圍欄封育改良荒漠化草地的效果

安 耕，王天河

(甘肅省古浪縣草原工作站，甘肅 古浪 733100)

草地退化是指草地生態(tài)系統(tǒng)在演化過程中其結(jié)構(gòu)特征和能流與物質(zhì)循環(huán)等功能過程的惡化，是生物群落及其賴以生存的環(huán)境惡化。它不僅反映在構(gòu)成草地生態(tài)系統(tǒng)的非生物因素上，也反映在生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者3個(gè)生物組成上，因而草地退化是整個(gè)草地生態(tài)系統(tǒng)的退化[1]。我國(guó)有4億hm2不同類型的草地，其中90%的可利用草地不同程度退化，并且還以每年120萬～130萬hm2的驚人速度擴(kuò)展[2-3]。改良退化草地的方法很多，如圍欄封育、補(bǔ)播、施肥、松耙、除莠以及治蟲滅鼠等，其中圍欄封育已成為國(guó)內(nèi)外改良天然退化草地一種行之有效的措施[4-5]。研究表明[6-7]，圍欄封育可以提高優(yōu)良牧草的重要值，可以顯著提高草地群落的地上生物量，使草地植被蓋度和優(yōu)良牧草產(chǎn)量比例增加，還可以提高草地質(zhì)量指數(shù)和均勻度指數(shù)，并改善草地群落的微生境[8]。封育對(duì)植被蓋度的改善減少了草地的風(fēng)蝕和沙化，有效控制了土壤養(yǎng)分和水分的流失。另外，草地封育可以改善植被的土壤結(jié)構(gòu)和養(yǎng)分條件，進(jìn)而促進(jìn)優(yōu)良牧草的生長(zhǎng)和競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。同時(shí)草地生態(tài)環(huán)境的改善，有利于構(gòu)建和諧社會(huì)，促進(jìn)人與自然和諧共處，從而使草地生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)入良性循環(huán)。

地處河西走廊東端的古浪縣，天然草原面積19.387 893萬hm2。旱麻崗草地位于縣城北部騰格里沙漠南緣，是干荒漠區(qū)，該地區(qū)草原退化嚴(yán)重，生態(tài)環(huán)境極為脆弱，生態(tài)系統(tǒng)在自然因素和人為活動(dòng)的影響下，在由自然系統(tǒng)向人工系統(tǒng)轉(zhuǎn)變過程中不斷退化，嚴(yán)重制約了人類的生存與區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展[9]。為了恢復(fù)草原植被，進(jìn)行圍欄封育，同時(shí)觀測(cè)記載圍欄封育草地和未封育草地的高度、蓋度、多度、冠幅、地上生物量和可食牧草產(chǎn)量等生產(chǎn)性能及各類不同牧草種類比例變化，分析圍欄封育后荒漠化退化草地草群變化趨勢(shì)，旨在掌握圍欄封育措施對(duì)改良退化草地的效果，為今后荒漠區(qū)退化草地治理、重建及草地生產(chǎn)力的提高和持續(xù)利用提供一定的科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1研究區(qū)概況 試驗(yàn)點(diǎn)在甘肅省古浪縣海子灘鎮(zhèn)，地理位置103°25′ E，37°38′ N，海拔1 734 m。年均氣溫6.6℃，最低溫度-26.4℃，最高溫度37.2℃，>0℃年積溫3 253℃·d，≥10℃的有效積溫2 686℃·d，無霜期153 d。年均降水量207.7 mm，多集中在7-9月，年均蒸發(fā)量2 807 mm。平均風(fēng)速3.8 m/s，最大風(fēng)速130 m/s，年大風(fēng)日數(shù)182 d，年沙暴日數(shù)30.5 d，多集中在冬春季節(jié)。地貌類型主要有流動(dòng)沙丘、半固定沙丘和固定沙地。主要植被有沙蒿(Artemisiadesertorum)、沙米(Agriophyllumsquarrosum)、短花針茅(Stipabreviflora)、唐古特白刺(Nitrariatangutorum)和駝絨藜(Ceratoideslatens)等。土壤為風(fēng)沙土。

1.2試驗(yàn)方法 古浪縣海子灘鎮(zhèn)北部石峽子荒漠草地圍欄于2003年8月修建，圍欄面積1 800 hm2。在圍欄內(nèi)外，地形和群落特征都較為均一的地段，各選5 m×5 m的固定樣點(diǎn)5個(gè)，分別為圍欄封育和未封育樣地(對(duì)照)。2004-2006年，每年8月下旬測(cè)定圍欄封育和未封育樣方內(nèi)植物的高度、蓋度、多度、冠幅、可食牧草產(chǎn)量和地上生物量等指標(biāo)，統(tǒng)計(jì)平均值。高度為自然高度，蓋度用點(diǎn)樣法測(cè)定，多度為單位面積株數(shù)，地上生物量為刈割鮮質(zhì)量，并分成莎草、禾草、雜類草3個(gè)類群分別測(cè)產(chǎn)，比較研究圍欄封育措施對(duì)草地生產(chǎn)力的影響。

1.3數(shù)據(jù)分析 所得數(shù)據(jù)進(jìn)行了t檢驗(yàn)，用Excel制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1圍欄封育對(duì)退化草地牧草冠幅、產(chǎn)量和比例的影響 圍欄封育1、2和3年都顯著增加了封育草地的產(chǎn)草量(P<0.05)，莎草科和禾本科牧草產(chǎn)量和比例逐年增加，且顯著高于對(duì)照，尤其是禾本科牧草，其所占比例由2004年的3.9%增加到2006年的14.2%；雜類草所占比例顯著減少，圍欄內(nèi)2006年的雜類草產(chǎn)量與對(duì)照差異不顯著(P>0.05)，但比例逐年降低，2005和2006年均顯著低于對(duì)照；同時(shí)由于減少人畜干擾，牧草冠幅也逐年增大，顯著大于對(duì)照(P<0.05)，防風(fēng)固沙和草地生產(chǎn)能力明顯增強(qiáng)(表1)。

表1 圍欄封育荒漠草地的產(chǎn)草量及不同牧草種類比例比較

2.2圍欄封育后植物群落特征變化 植物群落特征是評(píng)價(jià)草地生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)和重建工作的重要指標(biāo)。通過對(duì)圍欄封育草地不同年份監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)植物群落特征與對(duì)照草地有明顯變化(表2)，圍欄封育對(duì)退化草地的植被蓋度、多度、植物平均高度、地上生物量、可食牧草產(chǎn)量等生產(chǎn)性能有著很大的提高和改善，并且與未封育地的增長(zhǎng)率之間差異顯著(P<0.05)。未封育草地的植被蓋度、多度、植物平均高度、地上生物量、可食牧草產(chǎn)量等生產(chǎn)性能提高不明顯，且年度間的增長(zhǎng)率差異不明顯。圍欄封育3年，植被蓋度由33%提高到61%，提高了約84.8%；多度由6.9株/m2增加到9.8株/m2；植物平均高度由30.1 cm提高到45.8 cm，增高約52.2%，平均每年增高約5.2 cm；地上生物量增加了534 kg/hm2；可食牧草增加了546 kg/hm2。

2.3圍欄封育對(duì)環(huán)境因子的影響 通過對(duì)古浪縣旱麻崗草場(chǎng)荒漠化草原圍欄封育區(qū)和放牧區(qū)主要植被類群的監(jiān)測(cè)及其對(duì)環(huán)境的影響對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，2005年7月12-25日圍欄封育區(qū)與放牧區(qū)氣溫、空氣相對(duì)濕度和地表溫度等環(huán)境因子明顯不同。圍欄內(nèi)氣溫為36.3℃，低于放牧區(qū)的37.6℃，圍欄封育區(qū)內(nèi)地表溫度為32.2℃，明顯低于放牧區(qū)的33.4℃，這樣有利于植株在適宜的溫度下進(jìn)行光合作用，積累干物質(zhì)。該試驗(yàn)中圍欄封育區(qū)空氣濕度為14.3%，放牧區(qū)為13.7%，前者高于后者。

表2 圍欄封育草地與對(duì)照草地植被群落特征變化

3 討論與結(jié)論

生物多樣性是評(píng)價(jià)草地生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)和重建工作的重要指標(biāo)[10-12]，生態(tài)系統(tǒng)中生物多樣性建立在植物多樣性的基礎(chǔ)上[13]。對(duì)由于超載過牧等人為原因造成退化的天然草原實(shí)施圍欄封育措施，以自然的力量對(duì)天然草原進(jìn)行修復(fù)，是保護(hù)和建設(shè)草原最直接、最經(jīng)濟(jì)且效果顯著的方法之一[14]。本研究表明,圍欄封育后，退化草地蓋度、多度、草層高度、植物種類、冠幅、可食牧草產(chǎn)量和地上生物量等草地生產(chǎn)性能明顯提高，生物多樣性明顯增加，群落特征發(fā)生顯著變化。草群結(jié)構(gòu)和局域生態(tài)環(huán)境得到明顯改善，退化草地得到休養(yǎng)生息和自然恢復(fù)[15-17]。但封育期的長(zhǎng)短只能依牧草生長(zhǎng)環(huán)境條件和恢復(fù)狀況而定，并非封育時(shí)間越長(zhǎng)越好。適度放牧能夠使草產(chǎn)量增加和植物多樣性增加。

重度和極度退化的草地，由于草地植物群落中優(yōu)良牧草幾乎消失，已基本失去了使用價(jià)值，生態(tài)功能嚴(yán)重下降，原生植被短期內(nèi)自然恢復(fù)的物質(zhì)基礎(chǔ)幾乎不存在，其自然繁殖更新的能力較低，在封育狀態(tài)下，短期內(nèi)不可能恢復(fù)為原生植被，也不可能大幅度提高可食牧草產(chǎn)量。因此，此類草地的恢復(fù)治理，必須通過建植栽培草地，人工補(bǔ)播、施肥、毒害草防除、病蟲害防治等綜合措施進(jìn)行改良。對(duì)于大面積嚴(yán)重退化草地，在無力進(jìn)行農(nóng)業(yè)改良措施的情況下，采用保護(hù)性的禁牧封育措施，是一種投資少，見效快，可以大面積推廣使用的改良措施。

中輕度退化草地進(jìn)行圍欄封育可達(dá)到事半功倍的效果，應(yīng)大力推廣。但是中度退化草地要靠圍欄封育的時(shí)間可能更長(zhǎng)一些。輕度退化草地封育2～3年后，群落發(fā)生恢復(fù)性演替，草地的優(yōu)良牧草及可食牧草不論是蓋度還是地上生物量均占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，草地即可得到恢復(fù)[18]。荒漠群落維持較高生產(chǎn)力的關(guān)鍵在于保持較高的植被蓋度。

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