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图书名称：《草地质量监控》

【作　者】陈功

【页 数】 402

【出版社】 昆明：云南大学出版社 , 2018.06

【ISBN号】978-7-5482-3336-7

【价 格】65

【分 类】草地-质量管理-研究

【参考文献】 陈功. 草地质量监控. 昆明：云南大学出版社, 2018.06.

图书封面：

图书目录：

《草地质量监控》内容提要：

本书是作者根据多年科研成果，并结合教学实践，并综合国内外学者的研究成果，全面系统地阐述了草地质量监控的理论及具体技术，并在书稿后两章分别介绍了云南及西藏在草地质量监测调控方面开展的科研工作及实践经验，为草学、畜牧学、环境科学、水土保持等学科的教学、科研工作提供了参考和借鉴。

《草地质量监控》内容试读

第一章草地质量及其监测指标

1

第一章草地质量及其监测指标

第一节草地质量

一、草地质量

草地质量指草地的潜在价值和现实生产力。草地质量反映了草地潜在价值的优劣和生产力水平的高低，可以使用土壤理化指标、植物群落构成指标、初级生产力指标，也可使用次级生产力指标对其进行评价。

苏大学(2013)从资源的角度对草地质量进行了论述：草地资源数量指草地面积的大小、草地产草量、载畜量和第一性生产力的高低；草地资源质量指草地牧草品质的优劣，即牧草的营养成分、利用率、冷季保存率的高低，毒害草的多寡，草地利用方式、适用季节、适养家畜的范围，草地水源、水质和供水条件，草地土壤、交通条件和草地自然灾害状况等。

草地的“质”应包括草地健康程度、群落稳定性、植物学组成、牧草品质以及土壤肥力等方面。通过监测草地植被的群落稳定性指标、结构特征指标、数量特征指标，以及草地土壤的理化指标、根系指标和生态潜力指标（表1-1），可以分析、判断和评价草地的“质”。

草地的“量”包括草地面积、初级生产力、载畜量和次级生产力。通过监测草地植被的生产性能指标、草地承载力指标（表1-1），可以分析、判断和评价草地的“量”。

表1-】草地质量的植被指标、土壤指标和动物生产性能指标

草地植被

群落稳定性指标

结构特征指标

数量特征指标

生产性能指标

光谱特征指标

多样性指数

优势种/优势度

现存量

代谢能

CCCI

均匀性指数

物候/季相

立枯物

消化能

REP

优势度指数

叶面积指数

凋落物

适口性

HTBVI

抵抗力

层片结构

覆盖度

再生性

HDGVI

恢复力

垂直结构

优势度

营养组成

NDVI

草地基况

水平结构

功能群组成

光能转化率

TCSI

草地健康

演替阶段

植物学组成

牧草经济产量

HHVI

2

草地质量监控

续表

草地土壤

理化指标

根系指标

生态潜力

pH值

根冠比

种子库

有机质

根系类型

微生物

容重

活根、死根

酶活性

水分

根系垂直分布

呼吸速率

速效养分

地下净初级产量

有机碳含量

草地承载力

草地载畜量

活增重

畜产品单位

草畜供求平衡

草地适宜利用率

注：CCCI指冠层叶绿素含量指数；REP指红边位置；HTBVI指高光谱双波段植被指数；HDGVI指

高光谱导数绿度植被指数；HHVI指高光谱混合植被指数；TCSI指草坪色泽绿度指数。

表1-1中所列的高光谱特征指标，是能够用于监测草地质量的指标。随着科学技术的不断发展，高光谱分析技术以其多通道、窄波段、大数据等优势，除了能准确解决地物分类面积及其空间位置问题之外，还可以对植被生物、物理、化学特征及其胁迫参数进行直接测量，为地物质量评定和精准监测提供直接方法。在科学研究和生产实践中，还有许多光谱特征数据，如绿峰、红谷、红边参数、导数光谱、植被指数等，都可以作为监测和评价草地质量的指标。

草地的“质”是形成其“量”的基础和前提，可能是现实的，也可能是潜在的，多以生态学指标体现；草地的“量”是其“质”的结果，以产品形式或经济形式的数量指标体现。

二、草地等级

1979年，在全国草地资源调查技术会议中提出了“草地等级评价法”，并制定了《中国草地资源评价原则及标准》，规定：“等”表示草地草群的品质优劣，可以划分为5等：“级”表示草群地上部分的产量，可以划分为8级。草地质与量的等级评价法，就是把传统的农业测产评价法与现代家畜营养学原理及评价方法，用数理统计法进行有机结合，形成一套质与量兼备的草地第一性生产力的评价方案。具体的评价指标有适口性指标、利用率指标、牧草营养成分指标和产量指标，采用打分法使各指标的多项因素数量化。

《中国草地资源》(1990年)根据各类牧草在草群中所占比例，将草地划分为5等。

I等（优等）：优类牧草占60%以上；

Ⅱ等（良等）：良类以上牧草占60%以上：Ⅲ等（中等）：中类以上牧草占60%以上；Ⅳ等（低等）：低类以上牧草占60%以上；

V等（劣等）：劣等牧草占40%以上。

以单位面积的干草产量为依据进行“级”的划分，共分为8级。1级草地：>4000kg/hm2;

第一章草地质量及其监测指标

心

2级草地：3000~4000kg/hm2;3级草地：2000~3000kg/hm2;4级草地：1500~2000kg/hm2;5级草地：1000~1500kg/hm2;6级草地：500~1000kg/hm2;7级草地：250~500kg/hm;8级草地：<250kg/hm2。

对某一地区的草地进行登记评价时，首先依据各类型草群的适口性、利用率和营养成分资料，按主导标准进行质的评定，确定它们的“等”别；其次，根据各类型单位面积的产草量，按8级标准确定它们的“级”别；最后，在等级组分结构（表1-2）中找到相应的位置，填写类型名称或编号、生产力和面积，最后把属于同一等级的面积和生产力进行相加和统计，这样得到某地区各等级草地面积和生产力数据。

表1-2草地等级组合结构

级

2

3

6

等

I

I1

12

I3

I4

I5

I6

17

I8

I

I1

Ⅱ2

Ⅱ3

Ⅱ4

Ⅱ5

Ⅱ6

Ⅱ7

Ⅱ8

Ⅲ

Ⅲ1

Ⅲ2

Ⅲ3

Ⅲ4

Ⅲ5

Ⅲ6

Ⅲ7

Ⅲ8

V

N

IV2

IV3

V4

IV5

IV6

N7

IV8

V

VI

V2

V3

V4

V5

V6

V7

V8

三、草地基况和草地健康(一)草地基况

草地基况指草地目前的生产状况与原有或前一时期草地生产状况的比较，是草地当前发育和发展的健康状况。Sullivan等(2010)认为，基况可以表示为生态系统的大气、土地与位点等因子的综合，主要指水热因素与土壤营养库状况的综合。地境是生态系统存在的自然环境依据，提供植被生长的气候条件和营养需求。监测和评价草地基况，就是对草地进行生态学鉴定，以说明和比较草地实际与潜在生态一生产能力的差异。因此，监测和保存草地原生或某一阶段所有的植物种类、分布格局、覆盖度、多度、高度、生产力等指标数据，以便进行草地利用后不同演变过程的比较。在草地基况监测和评价过程中，涉及的植被指标如植物学组成、植被覆盖度和地上生物量等；土壤指标如酸碱度、有机质、营养物质、水分、容重、土壤微生物等；生产特性指标如植物生产、动物生产、野生栖息地价值和草地的文化生活价值等。可以选用上述其中的某一项指标或某几个指标来反映草地基况。

1948年，美国学者Dyksterhuis等提出草地基况(Range Condition)的概念，1949年他们进一步提出草地地境(Range Site)学说，认为可通过植物组成成分（减少者、增加者、

4

草地质量监控

入侵者)的草地基况分类法来对草地基况进行评价。对草地基况的定义是草地现有植物相占该草地原有植物相的比例，即依据草地植物群落中原有或顶级植被成分的多少对草地基况进行评价。该方法被美国农业部广泛应用于生产实践，要求各州每年4~12月每月都要评定草地基况，汇总整理后由《美国农业年鉴》公布。草地基况评价要求将草地分为不同的“草地地境”，即能够形成不同种类和数量的顶级植被的区域。这一方法是根据某一地境当前的植被组成和生产力与该地境顶级群落的相似程度，将该草地的基况评价为“极好”“好”“中等”和“差”4个等级。草地基况的下降刺激草地管理的改变，于是草地基况分类法成为20世纪后半叶草地属性评价的主要方法与标准。20世纪60年代，联合国国际生物学计划推动了草地生产力动态研究。传统的以草地组成为主要标准判别草地基况的做法得到不断的补充和发展，认为草地基况还应包括放牧利用、草地管理、野生动物等。

(二)草地健康

草地生态系统健康简称草地健康，指草地生态系统中土地、植被、水和空气及其生态过程的可维持程度。草地健康通常用来表示草地的某些特定功能和作用，这些功能包括初级生产力、维持土壤稳定性、捕获和有效地分配水分、维持营养循环和能量流动以及植物物种多样性。健康的草地能够保持生态平衡，维护物种多样性，同时给草地畜牧业生产者提供持续的放牧时机，支持其他一系列的生产实践活动。如果草地健康状况下降，就提示草地生产经营者需要转变经营方式。因此，草地健康应包括三方面：一是土壤稳定性，指控制由风蚀或水蚀等引起的水土流失：二是水文学功能，即草地捕获、储存和有效释放水分的能力；三是生物群落的完整性，即在正常变异范围内草地支持生物群落功能和结构完整性的能力，在干扰条件下的抵抗力和恢复能力。应从生态系统水平、群落水平、种群与个体三个层次来全面反映生态系统性状，结合植被及土壤理化指标，最大限度地对草地健康程度进行全面、真实和客观的评价。

草地健康评价工作最早开展于美国。20世纪70年代结束的“人与生物圈计划”

(MAB),将干扰活动对草地生态系统的效应研究作为主要内容。美国农业部(1977)为

草地生态系统健康评价体系指定的指标有17项，分别是小溪、水流模式、台阶、裸地、小沟、风蚀或沉积面积、凋落物运动、土壤表面对侵蚀的抵抗力、土表的流失或退化、植物群落组成和相对于土壤入渗及径流的分布、土壤紧实层、植物功能组、植物的死亡率、调落物数量、年植物生产量、侵入的物种、多年生植物的繁殖能力。20世纪80年代，联合国环境委员会在《保护地球》和《我们的共同未来》等文献中提出了可持续发展的概念，并将其逐渐渗入草地生态系统研究当中，草原健康的概念始见端倪。20世纪90年代，

美国全国咨询中心(NRC,1994)及草地管理工作组(SRM,1995)推荐利用阈值与早期

预警指标对草地属性进行评价，但认为在科学提供有关阈值更准确地度量值之前，管理者只能继续利用专业知识为草地属性的改变提供早期警示。1994年，美国草地管理学会提出以草地健康为尺度评价草地基况，出版了Rangeland Health一书，认为草地土壤、系统内营养和能流等是评价草地健康的重要标志。同年，澳大利亚学者提出了以土壤为主要标准的草地基况评价体系。1995年，Ecosystem Health杂志正式创刊，标志着生态系统健康成为生态学研究的重要分支领域。1996年，澳大利亚学者进一步提出包括环境、植被以及经

第一章草地质量及其监测指标

济收益等在内的流域健康评价指标。在第一届国际恢复生态学与可持续发展学术大会上，明确提出了受损生态系统的恢复与社会、政治、经济等因素的密切相关性，呼吁对这种联系给予更多的关注。l997年，多名英国和美国学者在Science上联合撰文，认为全面理解人口增长、农业实践变化、受损生态系统自然恢复过程等方面的相互作用，是修复受损生态系统的核心要素之一。同年，Costanza等在Nature上撰文，提出生态系统功能的货币化评价方法，开拓了系统评价的思路，但未给出不同健康水平的系统评价值。

国内许多学者在草地退化与草地健康评价方面也做了大量的研究。李博(1997)在研究草地类型演替的基础上，将草地退化程度划分为轻度退化、中度退化、重度退化和极度退化4个等级，并根据植物种类组成、地上生物量、盖度、植被覆盖情况及土壤等指标拟定了中国北方草地退化分级指标体系。郝敦元(1997)、刘钟龄(1998)对草地植被退化演替的进程与诊断进行了10余年连续不断地研究，取得了一系列创造性成果。许鹏(2000)指出，草地退化就是草地生态系统的退行性演替，是由健康阈向警戒阈、不健康阈直至系统崩溃的发展过程。关于草地退化等级的划分有许多种方法，有的单纯以植物群落为对象进行划分，有的以植物和土壤理化为指标进行划分。任继周(1998)在草地健康评价的基础上，以土壤、植被、动物为指标提出了判断草地放牧程度和草地退化等级的标准（表1-3）。

表1-3草地退化的植被、动物和土壤表现

退化程度

植被

土壤

动物

草层生物量减少，结构基

局部土壤有机质有减少趋势，

轻度退化

本正常，盖度下降，可见

有水土流失现象，固定、半固

采食均匀，放牧时间延

畜蹄践踏痕迹

定沙丘局部遭破坏，沙斑、盐

长，生长和繁殖正常

斑、片状侵蚀出现

草层中优良牧草减少，植

土壤有机质普遍减少，水士

对草地上优良牧草采食过

明显退化

物成分发生变化，畜蹄践

流失严重，固定、半固定沙丘

度，放牧时间延长，体重

踏痕迹明显

普遄遭破坏，沙斑、盐斑、细

波动在15%左右，繁殖

沟侵蚀普遍发生

正常

草地常见牧草不够家畜采

草层中优良牧草显著减土壤有机质明显减少，水土

食，导致扩大采食范围，

严重退化

少，植物成分变化明显，流失严重，沙化、盐渍化、片

体重波动在20%左右，繁

有网状畜蹄践踏痕迹

状剥蚀、沟状侵蚀普遍发生

殖率下降，低劣动物种群出现

采食范围扩大很大，营养

草层结构发生根本改变，

土壤有机质极度减少，沙化

严重不足，体重波动达

极度退化

优良牧草稀见，有毒、有盐渍化严重，片状剥蚀、沟状

25%~30%,繁殖生理失

害植物大增

侵蚀普递而严重，有的地方

常，繁殖率严重下降或失

侵蚀深达母质

去繁殖能力，发生种群更替

6

草地质量监控

草地退化不仅是“草”的退化，也是“地”的退化，同时通过动物的生长发育而表现出来。随着草地退化程度的增加，植被的组成和结构发生明显改变，水土流失逐渐加剧。在草地发生退化的过程中，植物生长的高度、草层覆盖度、草地生产力表现最为敏感，其次为动物和土壤。当草地达到明显退化程度时，草地地上部分和地下部分正常的生长发育都受到了严重制约，土壤理化性状恶化，防风固沙和涵养水分的能力明显降低。此时，如果不能得到及时有效的治理，草地将不可避免地出现生产力下降→利用强度加大→水土流失加剧→草地植被进一步破坏的恶性循环，草地生态系统最终向着荒漠化和沙漠化的方向演替。王堃(2004)等对羊草草地开垦后土壤理化性状进行了长达10余年的观测，结果表明：随着耕作年限增加，土壤理化性状发生明显变化，有机质、全氮、全磷、全钾均呈下降趋势，有机质和全氮变化显著。在初垦的3~4年变化不明显，垦后5~8年迅速下降，之后又趋于缓慢下降状态。由于风蚀作用而导致表层土壤沙粒增多，有机质降低，土壤理化性状变差，即随着垦后年限增加，土壤表层的容重在不断增加，而≤0.01m物理性黏粒含量逐年下降（表1-4）。

表1-41986~1998年交错带农田理化性状变化

项目

1986年

1988年

1990年

1992年

1994年

1996年

1998年

有机质

2.82

2.48

1.94

1.42

1.40

1.27

1.11

全氮

0.203

0.197

0.197

0.18

0.140

0.096

0.085

全磷

0.263

0.241

0.224

0.203

0.162

0.146

0.097

全钾

2.13

2.07

2.04

1.77

1.07

0.86

0.93

容重(g/cm3)

1.36

1.36

1.39

1.39

1.42

1.43

1.46

≤0.01mm物理性黏粒

33.1

20.7

27.3

25.8

24.3

23.2

21.9

长期超载过牧和不合理的利用方式，如重牧、过早放牧等，引起草地发生退化演替，即长期过度放牧或其他不合理的利用而导致草地生态系统出现结构与功能衰退的现象。具体表现为：①草层高度降低，植被盖度减小，即草地植被的“低矮化”和“稀疏化”：

②优良牧草的种类和产量下降，毒杂草种类以及在草群中的比例逐年增加，即植被组成的“劣质化”：③土壤肥力下降、容重增大、干旱程度加剧，即草地土壤的“贫瘠化和干旱化”；④风蚀和水蚀现象日趋明显，水土流失逐渐增强。

草地退化是草地生态系统的退化，其后果表现在各个方面，最直接、最易为人们看到的是草地植被的变化。严重退化的草地，其植物群落的高度、盖度明显下降。据调查，在严重退化的羊草草地上，羊草的高度从45cm降到7cm,其盖度则从30%降到10%；而大针茅由27cm降到3cm,盖度由5%降到0%。所以说，退化的草地最显著的后果是植被的矮化。此后，生产力也大大下降，生物量只有原生植被的40%左右。植被变化的另一个表现是植物群落组成的变化，在家畜的过度啃食下，不耐牧的植物显著减少，而耐牧的植物则被保存下来，其结果导致退化草地由低适口性的植物组成，这也就是为什么退化草场的最终类型都可能是由耐旱、耐牧的植物所组成的原因。在内蒙古典型草原区，草原退化后，植物主要

···试读结束···