綜合修復措施對高寒重度退化草地植被群落特征的影響

劉承杰，李智燕，王汝富，張永輝，楊延東，金加明*

（1.碌曲縣草原站，甘肅 碌曲 747200；2.甘肅省草原技術推廣總站，甘肅 蘭州 730030）

草地資源是保障和維護國家生態健康的重要可再生資源，是巨大的碳庫和重要的動植物物種資源庫[1-2]。甘肅省甘南藏族自治州（以下簡稱甘南）位于青藏高原東北部，是高寒草地重要的成員[3]。全州天然草地面積272.27萬hm2，占全州土地總面積的70.28%[4]。高寒草地的生態平衡主要體現為草地植被群落的豐富性、穩定性及良性演替[5]，但受全球氣候變暖、草原保護建設投入不足、草地利用方法不當、草業科學等先進技術轉化利用率低、對草原進行掠奪式開發和長期超載放牧等因素的影響，我國天然草地出現大面積退化，約占草地總面積的50%，其中輕度退化占退化草地面積的7.2%，中度退化的占35.32%，重度退化的占17.4%，且退化面積不斷擴大[6]。甘南高寒草地同樣存在草地退化問題，導致嚴重的生態環境問題出現，近年來沙塵暴的頻繁爆發就是生態環境失衡的現實反映[7]。因此，退化草地的生態修復迫在眉睫，它不僅僅是草地本身生產力的修復，更是退化草地區域大生態的修復，涵蓋治理水土流失、保護生物多樣性、修復草地土壤等內容[8]。國內外對退化草地的改良已有諸多研究，但針對退化高寒草地，根據當地氣候特點，選育適宜的鄉土植物的綜合改良措施對重度草地的影響研究較少。本研究基于草地群落種間競爭關系、群落恢復演替理論、譜系多樣性對人工草地穩定性的維持原理等，針對不同退化程度高寒草地，根據當地氣候特點，選育適宜的鄉土植物，輔以合理的物種搭配，運用不同的草地修復方式，對碌曲縣重度退化草地進行綜合修復后，對植被群落的蓋度、高度、生物量、優勢種等進行了研究，評價綜合改良措施對重度退化草地的修復效果。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

碌曲縣地處甘肅、青海、四川3省交界處，青藏高原東部，甘肅省西南部，海拔2 900～4 483 m，年均氣溫2.3 ℃，具有高寒濕潤，降溫頻繁，災害性天氣多、強度大等氣候特征；年均降雨量650 mm，多集中于6—8月。草地植被生長期約155 d，枯黃期210 d。試驗地位于甘南碌曲縣尕海鎮尕秀村和秀哇村，地處洮河源頭。由于過度放牧，草群稀疏、低矮，植被踐踏嚴重、啃食嚴重，黃帚橐吾等毒雜草多，可食牧草種類單一。

1.2 試驗設計

選擇有代表性的重度退化高寒草甸草地作為修復樣地，樣地大小100 m×100 m。本研究在前期優化選育適宜鄉土植物的基礎上，針對重度退化草地采用滅鼠+補播（25%燕麥+75%垂穗披堿草）的修復措施，對草地植物類群的地上生物量、蓋度、株高等在不同修復年份進行研究。對照區為未經補播滅鼠的重度退化草地（CK）。輔以未退化草地為參考，評價修復效果。

1.3 試驗方法

在每個草地修復區域及對照區用同樣方法（樣方面積為1 m×1 m）測定種群高度、地上生物量等植被群落特征指標（10個重復），稱鮮重，最后在65 ℃烘箱內烘干，稱干重，采用針刺法測定植被蓋度[9]。

1.4 數據處理

使用Excel 2013及SPSS軟件對數據進行處理。

2 結果與分析

2.1 綜合修復措施對重度退化草地植被蓋度的影響

由表1可知，重度退化草地修復處理后，隨著修復年限的增加，其植被蓋度發生變化，可食牧草蓋度和總蓋度呈增加趨勢，毒雜草蓋度呈下降趨勢，豆科牧草蓋度變化不明顯，其中改良2年植被總蓋度為76%，改良4年植被總蓋度為90%，且和CK相比，差異顯著（P＜0.05），蓋度逐步趨近于未退化草地的98%。

表1 重度退化草地修復后的植被蓋度

2.2 綜合修復措施對重度退化草地植被高度的影響

對重度退化草地修復后，牧草平均高度變化如表2所示。隨著修復年限的增加，可食牧草高度呈升高趨勢，毒雜草高度呈下降趨勢。其中，以禾草高度為例，改良2年為36 cm，改良4年增至67 cm，和CK相比，差異顯著（P＜0.05）。

表2 重度退化草地修復后的植被高度 單位：cm

2.3 綜合修復措施對重度退化草地地上生物量的影響

對重度退化草地修復后的地上生物量進行研究分析，其結果如表3所示，隨著修復年限的增加，重度退化草地的可食牧草地上生物量呈增加趨勢，毒雜草呈下降趨勢。以可食類草生物量為例，改良2年為673.4 kg/hm2，改良4年增至2 114.5 kg/hm2，和CK相比，差異顯著（P＜0.05）。

表3 重度退化草地修復后各類草的地上生物量 單位：kg/hm2

2.4 綜合修復措施對重度退化草地種數和優勢種的影響

對重度退化草地修復處理后的植物種數、優勢種變化進行研究，其結果如表4所示。隨著修復年限的增加，優勢種中毒雜草減少，可食牧草增加。改良2年草地群落由13種植物組成，優勢植物為劍葉橐吾+垂穗披堿草，改良4年草地群落由17種植物組成，優勢植物為垂穗披堿草。改良4年的草地群落與CK相比，差異顯著（P＜0.05）。

表4 重度退化草地修復后的草地種數和優勢種

3 討論與結論

試驗結果表明，針對重度退化的高寒草地，根據當地氣候特點，在選育適宜的鄉土植物基礎上，采用滅鼠+補播的方法修復后，隨著年限的增加，有益草類地上生物量明顯提高，植物覆蓋度增加向好，草地生產力隨之提高。這說明綜合修復措施改善了草地生產力，土壤透氣性、滲透性和蓄水能力持續向好，草地趨于良性發展[10]。披堿草屬多為草原和草甸的優勢種群，植株高大，根系較發達，莖稈較粗，抗旱、耐寒性強；早熟禾具有較強的適應性且須根發達能涵養水分[11-12]，這兩種優勢草種在退化草地修復治理和草地恢復重建方面作用較為顯著，是種子擴繁生產的優選草種[13]。

鼠害是造成草地生態系統失衡、生物多樣性降低、草地退化的因素之一[14]。在鼠害嚴重的中重度退化草地，結合有害生物監測、生物防控措施，草地鼠害的適生環境可以改變。但在此過程中應注意生態平衡，因為鼠害治理不是單純的滅，應配合草地生態修復措施多措并舉，在輕度退化草地要注意對天敵的保護，將害鼠種群的密度控制在較低的閾值內；在中、重度危害區采取藥物防治，盡可能選擇生物藥物以減少對環境的二次破壞，最大限度地降低種群數量，對泛濫的鼠害加以控制，同時配合開展補播、禁牧、輪牧等綜合措施，使草地生態良性循環可以在此過程中恢復[15]。但不同退化類型草地物種豐富度不同，退化草地群落結構變化相對復雜，需要進一步評價修復措施的持續作用。

混播鄉土草種明顯提高了重度退化草地的植被草群高度和生物量，這是由于補播填充了退化草地裸露的地表，減少了草地的水土流失，改變了群落優勢種[16]，草地放牧壓力變小，草地植被得以休養生息，生態因子的自身調控作用漸漸發揮，草地趨于正向演替。試驗補播后總生物量增加，主要是由于禾草科植物生物量增加所致。與此同時，綜合修復措施能夠明顯抑制毒雜草的生長繁殖，但植被變化是眾多生態因素協同作用的綜合體現，因此整個草地生態系統的生物鏈狀況和抑制機理還需進一步研究[17]。