封育補播對瑪曲沙化草地治理的初步研究

章志龍 楊潭赟 甘玉偉

（1.甘肅民族師范學院，甘肅 合作 747000；2.甘肅省甘南藏族自治州科學技術局，甘肅 合作 747000）

1.研究背景

青藏高原是我國重要的生態安全屏障，瑪曲縣位于青藏高原東緣，平均海拔在3300～4800m之間，是明顯的高原大陸性高寒濕潤氣候，高寒草甸是瑪曲縣主要的植被類型。天然草地面積約1300萬畝，占全縣土地總面積的87%，是亞洲最優良的天然草原之一，是黃河重要的水源涵養和補給區,也是維系中下游地區生態安全的天然綠色屏障。

由于氣候變化導致瑪曲草原地下水位下降，沼澤濕地地表積水減少；同時，過度放牧、開礦建廠、破壞草氈層挖取礫石砂料等人為因素共同作用，致使瑪曲高寒沼澤化草甸向典型草甸演替的趨勢加快，沼澤濕地變為沼澤化草甸，濕草甸變為干草甸，草地沙化，直接影響到了當地農牧民的生產生活和黃河水源的生態涵養及徑流調節功能，也危及到了黃河中下游及沿黃9省區的生態安全。該區域是青藏高原的重要組成部分，是生態環境脆弱區，對氣候變化的響應非常敏感。

長期以來由于人為不合理利用開發和自然因素的影響，全縣天然草場出現不同程度的退化，其中具有沙化風險的草地約68萬畝，已經沙化的草場達12.23萬畝。沙化導致黃河下游泥沙量增加，河床抬高，草場防風固沙能力下降。針對草地退化和沙化的威脅，瑪曲縣依托各類項目和科研院所，通過鼠害監測和“黑土灘”防治試驗，沙化草地機理研究和防治試驗積極探索一系列綜合治理方法和技術模式。

雖然近年來在沙化草地上實施治理后取得了好的效果，但還是存在很多不足。因此，減輕放牧強度、改善農牧民生活條件，加快瑪曲退化、沙化草地生態恢復與治理技術研究，具有重要的科學意義和現實意義。本研究根據不同沙化草地類型采用混合種植模式，探索適合不同沙化類型的治理模式，從而，取得更好的治理效果。

2.材料與方法

2.1 研究區的地理位置概況

研究區位于甘肅省甘南藏族自治州瑪曲縣境內，瑪曲縣河曲馬場五隊裸露沙丘和沙化草地生態治理示范區內開展（）（圖1）。示范區內包括退化草地、輕度沙化草地、重度沙化草地、部分裸露沙丘、沙坑和沙地，以及輕度、中度和重度沙化草地等不同類型。

圖1 河曲馬場沙化草地生態治理實驗區位置

2.2 實驗設計

選定的實驗區包括了瑪曲退化、沙化草地的主要典型類型。2019年5月在示范區內退化、沙化草地區域選擇實驗區和對照區。在對照區進行圍封，在該區域設置2類試驗：在植被蓋度較低的退化草地和輕度沙化草地，采用圍欄封育和人工補播技術混合種植垂穗披堿草、黑麥草和無芒雀麥，促進自然恢復。采用井字條播技術混合種植垂穗披堿草、黑麥草和無芒雀麥建植活草方格治理重度沙化草地及部分裸露沙丘。

2.3 研究內容和方法

2020年7月～9月，在實驗區調查研究了退化、沙化草地的植物物種組成、植被蓋度，調查株高及地上生物量，統計種植的鄉土優良牧草產量、株高。采集土壤樣品測定土壤有機質、氮、磷（C、N、P）等營養成分。

在實驗區和對照區內進行樣方調查，統計樣方內植被蓋度，測量植株高度及地上生物量。對比采取治理措施前后的植被蓋度和地上生物量分析人工播種治理的效果。

3.結果分析

3.1 封育補播對輕度沙化草地植被蓋度的影響

針對退化草地和輕度沙化草地，主要采取封育補播創造條件使其自然恢復，通過圍封禁牧、不同計劃輪牧、草畜平衡減輕放牧壓力，促進優良牧草種子成熟落地和抑制毒雜草生長等途徑實現。

圍欄內試驗區的輕度沙化草地植被蓋度與圍欄外對照區蓋度相似，原先無序的放牧導致牧草無法完成生長能夠產生種子的數量有限，種子庫貧乏，種子更新能力降低，地上植被蓋度低，地表裸露斑塊較大，鼠兔洞穴較多，風蝕明顯。經過一年的禁牧和補播的作用，到2020年7月中旬封育的沙化草地補播后的幼苗長勢良好，2020年9月中旬圍欄內植被蓋度略高于圍欄外，封育補播當年已顯著提高了輕度沙化草地植被蓋度，2020年9月中旬植被蓋度達到92%，可以看出，禁牧和補播有利于沙化草地自然恢復（圖2）。

圖2 禁牧和補播有利于沙化草地自然恢復

輕度沙化草地在2019年5月上旬圍欄內草地植被蓋度與圍欄外草地相似；由于禁牧和鼠兔洞穴斑塊、裸露斑塊等的人工修復和補播，圍欄內植被蓋度明顯增大，高于圍欄外。顯示出禁牧圍封后，通過人工輔助措施保證現有植物完成生長，生產足夠的種子以及幼苗建植不受干擾，促進退化草地恢復。第二年圍封補播治理效果進一步顯現。

3.2 封育補播對沙化草地牧草產量和草本層高度的影響

瑪曲草場沙化是自然與人為因素共同作用的結果。過度放牧造成植被退化，地表裸露促使地表溫度升高，為風蝕提供有利條件，導致強烈的土壤蒸發，沙化為鼠害的發生發展創造了適宜的條件，鼠害反過來又加速草地沙化，形成惡性循環。在沙化草地混合種植本土優良牧草建植活草方格，可以快速形成降低地表風速的屏障，圍封可以保證種子成熟，使種子灑落地面，通過風季的流沙覆蓋，使種子入土萌發生長，促進自然更新達到沙化草地植被恢復的目的。

2020年8月，在裸露沙丘和重度沙化草地區域使用優良牧草黑麥草、無芒雀麥和燕麥等優良牧草建植的活草方格，建植當年裸露沙丘1m2的方格，植物地上生物量干重達到13 kg/畝，重度沙化草地植物地上生物量干重達到50 kg/畝，草本層高度分別達到30cm和45cm以上。

表1 人工播種對地上生物量干重和草本層高度的治理效果

3.3 封育補播對沙化草地植被蓋度的影響

裸露的沙丘植被蓋度低需要利用建先鋒植或物群來穩定和覆蓋地表，采用混合種植井字方格種植垂穗披堿草和燕麥后植被蓋度達到了65%取得了較好的治理效果。具有一定植被覆蓋的退化草地，根據現存植物的情況采取人工補播，植被蓋度達到70%。在重度沙化草地和沙丘兩種類型沙地上采用混合種植井字方格，混播黑麥草、垂穗披堿草和無芒雀麥，重度沙化草地植被蓋度達到60%，沙丘達到52%以上治理效果好，植被蓋度增大提高土壤保水能力快速覆蓋流沙，表現出一定的治理效果。

表2 人工播種對不同類型沙化草地的治理植被恢復情況

3.4 人工補播后對土壤理化性質的影響

采用人工補播后，輕度沙化草地土壤有機質含量增加了40.98%，速效氮增加了30.57%，速效磷增加了56.33%，全磷增加了10.34%、并且有機質、微生物C,N含量均高于對照組，速效氮和速效磷兩者的差值都大于混合種植井字方格治理后的增加量（圖3）。人工補播治理后土壤有機質的恢復比活草方格效果好，主要原因是輕度沙化草地土壤條件好，土壤有機質的恢復好，治理效果更顯著。沙丘上由于沙丘移動速度快，每當強風季節，裸露的沙丘土壤表層降水少，這都影響著治理效果。

圖3 人工播種后土壤理化性質的變化

通過兩種治理方式對土壤理化性質影響，可以看出有機質、速效氮、速效磷和全磷的增加量具有一定的耦合關系。有機質含量高，熟化程度高，速效氮含量亦高，速效氮的增加量與有機質增加量有關。輕度沙化草地人工補播后速效磷的增加量56.33%，幾乎一半以上；混合種植活草方格中速效磷增加了21.43%，明顯高于有機質和速效氮的含量。

4.結論與討論

瑪曲退化沙化草地生態治理技術，必須基于草地資源利用現狀、危害方式、沙化程度等方面，因地制宜，有針對性的采取不同的生態治理技術。退化草地植物群落結構已經發生了明顯變化，植被覆蓋度降低，植被退化，地表裸露，導致強烈的土壤蒸發，地表水循環發生改變，為風蝕提供有利條件，使草地沙化加速。

瑪曲退化、沙化草地生態恢復與治理技術研究，必須基于草地資源利用現狀、危害方式、沙化程度等方面，因地制宜，因害設防，有針對性地采取不同的生態治理技術。退化草地應積極采取以草定畜，圍封輪牧；沙化草地采取封育禁牧措施的同時積極采取人工恢復措施，使生態治理技術與科學管理措施有機結合。

本研究根據不同退化、沙化草地類型的特點，嘗試采用人工補播和混合種植井字方格技術對瑪曲退化和沙化草地進行治理，具有一定的治理效果。人工播種后土壤理化性質也得到一定的改善，有機質速效氮、速效磷、全磷、C,N含量都高于對照組，可以根據土壤恢復情況進一步選擇播種適宜的植被。