冀北山地草地禁牧與生物多樣性關系研究

中圖分類號：X171

文章編號：1674-6139（2025）05-0167-05

文獻標志碼：B

Study on Relationship between Grazing Prohibition and Biodiversity in Mountainous Grasslands in Northern Hebei Province

Wang Fei ^1，2 ，WuDan ^1，2 ，Xing Zhixian1，2，Zhou Jing1，2，LiuKesi2，3 （1.Hebei Province Ecological Environment Monitoring Center，Shijiazhuang O5Oo37，China; 2.NationalEcologicalQualityComprehensiveonitoringStationofAgroastoralEcotoneiBshangHebeiGuyuanO655，China; 3.School of Grassland Science and Technology，China Agricultural University，Beijing 1Oo193，China）

Abstract：Inodertounderstandtheimpactofenclosureandgazingprohbitiononbiodiversityinmountainousgrassandsinheag riculturalpastoraltrasition，thissudyalydgetatiospecsompositionopulatiodaicsndinteraalfuctatio since2016.Thechanges inspeciesrichnessanddominantspeciesbeforeandafterenclosureandgrazingprohibitionmeasuresweresynchronouslycalculatedTheresearchresultsindicatetattherewerechangesinbodiversityanddominantspeciesbeforeandaftertheen closureandgrazingban.Afterimplementingenclosuremeasures，thecommunityheight，coverage，productivity，andbiodiversityinthe studyareancreasedrapidlyButwithfurtherenclosreandgrazigproibition，lantitercontinuestoaccuulateintesudyareao ganicmatercontentincreasesandsomegrassfamilyplantsedlingsarecoveredbydeadbranchesandleavesThegrassandplantommunitycontinestundergrogesiveuesionwiteominancoferenializomatouslantsicreasing，aalbceos plantsdecreasingondisappearingndiolocalcssdreasingeanilLeyusinensisaduallsuassSiaa as the dominant species.

Keywords：northern Hebei；grassland；encirclement；grazing prohibition；biodiversity

前言

冀北壩上是中國東部農耕區與西部草原牧區相連接的重要生態過渡帶之一[1]，長期開展生態監測是“山水林田湖草沙”一體化保護過程中履行生態環境監管職能的具體體現。草原有“地球皮膚”的美稱，尤其是在干旱、半干旱的生態過渡帶，保護草地是保護區域生態系統的核心，也是實現防風固沙、涵養水源的基礎[2-4]。壩上農牧交錯區的草地保護是生態修復的起點，植物群落的演替規律一般是先有草，才有灌木，再有喬木，因此草也被稱為“先鋒植物”。致密的草地植被不僅能有效地防治水土流失，為灌木、喬木的生長創造條件，還可以凈化空氣、涵養水源、防止水土流失，是一項重要的資源。因此，全面加強壩上農牧交錯帶草地生態監測，具有重要的生態科研價值。

為持續掌握農牧交錯帶草地生態狀況，研究圍封禁牧與草地生物多樣性、以及優勢物種之間的關系[5-8]，2016年至2022年在壩上地區沽源縣設立農牧交錯帶生態地面觀測站，對二道渠鄉區域的典型山地草地啟動了植被調查與生態環境研究，并于2017年對部分區域實施了圍封禁牧措施。通過持續對植被變化的年際動態展開監測，同步測算了圍封禁牧前后物種豐富度和優勢物種的變化趨勢，進一步研究圍封禁牧對山地草地生物多樣性的影響，從而為山地草地生態環境的可持續發展提供技術支撐[9-10]。（見圖1）

材料與方法

1. 1 監測方法

采取樣地調查與樣方調查相結合的方法。樣地調查時，首先對該樣地進行基本描述和記錄，包括樣地編號、樣地面積、調查日期、經緯度、海拔高度、行政區域歸屬、地形地貌、干擾方式及強度、群落平均高度、平均蓋度等;其次對樣地內的物種數量特征進行記錄，包括樣地內每一個種子植物名稱、平均高度以及平均蓋度。第二步進行樣方調查，在已劃定的樣地內選取3個具有代表性的 1m×1m 的樣方進行詳細調查。首先是樣方的基本描述，包括樣方編號、樣方面積、調查日期、經緯度、海拔高度、地形、干擾情況、斑塊類型、樣方平均高度、平均蓋度等。其次測量并記錄樣方內每一個物種的名稱、對應的營養枝高度、生殖枝高度、分蓋度、株/叢數，最后采用齊地面劉割法收獲每一個物種的地上生物量并帶回實驗室烘干至恒重（ 24h ）后稱重記錄。對調查過程中不能確定的物種采集標本、壓制標本并帶回室內進行鑒定。

1.2 鑒定方法

野外采集的標本在實驗室內依據形態特征及解剖特征進行鑒定。鑒定的標準來源于中國植物志類書籍，包括《中國植物志》、FloraofChina、《內蒙古植物志》和《河北植物志》等（Wuand Phillips，2006；中國科學院中國植物志編輯委員會，2004；內蒙古植物志編輯委員會，1998；河北植物志編輯委員會，1986）。物種名錄的中文名以《中國植物志》為準。

植物生活型調查方法采用《中國植被》（中國植被編輯委員會，1980）中提出的生長型系統和根據休眠芽劃分的生活型系統（Raunkiaer，1934）。

植物的水分生態類型和區系地理成分的確定參考《內蒙古維管植物分類及其區系生態地理分布》（趙一之，2012）。

1.3 數據分析

利用Excel2018對數據進行整理和分析，使用重要值（ImportantValue，IV）對物種的優勢度進行評價，選用物種豐富度來表征群落多樣性（樣方內所有物種數）。

2 結果與分析

2.1 物種組成

監測樣地為以西北針茅為優勢的山地草原，

2022年調查時，該樣地內未發現鼠洞、蝗蟲等現象，地表無結皮。因石質山坡異質性大，物種豐富度較高。尤其是喜石質的植物較多，如百里香，老牛筋（Arenaria juncea）、毛葉老牛筋（Arenariacapillaris）、山韭（Allium senescens）、山泡泡（Oxytropis leptophyl-la），翠雀（Delphiniumgrandiflorum）、石竹（Dianthuschinensis）、輪葉委陵菜（Potentillaverticillaris）等。從優勢度來看，優勢度高的科有禾本科（Gramine-ae）、菊科（Compositae）、薔薇科（Rosaceae）、毛茛科（Ranunculaceae）。優勢度高的屬有委陵菜屬（Po-tentilla）、蒿屬（Artemisia）、賴草屬（Leymus）。

在2022年，監測樣地共記錄植物23種。在科屬組成上，植物分屬于14科，23屬。其中單子葉植物4科，10屬，10種；雙子葉植物10科，13屬，13種（見圖2）。

物種數量較多的科有菊科、禾本科、薔薇科、豆科（Leguminosae）等，物種數量較多的屬有委陵菜屬、蒿屬、龍膽屬（Gentiana）、蚤綴屬（Arenaria）、棘豆屬（Oxytropis）、早熟禾屬（Poa）、苦荬菜屬（Ixeris）等。

2.2 植被特征

監測樣地的物種組成在生活型和生長型譜上與沽源縣整體較為一致，生長型以多年生雜類草和一年生植物居多，生活型以地面芽、一年生植物為優勢類群，地下芽植物也較多。水分生態類型譜上，中生植物占 30% ，旱生植物占 70% ，中生類群的比例較沽源縣整體略微下降，旱生類群的比例增加明顯。區系成分組成與沽源縣整體比例接近，以東古北極植物占據絕對優勢，其次較多的有泛北極、東亞和亞洲中部成分。

（注：pH：多年雜類草，PBG：多年生叢生禾草，PRG：多年生根莖禾草，AH：一年生草本，SS：半灌木。C：地上芽植物，H：地面芽植物，Cr：地下芽植物，T：一年生植物。MP：中生，XM：旱中生，MX：中旱生，TX：旱生，SX：超旱生。EPA：東古北極，HA：泛北極，CA-MA：中亞－亞洲中部，PA：古北極，EA：東亞，MA：亞洲中部，PanT：泛溫帶，WS：世界，CL：栽培植物。）

群落的數量特征包括群落的蓋度、高度、密度以及地上生物量等指標，用于表征群落的外貌、結構和生產力等特征。根據2022年調查結果，本草地的西北針茅山地草原平均高 50cm ，平均蓋度 50% ，平均密度473株 '_m² ，平均干物質生物量 246g/m² 。群落可分為三層，第一層高 50～55cm ，是群落的上層，主要由高大的叢生和根莖禾草組成，以西北針茅和羊草為優勢種，伴生有硬質早熟禾、羽茅等，是群落的優勢層，平均蓋度 42% 。第二層高 20～40cm ，主要是冰草、豬毛蒿、黃囊草、洽草、菊葉委陵菜等植物，蓋度3% 。第三層高 10～20cm ，主要是低矮類的雜類草或小半灌木，有冷蒿、星毛委陵菜、百里香、糙隱子草、桃葉鴉蔥、伏毛山莓草、中華小苦荬、達烏里秦蘇、輪葉委陵菜、二裂委陵菜等，平均蓋度 6% 。整體上，二道渠山地草原樣地的平均群落高度為 43.7cm ，平均蓋度為 100% ，平均干物質量為 207g/m² 。與2016年相比，該樣地的群落高度、蓋度和生物量在2022年分別增長了 118.6%.354.5% 和 140.9% 0

2.3 物種豐富度

物種豐富度是指某一群落中單位面積內擁有的物種數。監測結果顯示，2016年在適當的牧壓下，西北針茅群落中每平方米具有13－15種植物。牧壓解除后，物種豐富度在2017年－2020年逐年增加。至2020 年最高，平均20 種gt; ，與2016年相比物種豐富度增加 43% 。在2021年，物種豐富度不增反降，14種/ ，與2016年一樣。2017年后，隨著牧壓解除，群落內物種飽和度增加，新增加的物種主要是適口性較好的植物，如瓣蕊唐松草、花苜蓿、多裂委陵菜、菊葉委陵菜等。而適口性差的植物如冷蒿、狼毒、星毛委陵菜等多度下降明顯。

3 討論

3.1 圍封禁牧對生物多樣性的影響

綜合物種豐富度變化情況，圍封禁牧后雖然生產力提升且能保持在較高水平，但是多年后植物多樣性表現出下降，這是因為圍封禁牧年限過長后，群落枯落物積累過度，部分禾本科植物幼苗被枯枝落葉遮蓋，導致根莖類植物優勢度增加，而其他植物多度下降甚至消失，不利于群落的更新。

3.2圍封禁牧引起的自然演替

演替可以理解為某一地段上一個群落被另一個群落代替的過程，演替是由一系列自然選擇和生境變化所組成，生態環境允許不同植物種定居，通過自然選擇，某些植物種為其他植物種所替代。重要值的計算綜合利用了群落中物種的高度、蓋度和生物量，可以較好地反映物種在群落中的優勢程度。本監測樣地經歷了圍封禁牧引起的自然演替。

根據監測數據顯示（如表1所示），研究草地的建群種在2016年－2020年始終是西北針茅，而2021年，羊草的優勢度超過西北針茅成為建群種。群叢類型在年際間變化較大。從西北針茅 + 冷蒿 + 百里香群叢（2016年）經過西北針茅 + 百里香 + 毛葉蚤綴群叢（2017年）、西北針茅單優群叢（2018年）、西北針茅 + 羊草群叢（2019年-2020年）最終轉變為羊草 + 西北針茅群叢（2021年－2022 年）。

3.3 圍封禁牧對山地草地優勢物種的影響

在2018年，西北針茅的優勢度已經達到 48% ，是群落的單優物種，與2016年相比，西北針茅的優勢度增加 100% ，該草場已經從輕度退化恢復為具有大比例優質牧草的優良草場。2019年后，隨著圍封年限增加，草場的蓋度和生物量增加明顯，地表枯落物甚至覆蓋地表 80%～100% ，枯落物高度在5cm 以上，極大地限制了叢生類禾草在萌發時的阻力，而根莖類禾草或軸根型雜類草由于地上部分表現為單株生長，萌發和生長的阻力較小；另外，土壤的疏松程度和持水量必然會增加，更喜疏松土壤的羊草優勢度逐漸增加。

4結論

研究表明，生物多樣性和優勢物種在圍封前后均存在變化，采取圍封禁牧措施后的2～4年，區域內的群落高度、蓋度和生產力，以及生物多樣性均快速增加。但隨著進一步的圍封禁牧，在2021年，物種豐富度不增反降，這是因為圍封年限過長后，研究區域內的植物凋落物不斷積累，有機質含量提升，部分禾本科植物幼苗被枯枝落葉遮蓋，草地植物群落繼續發生進展演替，即根莖類多年生植物優勢度增加，一年生草本植物降低甚至消失，群落生物豐富度有所降低，而羊草逐漸超過西北針茅成為優勢物種。

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