的内部组合差异。例如,A系列的1~8类,表示极端大陆性气候控制区,由冷到热的纬向地带性的草地类别组合;F系列的41~48类,则表示典型海洋性气候控制区,由冷到热的纬向地带性的草地类别组合。经向的地带性是在同一热量级内,由各类别的左右水平位置表示。从Ⅰ到Ⅷ的八个系列,分别表示了从寒带到热带不同热量带的草原类型,由于距离海洋湿润气流的远近,而形成的经向草地类别组合特点。在检索图上,从任何一个类别开始,其向上向右的方向(即变冷变湿),表示以此类别为基带,由于海拔增高而形成的垂向地带性;这种向上向右的垂向地带性趋势,越是接近下系列,越接近于垂直向下。
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草原分类检索图,可以根据相同的热量或相同的湿润度,编成横向或纵向的发生学系列,已如前述。如果以某一类为核心,则其周围的各草地类别,离核心类别愈近,则发生学上的关系愈近;反之,离核心类别愈远,则发生学上的关系愈远。这种类间的发生学关系,可以帮助我们定量地判断某一特定的草地类别,在热量与水分发生单项的或综合的变化后,它将向哪个方向发展,并演替为哪一个类别。
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草原分类检索图,所表明这种各个类别间的序列发生学关系,不仅可以指示我们了解各个草地类相似或相异的程度,还指示可能的发展方向。对于目前研究不够,或尚未发现的类别,可以根据检索图上的坐标,来预测它的自然特性和生产特性。这就提高了我们对于草原生产和草原类型学的科学预见性。
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根据这一分类检索图的原理,世界上任一草原都可以在图上找到它的坐标位置,因而也就可以确定它在草原发生学序列中的关系。这不仅对物种交流,生产措施的引入和推广都有重要意义,它还为把全世界互相远离的各类草地纳入一个分类系统以内提供了可能性。而这正是任何科学的分类工作都应该争取做到的。
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为了便于使用和记忆这一发生学关系,该图以从上到下,从左到右的次序编了序号。根据这一序号系统,可以判断各类间的发生学关系。
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三、使用草原分类检索图应注意的问题
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1.水热指标的计算,以气象台、站的记录为依据,尽管所使用的记录都是很普通,且为各气象台、站所必有的,但可能由于气象台、站不够普遍或台、站位置没有足够的代表性,可能使类型判断发生误差。因此,在上述情况下,当确定类型时,应与各类的模式描述加以核对,如有不符,应根据模式描述加以校正。
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2.在所用气象记录年代过程,气象记录变率较大的地区,其记录数据往往误差过大,不宜使用。为了安全起见,记录年代在3年以下者,最好只作参考,不作依据。
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3.气象台、站过少或没有气象台、站的地区,可根据有关草地类的模式描述加以确定。
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第三节 我国草原所包含的草地类简介
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一、ⅠA(1)类:寒冷极干(寒漠土,高山寒漠)类
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本类草地是草原湿润度0.28以下,>0℃积温1100℃以下范围所指示的草原类型。
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本类草原在甘肃境内,主要分布在疏勒河上游以西的肃北,阿克塞县境内的大雪山,野马南山、党河南山、甘青交界的尔根达板山,野牛脊山和阿尔金山等山脉的3600(3800)~4000m以上的高山地带。东西断续带状分布,主要是在山峰顶部或顶峰之间的凹地。
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气候异常寒冷,且极为干燥,寒暑变化剧烈,辐射极强。年均温在0℃以下,年降水小于30mm,无绝对无霜期,野生植物生长季节为100d左右。
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土壤为高山寒漠土。由于气候寒冷和植被稀疏,分化过程和土壤形成过程都十分微弱,质地粗松,土层浅薄,剖面分异不明显,并且有盐分聚集。全剖面有石灰反应,呈碱性或弱碱性。有机质含量甚少,约为0.4%~0.6%。由于少雨,甚至在坡地上也可见到易溶性盐类的堆积。在融雪水干后,地表往往发生龟裂。土表有极薄易碎的结皮,呈浅灰棕色,砾石背面有石膏聚集,在5cm以下的石块背面即有石膏晶粒出现。冬季土壤结冻后发生龟裂,局部地区还有沼泽土和山地盐土的分布。
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植被主要是矮小、垫状的半灌木和灌木。主要种有驼绒藜(Ceratoides latens)、蒿叶猪毛菜(Salsola abrotdnoides)、帕米尔委陵菜(Potentilla pamirolaica)、高山风毛菊(Saussurea alpina)等。有些水热条件和土壤条件较好的地段也可见紫花针茅(Stipa purpurea)。
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本类型的草地,牧草种类稀少,高度仅2~4cm,盖度10%~15%,高的还可达25%。鲜草产量500~700kg/hm2,一般可用作附带利用的夏季放牧地,放牧山羊或骆驼。
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二、ⅡA(2)类:寒温极干(高山荒漠土,高山荒漠)类
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本类草地是草原湿润度0.28以下,>0℃积温1100~1700℃的范围所指示的草原类型。
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本类草地分布于喜马拉雅山北部峡谷区以北,喀拉昆仑山以东4000m以上的羌塘高原和昆仑山,阿尔金山及帕米尔高原东部3500m以上地带,在甘肃境内主要分布在肃北、阿克塞境内的讨赖南山,疏勒南山3400~3600m,党河南山,大雪山3300~3500m,阿尔金山2800~3200m的地带。
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气候寒冷干燥,年均温在0℃左右。寒暑变化剧烈,年降水量少于100mm,主要降于6、7、8三个月,其余时期基本无雨。年平均相对湿度30%左右。野生植物生长季约有120d左右。
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土壤为高山荒漠土,地面多砾质,并有很大一部分为石质山坡。
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植被中以垫状小半灌木为主,有藜科的合头草(Sympegma regelii)、短叶假木贼(Anabasis brevifolia)、蒿叶猪毛菜(Salsola abrotdnoides)和中国盐爪爪(Kalidium chinensis)。
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草地植被稀疏,盖度在15%以下。鲜草产量400~600kg/hm2。一般各用作冬春放牧地。
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适应的家畜为山羊、骆驼、藏羊和牦牛。
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三、ⅢA(3)类:冷温极干(山地灰棕漠土,山地荒漠)类
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本类草地是草原湿润度0.28以下,>0℃积温1700~2300℃的范围所指示的草原类型。
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广泛分布在肃北,阿克塞境内2200~2500m和马宗山1800~2000m的山地和山前地带,以及赛什腾山和阿尔金山,党河南山之间的2700~3100m的苏干湖—花海子盆地。
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气候干燥而较冷,年均温约0~3℃,春季升温和秋季降温均十分迅速。7月可达20℃以上,1月也可达-15℃以下。年降水量约在70mm以下。野生植物生长季可有140~160d。
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土壤为山地灰棕漠土。它是平原地区灰棕漠土向山地的延续,其特征与灰棕漠土相似,不过地面多砂砾。山麓地带的基岩大部裸露,土壤多强烈干燥或盐化。
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植被组成以藜科为主,主要有蒿叶猪毛菜(Salsola abrotdnoides)、合头草(Sympegma regelii)、红砂(Reaumuria soongorica)、多种盐爪爪以及紫菀木(Aster allyssoides)、葱属(Allium Linn.)的一些种等。
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植被盖度5%~10%,高度10~20cm。鲜草产量200~600kg/hm2。草质粗硬,多含盐分,为山羊、骆驼所喜食。一般用作冬春放牧地。
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四、ⅣA(4)类:微温极干(灰棕漠土,荒漠)类
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本类草地是草原湿润度0.28以下,>0℃积温2300~3700℃的范围所指示的草原类型。
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主要分布在准噶尔盆地,诺明戈壁,阿拉善—额济纳高平原,河西走廊中部及柴达木盆地中、西部。在甘肃分布在河西走廊张掖以西海拔1400~1800m的狭长地带,马宗山以东,弱水以西1400~1600m的开阔地区,以及民勤北部的雅布赖山地。
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极端的大陆性气候。年均温5~8℃,夏季干热,平均气温在20℃以上,冬季长而严寒,无霜期150~170d。年降水量在120mm以下,蒸发量大于降水量25~85倍。整个生长季相对湿度均在45%以下,日照很长,风力强劲。
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土壤以灰棕漠土为主,土壤中含盐量较大,土表往往具有由细小砾石形成的砾幂,表层有1~2cm的蜂窝状多孔结皮,下部多有白色纤维状石膏结晶。部分地区盐土和草甸土也广为分布。此外,还有大面积的砾石和流沙分布。
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植被以超旱生的灌木、半灌木为主。植物区系的组成特点以藜科种属最多,如珍珠(Salsola passerina)、蒿叶猪毛菜(Salsola abrotdnoides)、红砂(Reaumuria soongorica)、细枝盐爪爪(Kalidium gracile)、有叶盐爪爪(Kalidium foliatum)、盐生草(Halogeton glomeralus)、蛛丝蓬(Micropeplis arachnoidea)、沙米(Agriophyllum arenarium)、绵蓬(Corispermum lehmannianum)、短叶假木贼(Anabasis brevifolia)、梭梭(Haloxylon ammodendron)、盐梭梭(Halocnemum strobilaceum)等。其次是菊科的蒿属,如旱蒿(Artemisia xerophytica)、籽蒿(Artemisia sphaerocephala)、猪毛蒿(Artemisia scoparia)、莳萝蒿(Artemisia anethoides);蒺藜科的西伯利亚白刺(Nitraria sibirica)、霸王(Zygophyllum xanthoxylum)。蓼科的沙拐枣(Calligonum mongolicum)。百合科的葱属(Allium)。柽柳科的柽柳属(Tamarix)等。在河湖沿岸和地下水较高或露头之处,生长有大量的禾本科植物,例如芦苇(Phragmites communis)、芨芨草(Achnatherum splendens)。
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本类型的草地,因土地条件的差异,牧草种类有很大的不同,但大部分缺乏禾本科和豆科的多年生草,同时毒草也很少。草层盖度一般在20%以下。可食鲜草产量因类型不同差异很大,但产量比较稳定,一般在500~1500kg/hm2左右,沙拐枣放牧地可大大高于此数。饲用植物的干物质和灰分含量很高。一般用作冷季放牧地。
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动物种属比较贫乏,但是很专化,很多的种以及很多类型,如啮齿类(跳鼠、砂土鼠、黄鼠等)、食肉类、有蹄类、鸟类和昆虫类的很多属,很少分布于其它的草地类型上,冬天或夏天,进入蛰伏的动物和夜出动物的百分数较高。爬行类的蜥蜴和蛇是本类草地的景观特色之一。
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家畜分布以能适应干旱,冷热变化剧烈和善于采食多刺、有香味、含灰分多的骆驼与山羊为主,也有少量的蒙古羊和哈萨克羊。
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五、ⅤA(5)类:暖温极干(棕漠土,荒漠)类
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本类草地是草原湿润度0.28以下,>0℃积温3700~5000℃的范围所指示的草原类型。
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主要分布在塔里木盆地、吐鲁番—哈密盆地和河西走廊西部的疏勒河流域的额济纳旗、阿拉善右旗等地区。
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气候的特点是夏季十分炎热和极端干旱,冬季比较温和,年均温7~10℃,7月平均温度在23~30℃之间,1月平均温度在0℃以下。年降水量在140mm以下,但大部分地区降水低于50mm,甚或无雨,是我国最干热的地区。蒸发强烈,日照极长,无霜期180~230d。
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土壤以棕漠土为主,多分布于排水良好的山地、丘陵、戈壁和风沙地区。表土具厚约1cm的弱孔状结皮,其上覆灰色或灰黑色薄层砾幂(俗称黑戈壁),其下厚为8~10cm的红棕色铁质土层,并与砂砾石和微量石膏相胶结。土壤有机质含量很少,一般为0.2%~0.5%。冲积平原的土壤大多为盐土,也有灰色草甸土。
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植被以超旱生的灌木和半灌木为主。生境较微温极干类更为严酷,种属更少。主要的植物有合头草(Sympegma regelii)、戈壁藜(Iljinia regelii)、泡果白刺(Nitraria sphaerocarpa)、勃氏麻黄(Ephedra przewalskii)、单子麻黄(Ephedra monosperma)、红砂(Reaumuria soongorica)、梭梭(Haloxylon ammodendron)等。河湖沿岸及地下水位较高之处还分布有柽柳(Tamarix chinensis)、芦苇(Phragmites communis)、盐爪爪(Kalidium foliatum)、芨芨草(Achnatherum splendens)、骆驼刺(Alhagi sparsifolia),以及胡杨(Populus euphratica)、灰杨(Populus pruinosa)。
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本类草地因生境条件的严酷,植物组成简单,缺少一年生和多年生草本植物。植被稀疏,盖度多在5%~10%以下。产草量只有200~300kg/hm2。一般用作冷季放牧地。
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动物分布较微温极干类更少,夏眠动物的数量更多。家畜分布为骆驼和山羊,并适应三北羔皮羊。
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六、ⅡB(10)类:寒温干旱(荒漠莎嘎土,高山半荒漠)类
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本类草地是草原湿润度0.29~0.85,>0℃积温1100~1700℃的范围所指示的草地类型。
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主要分布在疏勒河上游以西的肃北,阿克塞县境的大雪山,野马南山,党河南山,甘、青界的尔根达板山,野牛脊山和阿尔金山等山脉的3000(3500)~3200(3700)m以及藏北部分地带。
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气候寒冷而干旱,寒暑变化剧烈,辐射极强。估计年均温在0℃左右,年降水量在50~140mm之间。冬季有积雪,野生植物的生长季约为120d左右。
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土壤为高寒荒漠莎嘎土,质地粗松,多砾石及粗砂。腐殖质层呈浅棕色或浅灰棕色,厚约6~10cm,有机质含量0.5%~1.2%。钙积层不明显,呈浅棕色或棕色,较紧实。石灰反应全剖面都很强烈。碳酸盐在土体中呈斑状或条状分布。无明显石膏聚集层,有时只在钙积层下部的砾石背面,有少量石膏晶粒。土壤上层含盐量较低,一般在0.3%以下。
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植被以旱生禾草、蒿属和杂类草为主。常见的植物有异花针茅(Stipa aliena)、紫花针茅(Stipa purpurea)、沙生针茅(Stipa glareosa)、戈壁针茅(Stipa gobica)、扁穗冰草(Agropyron cristatum)、草(Koeleria cristata)、猪毛菜、冷蒿(Artemisia frigida)、驼绒藜(Ceratoides latens)等。
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草层高5~10cm。盖度10%~25%,有的也可达40%。鲜草产量300~500kg/hm2。毒草很少。牧草质量较好,由于气候较冷,一般用作夏季或春秋放牧地。主要用来放牧山羊、绵羊和骆驼。
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七、ⅢB(11)类:冷温干旱(山地淡棕钙土,山地半荒漠)类
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本类草地是草原湿润度0.29~0.85,>0℃积温1700~2300℃的范围所指示的草原类型。
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在甘肃境内,主要分布在肃北,阿克塞县境内的马宗山2000m以上的山地,大雪山,党河南山,阿尔金山的2500~3000m的包括从红口安南坝、苦水河坝,一直到甘肃和新疆交界的芨芨台广大的山地和山前地带,此外,在肃南和山丹也有小面积分布。
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气候稍微温和但干燥。年均温2~5℃,7月可达20℃,1月-12℃左右。年降水量50~180mm,冬季有短期积雪,年平均相对湿度在40%以下。日照长达3000h。多大风,无霜期60~80d。
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土壤为山地淡棕钙土。地面为砾石,砂壤物质覆盖的山地,有沟状侵蚀。pH 8~8.5,钙积层不明显,呈浅棕色或棕色,较紧实。石灰反应全剖面均很强烈。有微弱的石膏聚集层,在砾石背面有石膏晶粒,土壤上层含盐量在0.5%以上。
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植被以旱生禾草和菊科草为主,但有很大数量的杂类草。主要植物有沙生针茅(Stipa glareosa)、短花针茅(Stipa breviflora)、戈壁针茅(Stipa gobica)、无芒隐子草(Cleistogenes songorica)、冷蒿(Artemisia frigida)、驴驴蒿(Artemisia dalailamae)、短舌菊(Brachanthemum fruticulosum)、小黄菊(Pyrethrum pulchrum)、蒙古葱(Allium mongolicum)、多根葱(Allium polyrrhizum)、刺沙蓬(Salsola ruthenica)、蒿叶猪毛菜(Salsola abrotdnoides)等。
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本类草地优良牧草种类较多。草层盖度10%~40%。高度可达20~30cm,有毒有害植物较少。可用作四季放牧地。
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适应的家畜主要为山羊和绵羊。
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八、ⅣB(12)类:微温干旱(棕钙土、灰钙土,半荒漠)类
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本类草地是草原湿润度0.29~0.85,>0℃积温2300~3700℃的范围所指示的草原类型。
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在甘肃境内主要分布在黄河以西皋兰、景泰、塘坊、黄羊镇、武威、永昌、山丹、张掖的1500~2000m的走廊地带和玉门市、昌马堡、石包城,肃北一线并延伸到甘肃、新疆交界的1700~2500m的山前地带。
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干旱大陆性气候,年均温5~8℃,但寒暑变化剧烈,春风强劲。年降水量100~300mm,多集中在7、8两月,冬季几乎没有积雪,无霜期150~190d。生长季内相对湿度在50%以下。
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土壤分布以灰钙土为主,主要是普通灰钙土和暗灰钙土。剖面的分异性很小,黄土母质的特性表现明显,腐殖质层比较厚,腐殖质含量1.5%~3%,碳酸盐淀积层很明显。全剖面呈强石灰反应和碱性反应。土壤剖面有隐残积粘化现象。除氮外,营养元素相当丰富,棕钙土在走廊西端的本类草地上有少量分布。
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植被以小型多年生旱生草本植物占优势,大量的旱生半灌木在植被组成中起显著作用。主要代表种有长芒草(Stipa bungeana)、短花针茅(Stipa breviflora)、戈壁针茅(Stipa gobica)、狼尾草(Pennisetum alopecuroides)、隐子草(Cleistogenes songorica)、冷蒿(Artemisia frigida)、旱蒿(Artemisia xerophytica)、茵陈蒿(Artemisia capillaris)、驴驴蒿(Artemisia dalailamae)、小黄菊(Pyrethrum pulchrum)、苦蒿(Conyza blinii)、阿尔泰紫菀(Aster altaicus)、沙地旋复花(Lnula salsoloides)、多根葱(Allium polyrrhizum)、蒙古葱(Allium mongolicum)、细叶葱(Allium tenuissimum)、珍珠(Salsola passerina)、猪毛菜(Salsola collina)、灰蓬(Halogeton araohnoideus)、披针叶黄花(Thermopsis lanceolata)、苦豆子(Sophora alopecuroides)、达乌里胡枝子(Lespedeza dahurica)、小花棘豆(Oxytropis glabra)、刺叶柄棘豆(Oxytropis aciphylla)、骆驼蓬(Pegannm harmala)、红砂(Reaumuria soongorica)、白颖苔草(Carex rigescens)。
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本类草地植物组成仍较简单,草层稀疏而不郁蔽,盖度20%~40%,草高20~40cm。鲜草产量1000~2000kg/hm2,草质较好,但毒草、害草种类增多,主要用作冬季和春秋放牧地。
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动物分布较为丰富。有蹄类、食肉类、啮齿类、爬虫类和昆虫的种属较干旱组的有五类增加,但迁移性种类比重很大。土壤动物活动剧烈。啮齿类(三趾跳鼠、林姬鼠、沙鼠等)、蜥蜴、粪甲和蛇的数量很多。
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家畜分布以蒙古系的绵羊、黄牛为主,在河西走廊西段还有哈萨克羊,但山羊和骆驼的数量相对减少。
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九、ⅤB(13)类:暖温干旱(淡灰钙土,半荒漠)类
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本类草地是草原湿润度0.29~0.85,>0℃积温3700~5000℃的范围所指示的草原类型。
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在甘肃省仅集中分布在河口以下,海拔1000~1500m的黄河谷地和阳坡地。阿拉善右旗上,井子局部地区也有分布。
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气候温暖而干燥。年均温8~10℃,7月可达22~24℃,但1月仍可降至零下7~9℃。年降水量120~400mm,年平均相对湿度40%~60%。无霜期160~200d。
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土壤主要为淡灰钙土。其特点是石膏盐分累积较明显,地表常有盐结皮,表层松散,无结构,色淡,有机质含量少,一般在1.5%以下。中部为块状淀积层,碳酸盐反应强,但含量较低。碱性反应。此外,灰钙土型草甸土也有分布。
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植被以旱生多年生草本植物占优势,但旱生半灌木在组成中也具有很大比重。植物种属较微温干旱类复杂,植株也较高大。主要的种类有短花针茅(Stipa breviflora)、本氏针茅(Stipa bungeana)、大针茅(Stipa gigantea)、异针茅(Stipa aliena)、克氏针茅( Stipa krylovii)、羊茅(Festuca ovioa)、溚草(Koeleria cristata)、狼尾草(Pennisetum alopecuroides)、蒙古冰草(Agropyron mongolicum)、扁穗冰草(Agropyron cristatum)、甘蒙锦鸡儿(Caragana opulens)、鬼箭锦鸡儿(Caragana jubata)、达乌里胡枝子(Lespedeza dahurica)、茵陈蒿(Artemisia capillaris)、臭蒿(Artemisia hedinii)、小黄菊(Pyrethrum pulchrum)、阿尔泰紫菀(Aster altaicus)、紫菀木(Aster allyssoides)、灌木亚菊(Ajanio fruticulosa)、亚氏旋花(Convolvulus ammanii)、驼绒藜(Ceratoides latens)、华北驼绒藜(Chenopodium album)、刺沙蓬(Salsola rythenica)、松叶猪毛菜(Salsola laricifolia)、合头草(Sympegma regelii)、骆驼蓬(Pegannm harmala)、黄花补血草(Limonium aureum)等。
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本类草地适应的家畜为蒙古牛和蒙古羊。
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十、ⅥB(14)类:暖热干旱(石灰性褐土,稀树半荒漠)类
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本类草地是草原湿润度0.29~0.85,>0℃积温5000~7200℃的范围所指示的草原类型。
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在甘肃省仅分布在白龙江下游和白龙江下游的以文县为中心的河谷低地及阳坡地,面积甚小。
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气候的特点是暖热干燥。年均温15℃以上,7月在25℃左右,冬季暖和,在4~5℃之间,土壤不冻结。年降水量可在200~600mm之间,4~10月降水比较均匀。年平均相对湿度在60%以下,冬季比较干燥。日照较少,年百分数仅40%,1700h,霜期甚短,且轻微,野生植物可以全年生长。
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土壤为石灰性褐土。剖面中有不明显的粘化现象。整个剖面都具有碳酸盐,并且分层明显,从表层起即显强石灰反应。有机质含量1.5%~4.5%,但腐殖质剖面(A+B)可延伸至80cm以下。腐殖质层的颜色带褐色,其下即为淀积层。
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植被为高大的禾草及杂类草,也见有很多蒿属植物。此外,还混生有多种旱生阔叶树种。
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十一、ⅡC(18)类:寒温微干(莎嘎土,高山草原)类
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本类草地是草原湿润度0.86~1.18,>0℃积温1100~1700℃的范围所指示的草原类型。
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本类草地在甘肃主要分布在大水河(盐池湾以上的党河上游)和疏勒河上游(甘沟以上)的疏勒南山的3000~3700m的山地,阿尔金山3500~3800m的地带。
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气候寒冷,但干旱程度较轻,年均温0~1℃,7月约15℃,1月约-15℃,年降水量100~200mm,野生植物生长季约120d。
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土壤为高山干草原土。土层薄,质地粗。土壤腐殖质为淡棕褐色。钙积层很浅。
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植被组成中针茅和羊茅占优势。主要植物种有紫花针茅(Stipa purpurea)、疏花针茅(Stipa penicillata)、异针茅(Stipa aliena)、克氏针茅( Stipa krylovii)、红狐茅(Fesluca rubra)、扁穗冰草(Agropyron cristatum)、多种早熟禾(Poa spp.)、垂穗披碱草(Elymus nutans)、藏异燕麦(Helictotrichon tibeticum)、甘肃棘豆(Oxytropis kansuensis)、黑萼棘豆(Oxytropis melanocalyx)、高山唐松草(Thalictrum alpinum)、达乌里龙胆(Gentiana dahurica)、麻花艽(G. straminea)。阴湿之处也可见到扁麻(Potentilla fruticosa)等灌木。
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本类草地植物短小但较稠密,高度10~40cm。盖度30%~40%。鲜草产量1000~3000kg/hm2,其中禾草的比重在40以上,但毒草和不可食草也有很大比例。多用作夏季放牧地。
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野生动物除大型的食肉类和有蹄类外,还有野兔、旱獭、鼢鼠等啮齿类。
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适应的家畜为牦牛和藏羊,但犏牛和蒙藏混血羊也广为分布。
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十二、ⅢC(19)类:冷温微干(山地淡栗钙土,山地草原)类
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本类草地是草原湿度0.86~1.18,>0℃积温1700~2300℃的范围所指示的草原类型。
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本类草地在甘肃境内主要分布在肃南谷地,阿克塞东部,肃北北部境内的阿尔金山、大雪山、野马山之2700~3300m的地带。
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气候温凉但仍相当干燥,年均温2~4℃,7月不超过18℃,1月不超过-12℃。年降水量150~250mm。11~3月有断续的积雪。年平均相对湿度在50%以下,风多而强劲。无霜期约130d。野生植物生长期约160d。
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土壤为山地淡栗钙土。有机质1.5%~2.5%。母质多为黄土,但质地较粗、疏松。
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植被以冷温矮旱生禾草占优势,但蒿属植物亦多。主要种类有克氏针茅( Stipa krylovii)、短花针茅(Stipa breviflora)、本氏针茅(Stipa bungeana)、扁穗冰草(Agropyron cristatum)、冷蒿(Artemisia frigida)、茵陈蒿(Artemisia capillaris)、铁秆蒿(Artemisia sacrorum)、驴驴蒿(Artemisia dalailamae)、蒙古芯芭(Cymbaria mongolica)、披针叶黄华(Thermopsis lanceolate)、多种委陵菜(Potentilla spp.)、多种龙胆(Gentiana spp.)、狼毒(Stellera chamaejasme)等。
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本类草地植被较稠密但低矮。盖度30%~50%。高度一般不超过15cm。鲜草产量500~1000kg/hm2。一般用作冷季放牧地。
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动物种类属较寒温微干类增多。主要有啮齿类的黄鼠、沙鼠、鼢鼠(阴坡山麓)和旱獭,以及黄羊、狼、狐、黄鼬等。
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家畜分布以藏系和蒙藏混血种为主,如牦牛、犏牛、藏羊、蒙藏混血羊等。
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十三、ⅣC(20)类:微温微干(栗钙土、淡黑垆土,典型草原)类
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本类草地是草原湿润度0.86~1.18,>0℃积温2300~3700℃的范围所指示的草原类型。
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本类草地主要分布在内蒙古高原中北部和南部,黄土高原北西部,燕山山地北部,甘肃中部和陇东北部,伊犁河谷海拔1000~1400m,天山1300~2000m,阿尔泰山900~1200m以及祁连山张掖以东1600~2100m山前地带。
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气候较温和,但干燥。年均温4~9℃,寒暑变化剧烈,7月可达22℃,1月为-10℃。年降水200~400mm,分布极不均匀,集中于7~9月,并多暴雨。冬季有断续积雪。年平均相对湿度在55%以下,春季酷旱,夏季多干热风。年日照长达2600~2800h,无霜期160~180d。
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土壤主要为栗钙土。腐殖质含量2%~4%,结构较差,水土流失较严重。陇东地区的本类型尚有淡黑垆土的分布。
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植被以微温旱生丛状禾草占优势,并混生有一定数量的旱生杂草或灌丛。丛状禾草中主要有大针茅(Stipa gigantea)、本氏针茅(Stipa bungeana)、异针茅(Stipa aliena)、短花针茅(Stipa breviflora)、隐子草(Cleistogenes songorica)、蒙古冰草(Agropyron mongolicum)、紫花芨芨草(Achnatherum regelianum)、硬质早熟禾(Poa sphondylodes)、狼尾草(Pennisetum alopecuroides)、羊茅(Festuca ovioa)、草(Koeleria cristata);此外,冷蒿(Artemisia frigida)、阿尔泰紫菀(Aster altaicus)、草木樨状黄芪(Astragalus melilotoides)、乳白黄芪(Astragalus galactites)、单叶黄芪(A.efoliolatus)、达乌里胡枝子(Lespedeza dahurica)、甘草(Glycyrrhiza uralensis)等豆科草杂草也较多。在平地或阴坡尚有百里香(Thymus mongolicus)、柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)、三裂绣线菊(Spiraea trilobata)、枸杞(Lycium chinense)等灌木分布。
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本类草地一般牧草种类繁多、丰盛、均匀。气候和农牧结合的条件也好,可以发展为主要的畜牧业基地之一。牧草一般高约30~50cm。盖度30%~50%。鲜草产量1000~1500kg/hm2。饲料贮量的月动态以8月为最多(阴坡还要迟一些),5月只及8月的10%左右,6月也尚在50%以下。每年放牧2~3次不影响下年产量。一般用作冷季放牧地或四季放牧地,培育得当也可用天然割草地。
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微温微干类草地的动物区系较为丰富,食肉类、啮齿类、昆虫类也相当多。季节性迁移和冬季食物贮藏种类的百分数较高。动物活动具有十分明显的昼夜相,特别是在夏天。此外,本类草地动物还具有适于开阔地区的适应性,例如群集,善跑和挖掘动物多。群集的蝗虫和善于挖掘的黄鼠为本类草地的主要有害动物。
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适应的家畜为蒙古牛,蒙古羊和蒙古马。著名的裘皮用滩羊和沙毛山羊就分布在本类草地的范围内。
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十四、ⅤC(21)类:暖温微干(褐土,干生阔叶林、暖温性典型草原)类
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本类草地是草原湿润度0.86~1.18,>0℃积温3700~5000℃的范围所指示的草原类型。
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本类草地主要分布在鲁西平原,豫西平原,南阳盆地,关中平原及甘肃武都海拔900~1200m的干燥河谷地。
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气候特点是炎热多雨,冬春温暖而干旱,处于亚热带过渡的季风区。年均温约15℃,夏季相当炎热,7月平均温度可达25℃,1月在3℃左右;年降水400~800mm,一半以上集中在夏季,且多暴雨。年平均相对湿度在60%以下。无霜期250d左右。
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土壤为褐土,主要是碳酸盐褐土。腐殖质很不明显,有机质含量2%~4%。淋溶作用较弱,碳酸盐可在土壤上层聚集,有假菌丝体存在。微碱性或弱碱性反应。
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植被为以落叶阔叶树种为主的稀疏森林和矮生灌丛,其特点是具有明显的干生特性。主要树种有栎属(Quercus)、杨属(Populus)、椿属(Toona)和榆属(Ulmus)的多种植物,以及槐(Sophora japonica)、柿(Diospyros)、泡桐(Paulownia fortunei)等。灌丛常见的有酸刺(Zizyphus spinosus)、荆条(Vitex chinensis)、山楂(Crataegus pinnatifida)。小灌木和草本最常见的三裂绣线菊(Spiraea trilobata)、达乌里胡枝子(Lespedeza dahurica)、山红草(Themeda triandra)、白草(Andropogon ischaemum)、草木樨状黄芪(Astragalus melilotoides)。此外,铁秆蒿(Artemisia sacrorum)、黄蒿(Artemisia scoparia)和针茅属(Stipa)的植物也可见到。
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动物区系中参加有林栖动物的种属。由于广泛开垦,田间小型啮齿类分布特别广泛。
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本类草地由于温暖干燥的适宜气候条件,丰富的饲料,劳动人民辛勤培育成的家畜优良育成品种很多,如鲁西黄牛、关中黄牛、南阳黄牛、关中驴以及寒羊、同羊等。
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十五、ⅧC(24)类:炎热微干(燥红土,落叶稀树草原)类
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本类草地是草原湿润度0.87~1.18,>0℃积温8000℃以上范围所指示的草原类型。
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本类草地主要分布于海南岛西南部,雷州半岛的台地丘陵,以及云南横断山脉的干谷。
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气候特点为干湿季明显,夏季炎热,比较湿润,冬季晴燥,一年内干季长达7个月。年平均温度22~25℃,1月平均温度不低于15℃。年降水量750~1000mm,年蒸发量可达降水量的2~3倍。
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土壤主要为燥红土,具有明显的发生层次。表层(A层)为灰棕色,呈粒状或团粒结构,疏松;心土层(B层)为红褐色,呈团盐状或梭盐状结构,较紧实;底土层(BC层)呈红色,棕色或黄棕色。表层土壤中有机质含量可达3%~4%,在植被破坏并发生侵蚀后,则下降到1%以下。
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植被为热带稀树草原,由稀疏的乔木或灌丛和高温旱生阔叶禾草构成,主要的木本植物为刺蓠木(Flacourtia indica)、变叶裸实(Gymnosporia diversifolia)、酒饼簕(Atalantia buxifolia)等。草本植物以扭黄茅(Heteropogon coglorfus)为主。另外还有莠狗尾草(Setaria geniculata)、石芒草(Arundinella nepalensic)、刺芒野古草(Arundinella setosa)、青香茅(Cymbopogon caesius)、芸香茅(Cymbopogon distans)、鸭嘴草(Ischaemum crassipes)、四脉金茅(Eulalia quadrinervis)、红裂稃草(Schizachyrium sanguineum)、蜈蚣草(Eremochloa ciliaris)、中华三芒草(Aristida chinensis)、类雀稗(Paspalum flavidum)等,此外还有仙人掌属(Opuntia)和大戟属(Euphorbia)等极耐旱的种类。
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动物的种属远较热带森林简单,干湿季的交替,引起了动物(有蹄类、鸟类)的季节迁移,动物数量的年动态亦大。
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家畜分布为海南黄牛、广西黄牛和一些山羊。
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十六、ⅡD(26)类:寒温微润(莎嘎土,高山草原—草甸草原)类
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本类草地是草原湿润度1.19~1.45,>0℃积温1100~1700℃的范围所指示的草原类型。
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主要分布于疏勒河以东的讨赖甫山的3200~3700m,疏勒南山的3600~3800m地带。
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气候寒冷而相对较湿润。年均温0℃左右。年降水量120~250mm。野生植物生长期约100d左右。
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土壤为莎嘎土,质地较粗。表层有薄而明显的生草层。
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有机质颜色较浅,全剖面有较强的石灰反应。
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植被主要为丛生禾草,如异针茅(Stipa aliena)、紫花针茅(Stipa purpurea)、扁穗冰草(Agropyron cristatum)、藏早熟禾(Poa tibetica)等。但高山草甸植物象头花蓼(Polyoonum sphaerostachyum)、珠芽蓼(Polyoonum viviparum)、嵩草(Kobresia bellardii)、垂穗披碱草(Elymus nutans)、垂穗鹅冠草(Roegneria nutans)等分布也广。
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动物分布以旱獭、鼢鼠及其它啮齿类为主。
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本类草地草层较密,产量也高,是良好的夏季放牧地。
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适应的家畜为牦牛、藏羊和山羊。
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十七、ⅢD(27)类:冷温微润(山地栗钙土、淡黑垆土,山地草原—草甸草原)类
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本类草地是草原湿润度1.19~1.45,>0℃积温1700~2300℃的范围所指示的草原类型。
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本类草地在甘肃境内主要分布在肃南马营河以西,直到昌马甘沟段的疏勒河之间的祁连山中段2300(2500)~2800(3000)m,鱼儿红地区2700~3300m的地带,天祝松山滩2700m以下的平缓滩地。此外,迭部、舟曲境内3900~4200m的山地也有岛状分布。
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气候较冷(尤其是冬季)而不很干燥。年均温0.5~3℃,7月可达14℃,但1月可以降到-17℃。年降水200~300mm。春季多风,无霜期约100d。但野生植物生长季为150d。
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土壤主要为山地栗钙土。土壤含盐量较大,局部地区有明显的盐渍化现象。有机质一般在3%以上,或甚达7%~8 %,腐殖层厚,土壤结构较好。全剖面都有碳酸盐反应且强烈。土壤pH 7.0~8.5。
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植被主要为冷温中旱生丛生禾草,但蒿属亦为主要成分。主要的植物有紫花针茅(Stipa purpurea)、异针茅(Stipa aliena)、克氏针茅( Stipa krylovii)、短花针茅(Stipa breviflora)、扁穗冰草(Agropyron cristatum)、矮嵩草(Kobresia humilis)、线叶嵩草(Kobresia capilifolia)、冷蒿(Artemisia frigida)、花苜蓿(Medicago ruthenica)、驼绒藜(Ceratoides latens)、多种委陵菜(Potentilla spp.)、多种龙胆(Gentiana spp.)及狼毒(Stellera chamaejasme)等。
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动物分布以草食有蹄类(黄羊、鹿、狍)、食肉类(狐、狼、鼬)及啮齿类(尤其是旱獭和鼢鼠)为普遍。
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草丛密度较大,盖度60%~70%。高度10~20cm,鲜草产量500~1500kg/hm2,有价值和嵩草的总重量可达60%~90%。产量的年变幅很大,增加和减少可达2.5倍以上。产量的最高峰7~8月。此时放牧或刈割后,几乎无再生草生长。休闲如施肥培育,效果极好,可用于割草。一般用作四季或春秋放牧地。
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家畜分布以蒙藏混血种的羊和犏牛为主。此外,牦牛和藏羊也多。著名的岔口驿马在天祝境内的本类型草地也有分布。
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十八、ⅣD(28)类:微温微润(暗栗钙土、黑钙土、黑垆土,典型草原、草甸草原)类
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本类草地是草原湿润土1.19~1.45,>0℃积温2300~3700℃的范围所指示的草原类型。
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本类草地主要分布在东北松辽平原,内蒙古东部,甘肃陇东黄土高原,临夏和洮河流域,青海省湟水谷地,以及天山1400~2000m,阿尔泰山1000~1800m,东祁连山1800~2400m的地带。
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气候湿润,年均温4~8℃,7月一般为20℃,冬季较冷,约在-10℃左右,年降水300~550mm,集中于夏季,多暴雨。年平均相对湿度60%~65%。春季多风、干旱。无霜期140~220d。
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本类草地的土壤在甘肃陇东和中部地区的东部为普通黑垆土,腐殖层厚70~90cm,有机质含量1%~4%。土质疏松,呈中性到微碱性反应。心土中的菌丝状钙积层很明显,有的还有石灰结核。有粘化现象,但在形态上不明显。中部地区的西部和祁连山的上述部分,土壤为暗栗钙土或栗钙土。
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植被以中旱生的草本植物占优势,并有相当数量的中生草本;在局部地形及其土壤条件下,可以出现森林。草本植物主要有本氏针茅(Stipa bungeana)、大针茅(Stipa gigantea)、短花针茅(Stipa breviflora)、隐子草(Cleistogenes songorica)、赖草(Aneurolepidium dasystachys)、冷蒿(Artemisia frigida)、茵陈蒿(Artemisia capillaris)、铁秆蒿(Artemisia sacrorum)、茭蒿(Artemisia giraldi)及柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)、达乌里胡枝子(Lespedeza dahurica)、百里香(Thymus mongolicus)、丁香(Syringa oblata)、三裂绣线菊(Spiraea trilobata)、水栒子(Cotoneaster multiflorus)等灌木。乔木可出现蒙古栎(Quercus mongolica)、辽东栎(Q.liaotungensis)、蒙古樟子松(Pinus sylvestris)、侧柏(Thuja arientalis)、榆(Ulmus pumila)、臭椿(Toona altissima)、杨(Populus spp.)等。
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本类草地的牧草较丰富而高产。草高可达60cm。盖度60%~80%,鲜草产量5000~6000kg/hm2,豆科成分较多。产量最高峰在8月和9月上旬,为良好的四季放牧地和割草地。
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动物分布除具有微温微干类的基本特点外,尚有少量的林栖动物,鸟类和啮齿类则更丰富。
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家畜分布以蒙古系的马、牛、羊为主。
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十九、ⅤD(29)类:暖温微润(黑垆土、淋溶褐土,落叶阔叶林、森林草原)类
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本类草地是草原湿润度1.19~1.45,>0℃积温3700~5000℃的范围所指示的草原类型。
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本类草地主要分布在辽东半岛南部,辽东湾西北沿岸,长冶盆地,燕山山地南部,华北平原北部,山东半岛南部,川西和昌都部分地区,以及甘肃陇南、陇东南部。
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气候具夏热多雨,冬寒晴燥的特点。年均温8~11℃,7月在22~24℃左右,1月为-3~5℃。年降水量450~650mm,集中于7、8、9三个月。年平均相对湿度约70%。因春季雨少,而温度上升迅速,故易发生春旱。冬季无积雪。无霜期180~250d。
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土壤为粘化黑垆土和褐土。粘化黑垆土是普通黑垆土与褐土的过渡类型,具有发育比较明显的棕色粘化层,粘化程度较强。腐殖质较厚,有机质含量较多。褐土主要为山地褐土。腐殖层很不明显,有机质含量3%~5%。碳酸盐受到相当淋溶,一般聚集在1~15m的深处,剖面呈碱性或微碱性反应。此外河谷低地有浅色草甸土和草甸黑垆土的分布。
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植被以辽东栎、蒙古栎为主的多种栎树落叶阔叶林,并杂有其他落叶阔叶树种或赤松(Pinus densiflora)。但由于各种原因,目前森林只有片断分布,而广泛分布的为次生的灌木草原。灌木主要有二色胡枝子(Lespedeza bicolor)、荆条(Vitex chinensis)、酸刺(Zizyphus spinosus)等。草本植物主要有白草(Andropogon ischaemum)、山红草(Themeda triandra)、大油芒(Spodiopogon sibiricus)等。
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动物的种类丰富,适应性广。数量的季节性变化比较明显,其中多作较远的迁徙。由于森林减少,林栖动物,尤其是大、中型的大大减少,而田间小型啮齿类的分布特别广泛。
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家畜分布为华北类型的黄牛、蒙古羊和山羊。
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二十、ⅥD(30)类:暖热微润(淋溶褐土,落叶阔叶林—常绿阔叶林)类
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本类草地是草原湿润度1.19~1.45,>0℃积温5000~7200℃的范围所指示的草原类型。
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本类草地主要分布在黄淮平原及其上游汶河地区,湖北大洪山两侧及汉水中游,汉中盆地,川北及云南玉溪地区。
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气候较热,四季分明。年平均温度14~17℃。1月平均气温0℃左右,而最热的7月平均气温可达30℃。年降水量650~900mm。生长季250~300d,是我国农业气候的南北分界。
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土壤主要为淋溶褐土,有鲜明的褐色,腐殖质一般在1%以下。由于淋溶的原因,土层中的碳酸盐出现在1.5~2.0m或更低的深处。pH 6~8,有明显的粘化作用。此外在冲积平原上还广泛地分布着浅色草甸褐土,土壤剖面中褐土过程虽很明显,但因受地下水的影响发生浅色草甸过程。
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植被具有过渡性的特征,是落叶阔叶林的南界和常绿阔叶林的北界。落叶阔叶树主要是栎(Quereus serrata)、杨(Populus spp.)等。常绿阔叶树种主要有枫香(Liquidambar formosana)、乌桕(Sapium sebiferum)、黄檀(Dalbergia hupehana)等。草本植物有狗牙根(Cynodon daetylon)、白草(Andropogon ischaemum)、野古草(Arundinella anomala)等。河流两岸的草甸则早已开垦为农田。
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动物组成具有南北类型相混合过渡现象的特征,但更接近于南方的类型。
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二十一、ⅡE(34)类:寒温湿润(斑毡巴嘎土,高山草甸草原)类
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本类草地是草原湿润度1.46~1.82,>0℃积温1100~1700℃的范围所指示的类型。
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主要分布在阿尔金山北坡3500m以上,疏勒河上游右岸的讨赖南山东坡的3300~3600m的地带。
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气候寒冷而较湿润,年均温在0℃以下。年降水量150~300mm,无绝对无霜期。
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土壤为斑毡巴嘎土,土层较厚,质地多为中壤。生草层厚约10~15cm。腐殖层延伸较深,黑褐色。从表层起就有钙菌丝体存在,石灰反应见于表层,但较弱,越往下越强烈。
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植物除草本的异针茅(Stipa aliena)、紫花针茅(Stipa purpurea)、溚草(Koeleria cristata)、藏早熟禾(Poa tibetica)、垂穗披碱草(Elymus nutans)、珠芽蓼(Polyoonum viviparum)、头花蓼(Polyoonum sphaerostachyum)、矮嵩草(Kobresia humilis)、毛状叶嵩草、藏嵩草(Kobresia tibetica)、冷蒿(Artemisia frigida)等外,尚可稀疏见到高山绣线菊(Spiraea alpina)、扁麻(Potentilla fruticosa)等灌木。
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本类草地一般用作夏季放牧地。可以放牧牦牛、藏羊和山羊。
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二十二、ⅢE(35)类:冷温湿润(山地暗栗钙土、黑垆土,山地草甸草原)类
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本类草地是草原湿润度1.46~1.82,>0℃积温1700~2300℃的范围所指示的草原类型。
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在甘肃境内主要分布在甘南甘甲滩和晒金滩海拔2800~3100m的盆地及其周围丘陵;天祝松山滩2700~2900m的阳坡和2500~2700m的狭长山地地带。
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气候较冷而不十分干燥。年平均温度为1~3℃,7月可达14℃。但冬季颇冷,1月平均温度在-12℃以下。年降水量250~400mm。冬春风多而强劲。无霜期约100d。
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土壤主要为山地暗栗钙土。颜色较暗,多为褐色。有机质含量表层可达7%~9%,腐殖层可延伸至80cm。剖面为中性或微碱性反应。石灰反应上层较弱,下层较强。土壤表层结构良好,多为团粒或微团粒。本类型的甘南部分局部有黑垆土分布。
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植被以冷旱中生禾草为主,如克氏针茅(Stipa krylovii)、短花针茅(Stipa breviflora)、紫花针茅(Stipa purpurea)、老芒麦(Elymus sibirtcus)、垂穗披碱草(Elymus nutans)以及细叶苔(Carex stenophylla)、花苜蓿(Trigonella ruthnica)、冷蒿(Artemisia frigida)、数种委陵菜(Potentilla spp.)等。
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动物分布以啮齿类和蝗虫最多,啮齿类最常见的是黄鼠与鼠兔,而在坡地则以旱獭(阳坡)和鼢鼠(阴坡)最多。
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本类草地盖度45%~60%,草高可达40cm。鲜草产量1000~1800kg/hm2。一般用作冷季放牧地。
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家畜分布为牦牛、藏羊、犏牛、蒙藏混血羊。
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二十三、ⅣE(36)类:微温湿润(黑垆土、白浆土、黑土、黑钙土,落叶阔叶林、森林草原)类
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本类草地是草原湿润度1.46~1.82,>0℃积温2300~3700℃的范围所指示的草原类型。
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本类在甘肃省的分布主要在陇东高原子午岭以西,六盘山以东,桐川沟门—屯子—新城线以南,黑河以北的地区;六盘山西侧钓庄浪、清水狭长地区;通渭华家岭2000m以下的地带;岷山西侧的岷江流域及凤凰山西侧的宕昌、岷县地区;太子山,莲花山以北,马衔山以南的临夏、和政、广河、康乐、临洮、渭源及漳县等地区。
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气候温和而较湿润。年均温6~10℃,夏季不太热,7月一般不超过22℃;冬季也不太冷,1月一般不低于-7℃。年降水量400~700mm,夏季较多。年相对湿度65%~70%。无霜期150~180d。
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土壤主要为黑垆土,其中有粘化黑垆土(陇东地区),暗黑垆土和山地黑垆土。山地黑垆土腐殖层达1m以上,有机质含量高,土色深暗。一般没有粘化现象。全剖面呈强石灰反应。钙积层明显而其幅度很宽,一般向母质层过渡,其间无明显的分界。
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本类草地的植被是森林草原向森林过渡的植被。梁峁阴坡或半阴坡分布的是森林,主要树种有蒙古栎(Quercus mongolica)、辽东栎(Quercus liaotungensis)、槲栎(Quercus aliena)、白桦(Betula platyphylla)、山杨(Populus davidiana)和蒙古樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)、油松(Pinus tabulaeformis)、侧柏(Thuja arientalis)。但目前由于采伐和其他原因,森林保存下来的很少,而灌丛和草本植被分布却较广泛。主要的灌木有虎榛子(Ostryopsis davidiana)、土庄绣线菊(Spiraea pubescens)、酸刺(Zizyphus spinosus)、黄蔷薇(Rosa hugonis)等。草本植物有铁秆蒿(Artemisia sacrorum)、茭蒿(Artemisia giraldi)、本氏针茅(Stipa bungeana)、白草(Andropogon ischaemum)、山红草(Themeda triandra)、大油芒(Spodiopogon sibiricus)、斜茎黄芪(Astragalus adsurgens)等。
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动物的分布中,林栖动物较多,鸟类和啮齿类也很丰富。
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家畜的分布为蒙古羊南限,藏羊北限。
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二十四、ⅤE(37)类:暖温湿润(黄褐土、棕壤,落叶阔叶林、落叶—常绿阔叶林)类
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本类草地是草原湿润度1.46~1.82,>0℃积温3700~5000℃的范围所指示的草原类型。
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主要分布在陇南,川北的若干小盆地,白水江以南的地区。
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气候温暖而湿润。年均温9~12℃,7月可达24℃,1月不低于-2℃。年降水量600~900mm。年平均相对湿度75%。无霜期210~230d。
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代表性的土壤为黄褐土。腐殖层薄。心土为黄棕—褐色。土壤质地粘重,坚硬密实。一般多呈核状结构,其中有小型铁锰结核和斑点,在2m以下或更深处有石灰结核。上部呈微酸性到中性反应,下部为中性到弱碱性反应。
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植被为落叶阔叶林—常绿阔叶林的交错地带。但由于位置较北和寒潮的侵袭,仍以落叶阔叶林占优势。乔木树种丰富。主要的树种有棕榈(Trachyearpus fortunei)、油桐(Aleurites fordii)、杉木(Cunninghamia lanceolata)、乌桕(Sapium sebiferum)、枇杷(Eriobotrya japonica)、辽东栎(Quercus liaotungensis)、麻栎(Quercus acutissima)、槲(Quercus dentata)、槲栎(Quercus aliena)、榉树(Zelkova serrata)、椴树(Tilia tuan)、油松(Pinus tabulaeformis)等。灌木层也很丰富。草本植物主要有白草(Andropogon ischaemum)、山红草(Themeda triandra)、荩草(Arthraxon hispidus)、雀稗(Paspalum thunbergii)、臭草(Melica scabrosa)、芒(Miscanthus sinensis)、鸭跖草(Commelina communis)等。
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本类草地由于植物繁茂,植物性食物丰富,隐蔽条件也好,所以动物种群较丰富,适应性较广,数量的季节性变化较明显。一些北方的种,如熊、鹿、麝、野猪、苏门羚、鼬;南方的种,如猴、大鲵等,在这里都有广泛的分布。
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家畜分布有华北类型的黄牛和山羊,也有少量的半舍饲蒙古羊和水牛。秦川牛和关中驴在这里也表现适应。
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二十五、ⅥE(38)类:暖热湿润(黄棕壤、黄褐土,常绿—落叶阔叶林)类
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本类草地是草原湿润度1.46~1.82,>0℃积温5000~7200℃的范围所指示的草原类型。
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本类草地主要分布在淮河以南长江以北的大别山两侧平原,江南天目山、九岭山、罗霄山山地,四川北部、南部以及大凉山东侧,云贵高原的局部。
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气候具有湿润向潮湿、暖温向亚热的过渡性。年平均温度14~19℃,1月平均温度3~5℃。年降水800~1100mm。生长季可达300d以上。
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土壤主要为黄棕壤和黄褐土。黄棕壤是黄壤和棕壤的过渡类型,具有较强的酸性,pH 4~5.5,腐殖质含量0.5%~1%。黄褐土是黄壤和褐色土之间的过渡类型,剖面上部呈微酸性反应,下部则转为中性或微碱性,腐殖质含量1%~3%。
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植被为以落叶阔叶林为主的混有常绿阔叶树和针叶树。主要为白栎(Quercus fabri)、栓皮栎(Quercus variabilis)、大叶榉(Zelkova schneideriana)、青檀(Pteroceltis tatarinowii)、朴(Celtis sinensis)等。常绿阔叶树有柃木(Eurya japonica)、马银花(Rhododendron ovatum)、青冈(Cyclobalanopsis glauca)、苦槠(Castanopsis sclerophylla)等。草本植物有荩草(Arthraxon hispidus)、白茅(Imperata cylindrica)、芒(Miscanthus sinensis)及狗牙根(Cynodon dactylon)等。
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动物的组成因为森林结构的复杂而丰富。喜温和严格要求潮湿的类群丰富,有蹄类的种属和北方不同,啮齿类以树栖为主。
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家畜分布为水牛、西南马、猪、水禽。
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二十六、ⅠF(41)类:寒冷潮湿(高山冻原土,高山冻原)类
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本类草地是草原湿润度大于1.82,>0℃积温1000℃以下的范围所指示的草原类型。
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主要分布在祁连山山脉的3700(东段)~4000m(西段),甘南积石山脉和西倾山4000m以上的高山地带,巴颜喀拉山地东南部,可可西里山地西南部3000~4500m,天山、阿尔泰山3500m以上以及大兴安岭长白山2100m以上地带。
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气候严寒而潮湿,估计年均温-3~-5℃,最热月不过10℃。年降水量约150~500mm。由于气温低,蒸发小,相对湿度很大,冬季严寒漫长。没有无霜期,野生植物的生长季约60~90d。
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土壤以高山冻原土为主。坡度大,多风化砾石。发生层薄而不明显,多呈泥炭化或潜育化,有机质含量高。夏季冰雪消融后,地面多呈泥泞小丘。阴坡30cm以下即为永冻层。
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植被组成以耐寒、矮小、浅根、匍匐植物为主,多灌木、苔藓和地衣。
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寒冷潮湿类草地灌丛高约60~100cm,草本植被高约10~20cm。盖度变化颇大,无灌丛覆盖之处仅10%~20%,灌丛可达70%。绿色物质产量可达2000~2500kg/hm2,但可食率很低,一般在30%以下。本类草地一般用作辅助性的夏季放牧地,可用来放牧牦牛、藏羊和山羊。
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动物分布以有蹄类为主。能适应高山岩石陡坡、峭壁、并常有巨角,如盘羊、岩羊、野牦牛、羚羊等,此外还有雪豹等食肉类动物。
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适应家畜为藏羊、牦牛和驯鹿。
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二十七、ⅡF(42)类:寒温潮湿(草毡土,高山草甸)类
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本类草地是草原湿润度大于1.82,>0℃积温1100~1700℃的范围所指示的草原类型。
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主要分布在祁连山东段3000~3700m和西段(疏勒南山、讨赖南山、走廊南山)3700~4000m;甘南高原夏河、碌曲、玛曲境内3200~4000m,以及中部地区的岛状山—马衔山约3000m以上的高山地带,以及青海、川西3000m以上,秦岭3400~4000m,天山2600m以上的高山地带。
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气候寒冷而潮湿。温度变化剧烈,年均温0℃左右,7月可达10℃以上,但为期甚短。即使在最热月份也可有霜,因此没有绝对无霜期。每天约有10℃以下低温出现,可以说无日不冬。年降水量350~650mm,多地形雨,降水频繁而暂短。冬季晴朗少雪,3~5月降雪频繁,日照强烈。风大。年平均相对湿度55%~65%,春季常有春旱发生。野生植物的生长期约为120d。
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土壤分布以草毡土为主。有明显的生草层,极富弹性。有机质丰富,可达8%~15%。一般呈酸性到中性反应。冬季土壤冻结后可发生龟裂。此外,在局部地形条件下还可见到沼泽土和山地暗栗钙土的分布。
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植被以冷中生植物为主,耐寒性强,并有较多的适冰雪植物。本类型的代表植物有垂穗披碱草(Elymus nutans)、垂穗鹅冠草(Roegneria nutans)、紫花针茅(Stipa purpurea)、异针茅(Stipa aliena)、草地早熟禾(Poa pratense)、红狐茅(Fesluca rubra)、矮嵩草(Kobresia humilis)、线叶嵩草(Kobresia capilifolia)、藏嵩草(Kobresia tibetica)、细叶苔(Carex stenophylla)、披针苔(Carex lanceolata Boott)、珠芽蓼(Polyoonum viviparum)、花苜蓿(Trigonella ruthnica)、乳白香青(Anaphalis lactea)、火绒草(Leontopodium lenontopodioides)、冷蒿(Artemisia frigida)以及多种龙胆(Gentiana spp.)、多种棘豆(Oxytropis spp.)、多种毛茛(Ranunculus spp.)等毒草。主要的灌丛有扁麻(Potentilla fruticosa)、高山绣线菊(Spiraea alpine)、鲜卑木(Sibiraea laevigata)及数种杜鹃(Rhododendron simsii)等。
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寒温潮湿类草地是我国青藏高原面积较大和主要的畜牧业生产基地之一。它的植物生长特点是植物种属多,种的饱和度大,一般为20~30种/m2。有莎草、杂类草、禾草和灌丛分别占优势的四个基本型。植被矮小而稠密形成坚韧的草皮,植株平均高度仅10~20cm,生境较好之处也可达40~50cm。盖度较大,一般在70%~80%以上,高的可达95%以上。牧草的营养价值、适口性均高。据分析,主要的牧草营养成分含量接近或超过紫苜蓿或禾本科—豆科混合牧草。鲜草产量平均1800kg/hm2,高者可达此数之4~5倍。鲜草产量在一年中有两个高峰,一在7月底,主要由莎草科牧草形成,另一在9月初,由禾草和杂类草形成。豆科牧草贫乏和毒草特多也是本类草地生产的特点之一。此类草地一般可用作四季放牧地或暖季放牧地;经过适当培育后,也可建成为培育的刈草地。
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动物种属较贫乏,除有蹄类,食肉类的一些常见动物外,啮齿类的鼢鼠、旱獭和昆虫类的虻是这里的最主要的景观动物。草原毛虫(Gynaephora spp.)的分布范围很少超过本类草地。
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适应的家畜为藏系的牦牛、藏羊、犏牛,马也能适应。分布于本类草地的优良育成品种也较多,主要有河曲马、岔口驿马、天祝白牦牛、欧拉羊、西藏猪、甘南蕨麻猪等。
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二十八、ⅢF(43)类:冷温潮湿(暗棕壤、漂灰土、淋溶灰褐土、灰黑土,针叶林)类
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本类草地是草原湿润度1.82以上,>0℃积温1700~2300℃的范围所指示的草原类型。
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本类草地主要分布在大小兴安岭海拔500~1000m,长白山地1100~1800m,华北2100~2500m山地,秦岭3000~3500m,鄂西,黔东2200m以上山地,云南西部横断山脉,四川西部,台湾山池3000~4000m,西藏东南部雅鲁藏布江下游峡谷地区和亚东3000~4000m地区,祁连山北坡(2200~3000m),天山山地(1600~2500m),以及阿尔泰山地(1300~2300m)和青、甘、川交界地区。
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气候寒冷而潮湿。年均温1~3℃或低于0℃,夏季短暂,7月平均温度在5℃以下,冬季严寒,1月气温可在-20℃以下。年降水量在300mm以上,冬季可能有积雪。无霜期90~100d。植物生长季较此略长。
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土壤有暗棕壤、漂灰土、淋溶灰褐土和灰黑土,它们是不同地带的山地针叶林带下的土壤。
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植被主要为阴暗针叶林。主要树种为冷杉属(Abies)、云杉属(Picea)、松属(Pinus)、铁杉属(Tsuga)、落叶松属(Larix)的高大乔木。也有杨属、桦属等阔叶树的生长,在阳坡则分布有藏柏(Juniperus tibetica)和方香柏(J.saltuaria)疏林。灌丛种属丰富,主要有木本委陵菜(Potentilla fruticosa)、锦鸡儿(Caragana sinica)、绣线菊(Spiraea salicifolia)、栒子(Cotoneaster)、忍冬(Lonicera)、小檗(Berberic)等属的植物。草本植物主要有酢酱草(Oxalis spp.)、虎耳草(Saxifraga stolonifera)、苔草(Carex spp.)、拂子茅(Calamagrostis epigejos)、草地早熟禾(Poa pratense)、雀麦(Bromus japonicus)、天蓝苜蓿(Medicago lupulina)、地榆(Sanguisorba officinalis)、马先蒿(Pedicularis)、珠芽蓼(Polyoonum viviparum)等。蕨类和苔鲜植物丰富。
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冷温潮湿类草地的牧草,由于林下阴湿,光照等条件的不同,牧草的产量和质量颇不一致。一般干物质和蛋白质的含量低,适口性差。但疏林、林缘及小片采伐迹地的牧草质量良好,这类草地一般用作刈草或夏季放牧地。
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动物种属贫乏,尤其缺少昆虫类。其中占优势的是广适应的种类,主要是喜冷性种类。有很多动物在冬季进入蛰伏,冬眠或贮藏食物(熊,花鼠等)。有较大数量的哺乳类(獐、麝、鹿、苏门羚等),鸟类(高山旋木雀、蓝马鸡、松鸡等)和啮齿类(松鼠、田鼠、北鼠等),动物有季节性迁移,有的迁徙很远。森林中冬季活动的动物不到夏季的十分之一。
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适应的家畜为马、犏牛、山羊及藏羊等。
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二十九、ⅣF(44)类:微温潮湿(棕壤、灰褐土,针叶—阔叶林)类
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本类草地是草原湿润度1.82以上,>0℃积温2300~3700℃的范围所指示的草原类型。
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主要分布在秦岭、大巴山等2000~2500m地带。
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气候潮湿而温和,年均温5~9℃,7月不超过20℃,1月不低于-8℃。年降水量400mm以上。年平均相对湿度70%~75%。冬季有较稳定的积雪,无霜期130~170d。
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土壤为棕壤和灰褐土。土壤剖面以棕色或黄棕色为主,多少有灰化现象。有机质含量高,常达8%~15%,整个剖面分层不明显而呈微酸性反应。
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植被为针叶—阔叶混交林。植被组成较复杂,除有落叶松属、冷杉属、云杉属、松属和紫杉(Taxus)的高大针叶树种外,还有许多落叶阔叶树,如桦属(Betula)、槭属(Acer)、椴属(Tilia)、栎属(Quercus)、杨属(Populus)等。林下灌木也较繁多,主要有箭竹(Fargesia spathacea)、峨眉蔷薇(Rosa omeiensis)、罗氏绣线菊(Spiraea rosthornii)、灰栒子(Cotoneaster acutifolius)、挂苦绣球(Hydrangea xanthoneura)、醋李(Ribes moupinense)、满洲棒子(Corylus aieboldiana)、冠果忍冬(Lonicera stephanocarpa)、红脉忍冬(Lonicera nervosa)、金银花(L.japonica)、北五味子(Sehisandra schisandra)等。草本植物有拂子茅(Calamagrostis epigejos)、小糠草(Agrostis alba)、草地早熟禾(Poa pratense)、橐吾(Ligularia jamesii)、冷龙胆(Gentiana alpina)、珠芽蓼(Polyoonum viviparum)、天蓝苜蓿(Medicago lupulina)等。
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动物由于饲料丰富和气候比较温和,种属远较冷温潮湿类为多,昆虫也大为增加。冬眠和食物贮藏普遍。昼夜相明显。季节性运动和个别种的数量具有很大的易变性。因此,动物群落在不同年份有较大变化。有蹄类出现青羊、野猪,啮齿类除松鼠、花鼠外,还有田鼠和仓鼠。由于动物性食物丰富,食肉类大为增加,有金钱豹、石貂、豹猫、狼等。
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在家畜分布上为蒙古羊、藏羊、黄牛和牦牛的混合分布地区,多混血种,尤其是黄犏牛,也有一定数量的山羊。优良的地方品种有岷县黑紫羔羊,闾井放牧猪。
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三十、ⅤF(45)类:暖温潮湿(黄棕壤—棕壤,落叶—常绿阔叶林)类
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本类草地是湿润度大于0.82以上,>0℃积温3700~5000℃的范围所指示的草原类型。
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主要分布在南秦岭山地。
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气候温和而潮湿。年均温10~12℃。7月不高于22℃,1月不低于-1℃。年降水700mm以上,分布较均匀。年平均相对湿度75%,并且上下变幅很小。土壤基本不冻结。无霜期220d左右。
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土壤主要为黄棕壤。腐殖层为暗棕灰色,以下为淡棕色。淋溶作用强。全剖面呈中性至微酸性反应。有机质含量3%~7%。B层特别粘重,有潜育现象发生。
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植被为以落叶阔叶树为主的落叶—常绿阔叶混交林。但含常绿成分较暖温湿润类为多,也有少数针叶树。主要的乔木树种有多种栎(Quercus spp.)、鹅耳枥(Carpinus turczaninowii)、黄檀(Dalbergia hupeana)、黄连木(Pistacia chinensis)、三角枫(Acer buergerianum),较高处分布有多种桦。常绿树种主要有棕榈(Trachycarpus fortunei)、女贞(Ligustrum lucidum)、刺柞(Xylosma congestum)、苦槠(Castanopsis sclerophylla)、枇杷(Eriobotrya japonica)、石楠(Photinia serrulata)、青冈(Cyclobalanopsis glauca)等。针叶树有马尾松(Pinus massoniana)、华山松(Pinus armandi)、杉木(Cunninghamia lanceolata)、柏木(Cupressus funebris)等。草本植物有白草(Andropogon ischaemum)、金钱蓼(Polygonum filiforme)、牛膝(Achyranthes bidentata)、鱼腥草(Houttuynia cordata)等。
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动物分布与暖温湿润类相似。
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家畜分布主要为蒙古黄牛。
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三十一、ⅥF(46)类:暖热潮湿(黄壤—红壤,常绿阔叶林)类
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本类草地是草原湿润度1.82以上,>0℃积温3700~7200℃的范围所指示的草原类型。
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本类草地广泛分布在长江以南地区,包括江南丘陵,浙闽山地,闽粤丘陵南部,南岭山地,广西南部,洞庭湖平原和鄱阳湖平原,四川盆地,海南岛山地和台湾山地。
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气候温暖而潮湿。年平均温度15~19℃,1月平均温度在0℃以上,年降水量900~1500mm或甚至达到1900mm。相对湿度较大,一般均在75%以上,北部地区可见有霜冻,但生长季可达320~360d。
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土壤主要为红壤和黄壤。红壤是亚热带气候条件下发育在第四纪粘土上的土壤,表层腐殖质含量少,不超过2%,是深红色的重黏土,全剖面呈强酸性反应。黄壤是亚热带气候条件下发育在砂岩、页岩或花岗岩上的土壤,表层暗灰色,含腐殖质较多,可达5%或更多,B层为黄棕色或红棕色。粘化和灰化现象相当明显,全部剖面呈酸性反应,pH 5~5.5。在四川盆地还分布有中性紫色土。
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植物有常绿阔叶林,在局部水热条件较差的生境条件下,也出现落叶阔叶林。林内植物茂密,藤本和附生植物相当丰富,但没有热带雨林的老茎生花和明显的板状根树木。构成乔木层的建群树种主要为壳斗科、山茶科、樟科、杜英科、金缕梅科、大戟科、冬青科和山矶科的乔木植物。灌木层和小乔木层亦发达。草本植物有芒(Miscanthus sinensis)、白茅(Imperata cylindrica)、野古草(Arundinella anomala)、四脉金茅(Eulalia quadrinervis)、刺子莞(Rhynchospora rubra)、一枝黄花(Solidago decurrens)和蕨类植物如铁芒萁(Dicranopteris linearis)等。此外,在本类草地的一些地区常绿阔叶林被砍伐和破坏的地方广泛分布有以松为代表的亚热带松林。
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动物区系最为丰富。喜热喜湿的种类很多,树栖、地栖的食果性,食虫性的种类特多。繁多的啮齿类中亦以树栖类为多,而田鼠类少见。季节迁移的程度较小。种群的繁殖和数量变化很小。
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家畜分布为西南马、水牛、猪,华南类型的黄牛及水禽。
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三十二、ⅦF(47)类:亚热潮湿(赤红壤,落叶—常绿阔叶季雨林)类
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本类草地是草原湿润度大于1.82,>0℃积温7200~8000℃的范围所指示的草原类型。
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本类草地主要分布在台湾中部,粤闽沿海丘陵平原,海南岛西南部,桂南丘陵盆地和滇西南山间盆地。
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气候特点为高温和具有明显的干季。年平均温度在22℃以上,1月平均温度10℃左右。年降水量1200mm以上,每年10月至次年5月为干季。
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土壤为赤红壤。
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植被由热带常绿阔叶树和落叶阔叶树构成。组成种类比雨林稍简单,林木比较矮小,藤本植物和附生植物的数量和种类也有明显的减少。乔木一般不高于15~20m,落叶树种在旱季脱叶,雨季来临时发出新叶,林下灌木以紫金牛科和茜草科为主,草本植物主要由高大的中生和旱中生的禾本科草类组成。
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动物中狭适应类占很大百分数。两栖类较多,季节相和昼夜相明显,迁移性和越冬的北方种类很普遍。
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家畜分布以水牛、华南类型的黄牛和山羊为主。
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三十三、ⅧF(48)类:炎热潮湿(暗色砖红壤,热带雨林)类
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本类草地是草原湿润度1.82以上,大于0℃积温8000℃以上的范围所指示的草原类型。
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本类草地主要分布在海南岛东南部,台湾南部,滇东南红河河谷,滇西河谷,西藏东南部河谷,广东南部和广西南部的部分地区。
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气候炎热潮湿。年平均温度在23~24℃以上,1月平均温度在14℃以上,无霜冻。年降雨量不少于1400mm,分配较均匀。
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土壤主要为暗色砖红壤。地表有枯枝落叶层,表层有机质含量可达5%,腐殖层厚度达30cm,呈暗灰棕色。土壤水分含量在25%~30%之间,并随土壤剖面加深而增高。
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植被为高大(30~50m)多层的热带常绿阔叶乔木构成,没有优势种,树干基部有气根和板状根,有些树在茎上开花。林下藤本和灌木丰富,常茂密交结在树干和枝条上蕨类和附生植物极为丰富。草本植物高大,肉质,多浆,如梅芋(Alocasia spp.)、芭蕉(Musa)和山姜(Alpinia japonica)以及禾本科草类。
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动物种类复杂,特多昆虫类和灵长类,多为狭适应性类,季节迁移是稀有现象,没有明显的生殖季节,数量的季节变化不大。动物间生物学的联系(食物链、敌害和寄生物的影响)紧密。昼夜相表现最明显,动物分化为夜出和昼出两类。季节相由于缺乏较远的迁移和数量的季节变化,通常表现得很弱。
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家畜分布为水牛、猪、水禽。
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第四章 草原资源和分布
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第一节 草原资源的基本特征
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一、草原构成的整体性
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草原是由大气、土地、生物和生产劳动四种因素共同构成的整体。它在一定的水热条件下,发生和发育着一定的土壤和饲用植物群落,以及与此相适应的家畜、野生动物和微生物群体,并形成一定的草原类型和草原畜牧业生产形式。如果构成草原的四种因素中有一种发生了变化,就会影响草原的整体,使之发生相应的变化。例如,草原的气候条件发生长期的变化,影响到地带性的土壤发育和植物群落的构成,就会使草原在类一级之间发生演替。又如由于家畜过多,放牧过重,土壤和植被遭到破坏,进而迫使草原的载畜量和家畜的生产性能降低,使草原构成的各因素在新的基础上构成新的平衡。这种在草原上常见的,人所熟知的草地、家畜两退化就是草原构成的整体性的典型体现。
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二、草原分布的地域性
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由于日地关系有地球本身的一些特点,在地球上形成了多种多样的草原生态环境,如我国南方的热带草原、北方的干旱草原、新疆的荒漠草原、青藏的高寒草原等,它们在草原的形成条件以及性质、数量、组合特征和生产性能上都有很大的差别。拿同一个类的草原来说,不同的海拔、坡度、坡向,也构成了不同的生态环境,形成了不同的亚类分布。草原的地域性是草原基本特征中最明显的一种特征。
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三、草原生产潜力的可更新性
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草原资源是可以不断更新的,其基础在于大气条件按一定的年份和季节变化,土壤肥力进行周期性的恢复,牧草、家畜和野生动物不断繁殖、生长与死亡等。因此,只要是在合理的经营管理条件下,草原的生产潜力可以不断地补充、不断地生长和不断地恢复,草原生产潜力的这种可更新性,是人类能在草原上不断地进行畜牧生产,不发生草原资源危机的根本保证。
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四、草原发展过程的不可逆性
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草原资源是在人的生产劳动干预下由运动着的大气因素,发展着土地因素和进行着新陈代谢的生物因素所构成,因此它是一种运动、发展着的活的资源。每一块具体的草原都是自然和人类历史发展一定过程的产物。草原的发展过程和其它事物的发展过程一样,是有阶段性的,是由量变到质变,永远不会停留在某一个阶段上,因而这种发展过程是不可止的。在人类未对草原进行干预以前的原草原,这种发展过程多数是缓慢的、渐进的、不易为人们所察觉,但在人类有能力对草原进行干预之后,随着社会生产力的发展,草原在人类干预之下的发展变化过程越来越迅速,越来越激烈,往往可以从一种形态,一种性质,一个阶段,转变为另一种形态,另一种性质,另一个阶段。例如,可以通过培育措施把天然草原改变为人工草地,单一利用的放牧地可以改建为高产稳产的割草地,游牧利用可以变为定居轮牧,从而使低产草原变为丰产草原。或者相反,富饶的草原可以变成不毛的荒漠,高草地可以变为低草地,综合利用的高产稳产基本草地可以变成既不高产又不稳产的低劣放牧地等。但是不管草原是向有利于生产的方向发展,还是向不利于生产的方向发展,我们都不可能从主观愿望出发,把草原的现状原封固定起来使它不变化。草原内部原来的平衡被破坏了,就会在新的基础上产生新的平衡。因此,不断促进草原变化向好的方向转化才是对待草原的辩证唯物主义的态度。
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五、草原资源的数量有限性和生产潜力的无限性
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地球上的陆地面积、水的数量以及到达地面的太阳辐射,在一定的时间内其数量是一定的。同时,在一定的社会发展和技术水平条件下,人们能够利用的草原,其范围和类型也是有限的。另外,各种类型的草原,由于其本身的性质和条件,又决定了一定的草原适于某一利用方式和建立某一形式的草原畜牧业,而不适于另一利用方式和建立另一形式的草原畜牧业。地球本身的有限和草原利用上的局限是草原资源数量有限性的根据,但是这种数量的有限性和利用的局限性都是相对的。随着社会的发展,人们可以利用现代科学技术改善草原生产条件,培育优良牧草品种,提高光的利用率,培育优良家畜品种,提高牧草的转化率,利用各种草原畜牧措施,综合地提高草原生产能力。这样,单位面积草原的生产能力和生产的畜产品数量又将是无限的。
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整体性、区域性、可更新性、不可逆性以及数量的有限性和潜力的无限性是草原这一资源的基本特征。我们要在充分认识构成草原的大气、土地、生物、生产劳动诸因素的矛盾运动规律的同时,进一步认识到草原资源的这一基本特征,利用草原矛盾运动的规律,科学而充分地利用草原这一自然资源。
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第二节 草原资源的合理利用原则
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一、明确草原生产性质,正确地进行经营管理
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利用草原进行人类必需的动物产品的生产已是很久很久的事了,但对草原生产的性质至今仍有不同的认识。有些人认为草原生产就是生产草的,是饲料生产的一部分,因此认为草原生产应该着重从农业技术手段方面去改良草原,培植人工草地,提高牧草生产。另外一种观点认为草原生产不能停留在牧草生产的过程,而应该在牧草生产的基础上进一步通过家畜对牧草的利用,把牧草有效地转化为畜产品,即草原生产具有牧草生产和家畜生产两个过程。从草原生态系统的观点来看,草原生产不能停留在牧草生产的过程,如果只重视牧草生产而忽视了家畜生产,那实质上就是牧草种植业,不是草原生产的全部,从而也达不到草原生产的目的。但也不能忽视牧草生产,否则就是无米之炊,搞没有原料基础的家畜生产,将导致惨重的损失。因此,在利用草原资源进行草原生产时,一定要明确草原生产的两个内容,把牧草生产和家畜生产放在同等重要的地位,以草为基础,家畜为手段,畜产品为目的,全面安排,在保持并提高牧草生产的条件下,争取获得量多质优的畜产品。
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二、因地制宜,扬长避短,充分发挥草原生产的优势
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因地制宜是发展草原生产的一个重要原则。我国的草原牧区大多处于干旱、寒冷、山地等地区,自然条件较农区差得多,而草原生产受自然条件制约的程度又较农业为大。因此,安排草原生产需要更多地根据当地的自然条件,社会生产力水平,草原类型和它的组合特点,建立合适的草原畜牧业生产形式,并采取不同程度和内容的农林牧结合方式。
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草原牧区有一个较长的严重威胁家畜生产的枯草期,这是草原生产的最大劣势,需要最大的决心去改造和克服它。但草原牧区也有它的优势,这就是:第一,草原的牧草和家畜,对当地的环境条件有很强的适应性,在不能进行农、林生产的地方,都可以进行不同形式的草原畜牧业生产。第二,一些被破坏了的土地,如黄土沟壑、沙地、盐碱地等,都可以通过合理种草,逐渐恢复土壤和植被,达到养畜和改造自然相结合的目的。第三,草原牧区地广人稀,劳动力缺乏,通过家畜利用牧草生产畜产品,可以在较少的劳力和能源消耗的基础上,生产出较多的产品,提高人的劳动生产率。第四,草原家畜除了利用牧草进行生产外,还能利用农业、林业、副业的加工副产品进行生产。有些国家已经利用农牧林或宜牧林综合地经营农林牧立体生产,有效地利用作物、林木、牧草和家畜进行生产,获得了很高的生产效率。由上可知,在这种优势的基础上,进一步提高牧草与家畜的生产水平,就能使现在比较原始的天然草原加土种家畜的生产,提高为人工、半人工草地加高产的肉牛、奶牛、细毛羊等的专业化生产,使草原畜牧业的优势获得更加充分的发挥。
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三、综合平衡,着眼长远
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草原是一个复杂的整体,草原生产涉及的范围广大。因此在利用和建设草原时,不能只考虑草原的某一成分而忽视了其他的成分,不能只考虑局部草原而忽视了草原的全体,否则将会带来与愿望相反的结果。例如在高寒草原地区,为了发展一些粮、油或精饲料,开垦了比较温暖的冬春放牧地,结果使四季放牧地失去平衡,造成其他季节放牧地的生产潜力不能充分发挥,影响和破坏了大范围内的草原生产发展。无数事实都说明,局部可行的事,全局不一定可行。只有恰当地处理局部和全局的关系,才能使草原在综合平衡的前提下都获得充分而合理的安排。
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进行了综合安排,还需要有长远的打算。也就是说在利用草原进行生产的过程中,不能只从眼前的利益出发而忽视了长远利益,否则往往会彻底破坏当前草原生产的基础。例如,不考虑草原利用率的吃光啃尽的掠夺式放牧,一时可能多放几只羊,但迅速破坏了牧草生长、繁殖的周期循环,使草原生产潜力的更新和长期经营受到影响。开垦草原可能一时获利,但土壤中多年积累的肥力和水分很快耗竭后,水土流失、沙漠化的灾难就会接踵而来,它将使后代子孙长期受害。例如,我国的黄土高原其自然条件大部分属于森林草原,从植被、土壤条件出发,本应重视林、牧生产,不应单纯以农为主。但长期以来违反自然规律,毁林毁草种田,结果造成严重的水土流失,不仅当地的农业没有上去,还使林业、牧业受到破坏,大量的水土流失,严重为患黄河下游。
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四、保持草原生态系统的平衡
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现代生态学认为草原的光、热、水、土等非生物因素和牧草、家畜、微生物等生物因素,通过能量流动和物质循环的纽带,互相联结、互相依赖、互相制约,它们共同构成了一个不可分割的整体,这个整体就叫草原生态系统。草原生态系统各环节的能量和物质的连续输入和输出如果趋于相等,牧草(生产者)、家畜(消费者)和微生物(分解者)三者之间的关系大体上保持平衡,就是所谓的草原“生态平衡”。如果输入多于输出,则能量和物质以生物量,即活的牧草和家畜聚集起来,丰富草原生态系统的内容,生态系统获得发展,生产得以提高。如果输入少于输出,例如家畜过度采食牧草;大量地、长期地将牧草、家畜、畜产品带到这个草原生态系统之外(单纯割草用的割草地就是这样)而不给予物质(主要是肥料)的补充;严重的水土流失;长期的干旱等,都会造成生态系统的不平衡,草原出现牧草种类减少,群落结构简单,产量降低,环境条件恶化,家畜数量、质量下降,生产衰退等一系列不利现象,这也正是草原退化的现象。从上面简述的草原生态平衡的意义可以知道,保持草原生态系统平衡就是从根本上保护草原,保证草原畜牧业的扩大再生产;破坏了生态平衡,就是破坏了草原生产的根本。所以,对保护草原生态系统平衡的问题必须要有一个清醒的认识。干旱,寒冷以及山地条件下的草原,环境条件很差,生物种类和数量都少,能量转化和物质循环的量小,对人类干扰的忍受能力较低,也就是说生态平衡十分脆弱,容易受到破坏,破坏之后又极难恢复,因此在利用这些草原资源的过程中尤其要注意,绝对不能掉以轻心。
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第三节 世界草原资源及利用
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世界陆地面积约140.67亿hm2,其中耕地约14亿hm2,约占10%;草地约30.67亿hm2,约占25%;林地约40亿hm2,约占30%。在比耕地面积约大一倍的草地上,约饲养有牛11亿头,羊11亿头,马骡驴1亿头。这些家畜以草为营养源,不断生产着人类生活和生产所必需的畜产品。
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世界草原资源在各大洲的分布情况是不平衡的(表4-1)。非洲的草原面积最大,其次为亚洲、北美洲、大洋洲和拉丁美洲的草原面积相近,欧洲的草原面积最小。亚、非、拉及大洋洲的草原面积占世界草原总面积的80%,是全世界草原资源的重点所在。分析各洲农业用地中耕地和草地的结构关系可以看出,大洋洲的草原和耕地的面积之比约为10∶1,非洲和拉丁美洲都约为4∶1,亚洲为1.2∶1,居于北美洲和欧洲之间。
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表4-1 世界各大洲草原与耕地面积比较表(1978)
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如按国别来分(表4-2),草原面积在6700万hm2以上的国家依次为澳大利亚、前苏联(不包括冻原放牧地)、美国、中国、巴西、阿根廷、蒙古、沙特阿拉伯、南非和墨西哥。6700万hm2以下,1300万hm2以上的有19个国家。1300万hm2以下,670万hm2以上的有9个国家。
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表4-2 一些草原资源丰富的国家的草原、耕地面积及草原生产能力统计表
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表4-2 一些草原资源丰富的国家的草原、耕地面积及草原生产能力统计表(续)-1
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在20世纪70年代的10年中,草原作为一种农业资源,它不可避免地受着世界农业发展变化的影响,其中草原土地资源的数量有着明显的变化(表4-3)。10年中世界草原面积减少了0.13亿hm2,占10年初始草原面积的0.4%。按占有全世界陆地面积的比重来看,草原总面积仍是24%,与过去相似,看来无足轻重。但是如果把0.4%作为一个中线,草原面积的增减数量上下不超过0.4%者为正常,超过0.4%者查寻其原因,就会分离出下列四种情况。
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表4-3 20世纪70年代各大洲草原面积动态表(万hm2)
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属正常情况的只有中、北美洲,减少0.2%,表明草原畜牧业生产没有大的变化,在这10年中与种植业同步发展。
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非洲、亚洲由于人口和粮食的压力,把部分肥沃的草原开垦为农田。尽管10年来非洲的农业生产指数分别提高了28%和34%,超过欧洲、北美洲和大洋洲。但由于动物生产在农业系统中尚未与植物生产妥善组织起来,农业结构的不合理状态尚未很好改变,因此出现了草原面积减少,农田面积增多的情况。
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欧洲的情况比较特殊,在草地面积减少2.8%的同时,耕地面积也减少了2.9%,但林地却增加了3.9%。欧洲依靠合理的农业系统,取得了较高的生产水平,在农牧产品较丰富的条件下,农业系统中林业的比重增加了。目前荷兰围海造陆不再作为农田,而是建立绿地。很多国家都将部分草地和农田改建为林地。
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南美洲又是另外一种情况,10年来草地增加3.5%,耕地更增加11.3%,减少的是林地。南美洲的农业进军向森林开刀,这意味着农业生态系统的恶化正在加速进行。
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在草原面积普遍减少的总趋势中,居然还有13个国家有不同程度的增长,它们大多为欧洲和南美洲的国家,其中保加利亚增加了31%,日本更增加了91%。
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根据草原经营管理的特点,可以将世界上主要畜牧业国家分为下列五种类型。
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第一类是草原资源丰富,农牧业并举,土地面积较大,经营较粗放的国家。这类国家畜牧业产值占农牧业总产值的50%~60%(美国为62%,苏联为50%,加拿大为65%),在畜牧业的产值中,绝大部分是由牧草转化而来。以精料用量较高的美国为例,其畜牧业产值中由牧草转化而来的约占73%。这一类国家,草原经营管理较粗放,单位草原面积生产能力不甚高,生产能力最高的加拿大,每百亩草原不到500个畜产品单位,美苏都只略高于300个畜产品单位。
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第二类是农牧业并举,但土地狭小,进行集约经营的国家,如法国、联邦德国等。这类国家草原面积比耕地略小,但畜牧业产值大于种植业产值(联邦德国为74%,法国为57%)。畜牧业产值中由牧草转化而来的约占60%。由于集约经营,草原生产能力颇高,法国每百亩草原为2302个畜产品单位,联邦德国竟达4052个畜产品单位。
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第三类是以牧为主,人工草地比较发达的国家,如新西兰、英国、爱尔兰、瑞士、荷兰、丹麦、挪威、芬兰等。这些国家的人工草地大多由林地培育而来,草地培育工作已有100~200年的历史。像新西兰、芬兰等国,近年来更以农牧林或宜牧林的形式,立体地利用土地植被资源,发展牧业、林业和种植业。这些国家的畜牧业产值比种植业大1~8倍。畜牧业产值的80%~90%是由牧草转化而来。高产的草地加上高产的家畜,因而单位面积草地的生产能力很高,每6.67hm2草地的畜产品单位产量达2000~3000个,荷兰竟高达6000多。
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第四类是草原资源丰富,以牧为主,草原畜牧业比较发达的国家,典型的代表就是澳大利亚。澳大利亚是世界上最大的干旱大陆,西部高原和内陆基本上都是沙漠,干旱和半干旱地区占全国总面积的74%。全国50%以上的土地用于放牧。澳大利亚草原畜牧业的生产布局与降水有密切关系。东南部沿海降水较多地区,牧草生长旺盛,是饲养奶牛和肉牛的主要地区。进入内陆,降水量逐渐减少,牧草生长受到限制,质量变差,主要用于饲养肉牛。再往内陆,降水更少,用于绵羊的放牧,这里也是袋鼠的栖息地。在近40年来,由于澳大利亚加强草原科学研究,解决了生产中的一系列问题,例如施用微量元素、培育和栽培高蛋白含量的牧草,以及草原保护中的一些工作,使澳大利亚的草原畜牧业生产获得了较大的发展,畜牧业的产值占农业总产值的50%~60%。畜牧业产值的90%以上是由牧草转化而来。但还由于其他的种种原因,单位面积草原的生产能力还比较低,全国平均每6.67hm2草原只生产畜产品单位130多个,远低于西欧和北欧,也低于美国、苏联和阿根廷。
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第五类是天然草原面积较大,以牧为主,但经营粗放的发展中国家,例如蒙古、阿富汗、毛里塔尼亚、上沃尔特、索马里、尼日尔、博茨瓦纳、阿根廷、乌拉圭等。这些国家的畜牧业产值远大于种植业,并且畜牧业的产值几乎全部都是由牧草转化而来。但草原管理粗放,培育程度很低,生产能力不高,如自然条件较严酷的蒙古、毛里塔尼亚、索马里等,每6.67hm2草原只生产几个到几十个畜产品单位,条件较好的阿根廷、博茨瓦纳等,每6.67hm2草原也不过生产100~200个畜产品单位。
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从以上的介绍,我们可以知道,各国的草原生产能力有高有低,但总的看来,草原生产能力比耕地低得多。根据单位面积营养物质产量计算,占世界陆地面积11%的耕地,生产了88.5%的食物,而占陆地面积24%的草原所生产的食物只有11.5%。如以单位面积的食物生产能力计算,两者相差近16倍。以近20年的发展来看,这个差距有继续扩大之势。
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上述两个差距,即不同国家草原畜牧业之间的差距和种植业与草原畜牧业之间的差距,向我们显示了在世界范围内的草原本身的巨大生产潜力。事实也表明,种植业与草原畜牧业之间生产能力的差距是有可能缩小的。经过集约化经营,可使总消化养分的产量增加3倍以上。在此基础上,再通过科学的饲养管理和草原管理措施,可使畜产品增加16倍以上,例如美国的丰产草地,每1/15hm2生产的总消化养分为163.6kg,比玉米还高30%;荷兰在60年代就能使牧草生产出和谷物一样多的总消化养分。
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值得注意的是在西方能源危机以后,草原畜牧业有进一步发展的趋势。如以美国为例,玉米生产用油占全部农业用油的50%,每1/15hm2需耗油16.4L,随着汽油的涨价,玉米价格上涨3倍,而生产牧草的油耗只有玉米用油的5%。因此,世界各国都在大力推广高牧草畜牧业体制(high forage-system)。这一体制主要包括两方面的内容,一是在家畜的饲料组成中尽可能多用牧草,少用精料;二是多养耐粗饲家畜,如用牧草较多的肉牛。与用精料较多的奶牛相比,美国在50年代两者的比率大概为1∶1,60年代中期为2∶1,70年代中期更进一步发展为4∶1,预计到80年代可能发展到6∶1。这种对牧草不断加重的依赖趋势,必将进一步促进草原生产技术与草原科学的发展。
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第四节 我国的草原资源
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(一)家畜与牧草的时间关系对生产潜力的影响
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在牧草的“供”与家畜的“求”之间存在着年份和季节的不平衡。拿年份来说,丰、歉年牧草产量可相差1~4倍,草原畜牧业生产的马鞍形主要就是由此而引起的。可是年份之间的不平衡,大多突出地表现在冷季,往往和年份之内的季节不平衡叠合在一起,更为加剧了季节不平衡对家畜的影响,形成严重的冬春牧草不足现象。就牧草本身的季节动态来看,在一般情况下,夏秋放牧地的牧草家畜采食不完,有所剩余,但又不能留待冬春再用;而冷季放牧地的牧草,由于在冷季利用,牧草在草地上需保留到冷季,在漫长的保留和利用期间,风吹、日晒、雨淋、践踏,其损失是很大的。根据测定,冷季的风干牧草有形的产量损失平均达50%以上,无形的营养物质的损失也在50%以上,枯草时期单位面积草地的牧草营养物质平均降低到夏季牧草的20%~30%,也就是说,冷季放牧地的牧草其营养物质要损失80%以上。我国草原牧区每年由于牧草不足而引起的家畜春乏死亡数平均约占家畜总数的5%~6%,比较严重的年份可达10%以上。但是容易被人忽视的春乏期间家畜掉膘的损失比死亡的损失更大,在此期间家畜的体重可以减少30%~50%。如以体重减少30%计,则一般年份春乏死亡和掉膘两项的损失即达整个畜群一年动物生长量的30%以上(5%+95%×30%),约等于畜群正常淘汰量的3倍多。为了减少家畜和牧草时间关系上不平衡所造成的损失,一种可行的方法(也是当前生产中大量采用的方法)就是在牧草生长旺季,割草调制、贮藏,降低牧草营养的损失,留待冷季补饲,以减少春乏死亡和维持家畜的生长和生产;另一种可能就是在夏秋大量饲养家畜,使之适时、适地利用生长旺季的牧草,而当冷季来临时,就将这批家畜淘汰,以收获畜产品,这就是所谓的草原季节畜牧业。从理论上讲,在同一地区,施行与不施行草原季节畜牧业,草原生产能力可相差10倍以上。在新疆阿尔泰地区用阿尔泰大尾羊进行的季节肥羔业生产,已证明是解决该地区家畜与牧草在时间关系上不平衡问题的行之有效的措施,可以大大发挥夏季放牧地的生产潜力。
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(二)家畜与牧草的空间关系对生产潜力的影响
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这是由于历史和经营方面的原因而存在的这里草多畜少,那里草少畜多等地理分布的不协调问题。我国西北荒漠地区,由于缺乏饮水或牧道,约有36%的草原没有或不能利用,这是前一种情况的极端例子。在青海,每只绵羊占有的草原面积如以全省平均数为100,则草多畜少的南部地区平均为225.1,草少畜多的环湖地区平均为10.3,前者为后者的21.85倍,前后两种情况对比可以看出存在着巨大草原生产潜力。
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(三)家畜与牧草的种间关系对草原生产潜力的影响
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一定的草原类型,在其特定的生态条件基础上,存在着种间关系相对平衡的牧草种群以及与之相适应的家畜种群。如果经营管理符合这一规律,就能使草种之间、畜种之间、牧草和家畜之间达到相互协调,相互适应,充分地发挥牧草和家畜两方面的生产潜力。例如,采用合适的禾本科—豆科混合牧草,实行饲料轮作;注意在一定的草原类型上配置与之相适应的畜种和品种;利用不同的畜种进行混牧或更迭放牧,都可以在调整种间关系的基础上使草原生产能力得到不同程度的提高。
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上述我们分别从家畜与牧草的时间、空间和种间关系,探讨了我国草原生产的巨大潜力问题。但是,在这些时间、空间和种间的相互关系中,时间关系相对地占有主要的地位。因为在直到目前为止的漫长历史时期内,冷季牧草不足,造成大量家畜春乏死亡;而暖季牧草吃不完,又造成浪费,这是限制我国草原生产能力提高的主要问题。何况空间和种间存在的问题,也往往通过时间特征尖锐地暴露出来。例如,春乏时期的地区特征,就暴露空间关系的时间特征,在春乏死亡及牧草过度啃食中,自然改组了家畜及牧草的种间组成。因此,我们围绕家畜与牧草以时间特征为主的这三种关系,重点进行冷季天然草原的建设和人工草地的培育,改进放牧制度与放牧技术,提高牧草刈割、调制和贮存的技术和方法,培育高产的牧草和家畜品种,合理调整畜群结构,加速畜群周转,采用科学的衡量草原生产能力的经济指标等,就会使我国草原生产能力持续提高。
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第五节 我国草原的类型分布规律
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一、草原类型具有特定的草原地理分布规律
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我国位于欧亚大陆的东部,地域辽阔。从南到北,历经热带、亚热带、暖温带、温带和寒温带五个热量带,跨越纬度55°多,直线距离5500多km。从东到西,由潮湿的沿海深入大陆干旱中心,跨越经度61°多,全程计6000多km。世界屋脊的青藏高原位于西南部,平均海拔5000m以上;世界第一高峰珠穆朗玛峰更高出海面8848m,青藏高原以外的其他高大山系,均具有大面积的3000m以上的高海拔山地。广阔的领域,复杂的地形(我国山地高原占总面积的53%,丘陵占12%,平原和盆地占35%),造成了我国复杂的气候条件,而这正是我国草原类型繁缛众多,草原资源丰富多彩的自然条件基础。
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我国类型繁缛众多的草原资源,它们在空间上的分布有没有规律可循呢?回答是肯定的。草原类型在空间上的分布主要服从于两个方面的地理规律,即地带性和非地带性规律。其中地带性规律是主要的,非地带性规律是次要的。非地带性规律是在地带性规律的基础上发生和起作用的。因此,从总体来看,地带性规律是草原类型在空间分布的函数式。
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二、气候的地带性是制约草原类型分布的基础
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根据第一章草原发生与发展的四项因素说,大气、土地、生物之间的矛盾运动是草原形成与发展的自然因素基础。在它们之间的复杂矛盾运动之中,气候与土地,气候与生物之间表现有下列的关系。土壤的物理作用、化学作用、生物作用过程及其变化,和这些作用的总和是土壤形成过程的基础,这个基础受制约于土壤的水、热、气等条件,而这些条件又直接受大气候的影响,这样,气候就成为制约土壤地理分布的最主要的因素。气候也是生物环境的最基本条件,它直接、间接地影响群落的基本特点,如生活型、生长、发育等,在此基础上它制约了生物种和群落的地理分布。现在我们可以明了,既然形成草原的三类自然因素之间有着这样的关系,那么气候的地带性就是形成草原类型分布的地带性差异的根本条件。
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三、我国草原类型分布的图式
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(一)纬向的类型分布图式
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在纬向的气候地带性中,有海洋性气候地带和大陆性气候地带两个基本系列。前者存在于沿着暖洋流流经的海岸地区,后者存在于大陆内部和沿着有冷洋流从极地流向赤道的海岸地区。这两个系列在它们的气候地带的组成上,在低纬和中纬地区有所不同,前者以湿润气候为主,后者以干旱气候为主。理所当然,在海洋性系列和大陆性系列之间还存在着相应的中间型系列。
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我国草原类型分布与上述理论相一致,在纬向上有东部海洋季风气候、内陆大陆性气候和中间型气候控制的三个基本系列。
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我国东部海洋季风控制区基本上是各类型的森林。从海南岛到大兴安岭的沿海地区,纬向的类型分布模式大致是“我国草原类型第一级——类的检索图”(见第三章)的F系列。从南到北,依次出现炎热潮湿(砖红壤,雨林)类→亚热潮湿(赤红壤,季雨林)类→暖热潮湿(黄壤—红壤,常绿阔叶林)类→暖温潮湿(黄棕壤,棕壤,落叶阔叶林,落叶—常绿阔叶林)类→微温潮湿(棕壤,针叶—落叶阔叶林)类→冷温潮湿(暗棕壤,漂灰土,针叶林)类。
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在我国西部,由于青藏高原的隆起,高原的垂向地带性在南半部对正常的纬向分布规律作了极大的改变。从受青藏高压—西风环流影响的西藏阿里西南部的象泉河,孔雀河谷地到准噶尔盆地北部外缘,纬向的类型分布依次为微温微干(栗钙土,典型草原)类→寒温微干(莎嘎土,高山草原)类→寒温极干(高山漠土,高山荒漠)类→暖温极干(棕漠土,荒漠)类→微温极干(灰棕漠土,荒漠)类→微温干旱(棕钙土,半荒漠)类→微温微干(栗钙土,典型草原)类。我国西部干旱大陆性系列的类型组合,从南到北,由微温微干(栗钙土,典型草原)类开始,通过极度的冷热变化,又以微温微干(栗钙土,典型草原)类作为结束。这一系列前半段的类型,表现了受到强烈的垂直高度变化的影响,整个系列好像是由类的检索图上的C和A两个系列的一部分组成。但据青藏高原综合考察队,在阿里西部拉达克山以南(什布奇),向北依次出现的类型是亚热极干类→微温极干类→寒温极干类。这样,整个系列就是由A系列构成了。
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从黄土高原南部到大兴安岭西侧,是前述两个纬向系列之间的另一个基本系列,其类型纬向分布的顺序是暖温微润(淋溶褐土、黑垆土,落叶阔叶林,森林草原)类→微温微干(栗钙土、黑垆土,典型草原)类→微温微润(暗栗钙土、黑钙土、黑垆土,森林草原、草甸草原)类→冷温湿润(山地暗栗钙土、山地黑钙土,山地草甸草原)类。这一系列的南端如越过四川盆地和青藏高原东部之间的垂直分布地带延伸到云贵高原上的高山峡谷和残丘,那么便可和亚热微干(褐红壤,亚热带稀树草原)类→炎热微干(燥红土,落叶稀树草原)类衔接,这样整个系列更趋向于完整。从类的检索图来看,这一基本系列是由C系列的上半段和D系列的中段构成,并位于前述两个系列(A和F)之间。
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(二)经向的类型分布图式
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经向的类型分布特点已如前述,是在一定的热量带的范围内发生更替的。我国以昆仑山、秦岭、淮河一线为界,大致可分为南北两部分。南半部在天文位置上属亚热带范围,只有最南部为面积不大的热带。但青藏高原在南半部的西面出现,使热量因素起了极大的变化,并使夏季东南海洋季风的作用大大减弱,这样就使亚热带的类型正常经向分布大大变短,在暖热潮湿(红壤—黄壤,常绿阔叶林)类→暖热湿润(黄棕壤、棕壤,常绿阔叶林)类之后,就进入青藏高原,热量变低,降水减少,通过垂直带进入高原,又表现为如下的高原经向类型更替:寒温潮湿(草毡土,高山草甸)类→寒温微干(莎嘎土,高山草原)类→寒温极干(高山漠土,高山荒漠)类。根据上述我国亚热带范围的经向类型分布,在类的检索图上看,是由Ⅵ系列的前半段和Ⅱ系列共同构成的,很明显,Ⅱ系列的三个类型的出现是青藏高原地带性影响的结果。
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北半部是温带范围。位于温带南半部的暖温带,从辽东和胶东两半岛向西到塔里木盆地西缘,经向的基本类型依次是暖温湿润(黄棕壤、棕壤,落叶阔叶林,落叶—常绿阔叶林)类→暖温微润(黑垆土、淋溶褐土,落叶阔叶林、森林草原)类→暖温微干(褐土,半干生阔叶林、暖温性草原)类→暖温干旱(淡灰钙土,半荒漠)类→暖温极干(棕漠土,荒漠)类。这个图式完整地体现了类的检索图的Ⅴ系列的构成。位于温带北部的是微温带,从长白山麓——乌苏里江到准噶尔盆地西缘,基本的类型依次是微温潮湿(暗棕壤,针叶—落叶阔叶林)类→微温湿润(白浆土、黑土,落叶阔叶林、森林草原)类→微温微润(黑钙土、暗栗钙土,森林草原、草甸草原)类→微温微干(栗钙土、黑垆土,典型草原)类→微温干旱(棕钙土、灰钙土,半荒漠)类→微温极干(灰棕漠土,荒漠)类。微温带类型分布的经向图式也完整地体现了检索图的Ⅳ系列的构成。
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(三)垂向的类型分布图式
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对于高大的山系来说,影响其类型垂直分布的因素包括山体高度、山脉走向、坡向、坡度等。但各地区山地草原类型垂直带谱的组合,都反映了该山地所在地理位置的三向地带性的综合特征,即纬度位置所联系的水热状况,经度(海陆)位置所联系的大气水分状况和山地本身的高度所引起的水热变异相结合的气候特征,我国多山,在各地区都有较高的山地,各地的山地草原在垂直方向上的类型变化规律,均表现为与水平地带性有直接的联系,下面以我国草原畜牧区内的一些著名山地为例进行说明。
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1.大青山 大青山是阴山山脉的组成部分,界于内蒙古高原与黄土高原之间。北坡比较平缓,与内蒙古高原相连;南坡可受东南海洋季风的一定影响。从海拔1100m到最高峰九峰山海拔2338m,其山地草原垂直带谱组成为:(山麓至1200m)微温微干(栗钙土,典型草原)类→(1200~1600m)微温微润(黑钙土,森林草原)类→(1600~1800m)微温潮湿(灰褐土,针叶—落叶阔叶林)类→(1800m以上)冷温湿润(山地黑钙土,山地草甸草原)类。
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2.贺兰山 贺兰山位于阿拉善高原东部的边缘,为一南北向的岛状山,是我国西北荒漠草原—哈萨克、蒙古家畜区与北方干旱草原—蒙古系家畜区的北部分界线。东坡陡峻,西坡平缓。东坡山麓海拔约1500m,最高峰3554m。山地草原类型的垂直带谱为:(山麓至1600m)微温干旱(灰钙土,半荒漠)类→(1600~2000m)微温微干(栗钙土,典型草原)类→(2000~2600m)微温潮湿(灰褐土,针叶—落叶阔叶林)类→(2600~3100m)冷温潮湿(淋溶灰褐土,针叶林)类→(3100m以上)寒温潮湿(草毡土,高山草甸)类。
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3.祁连山 祁连山为我国著名的高大山地之一,位于青海和甘肃之间,由一系列近西北—东南走向、平行排列的山脉与山间构造宽谷和盆地组成。山地海拔一般在3500m以上,一般山峰均在4000~5000m之间,最高的团结峰达5806m。祁连山地由于山体广大,两端距离海洋的远近差异很大,因此山地草原类型不仅垂直分异明显,带谱组成比较完整,而且这种分异在东西两端也有很大的差别,由于西端极为干旱,一些垂直带在西端消失,一定垂直带的上下限,越往西上升越高(图4-1)。
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图4-1 祁连山北坡山地草原类型垂向分布模式(据《中国植被》1978年改绘)
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4.天山 天山为一列具有平行分支的东西走向的块状山所组成的山系,块状山之间为纵向的陷落盆地所分隔。山地高度西段在3200m以上,东段在3600m以上,主要山脉的高度都在5000m左右,最高峰为中苏边境的胜利峰,海拔7439m。天山横亘于新疆中部,是南疆暖温荒漠与北疆微温荒漠的天然分界。天山北坡能够受到西来与北来海洋气流的余泽,气候比较湿润;而其南坡都处在雨影带,受到荒漠气流的影响,因此比北坡干燥得多,由此致使南坡和北坡的垂直带谱的组成差异很大(图4-2)。同时,天山越向东越干旱,因此,一定的垂直带的上下限越向东越高,和祁连山正好相反。与全国其他山地相比,天山(西段)具有较多的垂直带谱组成,从下到上,从类的检索图上以A系列的微温极干类到F系列的寒温潮湿类,表现了微温荒漠垂向分布的典型形式。
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图4-2天山(博格多山)山地草原类型垂向分布示意(据《中国植被》1978年改绘)
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5.阿尔泰山 阿尔泰山为亚洲中部的宏伟山系之一,位于中蒙、中苏西部交界处,我国境内占有山地最主要的部分。山形和构造都是呈西北—东南走向,山势和山体向东南逐渐变低变窄,最后消失在戈壁荒漠之中。山麓海拔高度从东到西为500~700m,一般山峰多在3000m以上,西北部的最高峰友谊峰4374m,向东到青河尚有3600m的高峰,再向东到北塔山约为3200m。阿尔泰山为典型的断块山,具有3~4级分割比较轻微的、阶梯式的准平原面,十分有利于草原畜牧业生产。与天山一样,山地可接受西来的湿润气流的影响,但因纬度较高,因此较天山寒冷和湿润。阿尔泰山中段的山地草原类型的垂向带谱由下而上是:(山麓至1100m)微温干旱(棕钙土,半荒漠)类→(1100~1500m)微温微干(栗钙土,典型草原)类↗(1500~2100m,阳坡)微温微润(黑钙土,灌木草原)类 ↘
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↘(1500~1800m或2100m,阴坡)冷温潮湿(灰黑土、漂灰土,针叶林)类↗1800m或2100~2500m)冷温湿润(山地暗栗钙土、山地黑钙土,山地草甸草原)类→(2500m以上)寒冷潮湿(草毡土,高山草甸)类。由于阿尔泰山西北部受西来湿润气流影响最大,因而在垂向带谱上表现有明显差异,例如,出现寒冷潮湿(山地冻原土,高山冻原)类,缺乏寒温潮湿(高山草甸土,高山草甸)类,而冷温潮湿(漂灰土、灰黑土,针叶林)类在带谱中占有宽度很大,具有明显优势,在阴坡可与寒冷潮湿类相连。东南部则相反,在高山和亚高山带内,寒温潮湿类和冷温湿润类占优势,冷温潮湿类分布的宽度变得很窄,甚至只在阴坡成块状分布;在全山带谱中,微温微干(栗钙土,典型草原)占优势。
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6.昆仑山 昆仑山位于塔里木盆地和青藏高原之间。面向塔里木盆地的北坡,高差巨大,约3000~5000m,切割强烈,山坡陡而长。处于青藏高原北缘的南侧,高差小,一般不过1000~1500m,切割微弱,山坡短而缓,在各方面都表现为典型的青藏高原特征。昆仑山北坡十分干燥,尤其是东段为全国最干旱的地区,垂向带谱简单,以A系列的类型为主体,几乎占据了从山麓到高山带的整个高度。例如昆仑山山地北坡的垂向带谱组成为:(山麓至2700m)暖温极干(棕漠土,荒漠)类→(2700~3200m)微温极干(灰棕漠土,荒漠)类→(3200~3400m)冷温干旱(山地棕钙土,山地半荒漠)类→(3400~4500m)寒温微干(莎嘎土,高山草原)类→(4500m以上)高山冰雪带。
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7.喜马拉雅山 喜马拉雅山为我国最高大的山系,其南侧在夏季迎向湿润的西南季风,降水充沛,冬季仍属低压辐合区,温暖潮湿,再因北部山脉与青藏高原的屏障作用,较少受干冷西风和北方寒流的影响,因而具有热带、亚热带典型海洋性气候。较南的纬向位置和较大的相对高差,使喜马拉雅山南侧具有我国海洋性气候地区最完整的山地草原类型带谱(图4-3)。在类的检索图上,表现为F系列向下的类型更替,与海洋性气候地区纬向的水平分布系列相一致。
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图4-3 喜马拉雅山山地草原类型垂直分布模式(据李文华,1978年《西藏森林》改绘)
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8.羌塘高原 这是位于冈底斯山—念青唐古拉山与昆仑山之间的一个广阔的大高原面。高原面从南部海拔4500m缓慢上升到北部的5000m。羌塘高原具有典型的高原大陆性气候,寒冷、干旱、多风。冬季受西风带的控制,十分晴燥,6月西南季风向北推移到这里,产生6~9月份的雨季,但降水也只有100~300mm。与此气候相适应,山地草原类型垂直带谱结构十分简单,例如阿木错湖附近的阿岗山的垂直分布(图4-4)。
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图4-4 阿木岗山(羌塘高原)东坡山地草原类型垂向分布模式(据中国科学院青藏高原综合科学考察队,1977年,《羌塘高原的植被》改绘)
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上面我们用了相当的篇幅,将我国草原牧区典型山地的草原垂向分布图式作了简要的介绍,下面再对这些垂向分布作一简要的概括。
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(1)山地草原类型的垂向分布图式,实际上表现的是因山体升高,水热条件发生变化的规律,但这种表现受山地所在纬向和经向水平位置的影响,也就是说,一定地点的垂向分布规律,明显而深刻地打有其基带的纬向和经向分布规律的烙印。因此,山地草原类型也以前述的纬向和经向分布系列为基础,在空间上可划分为在不同纬向和经向系列基础上的垂向分布系列。
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(2)山地草原类型的垂向分布,其纬向系列(海洋性系列、大陆性系列和过渡性系列)的各个山体,从下到上,一般地表现为相似于其基带从南向北的纬向分布。不管是大陆性系列或海洋性系列,其向上的分布,在理论上说,会合于寒温潮湿(草毡土,高山草甸)类,结束于寒冷高山岩屑坡稀疏植被。从类的检索图上看,从大陆性气候区系列到海洋性气候区系列,比较完整的垂向带谱的更替方向是向右向上,最终会合于寒温潮湿类,因此,这种向右向上的趋势,越是接近F系列,越趋向于垂直向上。
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(3)在经向的系列范围内,山地草原垂直带谱的变化是逐渐过渡的,它表现为一定山地垂向带谱的基带与其向大陆方向的相邻山地基带之上的垂直带是相同的。全山的优势带谱,一般以其基带和第二或第三垂直带为主。不同山地的同一垂直带或同一山地的同一垂直带,愈接近干旱中心,其上下限愈高。从理论上说,各经向系列的垂直带谱,愈向大陆中心,山地带谱的组成愈多。从类的检索图上看,经向方向上的各山地垂向类型的更替,和纬向系列一样,也是向右向上,但不同的是越接近干旱中心的山地,其向上的趋势越大。
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(4)山地的坡向,由于水热条件的差异,对类型的影响很大,这种影响随着干旱程度的增大而变得更为显著。例如,在同一高度上阴阳坡或干湿坡的类型可有1~2个类别的差别;为了满足对水分的需要,一些类从阳坡转向阴坡,或转向面向湿润气流的湿坡。
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四、草原类型分布的非地带性特征
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(一)沼泽
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沼泽可以在任何类型上出现,但较多地出现在暖季多雨、冷季低温的寒温潮湿和冷温潮湿的类别上。沼泽的出现主要是由于地表水太多或地下水位太高,致使土壤经常处于季节性或常年积水状态。这样,土壤的形成和植被的生长发育条件就与地带性的生态条件有了不同,因而形成了沼泽土和沼泽植被。但是,这种不同的生态条件主要是在水分方面,而热量条件并没有质的变化。
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(二)沙地
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这里的沙地主要指的是在微温热量带范围内,从干旱到微润的三个类上出现的沙地。这种沙地因为基质不同,吸水和保水性好,虽然表层干燥,但深层湿润,因而出现了与地带性的草原植被不同的森林和灌丛植被。
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(三)盐碱地
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在干旱地区,由于大气湿度小,蒸发强烈,在地形相对低平而地面和地下径流滞缓或汇集的地方,广泛地分布着各种盐碱化的土壤。在滨海地区,由于受海水浸渍,也有大片的各种滨海盐土的出现。盐碱土地区主要是由于土壤盐分特性的变化,使其土壤和植被与地带性的类型有了质的差异。
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(四)河谷地区
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在干旱地区的河谷,往往由于河水的泛滥和地下水浸润的缘故,使其生境条件在垂直于河谷走向的方向上发生了显著的变化,往往顺序出现非地带性的沼泽、草甸、盐碱地等。这些非地带性类型的出现,主要是由于水分和土壤等生态因素的变化,而不是热量条件导致的变化。
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(五)内陆盆地
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我国准噶尔、塔里木、柴达木、河西走廊等内陆盆地,四周有山,在地质构造上属于相对沉陷地区,地形与基质呈同心圆分布;相应引起自边缘向中央的潜水与盐分有规律的递变,土壤与植被也明显地表现出由四周向中心的生态序列的分带。干旱内陆盆地类型的同心圆式的分带,主要是基质、土壤、盐分和潜水等的变化引起的,热量在这里并没有发生显著的变化和作用。
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从上面所引述的非地带性的范例来看,非地带性类型的出现,并不是地带性的热量条件或地带性的水热条件发生变化而产生的。相反,倒是在地带性的热量或水热条件的基础上发生的。因此,它们潜在地打有地带性的烙印,或多或少地反映出一定的地带性特征,像温带干旱地区河谷非地带性类型上出现的各种各样的土壤和植被,毕竟还是它所处热量带范围内所特有的土壤和植被,而不会超出这个热量带的范围出现亚热带的什么类型。非地带性的类型通常以地带性的类型为基础,在一定的范围内表现出其优势,甚至掩盖了地带性的现象。但从地带性的角度来看,它是地带性和非地带性的有规律的矛盾统一体,是地带性规律的特异现象,因此在草原分类的实践上,我们不把它与地带性的类并列,而是作为类之下的亚类来处理。
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第五章 草原生产能力的评定
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第一节 草原生产流程及草原生产能力
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草原,它和农田、森林一样,是一种特殊的生产资料,是大面积的畜牧业生产基地。草原在人类生产劳动的干预之下,在多种因素的矛盾之中,进行着复杂的能量和物质的流转过程,这就是草原的生产过程。
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在草原生态系统中,把日光能及无机物转化为植物(牧草)有机物叫初级生产(过程),从牧草转化为动物(家畜)产品叫次级生产(过程)。每个过程中包含有若干转化阶。从表5-1中可以看出,至少要经过六个转化阶才能达到净次级生产能力,即可用畜产品。
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表5-1 草原生产流程
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通过牧草对日光能的利用率只有1%~2%。除去植物生命活动(主要是呼吸)消耗,通过R1转化为初级生物生长量(总初级生产能力),它包括植物地上部分(茎、叶、花、果实等地上器官)和地下部分(根、根茎等地下器官)。地下部分占植物株体的一半以上,一般不为家畜采食,不表现为饲用价值。通过R2除掉这一部分,才能构成净初级生产能力,也就是作为可食牧草(P2)的形态贮存下来,这叫“净初级生产能力”。事实上可食牧草并不能为家畜全部采食,由于草原畜牧业生产技术水平的高低,家畜种类的差异,植物生育阶段(粗老或幼嫩等)的不同等因素的影响,而有不同的采食率,通常为30%~80%(R3=30%~80%)。扣除了这一部分,才是被家畜吃去的采食牧草(P3)这一物质贮存形态。被吃去的牧草又要扣除消化率所造成的损失(R4=30%~80%),才能成为消化营养物质(P4)的形态。从消化营养物质中扣除尿中排出物和动物本身的呼吸、循环、消化及维持体温和必要的活动等基本代谢消耗,剩下的方能变成动物有机体,也就是总次级生产能力(P5)。从消化营养物质到总次级生产能力的损耗变幅很大(R5=0~85%),当管理不得法,供给的可消化营养物质较少,只够动物本身维持生命消耗时,R5可能接近于零,有时甚至因营养不足,不得不消耗动物体组织贮存的物质来维持生命,这就发生体重下降,使R5在一个特定时期内出现负值。这里需要特别指出,总次级生产能力并不是全部转为有经济意义的可用畜产品(P6,净次级生产能力)。例如,肉用家畜要除去非胴体部分,奶用家畜因饲养条件不同,可以有以零到较高的产奶量,因此这一变幅很大,约为0~50%(R6=0~50%)。
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从P1到P6,经过物质的多种贮存形态和多阶转化,最后可得到“可用畜产品”,这才是草原生产能力转化的全部过程,也就是草原生态系统中生产流程中的最后一环。
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根据上述草原生产流程,可以看出R1变幅很窄,而且一般不易控制,可以在计算中定为一个常数(K)。这样,供人类直接利用的畜产品,即净次级生产能力(P6)可以下式算出:
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P6=K×R2×R3×R4×R5×R6
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如K=100%,根据现在生产技术水平计算,R6通常只有1%~2%或更低一些,世界的先进水平也不过16%。
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在了解了什么是草原生产及其流程之后,我们就有可能正确回答什么是本章的命题—草原生产能力这一问题了。什么是草原生产能力?草原生产能力就是单位面积的草原于一定时期内实际收获的可用畜产品(奶、肉、毛、皮、役畜、役力等)的数量。由此可以知道,单位面积的草原于一定时期内实际生产的可食牧草可称为草原的基础生产能力。采食牧草,消化营养物质和饲养的家畜数量等,可称为草原的中间生产能力。
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草原生产能力是草原这一生产资料的各项特性的最高概括。通过草原生产能力的评定,可以综合地体现草原自然条件和经济条件的特点,综合地检验草原经营管理措施的经济效果和技术水平。而更重要的一点是,通过正确的草原生产能力的评定,可以使我们自觉地运用草原生产的经济规律,科学地经营草原畜牧业生产,大力提高草原生产的效率和能力,加速我国草原生产现代化的进程。
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第二节 草原生产能力评定的牧草产量指标法
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一、样方的大小、形状和重复次数
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草原牧草的产量是通过测定样方产量计算出来的,产量计算得准确与否,与样方的大小、形状和重复次数有直接的关系。当然,样方越大,重复次数越多,准确度也就越高。但在时间、人力、物力的限制下,样方的大小和重复次数总得有个适当的限度。为此,应通过试验规定一个在统计学上符合要求的样方大小和重复次数,这样就可以在较短的时间内,以较少的人力和物力取得较精确的产量数据。
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在荒漠草地类组的调查中,对于一般的草本、半灌木和小灌木的产量测定,可在典型地段采用50(1×50,2×25或5×10)m2的样带,重复1~5次,即每一样本包括1~5个取样,取样总面积为50~250m2。只有重复次数在6~8次以上时,样方面积可以减少到10(1×10,2×5)m2。如果不作重复,也可做2m宽,150~200m长的样带来测定。至于比较均匀和密集的蒿属草地,则可用1×1=1m2的样方重复3次。
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干旱草原类组的产量测定,由于植被比较稠密,均匀,可用1×1=1m2的样方重复3次,甚或重复10次。杨宝珍、李博、曾泗弟(1964)指出,为了经济的目的,在测定羊草、丛生禾草草原的产量时,可用0.5m2的样方,形状最好为长方形,重复不宜少于6次。
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对于植物生长十分稠密而又均匀的湿润草地类组和高山草地类组的牧草产量测定,一般采用1×0.5=0.5m2样方重复6次。牟新待(1966)在青海铁卜加寒温潮湿(草毡土,高山草甸)草地类的产量测定方法的研究证明,针茅+早热禾—嵩草型草地的产量测定用0.25(0.5×0.5)~0.5m2的样方重复3~5次;嵩草型草地用0.5m2的样方重复8~10次为宜。
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对于生长高大灌丛或高大草本的草地,可视具体情况采用300~400(2×150,2×200)m2的样带。当株丛特别高大或十分稀疏时,甚至需用1200~2000(4×300~400)m2的样带。
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在用割草机割草测定产量时,样方的面积应该大一些,而且宽度应该是割草机刀片宽幅的倍数,一般重复2~3次,取样总面积为500~1000m2。例如,割草机刀片宽幅为1.2m,重复3次,它的宽度就是3.6m。假若每一样方长为20m,样方面积即为72m2。在具体工作中,应该使样方面积数整齐,便于换算,如上述样方长度改为25m,则样方面积为3.6×25=90m2,尾数为零。用割草机割草时,样方地面必须平整,否则会有大量牧草漏割和留茬高度不匀,影响测定精度。试验证明,在地面平整,牧草为中等高度的草地上,割草机可以割取80%~90%的牧草,较不平整时只能割取40%~50%,当草地有小丘时只能割取30%~50%。
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关于样方的形状,如前所述,可以是正方形、长方形和带形三种。正方形适用于牧草生长均匀,株本不太高大的草地;长方形则适用于植被不太均匀,生长稀疏或株丛较大的草地;而带形对这样的条件来说更为合适。至于圆形样方,由于在割草时不易严格遵守圆的边界,圆面积越小越如此,因此在产量测定中极少采用。
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二、不同内容的产量测定
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(一)平均产量
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平均产量是在草地利用的成熟时期来测定第一次产量。所谓成熟时期就是达到适当利用的生长发育阶段。例如,对割草地来说,就是禾本科牧草抽穗,豆科牧草三分之一开花的时候;对放牧地来说,就是禾本科分蘖—拔节,豆科分枝—孕蕾的时期。在第一次测定产量之后,当牧草生长到可以利用的高度时,再来测定它的再生草产量。再生草可以测定一次、二次乃至多次,各次测定的产量相加,就是全年的平均产量。
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(二)实际产量(利用前产量)
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因为在草原的利用中,并不总是根据平均产量的测定时间来利用,有时必须早于这个时期,或者晚于这个时期。这样,实际利用的产量就会与平均产量有出入。因此,我们常常需要测定实际产量。对于割草地来说,实际产量往往与平均产量相符,只有在特殊情况下,例如,调制嫩干草的提前刈割,或等待种子成熟的延期刈割,这就要比测定平均产量早一些或迟一些。这时所测定时产量叫做利用时产量,或称实际产量。对放牧地来说,株高在中等高度以下的草,放牧前5d内测定,可以得到较为精确的结果。对高草来说,在生长旺季,为了得到较准确的结果,须在放牧前1d,不得已时可在前3d内测定。以后,每次刈割或放牧时,重复测定产量,各次测定的产量之和,就是全年实际产量。
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(三)动态产量
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动态产量是在不同时期测定的一组产量。在进行这项工作时,要在一定类型草地的典型地段,设立有围栏保护的定位样地,在样地上根据设计预先布置样方,进行定期的产量测定。在布置样方时,要进行样方误差的处理,例如根据微地形、牧草成分等的变异,剔除一些不合要求的样方。还要留出一些后备样方,以便布置的个别样方在受到意外的(例鼢鼠刨土、野兔采食等)破坏后,工作仍能按原设计进行。为了剪草准确,基础一致,动态产量的测定可以齐地面剪割。动态产量测定的样方大小、形状和重复次数同前面的规定。
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动态产量的测定可以按牧草的生育期,也可按一定的间隔时期,如每10d、15d、1个月、1个季度测定一次。每月测定的资料比较实用,因为了解到各月牧草饲料的贮存量,有利于饲料的计划供应。为了科学研究的目的,需要进行每10d或15d一次的测定,因为牧草最适采食或刈割时期,某些发育阶段其持续时期不超过10~15d。按植物生育期测定产量可以按表5-2的方案进行。通过这个方案的产量测定,不仅可以了解各生育期的动态产量,而且还可以比较分析不同时期的利用对草地产量和其他方面的影响。
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表5-2 牧草动态产量测定方案表
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表5-2方案的应用,可根据当地气候条件和牧草再生能力进行调整,如果优势植物在开花盛期剪草后不再生产再生草,或再生草达不到规定的刈割高度,则应在入冬生长停止时测定其再生草产量。休闲区应在规定试验结束的那一年入冬时剪草测定产量。
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按照植物生育期测定动态产量时,若采取三次重复,样地内样方的排列可用图5-1的方案。样方面积0.5~1m2,样方间留0.5~1m的人行道,以便剪草时不影响邻近的样方。四周保护带宽度至少1m以上,每个样方的四角可用小木桩或小铁桩标出,在东南角背向太阳插上标牌,并按一定的比例尺绘出整个样地和样方的布局图。
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图5-1 13个处理三次重复的动态产量样方布置图
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动态产量样方剪得的草样,可供化学分析,以研究牧草营养成分的动态。
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三、留茬高度
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留茬高度对牧草产量影响很大,不仅如此,留茬高度也影响草样的化学成分。因此,在进行草原调查的产量测定时,可以根据该地区实际放牧家畜种类采食的特点决定。一般在牧草高度很低的草地上,留茬高度以2cm为宜;中等高度的牧草,放牧地以4~5cm为宜,割草地以6~7cm为宜;对于高草地来说,留茬高度应根据可以利用的茎秆高度来考虑,一般不少于8cm;对于再生草,留茬高度可以取上述规定的上限,也就是说留茬较高,但对用来放牧的再生草,标准仍然同上。
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四、根据其他因数推算法
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这种测定产量的方法不是直接刈割测定牧草的产量,而是根据牧草生长量与植被特征或生态因素的相关关系间接推算牧草的产量。例如,可以根据草地植被种的高度和盖度与产量之间的相关表,在测定了种的高度与盖度之后,查算种的产量,这种方法对于单播的人工草地十分适用。M.E.Castle(1976)设计了一种盘状牧草产量测定器,可以用盘状测定器在快速测定草层的平均高度之后,利用高度和产量的显著相关换算产量,这种方法可以测得割草地产量变化的80%~90%,这种方法近几年又得到进一步的改进,测定的精度又有提高。关于根据生态因素的变化测定牧草产量的工作,可在当地的具体条件下制定不同的计算方法。例如,B.E.Dahl(1963,转引自任继周,1973)曾指出,每0.0254m(1英寸)土壤水分春季可生产56.06kg干草,夏季为36.74kg,晚夏为21.77kg。F.A.Sneva(1977)在美国俄勒冈州的荒漠冰草草地的试验结果证明,用5~7月份的降水量和3~5月份的平均温度资料,可以推算出草地成熟产量的64%的变化;2月的平均温度与3月的降水量可以计算出春季产量的83%的变化。许鹏、廖世俊、石定燧、李正春、龙鑫森(1979)根据牧草产量动态和降水动态的相关性,制定了下列回归方程式,用以计算和预报新疆天山北坡低山带冬春放牧地的牧草产量。
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y=32.18+0.22x
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y=干草产量×7.5(kg/hm2)
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x=年降水量(mm)
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甘肃农业大学天祝高山草原试验站,根据4月份20~30cm土层的土壤含水量,制定的天祝寒温潮湿类草地牧草产量的回归方程式,可在春季预报当年牧草产量,其置信度达99%。
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y=-489.78+50.56x±19.11
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y=鲜草产量×7.5(kg/hm2)
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x=4月份20~30cm深度土壤含水百分数
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五、利用遥感探测技术估测牧草产量
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遥感探测技术是利用飞机、火箭、气球、宇航等空间技术,从一定的高度用各种电磁波谱的信息来探测草原,然后再根据接牧到的电磁波的各种参数与牧草产量之间的相关来估测牧草产量。目前美国已利用航空照片和卫星照片确定和预报草原牧草产量,也用来进行草地潜力的研究,制成了牧草产量潜力图,反映生长季牧草的生长势与发育状况。苏联1975年曾根据分光光度测定原理,按照土壤植被的亮度系数与牧草产量的相关性,用航空和地面测光的方法,测定了哈萨克斯坦7个植物群落的产量,其结果和刈割法极其接近。用遥感技术测定草原牧草产量,具有快速、精确和经济的优点,但它估测产量所要依据的电磁波各种参数的数据与牧草产量的相关性,还是需要利用地面直接刈割法测得的结果。因此,为了进一步广泛使用遥感探测这一先进技术,直接刈割法测定产量的工作还应进一步研究和完善。
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六、产量资料的校正
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(一)不同水分条件的资料校正
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首先根据调查访问或定位研究资料求得多年的平均产量,然后再在这个基础上,以一定的系数来推算旱年和湿年的牧草产量,公式是:
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旱年 M=C+M′×nC
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湿年 M=B+M′×nB
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M=平年产量,C=旱年产量,B=湿年产量,M′=调查数据,nC=旱年校正%,nB=湿年校正%
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(二)不同地形条件所造成的误差
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在计算草原面积时,总是根据地形图,但是地形图只表示草原的投影面积,而牧草的总产量在单位面积产量一定的情况下,是受着实际面积制约的,因此需要根据地面的坡度乘一定的系数折算成实际面积。坡度在8°以下时,实际面积比投影面积只超过不到1%;坡度达到15°时,实际面积比投影面积大3.5%;18°时达5%;在这个坡度以下,面积增加有限,它们的差异在产量测定的精确度所允许范围内,因此可以略去不计。但坡度达25°时,差数为10%,对产量有显著影响,因此,在进行草原调查时,坡度大于25°的地面面积应进行校正。
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(三)关于陈草的校正
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在测定牧草产量时,在生长季测定的是现存量,不包括陈草和死亡的部分。但是,当陈草仍然具有饲用价值而可被家畜采食时,应该测定陈草数量,将产量记录加以校正。
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(四)不同季节的产量校正
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当取得平均产量的记录以后,应该考虑到,在不同的季节,它的具体产量是与平均产量有出入的。对此应该通过观测,主要是用定位研究的数据加以校正。我国各地的产草量的季节校正,可酌情参考表5-3、表5-4的数据。
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表5-3 我国一些草地型风干物质贮存量季节动态百分数表(1)
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表5-4 我国各草地型风干物质贮存量月动态、百分数表(2)
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表5-4 我国各草地型风干物质贮存量月动态、百分数表(2)(续)-1
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第三节 草原生产能力评定的牧草可利用营养物质产量指标法
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草原生产能力评定的牧草可利用营养物质产量指标法,是用被家畜采食,消化吸收以后的牧草可利用营养物质的多少,来评定草原生产能力的一种方法。这种方法是现代家畜营养科学在草原学上的应用,它通过计算草原牧草被转化的各种形态的能量,如消化能、代谢能、生产净能或其衍生单位如淀粉价、大麦饲料单位、燕麦饲料单位等的多少来评价草原生产能力。牧草可利用营养物质产量指标法,是在牧草产量的基础上,考虑了家畜对牧草的转化功能和效率,并根据牧草和家畜之间的矛盾转化过程,对牧草产量做了进一步的计算和校正。它近似地表明了草原生产过程中能用于转化的植物性能量和物质的多少,因此,这种指标反映的草原生产能力比牧草产量指标法向最终产量前进了一大步。从理论上说,至少减少了20%~70%的误差,其真实性也就大得多。当运用得当时,可以较准确地反映草原的最终生产能力。但我们也应清楚地知道,用可利用营养物质计算的草原生产能力,属于中间产品的范畴,也还是理论值,要准确衡量草原实际生产能力,仍然要靠对最终产品的统计。
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根据家畜营养学的原理,牧草可以其消化能、代谢能或生产净能的含量评定其营养价值的多少。用可利用营养物质指标法评定草原生产能力的具体方法,是根据草地牧草各个种的产量,按照《饲料牧草营养价值手册》中对各种牧草的不同形态的能量含量的规定进行计算。
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除了直接用消化能、代谢能或生产净能的能量单位的多少来表示草原生产能力的大小外,还可以用它们的衍生单位来表示。我国以前曾广泛应用的总可消化养分、淀粉价、北欧饲料单位(大麦饲料单位)、苏联饲料单位(燕麦饲料单位)等都属于这一类单位。总可消化养分是基于牧草消化能的多少算出的一种使用单位,但它用百分数或重量而不用能量单位表示,因此又不能完全算作消化能的一种单位。淀粉价、大麦单位、燕麦单位均属生产净能单位。上述四种单位都是基于一种牧草对各种家畜所含的消化能或净能是一致的,因此,一种牧草的营养价值只用一个数值来表示,比较简明、方便,但是误差较大。
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计算一种牧草的总可消化养分(TDN)的公式如下:
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TDN=X1+2.25X2+X3+X4
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X1-4:分别表示牧草可消化粗蛋白、粗脂肪、无氮浸出曲和可消化粗纤维的%。
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如需将总可消化养分估算为净能,可用下列的公式:
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净能(MJ/kg干物质)=0.007 3×TDN(%)-0.1826
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在计算出净能后,可进一步按淀粉价的能量含量将其折算为淀粉价。
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淀粉价、北欧饲料单位、苏联饲料单位各自所含的生产净能和互换系数如下所示。
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1个淀粉价=1kg淀粉=9 857.504×103J生产净能
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1个北欧饲料单位=1kg大麦籽粒=6 903.6×103J生产净能
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1个苏联饲料单位=1kg燕麦籽粒=5 916.176×103J生产净能
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1个淀粉价=1.43北欧饲料单位=1.67苏联饲料单位
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1个北欧饲料单位=0.70淀粉价=1.17苏联饲料单位
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1个苏联饲料单位=0.60淀粉价=0.86北欧饲料单位
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在进行了牧草的消化试验之后,可以根据下列公式近似地计算淀粉价:
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淀粉价=0.94可消化粗蛋白+1.00可消化无氮浸出物(包括脂肪)-0.58粗纤维
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淀粉价=可消化有机物质-0.06可消化粗蛋白-0.58粗纤维
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如果只进行了牧草的化学成分分析,可以根据下式近似地计算淀粉价:
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青草淀粉价=-1.844(粗纤维-27)-1.179(灰分-10)+56.34
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干草淀粉价=-1.994(粗纤维-27)-1.179(灰分-10)+52.29
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但是一种牧草对不同种类,不同生产方向的家畜的营养价值是不一样的。因此,当前家畜营养学对牧草营养价值的规定,因家畜种类和生产方向的不同而有所不同。例如,苜蓿青草其干物质对牛、马、羊消化能的含量分别为12.01×106,10.84×106和12.51×106J/kg;代谢能的含量分别为9.83×106,8.91×106和10.25×106J/kg;生产净能用于肉牛增重为2.97×106J/kg,用于奶牛产奶为6.23×106J/kg。所以,我们在计算草地的不同形态的能量时,还要考虑到利用草地的家畜的不同。例如,一块人工苜蓿草地,每1/15hm2(1亩)产苜蓿青草4000kg,合干物质1000kg,对不同家畜来说,其含有的不同形态的能量是:
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对牛的消化能为1 000kg×12.01×106J/kg=12 010×106J
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对牛的代谢能为1 000kg×9.83×106J/kg=9 830×106J
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对奶牛的产奶净能为1 000kg×6.23×106J/kg=6 230×106J
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对肉牛的增重净能为1 000kg×2.97×106J/kg=2 970×106J
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对马的消化能为1 000kg×10.84×106J/kg=10 840×106J
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对马的代谢能为1 000kg×8.91×106J/kg=8 910×106J
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对羊的消化能为1 000kg×12.51×106J/kg=12 510×106J
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对羊的代谢能为1 000kg×10.25×106J/kg=10 250×106J
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通过上述的例证可以知道,用牧草可利用营养物质的产量来评定草原生产能力是比牧草产量法合理、科学。这种方法在测定技术上也没有不可克服的困难,但它需要有较完全的各种牧草营养价值的研究和汇总材料,这一条件当前我国尚不具备,因此在实际利用上受到限制,随着我国这方面的工作不断开展和资料的逐步积累,这种评定草原生产能力的方法应当得到推荐和广泛使用。
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第四节 草原生产能力评定的载畜量(载牧量)指标法(动物生长量指标法)
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一、载畜量指标法的意义
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用载畜量指标来评定草原生产能力是我国目前使用最广泛的一种方法,并且也通行于全世界。
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载畜量的含义是;以一定的草原面积,在放牧季内以放牧为基本利用方式(也可以适当配合割草),在放牧适度的原则下,能够使家畜良好的生长及正常繁殖的放牧时间及放牧头数。根据载畜量的含义,它所表述的草原生产能力由三项要素构成:①家畜头数;②放牧时间;③草原面积。在这三项要素中只要有两项不变,一项为变数,即可表示载畜量。因此,载畜量可以有三种表示方式。
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以家畜数目为变数:在一定的时间内,单位面积的草原上可以养活的家畜数目——家畜单位。
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以放牧时间为变数:在单位面积的草原上,可供1头家畜放牧的天数或月数——时间单位。
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以草原面积为变数:在单位时间内,1头放牧家畜所需要的草原面积——草地单位。
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草原生产能力评定的载畜量指标法,可以说明单位面积的草原在一定的时间内,可以养活和养好的家畜头数。这从实质上来说,已将评定草原生产能力的问题,从草原的牧草或可利用营养物质产量的植物性生产引入到动物性生产,它又较可利用营养物质产量指标法向最终产品前进了一大步。因此,它更接近于草原生产能力的含义,能更有效地表示草原的真正生产能力。
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二、载畜量指标的不同表示方法
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(一)家畜单位法
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也叫家畜当量(animal equivalent)或家畜指数(animal index),即根据其饲料消耗量,将各种家畜折合成一种标准家畜,以便进行统计学处理。标准家畜除由王栋教授所首创并在我国广泛采用的羊单位计算法外,世界各国都采用牛单位。王栋提出的羊单位含意是:体重40kg的母羊及其哺乳羔羊为一个标准羊单位。美国的牛单位(家畜单位)的含义是:1头体重454kg的成年母牛或与此相等的家畜,平均每天消耗牧草干物质12kg。
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我国目前草原畜牧业生产中所采用的头数指标,如存栏数,以及其它衍生指标,如总增率、淘汰率、净增率等以头数为基础的统计方法都属于此类指标。
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关于各种家畜对标准家畜的折算标准不下数十种,它们之间的差别颇大,下面举几个有代表性的标准,以供使用时参考。
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适于我国牧区使用的家畜折算系数
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绵羊:
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繁殖母羊及其哺乳羔羊 1.0
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公羊 1.0
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1岁育成羊 0.5
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山羊:
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繁殖母羊及其哺乳羔羊 0.9
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公羊 0.9
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1岁育成羊 0.4
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猪:
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混合群平均 1.0
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牛:
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乳牛,日产乳7.5kg 5.0
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役牛,中役 5.0
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肥育的肉用阉牛 5.0
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6~12月龄育成牛 2.5
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12~18月龄育成牛 3.5
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18~24月龄育成牛 4.5
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牦牛:
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混合群平均 3.0
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繁殖母牦牛及其哺乳犊牛 4.0
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马或骡:
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成年马或骡,中役 5.0
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繁殖母马及其哺乳幼驹 5.0
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1岁育成马或骡 2.5
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2岁育成马或骡 3.5
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3岁育成马或骡 4.5
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驴:
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成牛驴,中役 4.0
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繁殖母驴及其哺乳幼驹 2.0
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3岁育成驴 3.0
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骆驼:
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成年驼 7.0
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美国农业部、水土保持协会(1946)
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牛:
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断奶犊牛及1岁犊牛=0.6家畜单位
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成年母牛(带犊或不带犊)和阉公牛=1.0家畜单位
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2岁及2岁以上公牛=1.3家畜单位
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马:
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1岁驹=0.75家畜单位
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2岁驹=1.00家畜单位
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3岁以上=1.25家畜单位
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绵羊和山羊:
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5断奶羔和1岁羔=0.6家畜单位
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5个带或不带哺乳羔羊的母羊=1.0家畜单位
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5个公羊=1.3家畜单位
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苏联饲料手册(1961)
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各种年龄牛平均(0.7~0.8)家畜单位
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母牛及其哺乳犊牛=1.0家畜单位
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公牛及役用牛=1.0~1.2家畜单位
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1岁牛=0.5~0.7家畜单位
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1岁以下犊牛=0.15~0.25家畜单位
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各种年龄的绵羊、山羊平均=0.14家畜单位
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成年绵羊和山羊=0.13~0.14家畜单位
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各种年龄的马平均=0.8家畜单位
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役用马=1.0~1.1家畜单位
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(二)时间单位法
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最常用的是头日法,即在一定草原面积上,对于一定家畜可以放牧的日数。也有用月作单位的,叫家畜单位月,系指在一定草原面积上,对于一定家畜单位可以放牧的月数。
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(三)草地单位法
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或称面积单位法,它是单位时间内1头(只)家畜所需的草地面积。王栋提出的一个中国草地单位是:在放牧季中,所供给1头体重40kg的绵羊及其羔羊所需刍料,而不必加喂其它饲料的草地面积。表5-5是根据我国资料编制的各类型草地在正常利用率和载畜量条件下的草地单位指标。
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表5-5 我国每个羊单位所需草地面积[9]
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表5-5 我国每个羊单位所需草地面积(续)-1
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表5-5 我国每个羊单位所需草地面积(续)-2
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三、估测载畜量的方法
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(一)根据牧草产量估测
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这种方法是我国草原生产中通用的方法,其具体步骤是,首先测定草原可利用牧草平均产量,然后根据每头家畜的实际放牧采食量或根据饲养标准的需要量来计算载畜量。
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举例:甘肃天祝永丰牧场南泥沟生产队,地处海拔3000m以上的高寒草原,草原面积共7993.33hm2,在利用上分为冷季和暖季两个季带。1973年进行了全面调查,冷季草地生产的可利用牧草为6355000kg青草,暖季草地生产的可利用牧草为7939500kg青草。根据测定,每头绵羊每天放牧采食量为3.3kg青草(1.4kg干物质),因此南泥沟队全部草原的载畜量计算为:
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6355000kg青草+7939500kg青草=14294500kg青草(全年可利用鲜草产量)
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14294500kg青草÷3.3kg青草/羊天=4331666羊天(时间单位)
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4331666羊天÷366d=11.835羊(家畜单位)
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7993.33hm2÷11835羊=0.675hm2/羊(草地单位)
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11835羊÷7993.33hm2=1.481羊/hm2(平均每hm2草地的载畜量)
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实际南泥沟队的草原,1973年初放牧饲养的家畜马为1391匹,牦牛为1795头,绵羊为3066头,山羊为262头,折合12998羊单位,超载1163羊单位。但是,南泥沟队冬春缺草,家畜营养不良。1974年春乏死亡约10%的家畜,这种情况的出现是因为冷季草原牧草不足,暖季牧草有余的缘故。如分别按冷季、暖季计算载畜量,则可清楚地说明这个问题。
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冷季产草6355000kg(按青草计)
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6355000kg÷3.3kg/羊天=1925757羊天
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冷季放牧时间为245d,因此冷季的家畜单位是:
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1925757羊天÷245d=7860羊
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暖季产草7939500kg青草
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7939500kg÷3.3kg/羊天=2405909羊天
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暖季放牧时间为121d,暖季的家畜单位是:
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2405909羊天÷121d=19883羊
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这样看来,冷季载畜量较全年平均载畜量少11835-7860=3975羊单位,暖季多19853-11835=8048羊单位。这就是既亏载,又春乏死亡的原因。
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从上面的举例计算可以看出,用可利用牧草产量来计算载畜量时,不能过于简单地只计算全年的平均载畜量,而要根据具体情况进行适当的处理,在这里需要特别指出的是下列几点。
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第一,并不是剪草测定时剪下的全部牧草家畜都能利用,实际上由于种种原因,采食一部分,丢弃、损失一部分。在计算载畜量时,只能计算家畜可利用的那一部分,剪下的牧草真正能被家畜利用的百分数是多少,需要根据不同类型的利用率作不同的估计和访问有经验的牧工。
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第二,由于春季和夏季放牧地在采食后一般还有再生草可供利用,因此,在计算载畜量时应考虑到这一点,要按草原生长的具体条件,在产量中附加一定的百分数。但是冬季利用的草原,由于日晒、风吹、雨淋、践踏等原因,饲料的贮存量逐渐减少,在进行计算时,如用利用生长季测定的数值,那就应按动态产量的资料加以校正,否则计算的数值偏高。如果冬季有补饲,则应将这一部分饲料进行折算,加到冬季可利用牧草的产量中去。
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第三,一般草原都是划分为季带来利用的,因此,最好按季带的实际利用时间和实际可利用产草量来计算各季带的载畜量,这样计算的载畜量才具有实际意义。当前,各生产单位的一般情况是冬春牧草不足,夏秋通常有余,但夏秋草原多余的牧草由于各种条件的限制,并不能留待冬春再用,因此,冬春草原的载畜量实际上是限制总载畜量的关键所在。如果不考虑这一点,将各季草原的可利用产草量总和起来平均计算,那么计算出来的载畜量势必偏大,在正常年景下也会发生严重的春乏问题。
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(二)根据牧草可利用营养物质产量估测
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这种估测方法的原理和前一种方法相似,但由于在计算中应用了家畜营养学的原理和规定,因此比较准确,举例说明如下:
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举例,甘肃农业大学天祝高山草原试验站,有培育的天然嵩草型草地13.33hm2,在5月20日~9月17日的120d的生长季中,平均1/15hm2(1亩)产可食混合青草549kg,折合干物质167kg。根据绵羊消化试验,每kg干物质含有消化能12.385×106J。按照饲养标准,40kg的1岁肥育羊,在日增重160~200g的条件下,每日每头需要消化能20.083×106J。试计算这块草地在5月20日~9月17日(120d)期间对体重40kg的1岁肥育羊的载畜量。
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13.33hm2×2505kg干物质/hm2=33391.65kg干物质
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33391.65kg干物质×12.385×106J消化能/kg干物质=413555.59×106J消化能
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413555.59×106J消化能÷20.083×106J消化能/羊天=20592羊天(时间单位)
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20592羊天÷120d=172羊(家畜单位)
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13.33hm2÷172羊=0.0775hm2/羊(草地单位)
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(三)根据放牧试验法估测
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这种方法是在一定草原面积上进行放牧试验,根据放牧日期、家畜头数、家畜体重及畜产品生产的数量,用家畜饲养学的原理,逆求其所得饲料的可利用营养物质产量,再由此求出其鲜草产量。这样的方法叫做生物学方法。
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再以苏联列宁格勒省“明纳斯”农场的实验为例,说明这种方法的具体运用。1951年,这个农场给90头奶牛的畜群划出面积为150hm2的放牧地。当时全群平均活重为450kg,共放牧122d(5月20日到9月20日)。在此期间不进行补饲,平均每头奶牛产奶766kg,含脂率3.7%。根据这些资料,可作如下的计算。
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奶牛平均活重为450kg,其维持日粮需4.4个苏联饲料单位。整个放牧期间共用了536.8(4.4×122)个饲料单位。每产1kg奶平均消耗0.46个饲料单位,一共需生产口粮352.3(0.46×766)个饲料单位,因而在整个放牧期间每头奶牛获得了889(536.8+352.3)个饲料单位。
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根据该放牧地的植被成分,确定一个饲料单位等于5kg青草,所以每头奶牛平均消耗了4445(5×889)kg青草。每头奶牛占有1.67hm2放牧地,因此,每hm2放牧地牧草产量为2661(4445÷1.67)kg青草。
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1953年,计划在放牧期间,每昼夜获得10kg牛奶,而奶牛平均体重为450kg,奶牛每昼夜的平均营养需要为9个饲料单位,折合青草45(5×9)kg。而在整个放牧季平均需要5490kg青草,根据这个数字,可以算出每头奶牛需2.06(5490÷2661)hm2的放牧地,而全群90头牛共需185.4(90×2.06)hm2的放牧地。
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(四)载畜量的其他估测方法
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1.根据草原面积估测 这种方法是根据上述三种方法估测的结果换算而得,即经过多次的测定以后,确定各种草地型单位面积的载畜量,以后就可直接从草地面积的大小算出其载畜量。这一方法极为简便,但需要较多的资料积累,而且在一定时期以后,需要重新用产量测定法校正。
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2.根据家畜健康和生产状况估测 这种方法是放牧试验法的粗放形式。例如,宁夏盐池向阳大队共有可利用草原面积148940×1/15hm2;1972年初放牧各类家畜的存栏总数为7091羊单位;春乏死亡791羊单位;春乏期保活6300羊单位;1973年初总头数为6462羊单位,春乏死亡154羊单位;保活6308羊单位;1974年初总数为7316羊单位,春乏死亡593羊单位,保活6723羊单位。从三年的情况来看,春乏期的保活范围为6300~6700羊单位,平均为6443羊单位。如以6400羊单位计,则每羊单位每年需要草原面积为1.55hm2(148940×1/15hm2÷6400羊单位)。根据这种方法估测的载畜量大约接近于饱和载畜量。
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3.根据经验直接估测 我国牧民对于载畜量的估测多用此法。在经验丰富时,经过对草原的初步调查和巡视,可以直接估计草原的载畜量,并可达到一定的准确度。
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上面介绍的好几种估测载畜量的方法,认为应该着重学会用可利用牧草产量或可利用营养物质产量估测的方法,这是估测载畜量的基本方法,要很好地掌握,其他方法不无可取之处,可根据具体条件用作参考方法。
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四、对载畜量指标法总的评价
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草原生产能力评定的载畜量指标法,长期以来以其指标简单明确,通俗易懂,统计方便而广泛应用于我国和全世界的草原生产实践。尤其在草多畜少或草畜平衡的地区和年代,牧草能充分满足家畜的需要,在一般的经营管理条件下,较多的家畜头数直接表现为较多的畜产品,因此可用载畜量的大小来表示草原生产能力而没有太大的问题(并非没有问题)。如果再从草原生产流程的角度来考查载畜量指标,可以看出动物生长量(载畜量的内在含义)处于第五转化阶的位置,最接近于草原生产的最后一环——可用畜产品,因此与前述几种评定草原生产能力的方法相比,载畜量是最接近于草原真实生产能力的评定方法。从理论上说,它至少在消化营养物质这一转化阶的基础上消除了20%~70%的误差。可是也应该明确地知道,无论载畜量的家畜单位法,时间单位法,还是草地单位法,都有一个本质的缺点,即混淆了动物生长量(P5)与可用畜产品(P6)之间的界限,也就是说,混淆了总次级生产能力与净次级生产能力的区别。这种混淆的客观原因,在于家畜本身具有生产资料与畜产品两种品格。当草原生态系统的理论还不能被自觉地应用于生产设计时,家畜与可用畜产品之间的混淆是经常发生的。但是,从草原生态系统的流程图考察,可以发现家畜(动物生长量)与可用畜产品之间具有重大差别。如以牛为例,存栏牛头数相当于生产资料的P5,即动物生长量;而牛肉是P6,即可用畜产品,暂以kg计。我国当前每头存栏牛平均每年产肉3.4kg,而美国为85kg,其P5到P6的转化率为我国的25倍。意大利每头存栏牛生产肉101kg,为我国的29倍。这种情况说明:①家畜作为生产资料,只是畜产品的基础;②这个基础通过一定的草原畜牧学措施才能部分地,永远不会是全部地变成畜产品;③由生产资料的家畜到畜产品的转化率的差别,从草原生态系统理论上看,可以从1倍到无穷大(当转化率为零的极端情况下)。这种家畜和可用畜产品之间的关系,就是我们在草原上经常遇到的,家畜存栏数增加了,但拿不出相应的畜产品,甚或在存栏数增加的同时,畜产品收获量反而下降的现象的内在原因。因此,我们还有必要寻找更好的衡量草原生产能力的指标与方法。
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五、放牧家畜采食量的测定
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(一)差别法
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所谓差别法,就是比较草地放牧前后的牧草产量差异来求算家畜采食量的方法。假定临放牧前,剪草测定试验样方的产草量为A,放牧后立即剪草的试验样方剩余的产草量为B,试验样方放牧后,同时剪草测定,保护起来未放牧的对照样方的产量为C,那么采食量可选用下列的公式之一计算:
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采食量=A-B (1)
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采食量=C-B (2)
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根据P.A.Linehan等(1946,1947)的大规模刈割和放牧试验,如果以放牧家畜的放牧期增重和维持需要的能量反算的放牧采食量为100%,那么(1)式计算的采食量为132%,(2)式为101%。也就是说,(1)式偏高30%,(2)式最为接近,在选用公式计算时应估计到这两个公式之间的差异.
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为了较合理和准确地应用差别法来测定家畜的采食量,应该注意下述的一般试验要求。
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试验草地的地形要平坦,草层成分要均匀,牧草高度要适于家畜放牧采食,用于牛的试验草地牧羊不应低于15cm,草地单位面积的产量不要太高或太低。
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试验家畜的头数,牛最少为两头,羊最少为5只。试验家畜应在正常放牧率条件下的预试区中,放牧7~10d,以适应控制放牧的环境,然后进入正式试验。
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试验期不要少于3~5d,3d以内的试验,放牧期内的牧草生长量可以略去不计,3d以上的需对牧草生长量给予处理。
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预试期和试验期的家畜作息时间应尽可能和平时相同。
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剪草的样方大小、形状和重复次数与本章第二节的规定相同,剪草的高度不能高于采食高度,为了便于掌握和比较,所有样方都以齐地面刈割为宜。
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利用差别法测定家畜采食量,如果能注意做到上述的规定,尽可能地消除这些因素所造成的误差,则这一简易、迅速的方法是可以很好利用的,并能经得起重复试验。
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(二)三氧化二铬法
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这一方法的基本原理,是根据粪便中有机物质量(即食入牧草的不消化部分)及牧草有机物质的消化量,来求算采食量。在采用这一方法时,排粪量的收集不用全粪收集法,而是用已知重量的不消化物质三氧化二铬(Cr2O3),对家畜无毒,不被消化,价格便宜)作指示剂,使家畜吃下,然后从粪便中取样,计算粪便中Cr2O3的百分数,根据这一百分数,就可计算出全天的排粪量。使用Cr2O3测定放牧采食量的具体方法如下:
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以定量Cr2O3每日两次(或1次)定时喂给供试家畜。羊的剂量为每日2g,牛为20g,可用胃管灌入,或以胶囊或纸囊投入。为了使它在消化道内易于均匀散布,可以玉米油或纸纤维作为载体一同装入胶囊。预试期5d,使Cr2O3在消化道内已经均匀分布后,再每天分上下午两次定时采取粪样,测定它的Cr2O3的含量。采取粪样的方法牛粪与羊粪不同。牛粪可以大药匙(每匙可装大约20g)在放牧地上以作图法路线前进,再从路线上所遇到的每一粪团中取样一匙。取样后的粪团立即撒上石灰以免以后重取。粪样取回实验室后均匀混合,再取一定数量作为分析样品。当然,如果试验规模较小,也可以从试验场上的全部牛粪团中取样,然后撒上石灰或铲除,以免以后重取。
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羊粪取样的方法是在放牧地上随机钉上若干木桩,在每一木桩周围,每天早晨以1.4m为半径划一圆圈,并在这一圆圈内检取所有粪球。每次取若干个这种圆圈内的粪球作为混合样本,带回实验室再取小样本分析。样圈的数目取决于下列因素;①草地面积;②试验羊数目;③给药次数及其在一昼夜内粪便中Cr2O3的变幅大小;④需要的精度。英国草原研究所在0.1hm2,6头绵羊,日给Cr2O3两次时,采用20个样圈,可以达到粪便中Cr2O3变异系数为7%的精度。
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有时为了在同一放牧地上对若干组或若干个体的家畜分别进行采食量的测定,并不使粪样混淆,最好从直肠中直接取样。但这一操作较为麻烦。最近多采用彩色指示剂,不同处理的家畜,给以不同颜色的聚苯乙烯(polystyrene),这样可以从粪便颜色上明确地判断出是何种处理的家畜排出的粪便。一般犊牛每d给以18g聚苯乙烯的胶囊1丸,大牛可以给两丸,投给的时间与Cr2O3同,每日1~2次,并要在试验前5d投给。但这一方法不适于绵羊,因它咀嚼太细,粪便颜色往往不易辨识。
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通过分析,取得粪便中Cr2O3的数据后,可以下式算出每昼夜粪便总量。
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任继周文集.第5卷,草原学和草原调查规划
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同时再以消化试验的方法求得牧草消化率,代入下列公式,可以算出牧草有机物质采食量。
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任继周文集.第5卷,草原学和草原调查规划
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对用Cr2O3作指示剂测定放牧家畜采食量,方法的研究指出,食入的Cr2O3在规定的试验期内,并不能完全从相应的时间内排出,一般的回收率为98%。但尽管如此,计算出的排粪量,如以一周为单位,误差小于±10%。对于精度要求较高的试验来说,这一范围稍嫌大一些,但对一般的试验来说,已足符合要求。
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测定家畜放牧采食量的方法,在我国采用的还有模拟家畜采食的计数法等,这种方法有其可取之处,在使用纯熟时,也有一定的可靠性。
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测定放牧家畜采食量的工作,如在进行短期的草原调查中不能进行时,则可采用下列的方法取得近似的数据。
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根据反刍时间估算。这种方法适用于牛、羊、骆驼等反刍家畜,其理论根据是反刍的时间与采食量成正相关。据日本春本直等(1978)对牛的试验,在牧草不限量的饲养下,每采食1kg青草干物质需要119min的反刍时间。如以三氧化二铬指示剂法测得的放牧采食量为标准,则以反刍时间计算的放牧采食量相当于它的98%。这种方法的具体作法是,先将草地的牧草割下,舍饲反刍家畜,采食量不限制(相当于放牧采食的条件),计算其舍饲采食量和反刍时间,求出单位反刍时间的牧草采食量。然后将家畜赶到草地上放牧,记录其每天的反刍时间,再由此反算出家畜的放牧采食量。由于牧草的种类,发育时期,以及吃饱的程度都影响到单位重量采食牧草的反刍时间,因此,在使用这种方法计算放牧采食量时,最好能按照上述的方法进行具体的试验,求得在当地条件下的采食量和反刍时间之间的函数关系后,再根据放牧条件下的反刍时间,计算反刍家畜的放牧采食量。
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按试验测定的舍饲采食量再附加20%~30%作为放牧采食量。这种处理的根据是放牧家畜对总能量的需要比在舍饲条件下多20%~30%。P.O.Osuji(1974),根据对50kg重的绵羊放牧和舍饲各项活动能量需要的计算,证明放牧绵羊比舍饲绵羊多21.6%。甘肃农业大学天祝高山草原试验站,对35kg重的1岁新藏杂种羯羊放牧和舍饲采食量的对比测定,结果表明,前者比后者超出28.7%。
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按放牧家畜活重与采食量的相关来推算(表5-6)。这种方法的理论根据是,家畜的放牧采食量与其活重有高度显著的正相关(r=0.98),并且表现为家畜的增重,在牧草有余的情况下,不受单位草原面积上放牧家畜数目的限制。
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表5-6 放牧家畜采食量与其活重关系表
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此外,也可直接利用经过试验测定的我国各类家畜的放牧采食量数值(表5-7)。
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表5-7 我国各种放牧家畜每日正常采食量表
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第五节 草原生产能力评定的畜产品单位指标法
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根据草原生产能力的含意,用单位草原面积上生产出来的可用畜产品来衡量草原的生产能力是最直接、最真实的方法。这是因为从草原生产流程的理论和实践来说,草原生产流程中转化阶越高,也就越接近于最终产品,但只有到了从牧草到畜产品转化的最终形态,即可用畜产品(P6),才能真正反映草原生产能力。
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用统计草原畜产品的方法来评定草原生产能力,在西方已有170多年的历史,当前在草原生产管理水平较高的国家,以不同的指标在生产中普遍应用。
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在本世纪30—40年代,曾广泛地提出过淀粉价单位,这个淀粉价单位不是像在本章第三节中叙述的,用牧草的淀粉价产量来评定草原生产能力的那个含意,而是将草地的维持饲养、奶产品、活重的增重、繁殖的幼畜、干草和青草等,按其生产需要或所含营养物质的多少折算成淀粉价,以便最后算得一个草地生产的畜产品和牧草的淀粉价总量。这类方法有虎克(Falke)制,魏涅尔—格朗金(Weigner-Grandjean)制,新德国制和新北欧制等(表5-8)。他们均制定有供牧场使用的登记表,规定得很明细、具体。用淀粉价单位评定草原生产能力的方法,直到目前还广泛应用。
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表5-8 评定草原生产能力的淀粉价单位法标准(单位:淀粉价kg)
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理查德(Richardsen,1938,1939)曾提出过比淀粉价更为简明的单位——草地生产单位(德文缩写GLE,英文缩写GPU),用以评定草原的生产能力。这个单位不仅比淀粉价容易理解,而且花费的计算较少,它与草地的各种产品的折算比率规定是:
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草地生产单位=1个放牧天(活重500kg的家畜1d的维持需要)=1kg活重增重=10kg中等含脂率的牛奶=25kg中等品质的青饲料=8kg中等品质的干草
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假如从一块草地上在一年的放牧季内获得了935个牛的放牧天,789kg活重增重和8574kg牛奶,那么这块草地的生产能力就可以这样计算:
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935个牛的放牧天=935×1=935GPU
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789kg活重增重=789×1=789GPU
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8574kg奶=8574×0.1=857.4GPU
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总的生产能力就等于935+789+857.4=2581.4个草地生产单位。
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草地生产单位对于生产和管理的使用十分方便,并且也容易换算为其他能量单位,例如,它和淀粉价的比率约为1∶2.5。
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英国农业管理中心对英格兰威尔士奶牛场的草地生产能力的测定中,曾经以单位面积的产奶量——牛奶单位为标准计算草地生产能力。它所采用的方法是首先计算本场的牧草及其他饲料地面积,再加上买进饲料的“面积当量”,即把1t精料作为4.046856×103m2(1英亩),两者相加即为饲养所需面积。这个数字再被奶牛头数除,即为“牛面积”——每头牛所需饲料面积,同时记录牛奶产量,就可算出4.046856×103m2(1英亩)产奶量,以供与其他奶牛场相比。
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上述三种方法都是通过直接用草地生产的畜产品的多少来评定草原生产能力,并使之用于实际,这是它们的基本优点。但是从真正体现草原生产能力的含意和全面应用的角度来认识它们,显然还存在下列问题。①前两种方法对不生产产品的维持饲养与生产的畜产品都认为是草原的产品而进行统计,这样就部分地失去了用畜产品评定草原生产能力的这个最重要、最基本的原则。②把草地生产的饲料也按比例折算为畜产品,这更是欠妥的,因为直接用畜产品来评定草原生产能力,原就是为了避免用植物性的初级产品代替动物性的最终产品来评定草原生产能力,而上述的处理正好在实际上导致人们较容易地使用植物性产品统计法,而取消畜产品统计法。③这三类方法都由于没有解决草地生产的各种畜产品对标准单位的折算比率,而使它们在实际应用中受到很大的限制。例如,产奶草地,产肉草地和产毛草地之间;同一草地同时生产肉、奶、毛、役畜时,都因这些不同质的产品不能折算为一个统一的标准单位,而难以比较和评定它们的生产能力的大小。
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因此,从草原生产能力本身的含意出发,制订比较完善和可供普遍使用的新指标,应针对前述三种方法所存在的问题,符合下列几点原则:①草原生产能力要以具有使用价值的可用畜产品(肉、奶、毛、皮、役畜、役力等)来表明,以便明确区别于作为生产资料的家畜。对于草原的植物性初级产品的牧草,中间产品的维持饲养、幼畜以及生产中的其他必要消耗,均应通过统计的畜产品来处理,而不应和畜产品并列或单独列项统计。但为了准确计算本单位的草原生产能力,出售和买进的牧草和精饲料,由于各单位生产管理水平的差异,不应规定统一的折算比率,而应按本单位的实际饲养管理水平来折算标准单位数。②直接采用一种畜产品形态作为标准单位,并核算它和其他各种畜产品的折算比率,以使标准单位具有衡量草原一切畜产品的品格,在草原生产中能普遍使用。③新的指标在实际应用时应简明,方便。
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根据上述原则,可以用畜产品单位作为标准单位,用来评定草原生产能力。1个畜产品单位规定相当于中等营养状况的放牧肥育肉牛1kg的增重,其能量消耗约相当于110.876×106J消化能,或94.14×106J代谢能,或58.1576×106J增重净能,或10个苏联饲料单位。其他各项畜产品根据其在放牧或以放牧为主的饲养条件下,生产单位重量的畜产品消耗的能量与1kg增重消耗的能量之比来确定折算比率。各种畜产品在折算为畜产品单位时,其质量标准规定是:①活重增重的畜产品形态为牛、羊等肉畜中上肥度的胴体;②奶含脂率为4%,无氮固形物8.9%的标准奶;③毛为净毛;④役畜为正常育成年龄,中等体重的成品役畜;⑤役用工作均为轻役;⑥羔皮为羔皮品种羊所产符合一般要求的羔皮;⑦裘皮为裘皮品种羊所产符合一般要求的裘皮。
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根据汇总的放牧试验和其他资料,放牧奶牛每kg的产奶所消耗的能量是肉牛1kg增重的1/10,即10kg牛奶相当于1个畜产品单位。
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肥育绵羊增重1kg所需能量和肉牛相似,故1kg绵羊增重也等于1个畜产品单位。
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绵羊生产1kg净毛所消耗的能量约为增重1kg的13倍,故1kg净毛等于13个畜产品单位。
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役用马一般3岁出场,把三年内消耗的营养物质的能量与1kg增重消耗的能量相比,每匹役马相当于500个畜产品单位。正在使役的马(按轻役计,下同)每年所消耗的能量约相当于200个畜产品单位。
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役用牛一般也是3岁出场,1头役牛相当于400个畜产品单位。正在使役的牛每年所消耗的能量约相当于160个畜产品单位。
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役用骆驼4岁出场,1峰役驼相当于750个畜产品单位。骆驼的役用能力约相当于1.5匹马,1峰正在使役的役驼,每年所消耗的能量约相当于300个畜产品单位。
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役用驴出场时可按200个畜产品单位计,使役一年可按80个畜产品单位计。
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羔皮品种羊生产1张羔皮的能量消耗相当于13个畜产品单位。
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裘皮品种羊生产1张裘皮的能量消耗相当于15个畜产品单位。
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肉畜和役畜的皮张以及可食内脏难以用能量的消耗比来确定其和畜产品单位的折算比率,可暂按1kg鲜皮和1kg可食内脏等于1kg增重来处理,即等于1个畜产品单位计。我国黄牛的鲜皮率为7%,活重280kg的牛,其鲜皮重20kg(280×7%=19.6≈20),即1张普通的牛皮可按20个畜产品单位计。牦牛的鲜皮率也是7%左右,因此也可按上述办法处理。马的鲜皮率可按5%计,如马的活重为300kg,则每张鲜马皮重15kg,即可按15个畜产品单位计。绵羊的鲜皮率为9%,1只50kg重的绵羊其鲜皮重4.5kg,即1张中等质量的羊皮为4.5个畜产品单位。
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为了生产中使用方便,根据上述的折算比率和汇总的屠宰试验资料,制成我国中上等肥度的菜牛、菜羊屠后各部平均所占百分数表(表5-9),可以将各类畜产品与畜产品单位的折算关系扩大成表5-10,以供统计时使用。
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表5-9 我国中上等肥度的菜牛、菜羊屠后各部的百分率表
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表5-10 各类畜产品的畜产品单位折算表
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表5-10 各类畜产品的畜产品单位折算表(续)-1
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举例说明用畜产品单位评定草原生产能力的具体方法。
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如甘肃省天祝县红疙瘩牧业生产队是个纯牧业生产单位,有草原1.2万hm2,饲养有绵羊约5000头,牦牛约5000头,马100余匹,山羊约700头。以1971年的生产实际情况为例,计算其草原总生产能力和单位面积的生产能力。
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(1)淘汰肉食牛565头×175(平均活重250kg)=98875个畜产品单位
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(2)淘汰肉食羊787只×34.5(平均活重50kg)=17250个畜产品单位
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(3)生产牦牛奶75092kg×0.13(每kg牦牛奶相当于1.3kg标准奶)=9762个畜产品单位
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(4)生产净羊毛4920kg×13=63960个畜产品单位
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(5)生产净牛毛3082kg×13=40066个畜产品单位
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(6)出售役马21匹×500=10500个畜产品单位
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(7)出售役牛20头×400=8000个畜产品单位
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(8)工作役马20匹×200=4000个畜产品单位
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(9)工作役牛70头×160=11200个畜产品单位
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(10)生产牛皮245张(非正常死亡牛剥皮)×17.5(按250kg平均活重的7%计)=4287.5个畜产品单位
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(11)生产羊皮228张(非正常死亡羊剥皮)×4.5=1026个畜产品单位
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上述11项共计生产268926.5个畜产品单位,即红疙瘩牧业队1971年1.2万hm2草原总的生产能力为268926.5个畜产品单位。平均每亩草原的生产能力为:
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268926.5个畜产品单位÷12000hm2=22.41个畜产品单位/hm2
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用畜产品单位的指标评定草原生产能力的意义和方法已做了详细的论述,为了更进一步地理解畜产品单位在评定草原生产能力这一复杂问题中所起的作用,有必要再扼要地将畜产品单位的意义作如下的概括:①它是根据草原生态系统的理论,反映生产过程中最后一个转化阶的真实情况,在草原科学的能量和物质转化过程中,提供了一个新的概念和尺度。②这个尺度不仅可以直接测定草原生产能力本身,还可以间接反映草原生产的综合科学技术水平。因为它的依据是生产流程中多阶转化的最后一阶。从理论上说,它是在此以前各个生产环节的最终的全面体现。③它把动物资源与动物产品在属性上区别开来,从而排除了长期存在的家畜头数指标在生产上所造成的假象的干扰,真实地反映了草原生产的能力。
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第六节 草原分级
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一、根据草原基况分级
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(一)单项指标的草原分级法
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1.植物群落分级法 本世纪20年代,A.W.Sampson就曾提出,可以根据草原植被在人类利用影响之下的演替规律,来判断草原的状况和发展趋向。以后,E. J. Dyksterhuis(1949)根据天然草原在放牧的条件下,植被中减少、增多和侵入成分的多少,制定了下述的草原分级方案。这一方案曾为美国水土保持协会所采用。
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优良:总盖度的75%~100%由减少的和增多的种所构成,但增多的种只达到这种程度,即它们现时的盖度还是原生或顶极(地带性)植被的一部分,或者也可以这样说,总盖度的0%~25%由侵入种和增多的种构成,但后者只达到这样的程度,即它们现时的盖度超过它们在原生或顶极植被中的大小。
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良好:当前植被50%~75%由原生或顶极植被构成(原生植被还存在,而不是个别的种或植物)
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中等:当前植被的25%~50%由原生或顶极植被构成。
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低劣:当前植被的0到25%由原生或顶极植被构成。
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很明显,Dyksterhuis的草原分级法是基于减少或增多的种是属于在放牧影响下未被破坏的,相对稳定的原生或顶极植被的成分,而侵入种的出现是放牧过度的后果。因此,用它来说明天然草地植被的状况是十分适合的。为了更好地理解,土壤保持协会还设计了草原分级图解(图5-2),更清楚地表明在草原状况为优良、良好、中等和低劣的情况下,各等级中顶级植被占多少比例;减少的种、增加的种(以上的种均为顶极植被原有的成分)和侵入的种在总盖度中所占的相对百分数。
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图5-2 植物群落在多年过渡放牧影响下的百分数
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2.可食牧草百分比法 这是为了在最好的经营管理条件下,比较草原所表现的状况,或在进行一般的路线调查时使用的一种简便方法。兹引R.R.Humphrey(1949)的标准为例。
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优良:可利用牧草占产量的75%~100%。
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良好:可利用牧草占产量的50%~75%。
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中等:可利用牧草占产量的25%~50%。
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低劣:可利用牧草占产量的25%以下。
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内蒙古锡林郭勒盟种畜场,曾利用下列更简单的标准划分草原等级。
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一等:以喜食的优良牧草为主。
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二等:特别喜食的牧草不多,以一般牧草为主。
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三等:不喜食的牧草或有毒有害植物比重较大,一般大于40%。
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3.土壤有机质指标法 土壤状况是草原状况的构成部分。与植被相比,它对外界条件和草原状况的反映更具有稳定性,因此,可以根据土壤状况来确定草原状况的等级。下面所列的A.W.Sampson(1919)等级指标,就是利用土壤有机质积累的多少,来判定草原等级的一种方法。
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第一级:只有青绿植物,土壤表面全无有机质积累。
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第二级:有死亡的植物遗体。
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第三级:有新鲜的腐殖质层。
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第四级:有成熟的腐殖质层。
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按草原状况和经济价值来说,自第一级到第四级逐渐变佳。
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(二)综合指标的草原分级法
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这种分级法是以影响草原利用和演替的多种因素为指标,综合判断草原当前状况和发展趋向,因此较之前述各种方法更全面,更可靠。其具体方法可以下列两类方案来说明。
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1.综合判断法(王栋、任继周,1961)
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第一级:长久放牧过轻。有倒伏或未倒伏的常年宿茎大量存在。土壤有机质增加,并表现出与此相联系的一系列生草土演变过程的劣化现象。当土壤呈现酸性时,往往有柳属灌木出现。高大杂草逐渐取得优势。
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第二级:放牧适度。植被正常生长,没有畜蹄践踏痕迹,盖度较高,无水土流失现象。
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第三级:放牧稍略过重。在干旱地区,杂类草及根茎、疏丛型禾本科草受到抑制,短小密丛禾本科草比重增大。湿润地区,早熟禾一类略受抑制,狐茅类增多。各类草原均可出现因践踏过度所出现的沟纹,而山坡上的最为明显。植被成分与第二级没有显著差异,只在产量上有较明显的区别。水土流失现象较重。
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第四级:明显的放牧过度。株本高大的优良牧草显见减少,小型密丛禾本科和蒿属植物增加,毒草较多。践踏过度所出现的沟纹在山坡上大量出现,平地上也普遍可见。中等雨量即可出现水土流失现象,表土在有些地方已经全部丧失。
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第五级:严重的放牧过度。优良牧草已少见,蒿属和杂类草的数量也显见减少,只有稀疏矮小的一年生或深根多年生植物,毒草大量生存。践踏过度生成的沟纹在山坡上密如鱼鳞,交错排列,平地上也很密集。由于水土流失等原因,土层已变薄,表土层流失,成土母质常常暴露,草原遭受到毁灭性的破坏。
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2.综合评分法 这里介绍两个方案,一个是美国的,一个是我国的。美国波克尔(K.W.Poker)和乌得海迪(P.V.WoodHead)早在40年代提出过按草原植物,土壤、动物状况评分的评级标准(表5-11)。
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表5-11 草原状况分级记分表
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表5-11 草原状况分级记分表(续)-1
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从上列草原状况分级记分表可以看出,这一方法的评级基础为植物、土壤和动物,并最后总结成为一种总的指标,以反映其最终等级。其特点内容颇全面,对于动物的作用估计充足,如其中不仅在动物指标项内包括家畜增长情况,而且包括啮齿类动物如野兔等为害草原较严重的小动物。即使在植物指标项内,也是以饲用特点为主要考察标准,并且对于利用情况也加以考虑,这是颇为有益的。对于土壤状况,从植物地被物、风蚀、水蚀等方面加以评定,也抓住了问题的实质。所以对于这一方案,我们应该予以充分的重视与研究。
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但在这里仍有若干问题需进一步商榷,尤应注意下列几项:
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第一,生长势的精确评定是较为困难的,但在这里占了相当大的比重,如果处置失当,就会造成较大误差。
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其次,植物密度、组成,均需因地制宜地订出每一级的标准。
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第三,动物指标中若干具体数字应根据各地情况重作规定。
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这个草原状况分级记分表,后来又根据林业及水土保持工作的需要做了修订,取消了其中的动物指标;修订后的标准为美国森林协会所采用。但应该注意,从草原工作角度来看,修订方案因放弃了其中最有用的成分之一的动物指标,已远不如原方案完善。
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下面介绍甘肃农业大学草原系拟定的草原综合评分分级方案(表5-12)。
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表5-12 草原综合评分分级表
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表5-12 草原综合评分分级表(续)-1
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二、根据使用价值分级
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这种方法是用比较直接的经济指标,评定草原生产力能力的优劣,以表明草原的资源状况。例如中国科学院蒙宁综合考察队,根据草原质量和其他参考指标来确定等别,再根据产草量确定级别,最后再用等和级的结合来评定草原的优劣。蒙宁综合考察队使用的评定等和级的标准为表5-13和表5-14。
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表5-13天然草场等的评定标准
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表5-14天然草场级的评定标准
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上述等级1979年又稍做了变动,在等的评定中取消了参考项目,在级的标准中共分为八级,从第一级到第八级其每公顷鲜草产量分别为800kg以上、800~600kg、600~400kg、400~300kg、300~200kg、200~100kg、100~50kg和50kg以下。这样变得较为简明,适应于我国南方和北方草原通用。
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第六章 草原调查工作方法
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第一节 草原调查概述
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一、草原调查的目的与内容
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(一)草原调查的基本内容
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1.草原地区或单位的社会情况,如组织和领导情况,经营方针、人口、劳力、贯彻党在农村的经济政策方面的情况等。
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2.自然环境条件,包括气候、土壤、地形、水文和水文地质等(包括水源种类、分布、水量、水文等)和农、林、牧业生产的环境条件和土地利用情况。
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3.植被调查,包括植物群落的组成、特征、演替趋势以及优良牧草和毒、害植物的种类、分布与数量等。
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4.野生动物和家畜,包括野生动物的种类、数量、分布、经济价值;家畜的数量、种类、生产性能和畜产品生产能力,它的现状与历史发展。
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5.草原生产现状,包括草原地区水、草、土资源利用现状;基本草地建设和生产水平,农林牧结合,粮草料生产现状及其历史动态;林业、工副业生产情况;机械化水平,拥有的农机具、运输工具的种类与数量,农牧业生产的机械化程度;草原基本建设情况,包括现有的居民点、畜圈、生产点、交通牧道建设,适应生产需要的程度;生产单位经济状况、收入、支出和分配情况,消长变化动态;牧民文化教育和生活福利情况;生产中存在的关键性问题和发展设想。
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6.草原类型的确定、划分与记述,根据调查材料对草原类型加以确定、划分、测定产草量,并做出简明描述,明确其在草原畜牧业中的基本特性。编制草原类型图,计算草原面积和载畜能力。
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从以上基本内容可以看出,草原调查是资源和生产的综合性调查,内容比较广泛。其中草原类型调查则是认识草原生产环境条件,草原资源自然和经济特征的集中反映,是草原调查的核心部分。对草原资源利用现状和农牧业生产条件的调查、分析是在自然资源基础上,从当前到长远,逐步发挥草原生产能力的必要基础,也是草原调查中极其重要的组成部分。
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草原调查的基本方法是搜集和分析运用有关的历史资料、野外调查、访问调查和内业整理与制图。调查工作要在当地党委的领导下,以专业技术人员为骨干,与当地领导和群众相结合。
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(二)草原调查应注意的事项
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草原调查是一件细致、复杂的工作,它的成果直接用于草原区划和规划,对生产有现实和深刻的影响,为了提高调查工作的质量,必须注意以下问题:
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1.必须有正确的思想方法,遵循辩证唯物主义原则,要善于分析矛盾,具有时间动态观念,历史地、发展地分析问题。要熟悉党的有关方针政策,从整体农业观点出发,坚持牧区以牧为主的经营方针,并据以调查分析草原生产中的问题。
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2.掌握草原生产的基本理论和专业知识,明确草原生产工作的性质与内涵,使调查工作有的放矢。草原调查是综合性的资源与资源利用调查,需要组织多学科配合的调查队伍,以利于提高调查工作的科学水平和生产价值。
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3.草原调查是认识自然的过程,但是必须使认识为改造自然服务。明确为建设草原而调查草原的目的性。要使调查工作落实到改造自然上去,把草原调查与草原规划紧密地联系起来,特别是在县以下单位进行草原调查,更应该与草原生产总体规划工作衔接起来,要注意防止脱离草原畜牧业生产的单纯资源调查。
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4.要注意搜集、分析已有各类资料,充分利用前人工作成果,对大量调查素材,要善于去伪存真,去粗取精,由表及里,提炼出主要结论,反映本质问题。
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5.调查工作事关生产、规划中许多数据,都依据调查工作提供,规划的方向、任务也是以对现有生产状况调查分析为依据,因此对于调查工作的质量必须十分强调,调查工作的细致、认真、准确,对保证质量具有重要意义。
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二、草原调查的工作程序
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草原调查的工作程序可以划分为准备工作、调查工作和总结工作三个阶段。
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做好准备工作是完成草原调查任务的重要基础,这是在到调查现场以前和在调查现场初期要完成的工作。准备工作的主要内容包括明确调查的范围和任务,健全组织领导,做好资料搜集与分析工作,制定草原调查初步工作计划以及做好十分重要的后勤准备工作。
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调查工作阶段是在现场或者通过访问进行实际调查,掌握第一手资料的过程,也是分析研究问题的过程,是调查工作的基本阶段。调查工作阶段一般包括概查、详查和访问调查三部分。调查阶段包含有外业与内业工作。
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总结阶段属于内业工作,但必要时也还要进行现场补查。总结阶段的主要工作内容为系统整理调查所得各种原始材料和采集的各类样品与标本。资料应按专题分类装订成册,编出目录,交由生产主管部门或调查单位保存,以便查阅和防止散失。分析研究各种调查和访问材料,进行数字统计,绘制草原类型图,草地利用现状图和计算载畜量,编写必要的文字资料。进行调查工作总结,编写调查报告,并报请上级有关部门审核。
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三、草原调查的成果资料
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(一)草原类型图
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根据调查范围的大小和要求的不同,在选定的一定比例尺的地形图上勾绘,它是草原类型实况在图纸上的反映,便于一目了然地看到调查地区草原类型的组成状况。同时,它也是测算各类型草地面积、牧草产量和载畜能力的基础,这些测算结果编成说明书做为草原类型图的附件。
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(二)草原资源评价图
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这是在草原类型图的基础上,按照不同类型草地的质量等级编制的,它可能是每个类型属于不同的质量等级,那样图斑的大小就与草原类型图一致。更多地可能是近似的类型同属于一个质类等级,那样图斑就比草原类型图概括。透过草原资源评价图可以使人们对于草地的经济价值(草地牧草的质和量)有概括的了解。
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(三)草原利用现状图
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它是在与草原类型图相同比例尺的地形图上勾绘的草原利用现状,主要包括草原使用所有权的边界;季节牧场界限;现有天然割草场、基本草场(草库仑)或人工饲草饲料地的范围界限;缺水、无水草场范围界限;主要草原基本建设的分布,如人畜供水设施、大型牧道、主要的居民点、生产点、现有畜群的布局等。关于退化草地,如果没有明确草地植被变化数据,能确切地划分也可以在利用现状图上标明。总之,各种草地利用现状界限是利用现状图的基本内容,而草原基本建设与畜群分布等方面的具体内容,可根据实际情况拟定,有所增减。
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一份报告:即调查总结报告,它主要是调查结果,全面的文字说明材料,着重阐述自然社会状况,资源条件与资源利用现状,农林牧副等生产状况以及问题分析等。在三张图上不能反映的许多调查资料,都需要在调查报告内反映,或者整理成专题资料作为调查报告的附件。
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一批样品:即在调查过程中采集的牧草标本、土壤标本、牧草种子、牧草分析样品和土壤分析样品等。经过总结,系统地整理、登记,并分别做出送交鉴定、分析或保存等处理。
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在调查之初就应明确草原调查要得到的成果资料,有利于拟定调查计划、提纲和在调查中收集、整理资料。
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四、不同性质的草原调查
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(一)省(自治区)和全国一级的中小比例尺草原资源调查
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这种性质的草原调查,主要是查清大范围内草原资源的环境条件、性质、类型、数量、质量和生产能力,调查研究和生产布局配置有关的社会经济条件,调查成果可以为草原区划服务,由于工作范围面积大,只能采用中比例尺的地形图做为调查工作底图(1/10万~1/20万),成图比例尺,全国范围不大于1/100万,省(自治区)范围不大于1/50万。在图件上草原类型通常只能反应出“组”一级(有些地区可以到“型”,相反有些地区甚至只能到“亚类”),草原资源数量、质量的调查成果也就比较概括,只能符合于中、小比例尺调查的精度要求。
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(二)地(州)县以及社、场级大比例尺草原资源利用调查
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这种性质的草原调查,要求比较详细地查明地(州)县或社、场范围内的草原(包括水、土地)资源环境条件、类型、数量、性质、生产能力及其利用现状和演替动态,调查了解农、林、牧各业生产条件和生产水平现状,分析草原生产中存在的问题,为制定草原生产总体规划服务,包括提供资料、数据和决定经营方针、发展规模与速度的依据,当然它也完全可以满足进行地(州)县级草原区划的需要,由于工作范围面积较小,可以采用1/2.5万~1/5万(1/10万)大比例尺地形图做为调查底图,成图比例尺1/10万~1/20万。当调查对象为县以下单位,如公社、牧场时,调查底图与成图比例尺可以相同,采用1/5万或1/10万地形图。在图件上草原类型一般可以反映到“型”一级,对于草地的数量、质量、生产能力,可以得出比较详尽的资料。社、场一级图件中的某些利用界限,必要时可以用测量的方法在图上标定。
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(三)局部地区大比例尺草原资源规划建设调查
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这类调查主要为查清某一具体地段的草原类型、土壤、植被、牧草产量等状况,为草原建设规划设计如围建草原围栏,大型草原水利工程等提供依据。它不是完整的草原调查,只是一定地段的草原类型调查。其方法通常需要经过测绘大比例尺图(大于1/1万),采用方格网法进行。
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综上所述,县级草原调查应是我国草原资源调查的基础,有了完善的县级草原调查资料与图件,再逐级缩编为地(州)、省(区)和全国的草场资源图,将会大大提高全国草原资源调查成果的质量。
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本章讲述的草原调查方法,侧重于以县和社、场单位为范围,但它的基本原理和方法,也适用于更大范围中、小比例尺草原调查。
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第二节 草原调查的准备工作
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一、资料搜集分析与调查计划的拟定
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(一)图件资料主要有以下方面
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1.地形图 调查工作的进行,调查成果的反映,草原资源统计都离不开用地形图做为底图,因此调查工作是在地形图基础上进行。
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地形图的比例尺,因调查范围而不同。在县以下单位进行调查应掌握以下两种:
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(1)1/20万地形图,作为对调查地区总认识的依据。
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(2)1/2.5万或1/5万(1/10万)地形图,作为实地调查和规制图的底图,在较大范围调查时,成图比例尺,往往比底图小于1~2级,例如要求比例尺为1/50万,在野外调查所用底图应为1/10万,至少是1/20万,底图比例尺加大的目的在于提高调查的精度。
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每份地形图至少应准备3份,供野外调查、汇总和清图用。当分组并进时,应增加图幅数量。
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2.航空像片 地形图是地形的平面投影图,显示了地形外貌,但不具有立体感,除了森林、沼泽有所标示外,不能显示草地植被轮廓。有些地物,在地形图上也缺乏标示。同时,当前地形图的比例尺,一般最大为1/5万(个别地区有1/1万),而航空像片能如实地、立体地反映地面状况,能综合反映有关自然和地理现象,有助于我们全面地认识概貌,而且比例尺较大,有1/2000、1/0.5万、1/1万、1/2万、1/3万不等。利用地形图进行草原类型调查,类型界限是通过路线调查所得规律,在图上联结而成,外业工作量大,也不完全准确。借用航空像片,经过样地判读,可以从照片上清楚、准确地勾绘出草原类型边界。经过转绘,即可在地形图底图上绘出类型界限。因此,航空像片是在草原调查中应该搜集的重要图片。
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3.卫星像片 卫星像片是通过资源卫星传感器获得的图象,它的比例尺小,一般为1/100万,我们目前经过放大和假彩色合成技术,可以制成1/50万~1/20万的彩色卫星图片,利用图片上不同影象的色调差别,可以判读出不同地类的分布界限,对于进行小比例尺草原资源调查制图有很重要的意义。在范围很小,比例尺较大的草原调查制图中,卫星图片在认识调查地区的全貌和校正某些地类分布方面,也具有参考价值。因此,卫星图片也是我们在准备工作阶段应搜集的图片之一。
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(二)文字资料与图纸
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1.调查地区已有的有关草地、土壤、植物、植被、气候、水文、水文地质等方面的资料与图纸。
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2.农牧业等生产的历史和现状资料,已有的有关建设规划图纸资料。
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3.向调查地区的领导、生产者和技术员访问有关情况,这些访问资料往往具有重要的参考价值,特别是在当前许多地区和单位缺乏系统资料的情况下,做好这项工作就更为必要,对访问调查所得材料,应该及时整理出专题资料。
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对搜集和调查所得各项图纸资料,必须有专人管理,编号保存,严防遗失。
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组织调查人员学习,分析各项资料,熟悉调查地区的概况,这对于做好调查工作计划,首先是踏查计划,以及从事实在调查工作都大有好处。
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在具有较好的卫片、航片、地形图和有关的历史资料,并有对调查地区情况较为熟悉的人员参加的情况下,在准备工作阶段,也可以先在室内利用航片和卫片影象,在地形图上勾绘草原类型分布草图。在草图上布置抽样调查的路线,然后通过野外实地调查,核对卫片、航片影像与现场地类的相关性,修正判断的依据,从而修订草图,并搜集产草量等调查所需的测定资料,这对于节约调查时间和人力是有利的。
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在明确了调查的范围和任务,搜集和阅读分析了有关资料,对于调查地区全貌有了一个初步的概况和了解以后,就可以着手制定调查工作的初步计划,明确组织分工,调查的内容、程序和制度,制定调查工作的详细计划,为进一步制定野外详查计划做好准备,这项工作,在准备工作的最初阶段就应完成,也可能与资料、物资等准备工作同时并进,而他们本身也属于计划的组成部分。计划的某些细节,还可以在实际工作中做必要的调控,通常在通过踏查以后,计划就可以制定得更为确切、具体。
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二、做好组织与后勤准备工作
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鉴于草原调查的综合性和生产性强,为了做好调查工作,必须组织多学科专业人员参加,组成以他们为主体,与当地领导和有经验的生产者相结合的调查队伍,调查工作要在当地党组织领导下进行。要组织调查人员学习有关的方针政策,明确调查的指导思想和目的任务,制定调查工作计划,健全队内的组织系统,明确人员分工,建立工作制度和责任制度。
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后勤工作是草原调查中极为重要的一部分,它是调查得以顺利进行和完成的基本条件,起着保证的作用,一定要十分重视调查队后勤人员的配备和后勤准备工作。
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后勤准备工作,包括调查仪器用品、交通车辆、乘骑役畜、鞍具、医药和生活用品等。
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调查仪器用品应由有关专业人员提出,并参加筹备。主要包括:测量仪器方面,如罗盘仪、测绳、花杆、步数器等;在需要测量时,应配备经纬仪、水准仪和大平板。调查测定设备方面,如钢卷尺、小秤、剪刀、样方尺、方格网、标本夹、采集杖、取土钻、铝盒、土壤剖面刀、扩大镜、秒表、样品盒、样品袋、各种记载表格、记录本、标签等。在制图计算方面,如绘图板、绘图仪、三角板、三棱尺、图夹、绘图纸、方格纸、计算器、求积仪、晒图纸、熏图筒、存图筒、各种铅笔、橡皮、胶带纸、透明水彩以及资料箱、工具箱等。
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对于以上各项准备工作完成情况,在出发去野外调查前,一定要认真检查,务使符合要求,打有准备之仗,而不要仓促上阵,影响调查工作的进行,降低成果质量。
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第三节 草原现场调查的基本方法
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一、现场调查的基本方法
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(一)踏查
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踏查又称概查,是对调查地区进行一次全面的概括了解,目的在于初步搞清调查地区或单位的范围、边界、气候和地形的总特征,了解草地类型分布的大致规律,主要类型的特征,季节牧场的分布、利用和草原基本建设概貌,为详查选择调查路线,拟定具体计划。
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踏查应由有关专业人员与熟悉当地情况的干部与生产者共同进行,以便他们起向导和介绍情况的作用,并回答调查人员的问题,把现场踏查与访问调查很好地结合起来。
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踏查时根据踏查范围大小,携带1/10万或1/20万地形图,按不同的地形和利用区域进行,在地形图上标明踏查路线,踏查路线应垂直穿插地形变化,以利于了解不同类型草地的分布规律,同时也要掌握制高点,能目视较大范围,踏查应尽可能巡视边界。
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踏查要了解草原环境全貌特征,勾绘草地边界,草原类、亚类,季节牧场的大致范围,对主要草原类型进行记载,制定草原分类的初步系统名录,并尽可能采集不同类型的代表植物标本,特别是不知名的植物,以便鉴定定名,在详查时统一名称,实地观察和访问了解草原利用,农牧业生产,草原基本建设等方面的现状概貌和存在的关键问题。
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踏查中应及时整理当天调查材料,并在调查人员中研究改进工作,踏查结束后应做出总结,为进一步详查选定调查路线和制定工作计划。
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(二)详查
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详查是为完成草原调查任务,掌握现场资料的过程,采用现场调查与访问相结合的方法,而以野外现场调查为主要工作内容。调查时选定一定的调查路线,进行样地与样方记载测定,判断草原类型及其分布界限,采集各类样品,了解水利、土地资源,草原利用现状,草原基本建设布局,为绘制草原类型图(或草原资源图),估算载畜量和绘制草原利用现状图准备资料,详查中要每天做好小结,整理和处理各项调查资料与样品。
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详查是草原调查的主体工作,将在以下几节详述其方法。
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(三)访问
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访问调查是向调查地区或单位有经验的干部、技术人员与生产者进行口头调查,这是调查工作的重要手段,对于草原资源和环境,除主要依靠现场调查外,也必须做好访问工作,以检验调查结果和提供历史变化资料。而对于资源利用现状和生产、建设现状的调查,除需要现场调查外,则主要依靠于访问调查。
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访问调查应贯穿于调查工作的始终,同时,也可以集中一批问题,组织调查会和个别访问,做为一个独立的阶段,安排在现场调查以后穿插进行。
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访问调查应有详细提纲,事先提供给被调查人,便于有准备。调查时无论采用座谈会或个别谈的方式,都要认真做好记录,并及时整理出调查专题材料。
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二、路线调查方法
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(一)调查路线的选择与布置
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由于路线调查是在线上找出规律,通过线来联面,或者作为卫片、航片判读的依据,因此路线位置的选择,必须具有代表性,能反映草原植被及其生长地特征的变化规律。鉴于地形对气候、土壤、植被等自然因素的重大影响,随着地形的变化,植物生活的基本条件也相应变化,因此路线位置的选择一定要垂直穿插于地形和草地植被的变化部位,同时还要照顾到交通方便以及具有明显地物标志,以便利用现代交通工具和利用地物,在地图上确定调查现场的方位。
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决定调查路线,必须经过慎重的研究,踏查和访问是正确确定调查路线的必要准备,路线的布局根据调查地区的特点可以有以下三种形式:
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1.路线间隔法 根据一定的间距,布置若干条基本平行的调查路线,这种方法采用的条件是地形、植被的变化比较规则,穿插变化部位的调查路线有道路可以通行。这种布局是在平原地区和地形变化不很复杂的山区最常采用的方法,调查路线之间的距离,因调查的范围大小,草原类型变化的复杂程度有所不同,通常根据调查地图比例尺有如下规定:
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地形图比例尺:,,,,
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路线间距(km):0.5~1,1~2.5,2.5~5,5~7,7~10
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在山区,调查路线一般均是沿主沟方向前进,而主沟的两侧往往有不长的侧沟调查路线上进行工作时,应该以延伸向两侧的横断线做为工作面。
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当调查路线之间的地区,地形有显著的不同变化,例如在山区,有垂直于调查路线的发育的侧沟等,为弥补路线间的空白,可以在调查主线上向左右两侧设立若干辅助线,何处应设立辅助线,借助于地形图和航空像片就可以判断,并在底图上标明。
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2.区域控制法 当调查地区地形复杂,无法按一定间距布置调查路线,可以按地形划分区域,分别控制,进行调查。在区域内沿制高点(如山脊)布置路线,向山坡和山谷穿插调查,控制区域内草原类型的分布界限。
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3.方格网法 这是在地形平坦开阔地区,底图比例尺大(1/2.5万或更大),进行草原类型调查时采用的方法,它是将调查地区划成有一定间距的若干方格,沿方格网线进行调查,控制每一个方格内草原植被的变化界限。
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方格的间距通常为比例尺基数的1/50~1/100,如1/万地形图,方格的间距为100~200m,根据拟定的各种调查路线,在出发赴现场调查以前,要在地形图上标明。
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(二)在调查路线上的工作内容
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调查工作按在地形图上布置的调查路线进行。在野外,首先找到路线的位置,沿路线前进,注意对好方位,借助汽车里程表或用步数计,记录前进距离。当路线有所修改时,在地形图上也应标明。
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沿路线前进时,注意目视范围内所能见的边界,环境条件、草地类型、草原利用和草原基本建设的全貌,必要时可登上路线附近的制高点,扩大视野,把实地观察与访问结合起来,对所得资料要做笔记,凡在底图上能标明的内容,均应在底图上勾绘出它的位置或界限,如生产单位,季节牧场界限,现有草原基本建设、水源、森林、农田、重要地物等位置,并注意校对踏查时所得结果。
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要判断草原类型的变化,以及它与海拔高程、地形,土壤基质状况等的相关性规律,在地形图上勾绘草原类型界限,标明类型编号。
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在各草地型(小比例尺调查为型组)内,确定有代表性的地段,选择记载样地和测产样方,进行草地型的定性与定量测定分析。样地一定要选择在该类型分布比较稳定的地段,而不要设置在有过渡性质的地段,即与其他不同类型的交接地段。
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记载的草地型必须有一定面积,才能在图上反映出来,作为草原类型图,还要考虑到它实际上的生产意义,图形不宜过于琐碎,通常以图上1cm2为上图最小单位,其面积为:
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地形图比例尺:,,,,
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250×250m2,500×500m2,1×1km2,2×2km2,5×5km2
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1cm2面积:6.25hm2,25hm2,100hm2,400hm2,2500hm2
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在地形复杂地区,上图单位内往往含有由不同草地型有规律结合而成的复合体。
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以上所述调查内容,将在以下几节内详细阐明。
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路线详查中所得记录和资料,必须逐日及时整理,对可疑部分要即时复查。
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第四节 草原自然环境条件的调查
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一、气候条件调查
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(一)内容
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草原气候调查以水热条件为中心,包括:
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1.气温 年平均气温,月平均气温,年月平均最高、最低气温和出现期,年内绝对最高、最低气温和出现期,播种季节、牧草返青期内的旬平均气温。
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2.地温 土层为5cm、10cm、20cm、1m、2m处,年、月平均地温,最高、最低及其出现期,播种季节、牧草返青期内旬平均地温。
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3.积温 年积温,大于0℃、5℃、10℃的年积温。
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4.霜期 初霜期,晚霜期,无霜期,生长期。
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5.冰冻期 结冰期,解冰期,冻土层厚度。
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6.降水 年、月平均降水量(降雨与降雪量),最高、最低年、月降水量(降雨与降雪量),月、日最大降水量,各月降水日数,最大连续降水量与天数,暴雨强度和持续时间。
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7.积雪 降雪期,融雪期,稳定雪层起讫时期和天数(积雪期),积雪厚度。
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8.湿度 月平均相对湿度。
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9.蒸发量 年、月蒸发量。
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10.日照 年、月、日照数,晴天和阴天的概率。
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11.风 主风和害风风向,月风向,月平均风速,最大风速和出现期。
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12.灾害性气候情况 了解灾害性气候发生的历史状况,如特殊干旱,积雪过厚(造成牲畜采食牧草的极大困难),寒流,大风,冰雹等发生的时期与频率,危害程度,防御的可能性。
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(二)方法
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主要是搜集当地或附近气象台、站,水文站历年气象资料,也应重视向当地有经验的农牧民访问调查他们历年来对各种气候现象和变化的观察结果以及判断方法,特别是关于灾害性气候的情况。在调查中除了解调查区总的气候概貌外,应尽可能分别不同地形区域和季节牧场区统计分析。
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二、地形条件调查
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(一)内容
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综观调查地区巨、大、中地形的特征,了解不同地段具体地形的分布变化。在山区草地,要查明不同海拔高度地区山体结构,山脊和谷地分布方向、宽度、坡向、坡度、坡面特征;在平原草地要查明不同地形的高程,起伏变化的位置和程度,倾斜方向等;在沙丘草地要查明沙丘、沙带的形成、特征、分布高度,沙丘间距和流动方向以及固定程度等,在河谷草地要查明河道流向,河谷的切割深度、宽度、河漫滩、阶地的高程、宽度、阶梯级数等。调查地形,特别要和不同地形上草地植被分布,变化情况紧密结合起来。
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(二)方法
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运用航空像片和地形图提供的地形轮廓,在踏查和详查中,进行实地观察记载,与航空像片判读结合。
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地形类型的划分与描述,可以参照以下内容:
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1.按地形规模划分地形等级 按地形规模判别地形等级,以利于对调查地区的地形全貌进行概括地描述,在全貌描述中,对草原经营有意义的,主要是中地形以上的变化。对小地形、微地形只是在进行土壤剖面记载和草原类型样地记载中做出描述。
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按地形规模通常划分为以下地形等级。
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(1)巨地形:平面幅度由数十至数百千米,垂直高差以千米计的地形,如巨大的山脉,宽广的盆地与平原等。它们引起大气的显著变化,形成不同的草地类与亚类,引起草地类型的水平地带性(水平分布)或垂直地带性(垂直地带性)变化。
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(2)大地形:平面幅度由数百米至数千米或更大,垂直高差以百米计的地形,各山系中的各个山体、宽阔的河谷、广阔的洪积扇、洪积—冲积平原、沙漠等,它们引起地区性气候与基质的变异,形成不同的草地亚类。
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(3)中地形:平面幅度由数十米至数百米或更大,垂直高差以百米计的地形,如山体的不同坡向、坡度、坡形、坡位,河谷地形中的河漫滩、阶地,沙漠中的低丘(高10~60m,长者为低岗)。它们引起地方气候与土壤基质的变化,具体地决定了草地型的分布。
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(4)小地型:平面幅度2~20~50m,高差以米计的小丘,小岗(高10m以下),小洼沟,小洼地等,影响小气候,也要引起草地类型的局部变化,有时可以形成草地微型。
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(5)微地形:平面直径由10cm至1~2m,高度以厘米计的微小起伏,引起土壤水分与基质的变化,决定着草场结构与种类组成的个别变化。
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2.按地形形态划分的地貌类型 按地形形态划分的地貌类型,主要用于对巨地形的描述,通常可将地球陆地表面的地貌划分以下五种基本类型。
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(1)山地:群山起伏,绵延很广,高度很大的地区,山地按形态特征,绝对和相对高度的不同,可以划分为以下五类大地形,高度标准在不同地区的山地有一定差异,表6-1可供划分时参考。
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表6-1 山地类型及特征
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表中,最高山与高山的界限(5000m)大致与我国现代雪线平均高度相吻合。高山与中山的界限(3500m)主要考虑到剥蚀性质的差别,在此线以上寒冻风化强烈。中山与低山的界限(1000m)主要考虑我国东部山地大多在1000m左右,受流水作用侵蚀切割较强烈。低山与丘陵界限不明显,主要依据相对高度与形态特征划分。
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(2)高原:为高度较高的大片完整高地,相对高度200~500m,高原与平原从地形形态外观来看是很相似的,它们的区别,主要在于海拔较高,相对高度的差异较大。许多高原,可以视为高平原,有的高原海拔很高,大于1500m,或如我国青藏高原在3000m以上,这种高原海拔高,气温低是高山准平原式的高寒高原,对草原类型形成与分布有明显的影响,虽然这是与气候、植被有联系的考虑,但由于地形是自然因素的存在形式,因而在判别与描述地形特征时,仍应该考虑到这些特点,做出区别的认识。
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(3)丘陵:高度不大,地表起伏不平,丘间平地面积较大的地形相对高度小于100m。
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(4)平原:高度较低,起伏平缓的广大平地,相对高度小于50m,谷地是一种特殊的平原地形,它是两侧有岭,范围广泛,但狭长如带的平原。
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(5)盆地:为丘陵或山地所环绕,周围高,中间低的平原或高原,中间与周围高差达500m以上。
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三、土壤条件调查
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(一)土壤调查的内容
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了解调查地区内土壤的成土条件、土壤的理化性质、肥力特征进行土壤分类,了解不同土壤类型的分布,以及它们与草原类型分布,利用和改良的关系。
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(二)土壤调查的方法
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把土壤作为草原的一个自然条件来调查,它与草原类型调查紧密结合,按调查线路,在不同地形部位和草原类型上挖掘土壤剖面,描述土壤和进行土类命名,采集供分析用的土壤样品以及分段和整段土壤标本。土壤的成土条件,如气候、地形、植被、成土母质等,则在踏查与详查中做统一考查。
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当有专业土壤人员参加进行综合调查时,可以单独绘制土壤类型图。
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土壤剖面挖掘和描述的一般方法如下:
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1.剖面的种类
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(1)主要剖面:设在地形和植被具有典型性的地段,作为全面观察记载的对象,深度要求达到母质层,通常约为150~200cm,具体位置应在地形图上用“⊕”符号标明。
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(2)对照剖面:了解主要剖面土壤特征的变化程度与稳定性,设在同一土类的某些性状发生变化的地段,深度要求达到主要土层,通常约为75~100cm,一般不必采样,具体位置在地形图上用“○·”符号表示。
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(3)定界剖面:主要是了解土壤界限,深度30~40cm即可,不需作详细记载,也不必采样。具体位置在地形图上用“O”符号表示。
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2.剖面的层次 见表6-2。
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表6-2 土壤剖面分层表
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3.土壤剖面记载内容
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(1)编号:可用以下代号——⊕01,⊕02……
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(2)地表以上记载:包括地形、植被、地表特征等。
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(3)剖面记载:下坑观察剖面时,首先在坑底采取一个土样,然后在观察面的右边挂一皮卷尺,左边用小刀修成宽约20cm的毛面,深度与剖面同,再用盐酸逐层鉴定石灰反应的强弱,再依质地、颜色、结构、干湿度等不同特征,划分A、B、C层,记载其厚度、坚实度、植物根系、新生体、侵入体、石灰反应、pH、过渡状况等(表6-3)。
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表6-3 土壤剖面记载表
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①颜色:主要有黑、暗栗、栗、褐、暗棕、棕、红棕、红、黄、白、灰白、浅灰、灰、暗灰等。
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②质地:
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黏土:质极细,搓成条后可弯成小环不断裂。泥球压成饼,边缘无裂缝。
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重壤土:湿时搓成条可弯成环,泥球压饼,边缘有小裂纹。
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中壤土:湿时可搓条,但不能弯环,泥饼边缘有裂缝。
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轻壤土:手摸感觉有沙粒,不能搓长条,泥饼多裂缝。
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沙壤土:大部为细沙,不能搓成条,湿时能捏成球,但不能压饼。
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沙土:多为砂粒,有刺手感觉,不能搓成条,湿时也不能捏成球。
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③结构:
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块状:大块状>10cm,小块状5~10cm。
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碎块状:大碎块3~5cm,中碎块1~3cm,小碎块0.5~1cm,碎屑、粉块<0.5cm。
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核状:大核状>20mm,粗核状10~20mm,中核状10mm,细核状5~7mm。
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粒状:粗粒3~5mm,中粒1~3mm,细粒0.5~1mm。
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柱状:大柱状>5cm,中粒状3~5cm,小粒状<3cm。
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片状:板状>5mm,片状3~5mm,薄片状1~3mm,页状<1mm。
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④湿度:
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干:起灰,放在手中无湿感。
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润:放在手中有明显湿感,土团上可按手印。
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潮:挤土团,手有水湿印,但无水流出。
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湿:用手挤土团有水流出。
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⑤紧实度:
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极紧实:小刀不可入土,只有在锤击的情况下,才能把刀插到土壤中几毫米。
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紧实:用大刀小刀可入土1~2cm。
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较紧实:小刀稍用力入土2~3cm。
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较疏松:小刀用力不大可深入土中,工具、土钻稍加压力即可入土。
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疏松:轻压土壤即可散开,不粘结。
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⑥石灰反应:用10%稀盐酸滴测,如有碳酸盐存在,则产生CO2泡沫,等级划分如下:
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—无泡沫,+有少量泡沫与微咝声,++有中量泡沫与明显咝声,+++强烈起泡沫与咝声。
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⑦新生体:盐壳、盐斑、石灰结核、石膏层、结晶体、铁铝、结核、氧化亚铁斑等。
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⑧侵入体:虫类与动物、动物穴、植物根、石块(直径>10cm)、角砾(直径3~10cm)、碎石(直径1~3cm)等。
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⑨植物根系:大量+++,中量++,少量+。
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⑩pH:说明土壤的酸碱程度,一般用试纸或广泛指示剂比色测定,比色标准如下,
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颜色:红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。
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pH:4、5、6、7、8、9、10。
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酸碱度:强酸性←酸性←中性←碱性←强碱性。
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(三)土样和标本采集
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在剖面形态观察记载后采集
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1.分析样品 各主要剖面,分层采1kg,装入布袋,如发生层不明显,则按不同深度采集。袋内、袋外均加标签、编号,注明剖面号、采集日期、深度、采集人。土样带回室内阴干。
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2.定容土样 按原来状况取一定容积的土壤,测定土壤物理性状,标签方法同上。
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3.分段标本 将各层土壤,保持原来结构,采集少量装入分层的纸盒中,盒内外贴标签。
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4.整段标本 按标本盒大小(通常长100cm,宽20cm,厚12cm),将土壤整段采下装入、钉紧并贴上标签。
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5.地下水样本 用带塞瓶盛0.5L,取样前用地下水洗3次以上。
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(四)土壤理化性质分析
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项目根据需要决定,通常包括土壤水分,团粒结构,有机质含量、氮、磷、钾总量及速效量,易溶性盐类。将所采取样品,送实验室化验分析,有些项目也可在野外调查中进行速测。
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第五节 草原类型调查
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一、草原类型调查中样地的选择与样方布置
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沿调查路线进行详查,了解到各草原类型分布界限以后,要对各个草原类型进行定性和定量测定,最后予以定名,描述提出其产草量和载畜能力。草原类型分布,总有一定面积,对它的定性、定量测定,不可能在全面积上进行,而只能在具有代表性的典型样地和样方内进行,样地和样方代表着一个类型的全面,必须科学地认真选择与布置,力求其有最大代表性。这对于提高调查结果的准确性,是一个十分重要的前提。
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定性工作是在记载样地内进行的,样地应选择在该草原类型分布的中心地段,发育完整稳定,而不是具有过渡性的该类型分布的边缘地段。布置样地的具体部位,应具有该类型分布的典型环境,草群发育正常。
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在利用航空像片调查时,可以根据航空像片上地形的全貌,在已选定的调查路线上选择样区部位,并在现场对照、验证和做必要的调整,而后具体选定样地的位置。
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样地的面积和重复数量,根据草地型植被组成的均匀与稀密程度以及该型草地分布面积的广泛性与变化程度而定,一般样地面积为10×10m、或扩大到10×20m,在植被稀疏的荒漠和灌丛草地,样地面积扩大到10×100m或10×150m,每一类型记载样地的数量,根据该类型分布的面积和均匀程度而不同,在同一条调查路线上为1~3个。一般每一样地控制的面积,当底图比例尺为1/1万时为50hm2,1/10万为100hm2,1/20万为500hm2。重复的样地,应设置在该草场类型分布区域内的不同的代表性地段。
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定量工作,即牧草产量的测定,是在测产样方内进行的、测产样方重复的数量较多,应该分散分布于样地内与附近,使其能兼顾该草场型分布区内的不同地形部位和草丛的发育状况,兼顾产草量的差异,但应注意它们所代表的地段,在整个草地型分布区内应占有的比例,而不要平均对待,最终反而失去了代表性。测产样方的面积通常为1×1m,在草丛稀疏时为2×2m或2×2.5m,极稀疏时应扩大为2×5m或5×10m,每一样地布置测产样方数量3~5个。
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记载样地和测产样方均应编号,并在地形图上标明其位置,符号如下:
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记载样地:□ □ ……
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001、002、
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测产样方:△ △ ……
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001、002、
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二、草原类型环境条件调查
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(一)地理位置
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包括地名,离重要目标(如场、社、队部、公路或明显地物)的方位和距离,海拔高度。
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(二)地形
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描述该草原类型所处大、中地形部位,以及特殊的小地形变化。山地草地的中地形描述尤为重要,山坡、山谷、山麓是山地中开阔的地段,是山地草地的主要着生地,特别是山坡,在山地中所占面积最大。山坡的不同坡向、坡度、坡形、坡位都影响到水热状况的再分配,可以出现不同的草原类型,在调查中应注意观察记载。大、中地形的判断描述方法如下:
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1.山地地形 山地包括山峰、山脊、山嘴、山鞍、山坡、山谷、山麓等地貌单元,它们的特征如下:
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山峰:山地中比较孤立的高点,向周围都是下降的坡。
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山脊:山地中呈线状的高地,向两侧是下降的坡。
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山嘴:向河谷或平原伸出的山脊。
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山鞍:山脊中相对低下的部分,呈马鞍状。
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山坡:山地中的坡地。
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山谷:呈线形的低凹地,由谷底与谷坡所组成。
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山麓:山的尾部与平原的交接处,常为向平原倾斜的坡。
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山峰、山脊、山嘴、山鞍都属于山顶部分,也都是分水岭。山地中有些山顶,经过长期的大气营力和水流作用的剥蚀而形成比较开阔的平山顶,称为准平原。
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山坡坡向可以划分为:阴坡:北坡、东坡和西北坡;半阴坡:东坡和偏北的西坡;半阳坡:西坡和偏南的东坡;阳坡:南坡、西南坡和东南坡(图6-1)。
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图6-1 坡向的生态划分
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在狭窄谷地中,坡前有较高山脊蔽荫,此时一些东坡或西坡可以划为阴坡,南坡亦可划为半阴坡。
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坡度可以划分为:平坦:坡度为2°以下;缓坡:坡度为2°~5°;缓斜坡:坡度为5°~15°;斜坡:坡度为15°~30°;陡坡:坡度为30°~45°;险坡:坡度为45°以上;悬崖:70°以上。
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坡形可以划分为:平直坡、凸形坡、凹形坡、复式坡(凸凹相间)。
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坡位可以划分为上、中、下三部分。
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2.丘陵地形 丘陵地形按其形态特征可以划分为:
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岗陵:为不大的圆形高地,相对高度可达100~200m,而底部直径大于相对高度好几倍。
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长丘或长岗:为伸长的高地,其长较宽大数倍。
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小丘:高度较低,相对高度仅10~40m,坡度略陡。
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残丘:为受长期强烈剥蚀作用残留的小丘,丘顶与平坦地面高差很小,呈馒头形。
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丘间平地:岗陵、长丘或小丘间面积较大的平地。
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3.黄土地形 在黄土地区由于水流的强烈剥蚀,使原来平坦的地面被切割得支离破碎,形成特殊的黄土地貌。按其形态可划分以下主要类型:
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塬:是黄土覆盖较高的平地,面积较大,塬的表面平坦,在塬面上表现为片状剥蚀,塬的周围为沟谷环绕,塬的边缘由于受沟谷的侵蚀支离破碎,参差不齐。
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梁:是条状或脉状的高地,由两条平行的沟谷切割塬面而成,也有一些梁是黄土堆积前就具有基本轮廓。梁往往分布在两条平行的谷地之间。
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峁:是单个孤立的丘陵,为梁受沟谷切割而成,有的是由于古地面的影响而成。峁常分布在切割厉害的河流下游地带或河流交汇处。峁可分为连续峁和孤立峁两种。连续的峁多数是梁切割而成,两峁之间为较低的分水鞍部,经分割后成孤立的馒头形。两峁之间为沟谷切穿,完全分离。
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坪:是分布在河谷或大沟谷中,由古老谷地经黄土堆积而形成的平地。坪具有一定的高度,表现比较平缓,一般向下游倾斜,顶斜度为几度到几十度。坪是主要的农耕地区。
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4.平原地形 平原一般是指人们的视线范围内(约30~50km)地貌漫平,高差很小的广阔的平坦地面,一般海拔高度在200m以下,相对高差在50m左右。
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平原的地形外貌比较简单,当其与山地相连,可以划分为:
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山麓洪积扇:山地转为平原的地段,由洪积冲积卵石—砾石构成的倾斜平原,倾度约5°~10°,在河口以下形成冲积锥。
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扇缘地带:洪积扇与平原交界处,地下水位高,乃至溢出地面的地段。
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平原:广大的平地。按其成因有冲积平原、洪积平原、河流冲积平原、湖滨平原和剥蚀准平原等。
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5.沙漠地形 是由厚薄不等的沙层或大小不同的沙丘组成的风积地形,从广域范围来看,它是平原中的特殊地形。沙漠地形可划分为:
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沙纹(沙波):覆盖沙层厚度不大,沙地表面形成波状起伏的微地形,沙纹与风向垂直,通常称为覆沙地。
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沙丘:呈长垄状延伸的沙质丘陵,高度有时能达百米以上。沙丘可分为以下四种:
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新月形沙丘:形似新月流动得很快的沙丘,两个以上的新月形沙丘连接在一起,称为沙丘链,其上通常无植被。
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沙垄:长条状沙岗,移动较慢,不同程度地着生有植被。
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沙堆:在水分条件较好,着生灌丛或草丛的情况下,植物阻碍吹扬的砂粒而集成的砂堆,形如坟墓,通常称为固定半固定沙丘。
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沙山:综合性大沙丘,高可达100m以上,状如大山,其上一般无植被。
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沙丘又可划分为以下部位:沙丘基部,沙丘向风缓坡,沙丘顶部,沙丘背风陡坡,沙丘间低地。它们之间形成草原植被得以生存发展的条件有很大差异。
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不同类型的沙丘,按其移动速度可以划分为流动沙丘、半固定沙丘、固定沙丘三种类型,具有草原经营意义的主要是固定沙丘。
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6.河谷地形 河谷是由河流在山地或平原上切割而成的谷地,可以划分为以下部分:
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河床:水流的通道。
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河漫滩:由河流现代冲积形成的滩地。位于河床附近。在洪水季节被水淹没,按其不同部位又可划分为近河床河漫滩,中央河漫滩和近阶地河漫滩。
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阶地:位于河漫滩上部的阶梯状的台地,是古老的河漫滩,现代洪水泛滥已不能淹没。按阶梯形状,自下面上划分为一级阶地、二级阶地等。
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河岸:阶地以上基本上脱离了河流浸润作用的古老冲积平原。
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(三)土壤
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与草原类型相对应的土壤类型及其理化性质的判断,一般是伴随着草原类型调查进行的,其具体方法已在第四节内讲述。此外,应特别注意土壤基质条件的描述,它无论在草场类型形成和草场利用改良方面都具有重要意义。
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土壤基质是指堆积于基岩上的较为松散的堆积物,属于岩石的风化物和各类沉积物。它们或作为成土母质,或作为植物着生的“土壤”。土壤基质作用的本质在于其特殊的水分,地温状况以及它所产生的物理——化学特性对植物的影响。在相同的气候带范围内,基质性质乃是决定植被与土壤分布的主要因素,尤其在气候严酷的干旱荒漠、草原和寒冷的高山地区,基质的作用更显得突出。
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土壤基质的调查描述,主要说明其组成物质的性质,即它的由来和质地。如属于岩石风化物坡积或残积的石块或碎石,冰川沉积物—漂砾、砾石或细土,洪积物—砾石或砂砾,冲积物—沙或细土,风积黄土,风积沙与湖相沉积物等。
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(四)地面状况
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土壤表面状况包括各种地面隆起、地表径流、地面覆盖物、动物活动等各种因素所造成的表现,记述的主要内容如下:
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1.各种土丘、草丘、石丘的大小、数量。大小可划分为小、中、大型,其标准为:小型——直径和高度在25cm以下,中型——40cm以下,大型——40cm以上;数量可划分为少、中、多,小丘占草场面积<15%为少,15%~25%为中,>25%为多。
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2.蚁塔和鼠洞等动物穴的数量,可划分为少(个别)、较多(10~20个/100m2),很多(20~50个/100m2),极多(50个以上/100m2)四级。
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3.地面侵蚀程度和侵蚀面积,风蚀可分为较轻(个别的片状剥蚀)、中度(明显的片状剥蚀)、严重(表层细土吹失,出现风蚀沟、风蚀墩)。
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水蚀可分为小片蚀、细沟、冲沟、巷沟、滑塌。
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4.石块、残留树桩等地面覆盖物,覆盖面积占草场总面积的百分数。
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三、草原植被调查
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(一)季相
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指植物群落季节性外貌,记载主要植物的叶、花、果与枝干的色彩组合,季相因季节和植物不同的生育阶段而变化。
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(二)生活型
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是按照植物适应环境所表现的外貌特点的分类,是植物的生态类群。植物生活型的分类方法很多,最基本的可以按植物基本生长形式,将草场植物划分为:乔木、灌木、半灌木、多年生草本植物、一年生草本植物、苔藓、地衣七类。多年生草本植物数量最多,又可按它们营养繁殖的特点,划分为根茎草类、疏丛草类、根茎—疏丛草类、密丛草类、匍匐茎草类、根蘖草类、根颈草类、鳞茎块茎草类等八类。
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(三)层和层群
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是草地植物群落的垂直结构。
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层:按照草地植物的高度划分。一般分为乔木层、灌木层、草本层、小灌木及小半灌木层、地被层(藓类、地衣)。
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层群(层片):按草地植物生活型划分。当草丛中属于相同或相近生活型的植物,具有相当多的数量,能占据一定空间时,可以划为一个层群。层群往往和层相一致,但有的层可以进一步划分为几个层群,如草本层中可以包括草丛禾草、直根性杂草类、短命植物等层群。
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(四)高度
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草层高度:草丛叶片集中分布的一般高度。
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生殖枝高度:量至穗顶或有花、果的最上枝条顶部。
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营养枝高度:量至茎的最上部。
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植物高度与产量之间有一定的相关性,也是反应草场生产能力的一个指标。
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(五)多度
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指在记载面积内植物种个体数量的多少,通常用下列德氏多度制记载:
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Soc(sociales)——形成背景或极多、Cop3(copiosae)——很多,Cop2——多,Cop1——尚多、Sp(sparsae)——稀少、Sol(solitariae)——个别,Un(unicum)——单株。
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(六)盖度
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指植物的植冠(茎、叶、花序)投影或基部覆盖地表面积的百分率。前者称投影盖度,后者为基盖度。通常记载投影盖度。
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盖度又可以分为个别种的分盖度和整个草丛的总盖度,分盖度的总和通常大于总盖度。
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盖度用%表示。测定方法通常有四种:目测法、样方法、点测法与样线法。
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1.目测法 是在记载样地内直接用目测确定。熟练以后可达到一定的精确度通常不超过5%。
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2.样方法 在一定大小的正方形或长方形样方内测定。面积通常为1~2.5m2。在样方框内有用细铁丝或塑料丝编成的5×5cm或10×10cm的方格网,按不同植物植冠投影占有的方格数统计盖度。
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3.点测法(针刺法)在一个直立的样框架上安装若干根垂直向下或倾斜呈45°角的细针,各针间保持一定距离(如5cm、10cm等),以样架沿样地的对角线或每间隔一定距离移动,用触及各种植物的刺点数与全部刺点数的百分数求得分盖度,对中等密度的草丛全部刺点数应不小于100点,稀疏草层400~500点,或1000点;此法对灌木,高大草丛以及十分稀疏的荒漠植被不适用。
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4.样线法 用长度为10m或更长的线段(可用测绳),置于草丛上部,量出植冠在线段上所跨长度,同线段总长度之比,求出盖度%,线段在记载样方内至少设置5段,平行或交叉排列,这种方法主要用于株丛大,数量不多的灌木或大丛草本。如分别记录各个植物的盖度,便可计算分盖度和统计频度的百分数。
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灌木的盖度有时也用郁闭度表示,划分0.1~1的10级,当灌木株冠连续封盖全部记载样方时,郁闭度为1。
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(七)种的参加度(参与度)
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各种植物的分盖度与总盖度之比的百分数。
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(八)频度
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是草地中某种植物的个体,在一定面积上分布的均匀程度,用有该种出现的样方数(不论在样方内个体数量多少),与全部样方数的百分比表示。
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频度与盖度,多度结合运用,能较完整地反映该种植物在草丛中的数量,所占的营养面积和分布状况,因而也就较准确地反应该种植物在草丛中的地位和作用。
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测定频度,一般草本通常可用0.1m2(0.5×0.2m2)的小样方或直径为35.6cm的铁丝样圈,在记载样方内等距投掷,重复50次。小灌木、半灌木及高草,可用1m2样方,重复20次,灌木用10m2,重复10次。
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(九)生活力
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是植物在该环境条件下完成生长发育过程的能力。可以划分三级:
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强级:生长发育良好,生长茂盛,并能用种子繁殖或有旺盛的营养繁殖能力。
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中级:能正常生长,但不能完成发育阶段,不能结实,营养繁殖不旺。
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弱级:不能正常生长发育,不能结实,营养繁殖和生长也弱,表现比正常生长植株短小细弱。
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生活力的统计,能有效地说明草地发育的程度和演替的趋势。
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(十)物候期
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指植物所处的生长发育阶段,记载以大多数个体为准,对少数处于不同发育阶段的也应注明。通常为10%时,即可作为新阶段的始期,仍残存20%时,可作为该阶段的末期。
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物候可划分以下时期,记载时并可用下列符号表示:
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:萌芽或新叶初出。
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:分蘖或抽条。
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:拔节或枝条伸长。
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:花序抽出前的营养生长时期。
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:现蕾或抽穗。
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:初花。
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:盛花。
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:花凋谢。
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:绿果,形成果实与种子,但未成熟。
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:果实已成熟或散落。
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:秋季再生或放牧,刈割后的再生。
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:休眠。
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:枯死。
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(十一)生态类型
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按植物与个别生态因子间的关系划分的植物类型。例如按水分和土壤基质可将草原植物划分为水生、湿生、中生、旱生、多浆类旱生、盐生和沙生等生态类型。
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(十二)根系
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对于草场植物地下部分垂直与水平分布的观测,需挖取剖面,分种测定其根系分布深度、广度,并注意各植物种之间根系的相互关系。根量测定,可按种或按群落取出一定体积土壤中的根量称重。
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(十三)群落结构图解
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对于植物群落地上、地下部分的垂直与水平结构,植冠投影盖度,植物基部水平投影,还可以用图解的方法表明。地上、地下部分均可划取一定的断面,断面前竖立方格网,在方格网上按比例描绘。植冠投影盖度,可在植冠上方架方格网(通常可用1×1m),在方格纸上按比例勾绘出植冠盖度,不同种植物可以规定不同的图解。
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四、草原类型复合体的调查
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由于局部地形的影响,如山地的坡向,沙丘的坡向与丘间低地,平原中的小地形和土壤基质的变化等,在互邻的地形部位上,往往见到不同草地型有规律地重复出现,组成草地复合体。组成复合体的几个草地型面积都比较小,在草原调查制图时不能做为上图单位,只能作为一个复合体在图上表示出来,这是草原调查,特别是山区草原调查中,经常遇到的情况,必须妥善处理。
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对于草地复合体,首先要调查清楚它的组成比例(即各个草地型以及它们在复合体中分别所占比重),可以选择典型地段实测,即穿过复合体的各组成部分,用测绳量出它们各自的长度和复合体总长度,从而计算出各组组成成分的比例。有时也可以用目测法进行估计,估测时要注意从不同方向观察来审议,以避免从某一个方向上视角受限制所引起的误差。在“草原类型调查记载表”中,要绘制各组成草地型在复合体中的地位断面图。复合体特征的记载,仍应以各组成草地型为单位,用样地记载的方法分别调查。复合体作为一个上图单位,它的总产量仍由各组成草地型的单产乘上它们在复合体中所占的面积比例然后各型相加求得。当复合体组成比较简单,各个组成成分所跨面积不大时,也可以按各草地型所占比例来布置相应比例的样方数,直接测得复合体的产量。
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复合体的名称以组成中占比例最大的两种主要草地型联缀命名。
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以上各项草原调查内容的记载,可采用本章所附:《草地类型调查记载表》,《植物频度测定记载表》,《灌丛及高大草丛地植被状况及产量登记表》(附表6-1、2、3)。
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此外,在路线详查进行草原类型定名、记载测定、勾绘分布界限的同时,还应对草原区内农田、林区、积雪区,无效利用区等地段的界限进行勾绘。对于河流、道路等地形图上缺乏的重要地物,也应补绘。对草原利用和草原建设现状如季节牧场界限、居民点、生产点、畜群点、水利建设设施等的位置,也应在图纸上标明。
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第六节 草原植物饲用价值调查
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一、植物标本、样品和种子采集
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(一)植物标本采集
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在调查中应采集各种植物标本,以供鉴定学名,同时植物标本也是调查所应搜集的实物资料。标本应尽可能是具有根、茎、叶、花、果齐全的植株,以便定名和保存。如一次采集不全,以后应补采。对地下繁殖器官应仔细挖取,保证完整。每种植物根据需要,采集若干份,通常为5份。挖取的植物标本应压入标本夹,对个体高大的草本,应折叠压制;灌木、乔木可选枝、叶、花、果分段压制;寄生植物应与寄主共同采集。
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采集的标本应在野外做好编号和登记表,特别注意植物易变特征的记载,如花的颜色等。
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标本采回后应细心整理,压制,及时换纸直至阴干定形,防止霉烂。发现花、果脱落,应装入小袋和株体压在一起。
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(二)牧草营养成分分析样品的采集
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牧草的营养价值在不同生育期差异很大,宜在利用期内采集分析样品,在短期草原调查中只能以开花期为准,来代表该种牧草的营养成分含量。这项工作量较大,最好结合定位工作,在不同生育期采样分析,以求其结果有实际意义。
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牧草的不同部位,营养物质含量也有明显差异,进行专门测定需按植物不同部位分别采样。通常以牲畜能采食的部分为准,与产量测定中剪割部分相似。
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分析样品在选择该种植物普遍分布的地区采集。每种植物采集量为500g至1kg,装入样品袋内,编号登记,并在袋内外挂好标签。
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营养成分分析,也可以按照不同草地型采取混合样品记明取样面积,以便计算单位草地面积的营养物质含量或生物生产能力,但应注意剔除牲畜不食的种类。
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分析项目视需要而定,一般包括水分、灰分、粗蛋白、粗脂肪、粗纤维、无氮浸出物、P、Ca等,对重要的优良饲用牧草,应进行氨基酸、胡萝卜素与微量元素测定。
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(三)优良牧草种子采集
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野生优良牧草指产量高、品质好、抗逆性强的种类。除在调查中注意实地观察外,应多访问。对野生优良牧草可单独另行编号,记载其形态学、生态学、生物学和经济特征。
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采集优良牧草种子,应注意达到成熟期,数量1~2kg,多则更好,分别装入布袋,挂上标签。采回后应晒干,防止霉坏。
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二、草原植物饲用价值的调查
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草原植物饲用价值,除在样地和样方测定中采集分析样品,进行营养成分分析外,还应在调查中,向当地干部和群众询问它们的适口性,必要时可就所采取的标本开专门的调查会。在访问时对草原植物食口性的评定多采用等级评定方法,共划分六个等级,标准如下:
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5(优):特别喜食的植物,在草丛中首先挑食。
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4(良):喜食的食物,但不从草丛中挑食。
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3(中):愿意采食的植物,牲畜经常采食,但爱食程度不如前两类,不表现贪食,喜食。
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2(可):不喜食的植物,牲畜采食不多,只有在以上三类植物被吃掉后才采食的植物。
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1(劣):不愿采食的植物,牲畜只在个别情况下采食。
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0(不食):根本不能食的植物。
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在对植物食口性进行访问调查时,应注意以下问题:
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1.聘请的访问对象应是具有丰富放牧实践经验的生产者,而且一次调查会最好聘请几位同志参加,以便引起他们相互议论,能更准确地做出评价。经过几次这样的访问调查,得到相似的结果,才能做为结论。
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2.访问座谈时,采用的是植物标本,必须说明该种植物的分布情况,使被访问者能认准植物,必要时应到现场观察,防止认错植物。
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3.访问内容包括当地土名和适口性,以及该种植物在草地中分布的广泛程度和能提供的实际饲用意义。访问适口性应注意问明因牲畜种类,植株部位和利用时期而引起的变化,加以分别说明,对植物有无特殊的优点或恶劣特性,如抓膘、催乳、恶臭、毒害作用等,应特别注意,加以说明。
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适口性访问记载可参考表6-4:
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表6-4 饲用植物适口性访问记载表
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对于植物的适口性调查,还可以采用随群放牧,实地直接观察的方法。在观察时要注意不要引起牲畜骚动,使其安静采食,如实地反映牲畜对不同植物的喜食程度。观察时要注意采食牲畜种类,采食日期与时间,牲畜采食植物的部位。由于不同牲畜种类和一天内不同时间牲畜采食的积极性有所差异,观察时对不同牲畜,在一天内的初牧、定牧、归牧三个采食时间分别进行。适口性观察记载可参考表6-5。
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表6-5 饲用植物适口性观察记载表
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适口性评价也可用适口性指数(index of palatablity)来表示
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任继周文集.第5卷,草原学和草原调查规划
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式中:IP——某种植物的适口性指数(%);
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M——群落中各种植物初步评分值的总和;
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M——某一种植物的适口性初步评分值(%),它是相对采食口数(GRi)与该种植物的优势度(SDRi)的比值,即
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任继周文集.第5卷,草原学和草原调查规划
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GR——某一时间内家畜采食i种植物的口数(NGi)占此时间内采食各种植物的总口数(SG)的百分比,即
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任继周文集.第5卷,草原学和草原调查规划
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优势度(SDR)系某种植物的盖度、高度、频度、密度和重量的相对值之平均值。现假设A种植物的优势度为67.4,B种为21。绵羊在1h内共采食了1735口,其中A种采食158口,B种121口。该草地25种植物的初步评分总和(Mt)为35.67,则A、B两种植物的适口性指数计算方法如下:
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任继周文集.第5卷,草原学和草原调查规划
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由此可见B种植物的适口性较A种要高得多。适口指数评价牧草适口性时考虑了不同种的植物,在群落中分布的特征。优势度相同的植物,具有同等的被食机率。如果某一种采食的口数多,另一种采食的口数少,即说明前者的适口性比后者好。对多种植物用不同种类的家畜分别进行观察后,便可定量地测定这些植物的适口性,比较其差异程度。
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第七节 水土资源调查
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一、水利资源调查
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在综合性草原调查中,应该有水利专业人员参加,负责水利资源调查,有关的调查方法,将在牧区水利课程中详细讲述,本节所说明的只是最基本的概念。
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水利资源调查的目的,在于了解调查地区内及附近可利用的地面和地下水水源,它们的分布位置和水量,以及对水质进行评价,调查水利资源的开发,利用现状。了解其用水解决人畜供水,农田和草地灌溉的潜力,为水利和草原生产总体规划提供依据。
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根据调查结果,应在调查底图上标明各种水源的分布位置、水量、河流和山溪,用年径流量(万m3)表示。湖泊、水库和池沼用库容容积(万m3)表示。泉水因为一般涌水量比较稳定,可以用涌水量表示(L/s)。地下水一般用动储量(m3/d)及静储量(m3)表示。对地下水还要查明其埋藏深度,开采条件及水质情况。水利资源可以在草原类型图上同时表明,与土地资源一起,组成包括草、水、土三者的草原资源图。
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在调查图上还要标明现有水利设施的位置,引水蓄水能力,供水系统的布置草图,灌溉面积及引用流量等,这些内容可以结合在绘制的草原利用现状图上表明。
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对于地面水和泉水的位置、流向,可以借助航空像片、地形图和实地调查获得。对于河流、山溪等地面水源的水量及其动态,可以通过当地水文部门索取“水文年鉴”查阅,在缺乏水文资料的地区,可以用浮标法现场测定,并在调查期内于洪水、常水、枯水期分别测定,结合访问调查,了解水量的年度间和年内变化,特别是洪水的情况,对湖泊、池沼、水库的库容,通过向水利部门和水库设计人员访问了解,泉的涌水量,可以用量堰实测,并访问其动态变化。
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在具有蓄水条件的地形部位,估计其上游地区的地表径流量,也是开发水源的一种途径。
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地下水源是草原区重要的水源之一。地下水共分五种类型,即:
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①上层滞水和土壤水;②潜水;③层间水,其中又分承压水和非承压的层间水;④岩溶水(喀斯特);⑤裂隙水。潜水、裂隙水分布较普遍,埋藏不深,可以用筒井取水,是解决人畜供水和小面积灌溉的重要水源。层间水一般埋藏较深,水量较大,水质也好,是打机井提水的主要水层,也是解决人畜供用和灌溉的重要水源。
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对于地下水源的调查,要由水利专业人员承担。
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水质调查,应采集水样,进行化验鉴定。在野外也可以用煮试、味试、纸试等简便方法进行初步评价。煮试是取水样煮干后,根据沉淀的多少,判定水质的优劣。沉淀越多,水质越差。味试是品水味,水味淡的水质好,苦的则含有盐碱质。纸试是把水洒在白纸上或白绸上,干后如无痕迹则是好水,呈红、褐色小点是水中含有铁质,发亮的白点表明水中含有盐碱。
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对于水源及其利用现状的调查结果,可以用表6-6统计:
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表6-6 水利资源统计表
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二、可耕地调查
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人工饲草饲料基地是基本草地建设的重要部分,具有大幅度提高草原生产能力的巨大潜力。在草原调查中,对可以开辟为人工饲草饲料基地的土地面积和分布,要做细致的调查。
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开垦草地,建立人工饲料基地要特别慎重,一定要防止盲目开垦,不能保收,或脱离为牧业服务去经营种植业,破坏草原得不偿失。因此在土地选择上要严格,而且首先要经营好现有农田、撩荒地和退耕还牧地。建立的人工饲草饲料地,一般均应有灌溉水源,要以水定地,保证稳产高产。在有充足雨量(年雨量在400~500mm以上,而且在生长季内分布比较均匀),在有把握经营旱农的地区,也可以经营一部分以种草为主的旱地。
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对于可耕地,一般应具备以下条件:有能满足灌溉需要的水源;有一定的热量,>10℃年积温在1800℃以上;有一定的生长期,无霜期在90d以上,有一定的土层,土层厚度在30~50cm以上;土壤无盐渍化或沼泽化,或者可以改良;地形平坦开阔,或者坡度不大,可以开辟为坡田、梯田。土地分布最好连片集中,接近冬春牧场,以便于经营,采用机械等现代化生产手段和产品运输。
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土地分布的位置,面积范围,应在调查底图上勾绘,并分清已耕地和可耕地。
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土地资源的调查结果,可以用表6-7统计:
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表6-7 土地资源统计表(hm2)
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第八节 草地利用现状调查
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一、各类草地界限与利用现状调查
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(一)边界调查
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搞清调查地区生产单位及其草场边界,是草原调查中一项基础内容。调查中要弄清现状,并在调查底图上勾绘清楚。同时要调查访问在边界方面是否存在纠纷,调整草场的意见,供进行草原生产总体规划时研究。在调查了解边界情况时,要倾听有关各方的意见,注意他们之间意见的分歧点,了解历史情况和收集有关的协议历史资料,要特别防止片面性。边界纠纷是一个历史形成的复杂问题,在调查规划过程中,要按照党的有关政策,经有关方面和上级领导部门共同协商解决,调查人员主要是搞清情况,也可以从有利草场经营,从全局出发,向有关部门和领导反映一些看法和建议,但要防止匆忙表态,介入纠纷中去。
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(二)季节牧场分布及利用调查
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了解现行牧场利用季节的划分,各季节牧场的分布范围和草原类型、气候、地形、供水特征,并在调查底图上勾绘出季节牧场界限。
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调查季节牧场的入场和出场时间,转场距离,转场期间的气候状况,转场途中水草供应情况。
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调查季节牧场的不同经营利用地段配置牲畜的种类、数量、放牧利用方法、经验和存在的问题,草地利用轻重程度,以及全年平衡情况,在季节牧场划分与平衡中存在的问题。
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草场利用程度可以从外观上粗放地划为五级。
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(三)天然割草地分布与利用调查
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调查天然割草地的类型、气候和地形特征,分布范围,并在调查底图上勾出天然割草地的界限。
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调查天然割草地适宜的割草时间、次数、产草量。当前实际的收割次数、时期、产草量。了解收割、调制、运输和贮存情况和机械化程度,干草质量和牲畜的利用情况。
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(四)人工饲草饲料地调查
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草原地区人工饲草饲料地基本上都是开垦草原后建立的,它是草原的治本改良,是提高草原利用效益的有效手段。在草原利用现状调查中,要了解人工饲草饲料地的面积和分布,并在调查底图上勾绘出它的范围界限。要了解人工饲草饲料地的经营方式,种植牧草与饲料作物的种类,产量水平,能提供饲草饲料的能力。
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(五)缺水、无水草原调查
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草原上不仅要有草,还必须有人畜饮用水,才能实际利用于放牧经营。缺水、无水草原就是指草原上缺乏或没有人畜饮用水源的部分,它们中大部分不能利用或不能充分利用。缺水是指目前供水不足,但可以在采取一般的引水、提水或输水改良措施后基本满足人畜用水的需要。无水是指不但目前无水,而且缺乏水源,在采取一般工程技术措施韵条件下,也不能解决供水问题。在调查中要按上述标准划分缺水与无水草场,并在调查底图上勾绘它们的分布范围界限,了解这类草场的利用现状,对家畜的影响,以及改善供水条件的可能性。
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(六)退化草原调查
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调查了解退化草原的表现、退化程度、成因以及它们的面积和分布,是在草原区划和规划中提出草原改良任务的重要依据。调查的困难在于能否得到草原演替变化的具体数据和如何规定退化草原的标准。
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二、草地改良任务和现状调查
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(一)天然放牧场与割草地植被演替趋势的调查
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草地退化、沼泽、盐渍化情况,采用灌溉、施肥、划破、松耙、补播、防除有害有毒草、排水、洗盐等培育改良措施的可能性,了解已采取的措施和效果及存在的问题。
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(二)草原虫、鼠、毒蛇的调查
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消灭害虫、鼠、毒蛇是草原改良的一项重要内容,要了解虫、鼠、蛇的种类、分布、密度和危害程度,现已采取的防治措施及其效果,改进这一工作的意见与要求,草场虫、鼠、蛇的调查方法将在草原保护课程内讲授。
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(三)野生动物与草原利用
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野生动物是草原资源的组成部分,也是草原牧草的消费者(直接利用的草食兽和间接利用的肉食兽),它们的种类、数量、分布直接影响到草原的生态平衡,也应是草原资源利用调查的组成部分。野生动物中一部分是受到国家法律保护的珍贵野生动物,一部分可以作为狩猎对象,在人类经营畜牧业的地区,由于人类活动的影响,野生动物的数量已大量减少,从草原改良的角度看,主要是消灭兽害,特别是狼害。要调查狼害的出现地区和危害程度,以及扑灭的措施。
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三、草原基本建设现状调查
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(一)调查不同季节牧场生产点
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主要包括畜圈、产羔房、配种站、剪毛房、药浴池、兽医站的分布位置,它们的草场条件及对草场的影响,在数量和布局上存在的问题。
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(二)了解各季节牧场原有的交通道路
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包括公路、火车路、驮运小道以及主、次牧道和桥梁的分布(长度、宽度、通过的地区和具体位置),需要新建的道路、牧道、桥梁数量、位置。
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(三)调查各季节牧场现有人畜供水点的数量、类型和布局
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水量和水质情况、兴建供水点网的可能性与布局。
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(四)了解生产单位所在地居民点的分布,存在的问题和改建规模,所需条件。要从逐步建设社会主义新牧区出发,了解通讯、医药卫生、文化教育、生活福利设施的现状和改造的需要。
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第九节 社会概况和生产现状调查
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一、社会概况调查
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(一)生产单位(区、乡、场)
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简史,现有的经营方针,体制和组织形式,经营管理制度,领导班子的组成和状况,贯彻党在农村各项经济政策的情况等。
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(二)人口和劳力
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包括民族,男女人口数,职工数,劳力数,牧业、农业、工副业和其他方面的劳力分配,人口增长速度。
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(三)草原利用简史。
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二、畜牧业生产现状调查
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(一)现有牲畜种类、数量、结构与周转
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包括各类牲畜的繁殖率,幼畜成活率,年内总增率,成畜死亡率,出栏率,年终净增率。并应了解近年来的历史数字和历史上最高、最低水平,调查分析变化原因,调查时可按附表6-4所列内容统计。
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(二)牲畜品种和生产性能
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了解各类牲畜的品种和反映其生产性能的主要指标——肉、奶、毛单产水平。现时采用的品种改良方案。
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(三)畜产品生产
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每年能提供的畜产品种类,包括各类毛、绒、鬃、尾、皮张、肠衣、乳、乳制品、肉类和活畜等,他们的单产和总产,畜产品的品质等级,畜产品的商品率。历年数字,历史上最高、最低水平和原因分析。按单位面积草地(hm2)和按牧业人口统计的畜产品数量。
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(四)牲畜的饲养方式
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各类牲畜的饲养方式,包括全年放牧、放牧与冬季补饲、半舍饲、舍饲。不同畜种补饲、半舍饲、舍饲供应的饲草饲料品种与定额。每年消耗的各类补饲与舍饲用草、料的数量和近年来的变化动态。它们的供应来源,现行补饲与舍饲标准的营养评价。
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(五)牧业收入与支出、盈亏情况
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按单位面积草地(hm2)和牧业人口统计的收入,牧民分配的实际收入,消长动态及其原因分析。
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三、农业生产现状调查
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(一)首先要调查农业生产的方针,种植业的经营制度,发展农林牧结合,以农促牧,建设基本草地开辟人工饲草饲料基地,牲畜到农田过冬等方面的措施、经验和存在的问题。
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(二)调查已耕地面积,种植面积(水、旱地)水土平衡情况,种植粮食作物、油料作物、饲料作物、牧草及其他作物的面积和在总面积中所占比重,各类作物的单产和总产,近年来的逐年数字和历史上最高、最低水平及原因分析,调查结果可记入附表6-5。
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(三)调查粮食、饲草、饲料供求平衡情况。口粮、种子用粮、工副业用粮的需要量,供应途径,供需平衡情况;按农业人口平均生产的粮食数量,变幅;牧业人口粮食的供应标准;饲料的需要量,生产平衡情况;补饲饲草的需要量、生产量、平衡情况,不平衡的解决途径。
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(四)农田基本建设现状,现有水利设施的利用情况和效果调查。
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(五)
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农业收入与支出、盈亏情况,按单位面积土地和农业人口统计的收入,农民实际分配的收入,消长动态及其原因分析。
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四、林业、工副业生产情况调查
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1.林业生产经营的范围,管理的原始森林,种植的用材林、薪柴林、果树、其他经济林木,各类防护林、苗圃等的面积、数量、分布和能提供的产品能力,林业生产的经营体制与从业人数,林业生产的收入与支出、盈亏情况,发展林业生产中存在的问题与前景。
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2.工副业等生产情况调查。工副业生产的内容与规模,现有的生产设备与生产条件,产品种类与数量,工副业生产的经营体制与从业人数,收入与支出、盈亏情况。
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发展工副业是繁荣农村经济的重要途径之一,当地对发展工副业生产的认识,当前工副业生产中存在的问题,发展工副业生产的内容,条件与前景。
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其他方面的生产情况。
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五、农牧业生产机械化程度调查
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农牧业生产机械化是实现草原畜牧业现代化,提高劳动生产率的重要条件,在草原调查中,要做好机械化现状和发展要求的调查研究,主要内容有:
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1.拥有各类农牧业机械的数量。拖拉机和各类动力设备,各类农用机具,包括耕、耙、播、收获、清选、割草、耧草、集草、打捆、堆垛等,各类田间管理与草场改良机具,包括中耕、施肥、喷灌、喷粉喷雾、割除灌木、松土补播等,各类牧业机械,包括饲料粉碎、加工、剪毛、乳品加工、药淋等,它们的型号与数量。
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机械化运输能力,拥有的汽车型号、数量。
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2.现有机械设备的使用效率,它们所负担的作业量,农牧业生产中使用机械作业的环节和生产过程机械化程度,现有机械在使用上存在的问题。根据生产需要,在加强机械化装备方面的要求。
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六、生产效率与经济效益调查
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(一)经济收入与分配状况调查
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收入与分配是衡量—个单位生产效益的经济标志,还可以反映这个生产单位贯彻经营方针和党的有关经济政策的情况,因此在调查中不但要掌握数字,得到有关的结论,还要从中分析找出生产领导的问题。调查的主要内容如下:
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1.收入情况 调查农、林、牧、工副业的产值,它们各占总产值的比重。
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2.支出情况 调查用于生产建设投资,行政管理费用,工资,生活福利等方面的支出数字,及其各占的百分比,在生产建设投资中要调查研究用于农业、牧业、水利、工副业各方面的投资比重。生产投资的效益,在人民公社,还要调查公共积累,包括公积金和公益金的数量,同时要研究分配额,它是社员直接所得的部分,应该占有足够的比重,要了解总工分数与劳动日值的变化。
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3.盈亏情况 了解盈亏额,它的变化和原因,国营农场在增产节约,经营有利,扭亏为盈,不断提高上交利润额方面采取的措施与效果。人民公社在增加分配额,不断提高劳动报酬方面采取的措施与效果,要分析经济效果和生产投资效益,经济效果是指农牧各业总产值按人口平均的收入,生产投资效益是指生产成本与总产值之比,求得每元投资的收益。生产投资效果,应按各业分别统计,以分析不同生产内容的效益。牧业生产经济效果分析统计内容可参考本章附表6-6。
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(二)产品率和劳动生产率调查
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分析生产效果,不仅要看经济收入,还要调查统计产品率与劳动生产率,它们是反映生产效率的指标。
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产品率是指从单位农牧业用地上获得的农牧产品数量。劳动生产率是指按每个农牧业劳动力平均生产的农牧产品数量,主要的指标为肉类、奶、蛋、毛和粮食。对此,在调查中都要做出统计。产品率和劳动生产率是衡量生产现代化的根本指标。目前在这方面我国与世界先进水平差距还较大,其中劳动生产率的差距更大,相差达数十倍,甚至成百倍。在我国的条件下,目前着重点首先应该是提高产品率,不断增加畜产品总生产量,满足发展国民经济,改善人民生活的需要,但从根本上讲农业现代化必须体现在劳动生产率的不断提高。
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第十节 草原调查制图
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一、草原类型图的编制
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草原类型图是调查地区草原类型的种类、分布的集中反映,是计算草原面积和草原生产能力的重要依据。图上也反映调查地区的范围边界,全境内森林、农由和其他非草原区,无效利用区的位置和面积,河流、湖泊、泉、水库等水系分布,以及交通道路和重要地物的位置,是草原全貌的缩影。因此,它是草原调查野外工作主要的成果资料,它的精度直接影响到各类型草地面积和产草量的统计结果。
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在草原类型图上,不仅反映了草原资源本身,也反映了水、土资源,因此它的图名,也可称为草原资源图,是全面反映调查地区农牧业生产的草、水、等自然资源条件的图件。编制草原类型图的方法步骤如下:
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(一)确定成图比例尺和最小草原类型上图单位。这是在制定调查工作计划之初就应明确的问题。
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(二)根据野外调查结果,调整修订,通过踏查编制的调查地区草原类型分类系统名录。
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(三)在调查时,所用相同比例尺的地形图上勾绘各种界限,完成草图的编制工作,包括:
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1.订正和勾绘调查地区生产单位草场边界,对有争议地段,可标明未定界或用文字说明。
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2.订正和勾绘草原类型界限。首先清理在野外详查中勾绘的草原类型界限,再根据路线调查所得类型分布规律(海拔高程、地形部位特征等),将路线之间地区补充连接起来,成为完整的类型分布图。底图上的草原类型图上图单位,仍保持原决定在野外详查时采用和勾绘的类型级别(一般在1/0万或更大比例尺图为草地型,小于1/10万为草地组)待成图转绘,有必要时再做调整。
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3.天然割草地是由某些特定草地型组成,在制图时应做为独立部分勾绘出来。
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4.订正和勾绘已耕地和可耕地界限,并区别水地与旱地。
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5.订正和勾绘水系分布。
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6.订正和勾绘其他非草原区的界限,包括森林,无效利用区如陡峭山坡,流动沙丘,光裸地,不能利用的极稀疏植被,密灌丛,沼泽等,冰川积雪区,居民区等。
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7.订正和勾绘主要地物位置,包括交通道路,桥梁,生产单位(区,乡、场)所在地等。
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各种地类界限应力求准确,其误差允许范围因图纸比例尺大小而有不同:
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任继周文集.第5卷,草原学和草原调查规划
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8.代号和图例的选用 草原类型图上的各类界限,草地类型和地物均用代号和图例表示,在选用代号和图例时,要尽可能引用国家测绘局印制的地形图图式规定,根据草原调查制图的需要做出若干补充,这些补充代号与图例,目前在全国草原调查中还没有统一规定,在设计中要注意清晰和美观,具有形象化和易于区别。草原类型的代号规定为:
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草地类——用罗马字母I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ……。
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草地亚类——用拉丁字母A、B、C、D……,当类与亚类联合命名时,两个代号顺序并列,如IA,IB……。
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草地组——用阿拉伯数字1、2、3、4……,当类、亚类、组联合命名时,三个代号顺序并列,如IA1、IA2……。
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草地型——用阿拉伯数字前带短横与所属草地组代号相联,如1—1、1—2、1—3……,当类、亚类、组、型联合命名,即草地类型全名时,代号顺序并列,如IA1—1、IA1—2……。
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草地变(亚)型——用小号阿拉伯数字,写在所属草地型代号的右下角,如IAl—11、IAl—12……。
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草地类型复合体——用复合体组成中所占比例最大的主导草地型命名,在型的代号外加()如IA1—(1)……,如复合体主导型相同,而组成成分或组成比例不同时,在复合体代号右下角用小号阿拉伯数字标明如IA1—(1)1(1)1、IA1—(1)2……。并在图例说明中列明组成成分(型的代号),并按比例用线条分隔开,如
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在一个单位或地区调查中,全部草地型采用连续顺序编号,为了在草原类型图上使代号简明,可以只用型的代号,即1、2、3……,而略去类、亚类、组的代号。变型用11、12……,复合体用(1)1,(1)2。
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为了使草原类型界限在图纸上更为清晰,除用代号表示外,还可以结合用由各种不同形式线条组成的图例表示,草原类型图上的各类边界和地物,一般均用图例表示,在草原类型图与草原利用现状图中常用的图例,附于本节最后,可供引用参考。
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9.底图绘成后,应经全体调查人员及当地有关人员讨论审议通过。发生疑问,应至现场复查,必要时做出修正。
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10.在编制草图过程中,对野外调查所填底图,不应涂抹,有修正必要时,可用红笔画出新的线条。
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二、草原资源评价图的编制
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草原资源评价着重于衡量草原的经济价值,国内外有多种不同的评价方法。
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草原资源评价图的编制是以草原类型图为基础的,先将每一类型草原进行分级(方法见第五章)。如用1979年4月南昌全国草场资源调查专业会议上,中国科学院自然资源考察委员会、内蒙古大学、内蒙农牧学院提出的等级评定方法,则先划分等级,然后再按相同等级进行归并,形成不同等级的图斑,图斑上“等”用罗马字(Ⅰ~Ⅴ),“级”用阿拉伯字(1~8)标明代号,“级”的代号注明在“等”的代号的右下角,如Ⅰ1、Ⅰ3……。同等草场做为同一大类,“等”间以不同底色相互区别。图件的修饰、编写图记、附件等的方法,与编制草原类型图相同。
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三、草原利用现状图的编制
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(一)利用现状界限
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现时所属各级经营单位的草地范围边界;已利用草地与未开发利用草地的范围边界;在已利用草地内,季节牧场的界限,割草地的界限;已耕种的农田界限,其中基本草场(草库伦)或人工草料地界限;缺水、无水草原界限,退化草场界限。
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(二)畜群布局现状
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按利用地段分布的牲畜种类和畜群数、头数。
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(三)水利资源利用与水利建设现状
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已开发引用的水源;引水的设施,如扬水站、井、渠道等的位置;蓄水设施如水库、涝坝等位置与库容量;人畜供水点的设施与位置。
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(四)畜群点、生产点、居民点建设现状
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畜圈、配种站、剪毛房、药浴池、兽医站,季节性生产指挥中心,及居民点的布局与位置。
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(五)牧道、桥梁的建设分布
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通过草原利用现状图要达到能使人们对草地的利用范围,负载的牲畜和现有各项草原基本建设的项目数量与布局有一个总体的了解,为在现有生产状况的基础上,进行发展规划,提供资料依据。
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编制草原利用现状图的资料来源,一部分是在踏查、详查过程中的现场勾绘,一部分是通过访问在图上勾绘,有些资料需做现场专题调查掌握。
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草原利用现状图的制图方法,与草原类型图制图基本相同。
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草原类型图与草原利用现状图常用图例如下:
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任继周文集.第5卷,草原学和草原调查规划
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四、成图技术
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(一)清图
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经讨论修改定稿的草图,要进行清绘,作为正式的成品图纸,成图通常都需要晒制多份,因此,清图应用透明纸(硫酸纸)。
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清图时可将透明纸蒙在草图上,置于透光绘图台上抄绘。清图时各种线条要清晰,误差在1~2mm以内,各种代号、地名、地物名称,应选明显位置用仿宋体,按上下方向端正填写。
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草原类型图上方填写图名,××单位草原类型分布图和草原资源图,如全图由多幅图纸拼成,每一幅应编号,并附有图幅接合表。在图纸上应注明所用图例,写明图记,包括制图单位、日期、编图人、绘图人和调查队负责人。图例和图记均绘成一定的表格形式,安排在图的左、右下角或者适当的位置上,图下还要标明经纬线、比例尺、方位。在全图的外边画好边框。类型图的总布局和各种附记的位置都要安排得当,协调,使全图清晰、整洁、美观。
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成图是否要有地形等高线,可以根据需要而定。
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图纸清绘后,需要调查队负责人和有关人员审查,由负责人签字后,方可复制。
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(二)着色
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为了使成图更加鲜明,使不同草原类型更加突出,成图可以着色。着色用透明颜料。不同草地型可选用不同的色调,但应注意接近于自然景观色彩,并使在演替系列中相近类型之间的色彩有过渡感。一般由生境干旱到潮湿,其着色由金黄到绿转蓝绿,无效利用区多以栗色或土红色为主色。
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着色时沿各类型的边界色调可以稍浓,向内逐渐变淡,而且整个着色只限于边框部分,内部并不着色。
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总之,着色时要配色协调,着色柔和,使不同类型有所突出,全图鲜明而美观。
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(三)转绘
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由于调查时所用底图比例尺常比成图比例尺大,因此在清绘成图时,必须在底图基础上,把比例尺缩小到成图的要求,这一工作称为转绘。
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底图上所勾绘的各种图形转绘时可用缩放仪首先对准,再固定两种图纸,然后进行缩绘。当有摄影缩放设备时,可以通过照相的方法缩成所需要的比例尺的图片。
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在转绘中一个重要的技术工作是图形的归纳抽象,或称为普遍化,在较大比例尺底图上有些较小图斑,将不能在转绘成的较小比例尺的成图上表示出来。按照上图的最小单位为1cm2,如果以1/5万地形图为调查底图,当转绘成1/10万比例尺时,只有在1/5万底图上有4cm2大小的图斑,才能在1/10万成图上反应出占有1cm2的位置。如果转绘成1/20万比例尺,那在1/5万底图上要有16cm2大小的图形,才能反映出来。在调查底图上规定图形面积不小于1cm2,因此,在转绘时就要处理好这样一批在1/5万底图上小于4cm2的图斑,对于这些图斑的处理,有以下几种方法:
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1.当不能转绘的较小图斑所代表的类型,基本上可以通过被并入的图斑所代表的类型概括时,可以舍去这些较小图斑。
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2.当不能转绘的较小图斑,不能被并入后的图斑所概括时,就应在图例中作为复合体处理,并按复合体估算它的产草量和载畜量。
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3.当不能在较小比例尺成图上表现的图斑有特殊意义时,可以用非比例尺符号表示出它的存在,其所占面积可在附件中以文字说明。
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4.对于特别有价值的类型,为在缩绘后仍得到保存,可以将上图面积要求缩小,但一般不小于4cm2。
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图形的归纳改绘,均应在野外调查中所得底图的副本上进行,要保持调查底图的原貌和完整性。
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第十一节 草原调查工作总结
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一、前言
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1.调查的目的任务。
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2.调查范围(地理位置、行政区域、总面积)。
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3.调查地区包括的社(场),它们的经营方向和生产规模。
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4.调查工作的组织,领导与工作过程。
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5.调查的内容和完成结果的简要概述。
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二、调查地区的社会概况
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调查地区生产单位的组织状况,人口与劳力经营体制等。
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三、调查地区的自然条件
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1.气候 包括热量条件,降水和生长期内降水的分布,干燥度,霜冻特征和越冬条件,风向与风速。分析水热条件与本地区草原类型形成、分布和作物生长的关系,灾害性气候的特征。
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2.地形 调查地区巨地形,大地形概貌,中地形的类型及其与草原类型形成分布的关系,地形特征和放牧利用的关系。
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3.土壤 不同草原类型和人工饲草饲料基地的土壤类型特征和肥力条件,土壤侵蚀、盐渍化、沼泽化等情况和土壤改良的任务、措施。
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四、调查地区草、土、水资源
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1.草原资源 调查地区草原类型的分类系统,不同草原类型的特征、分布,按草原类型,季节牧场,经营利用地区和整个生产单位统计的草地总面积与有效利用面积,产草量与载畜量能力,草地演替趋势。
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2.水利资源 水源情况、水量和水质、水文网分布,对水源的开发利用情况等。
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3.土地资源 可耕地、已耕地、种植地的面积、分布,土地的地形和肥力状况,灌溉的条件与水土平衡状况等。
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五、调查地区动植物名录
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调查地区动植物学名、汉名、当地名称,其中具有饲用意义的植物种类,它们的生态分布,适口性和营养价值。有害与有益动物所引起的作用。
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六、草原利用和改良
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1.草原利用现状,季节牧场的划分,牲畜配置和载畜量,放牧利用方法,季节平衡情况,割草场刈割次数、时期、产量,主要的经验和存在的问题。
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2.草地改良的任务(如草场退化、盲目开垦后的弃荒、病虫鼠害等),已采取的改良措施、效果、主要经验和存在的问题,进一步改良的条件与可能性。
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3.人畜供水现状,在解决人畜供水中的经验和存在问题。
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4.草原基本建设现况、经验和存在的问题。
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七、生产现状
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经营方向,畜牧业、农业、基本草地建设,林业、工副业生产现状和存在的问题,生产的机械装备和其他生产手段与条件,生产发展中存在的主要矛盾和今后的设想。
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八、调查工作评价
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对调查成果的准确性、代表性要做出分析和结论,对调查工作中存在的问题,今后要补充进行的工作,也应明确提出。
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调查报告文字力求简明,多用图形表式,报告应附图件(草原类型图与草原利用现状图)。
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调查工作总结和调查报告、图件,均应经全体调查人员和有关领导讨论通过,然后送主管部门审批。至此调查工作可宣告结束。而进一步的规划工作,将在调查工作的基础上有待于紧接着继续开展。
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附表6-1 草地类型调查记载表
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附表6-2 植物频度测定记载表
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附表6-3 灌丛及高大草丛地植被状况及产量登记表
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附表6-4 牲畜统计表年份 畜种 年初头数
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附表6-5 农业生产统计表
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附表6-6 牧业生产经济效果分析表
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第七章 遥感技术及其在草原调查中的应用
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第一节 遥感技术的概念和意义
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所谓遥感(Remotesensing)就是不直接接触有关目标物或现象而能收集信息,并能对其进行识别、分类、判读和分析等的一种技术。
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遥感之所以能收集到信息,是由于目标物反射或者发射出电磁波信息。收集电磁波信息的装置如照相机和扫描仪等叫传感器。装载传感器的设备,如飞机和人造卫星称为运载工具。
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遥感技术是二十世纪六十年代兴起的跨学科的一门综合探测技术,它涉及各种应用学科和许多工程技术专业的大量基本知识,主要包括辐射场基本理论,遥感探测设备及其原理和特性,运载工具,数据记录方式及记录材料,遥感数据处理方法和设备,遥感在各自然科学中的应用等。遥感首先用于军事目的,近年来在自然资源调查和管理,农作物管理及估产,环境监测,气象观测和预报,森林调查管理,地质考察及海洋探测等方面的应用和经济效益,受到了科研部门和生产技术部门的极大重视。我国在七十年代初期就开始引进这一技术的资料和设备,现在各地成立了不少专业的研究机构。虽然我国尚未发射资源探测卫星和设立地面接收站,但在应用遥感技术方面已取得了不少成果。
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遥感技术在草原资源调查和管理中有什么意义呢?首先卫星像片的视野广,为我们从宏观上来研究草原类型的分布规律提供了有利条件。由于卫星运行轨道高度为905~918km,地球在它下面转动时,它能把地球上所有地区像片拍摄出来。每张像片拍摄的地面面积为178×185km=3293000hm2。这对于研究草原类型分布规律,确定类型分布界线,进行草原资源分区,掌握全国范围的草原资源在空间上的变化,是其他技术无法比拟的。第二,卫星像片可以迅速反映动态变化。由于地球资源卫星每天绕地球飞行大约14圈,每18天可以在同一地再拍摄一次,如果有两颗卫星同时运转,则9天就可将全球拍摄一次,那么每一地区一年就有40幅不同时期的图像。因此可以监测草原植被的演变,牧草生长密度、高度及生物量;探测草原水分变化动态,配合气象资料,预报牧草产量;调查草原虫害、鼠害、病害的发生和蔓延的情况,危害程度。为预防草原自然灾害,及时采取防治措施提供情报资料。第三,遥感技术调查草原资源能节省人力、物力,例如英国调查国内土地资源并进行分类,用了25年的时间,进行了大量地面工作,才获得一个粗略的资料。而1976年,利用遥感技术,仅4个人,只花了9个月的时间,就把全国土地分了5大类,31个亚类,精度达到每5hm2以上的地块就有统计数字,不但测出了面积,还绘制了土地资源分布图。美国利用红外扫描,查清果蝇对夏威夷咖啡生产的危害,每4.046856×103m2(1英亩)只花0.5美分。可见遥感技术在生产部门的经济效益是十分巨大的。
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第二节 遥感技术的物理学基础
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一、电磁波谱
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(一)电磁波谱的划分及其特性
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跋
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