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喀斯特石漠化退化草地改良与牛羊半舍饲耦合研究

宋淑珍  
【摘要】:喀斯特石漠化地区发展草地生态畜牧业,是短期内改善石漠化生态环境发展经济的有效措施之一,是石漠化治理工程的重要组成部分。但受人工草地建植后极易退化和牛羊养殖方式落后的影响,草地生态畜牧业未能充分发挥其在石漠化治理中的作用。因此,本文在石漠化地区开展退化草地改良机理以及退化草地改良与牛羊半舍饲耦合机制研究,以期恢复草地生产力与改善草地生态环境以及高效合理的养殖模式,实现草地与畜牧业健康协调发展。以地理学、岩溶学、草业科学、畜牧学、生态学等交叉学科的系统耦合理论作为理论支撑,选取中国南方喀斯特具有典型代表性的“毕节撒拉溪喀斯特高原山地潜在-轻度石漠化综合治理示范区”和“关岭-贞丰花江喀斯特高原峡谷中-强度石漠化综合治理示范区”两种不同石漠化环境的示范区作为研究区,采用文献分析法、调研走访法和综合分析方法确定毕节撒拉溪示范区的鸭茅(Dactylis glomerata)草地、关岭-贞丰花江示范区的皇竹草(Pennisetum sinese)草地和紫花苜蓿(Medicago sativa)草地等3个典型退化草地进行刈割施肥改良实验。刈割施肥改良实验对退化草地共刈割3次,每次刈割后追施硫酸钾(含K44%)和尿素(含N46%),钾肥和氮肥的施肥比例分别设置为60 kg/hm~2:60 kg/hm~2、40kg/hm~2:80 kg/hm~2,30 kg/hm~2:90 kg/hm~2和对照组(不施肥)。选取毕节撒拉溪示范区的多年生黑麦草(Lolium perenne)草地进行半舍饲实验,半舍饲实验的放牧时间分别设置为放牧4h、6h、8h和对照组(不放牧,全天补饲),放牧过后对牛羊进行补饲,补饲全混合日粮(TMR)。对实验所得的数据采用对比分析、单因素方差分析和多因素方差分析法等方法,阐明退化草地改良机理以及退化草地改良与牛羊半舍饲耦合机制,提出退化草地改良与牛羊半舍饲关键技术并进行示范验证。得出如下结论:1.毕节撒拉溪示范区的鸭茅草地和关岭-贞丰花江示范区的皇竹草草地和紫花苜蓿草地刈割施肥改良前后的土壤理化性质差异较大(对照组除外)。3个退化草地刈割施肥改良后的土壤在钾肥:氮肥的施肥比例为60 kg/hm~2:60 kg/hm~2处理的土壤含水量、田间持水量、毛管持水量、总孔隙度和毛管孔隙度显著增加(P0.05),土壤容重则表现不显著。与改良前相比,毕节撒拉溪示范区的鸭茅草地改良后的土壤pH显著升高,关岭-贞丰花江示范区的皇竹草草地和紫花苜蓿草地改良后的土壤pH显著降低。两个示范区各施肥处理的全氮、全钾、水解氮和速效钾的含量普遍高于对照组,且不同施肥处理的全磷和有效磷普遍偏低。土壤有机质在钾肥:氮肥的施肥比例为60 kg/hm~2:60 kg/hm~2处理下最高且显著高于对照组(P0.05)。2.毕节撒拉溪示范区的鸭茅草地和关岭-贞丰花江示范区的皇竹草草地和紫花苜蓿草地在刈割施肥改良下,不同施肥处理的牧草鲜草产量和干草产量都随刈割次数的增加而提高,表现为第三茬第二茬第一茬,且每茬各处理之间差异显著(P0.05)。3个退化草地的牧草鲜草产量都是钾肥:氮肥比例为60 kg/hm~2:60 kg/hm~2处理最高,且显著高于其他处理(P0.05)。但牧草品质却随着刈割次数的增加而降低,表现为第一茬第二茬第三茬,每一茬牧草的粗蛋白含量都在钾肥:氮肥比例为60 kg/hm~2:60 kg/hm~2最高,粗纤维含量最低,且每茬各处理之间差异显著(P0.05)。3.撒拉溪示范区半舍饲后的多年生黑麦草草地土壤理化性质主要呈现的是随着放牧时间的延长,土壤理化性质变化越大。与放牧前相比,每天不放牧和放牧4h的草地土壤物理性质差异不显著(P0.05),牛羊每天放牧6h后,草地的土壤物理性质的各个指标(土壤容重除外)显著增加,且显著高于对照组(P0.05),牛羊每天放牧延长至8h后,土壤含水量、田间持水量、毛管持水量、总孔隙度和毛管孔隙度显著降低且显著低于对照组(P0.05),土壤容重显著增加且显著高于对照组(P0.05)。放牧4h、6h和8h草地的土壤全氮、全钾、水解氮和速效钾显著降低且显著低于对照组(P0.05),具体表现为不放牧放牧4h放牧6h放牧8h;但放牧4h、6h和8h土壤的全磷和有效磷显著增加且显著高于对照组(P0.05),具体表现为放牧8h放牧6h放牧4h不放牧。土壤的有机质随着放牧时间的延长先上升后下降,在放牧6h时最大,放牧时间超过6h后有机质显著下降,具体表现为放牧6h放牧4h不放牧放牧8h。4.牛羊在多年生黑麦草草地放牧6h后的牧草鲜草和干草产量最高,放牧8h后的牧草鲜草和干草产量最低。牛放牧后的草地干草产量表现为放牧6h对照组放牧4h放牧8h,羊放牧后的草地鲜草和干草产量表现为放牧6h放牧4h对照组放牧8h,同时,不放牧的草地和放牧4h的草地杂草较多,放牧6h和放牧8h的草地基本无杂草。在实验期间,牛羊增重的整体趋势是随着放牧时间的延长而增加,牛的增重范围在72-103.5kg之间,羊的增重范围在13.05-16.59kg之间,对照组牛羊增重最少。在放牧6h后补饲的牛羊增重达到最大,放牧8h的牛羊增重略低于放牧6h的牛羊增重,但其依然要高于全天圈养和放牧4h的牛羊增重,具体表现为放牧6h+TMR放牧8h+TMR放牧4h+TMR对照组。5.提出适合于石漠化治理区退化草地改良与牛羊半舍饲的关键技术,并对取得的成果进行示范验证。根据两个示范区退化草地改良与牛羊半舍饲的现有技术和共性技术,提出施肥改良技术、半舍饲改良技术、牛羊圈圈顶结构、牛羊用食槽、牛羊饮水装置、养羊运动场结构和养羊运动场放牧赶出赶回装置关键创新技术。自试验开展以来,在毕节撒拉溪示范区共建成生态修复与经济协调发展的退化草地改良面积约24.55 hm2,在关岭-贞丰花江示范区共建成生态修复主导统筹经济的退化草地改良面积约14.5 hm2,示范效果明显。


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