退化草地放牧和圍封條件下的土壤種子庫

阿門布和 內蒙古巴林右旗草原工作站 025150

1 研究區與研究方法

1.1 研究區概況

研究區設在內蒙古巴林右旗大板鎮沙日沐淪嘎查京津風沙源治理工程圍欄封育項目區。該區屬溫帶半干旱大陸性季風氣候，年平均氣溫5.0℃；1月平均氣溫為-13.7℃，極端最低氣溫為-31.1℃；7月平均氣溫為22.3℃，極端最高氣溫42.6℃；大于或等于5℃的積溫為3086.4℃，持續天數為185天；大于或等于10℃的積溫為2748.6℃，持續天數為149天；無霜期為134天。試驗區年降水量為300～350mm，一年內降水量的分布很不均勻，春季降水量較少，一般僅占全年降水量的10.1%；加之風多風大，蒸發量高，夏季降水量占全年降水量的75.6%。土壤類型為沙質栗鈣土，經破壞后退化為流動風沙土，沙土基質分布廣泛，風沙活動強烈，原生植被也被破壞殆盡。本試驗選擇自由放牧和圍封保護的退化草地作為研究對象。圍封草地建于2007年，面積約4000 畝，封育區內植被恢復較好，物種豐富度較高，主要植物種是百里香、隱子草、冷蒿、畫眉草和阿氏旋花等。放牧草地與圍封草地相鄰，由于長期放牧植被退化嚴重，主要建群種是百里香、阿氏旋花、冷蒿、豬毛菜和畫眉草等。

1.2 研究方法

2011年4月底分別在自由放牧地、圍封草地(已封育4年)的典型地段等距離(20m，南北方向)設置3 條長200m 的樣帶，在每條樣帶上等距離(10m)設置20 個固定樣點，2 個類型共計120 個樣點，用以土壤種子庫測定。

土壤種子庫的測定。4月上旬在每個樣點采取深度為5cm、面積為20cm×20cm 的原狀土體裝入布袋，帶回試驗室，過篩除去雜物后，將土樣均勻平攤在發芽盆內(盆的外徑為37cm，內徑為33cm，高為12cm，盆底部鉆有輸水孔)，上層覆土厚度約為1cm，然后置于玻璃溫室中進行種子發芽和幼苗種屬鑒定。種子發芽實驗期間，每天下午定時噴灑適量的水分，使盆內的土壤保持濕潤狀態，以保證盡可能多的植物種子萌發出苗。種子萌發出苗后，仔細觀察和診斷幼苗種屬，一旦能夠判別出一個幼苗的種屬則記其數(視其為有生命力的種子)，并把它從盆中輕輕拔掉，直到識別出所有幼苗的種屬為止。土壤種子庫密度用單位面積(1m2)土壤中有生命力的種子數量(即有效種子數量)來表示。種子發芽實驗持續的時間為3 個月。

2 結果與分析

放牧草地種子庫中共有植物23 種，其中單子葉植物7 種，雙子葉植物16 種；圍封草地種子庫中共有植物28 種，其中單子葉植物6 種，雙子葉植物22 種。以生活型劃分，放牧草地一年生草本植物14種，多年生草本植物7 種，灌木2 種；圍封草地一年生草本植物17 種，多年生草本植物6 種，灌木5 種(圖1)。

放牧草地土壤種子庫23 種植物分屬11 個科，其中禾本科7 種、藜科4 種、豆科2 種、菊科4 種、其他7 科各1 種；圍封草地土壤種子庫28 種植物分屬13 個科，其中禾本科6 種、藜科5 種、豆科3種、菊科5 種、其他9 科各1 種(表1)。圍封5年的草地比放牧草地植物種數提高了21%，豆科植物增加了50%，圍封措施顯著提高了沙質草地群落種子庫的植物種數以及優良牧草的種類，使草地質量得到改善，表明了圍封禁牧是促進退化草地土壤種子庫修復的有效措施之一。

放牧和圍封草地均是多年生雜類草占絕對優勢，在圍封草地種子庫群落中，多年生雜類草占57%，最豐富的5 種植物依次是百里香、隱子草、冷蒿、畫眉草和阿氏旋花，其種子庫密度占土壤種子庫總密度的81%。在放牧草地種子庫群落中，多年生雜類草占67%，最豐富的5 種植物依次是百里香、阿氏旋花、冷蒿、豬毛菜和畫眉草，其種子庫密度占土壤種子庫總密度的86%(表1)。放牧草地種子庫密度為7375 有效種子數/m2(平均值)，圍封草地種子庫密度為10670 有效種子數/m2(平均值)，比放牧草地提高了44%。

由此可見,圍封草地土壤種子庫群落處于百里香+隱子草+冷蒿的恢復演替階段,而放牧草地土壤種子庫群落處于百里香+阿氏旋花+冷蒿的退化演替階段。

3 討論

種子庫的大小與種子的大小有關，通常一些產生種子數量多而體積小的植物具有較大的土壤種子庫。與放牧退化草地相比較，圍封4年的退化草地土壤種子庫的密度和植物種數明顯增加(增加的比例分別為44%和21%)，同時還增加了種子庫優良禾草的密度以及豆科植物的種類，使草地質量得到改善，表明圍封是促進退化草地土壤種子庫修復的有效措施之一。因此，有必要對放牧草地進行圍封管理，尤其是在植物生長季節，適當地撒播優良牧草種子，以加快過度放牧草地的恢復演替進程。

表1 放牧和圍封草地土壤種子庫密度

4 結論

（1)放牧草地植物種數23 種，圍封草地植物種數28 種，圍封使土壤種子庫植物種數增加了21%，豆科植物增加了50%。

（2)放牧草地種子庫密度為7375 有效種子數/m2(平均值)，圍封草地種子庫密度為10670 有效種子數/m2(平均值)，比放牧草地提高了44%；放牧草地禾本科種子庫密度992 有效種子數/m2，圍封草地禾本科種子庫密度2073 有效種子數/m2，比放牧草地提高208%。

[1]趙麗婭，李兆華等.科爾沁沙質草地放牧和圍封條件下的土壤種子庫[J].植物生態學報2006(4).

[2]張繼義，趙哈林等.科爾沁沙地植被恢復系列上群落演替及物種多樣性的恢復動態[J].植物生態學報2004（1）.

[3]王濤，朱震達等.我國沙漠化研究的若干問題-4.沙漠化的防治戰略與途徑[J].中國沙漠2004（2）.

[4]徐化成，班勇.大興安嶺北部興安落葉松種子在土壤中的分布及其種子庫的持續性[J]植物生態學報1996（1）.

[5]劉任濤，趙哈林等.科爾沁沙地土地利用變化對土壤特性的影響[J]生態環境學報2010（9）.

[6]左小安，趙哈林等.科爾沁沙地不同恢復年限退化植被的物種多樣性[J]草業學報2009（4）.

[7]趙哈林，大黑俊哉等.科爾沁沙質草地植物群落的放牧退化及其自然恢復過程[J]中國沙漠2009（2）.