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(tài)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(tài)平衡主要體現為草地植被群落的豐富性、穩(wěn)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(yè)科學等先進技術轉化利用率低、對草原進行掠奪式開發(fā)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(tài)環(huán)境問題出現，近年來沙塵暴的頻繁爆發(fā)就是生態(tài)環(huán)境失衡的現實反映[7]。因此，退化草地的生態(tài)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(qū)域大生態(tài)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(xiāng)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(wěn)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(xiāng)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(yōu)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(zhèn)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(yōu)化選育適宜鄉(xiāng)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(qū)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(qū)域及對照區(qū)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(fā)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(yōu)勢種的影響

對重度退化草地修復處理后的植物種數、優(yōu)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(yōu)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(yōu)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(yōu)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(yōu)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(xiāng)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(xù)向好，草地趨于良性發(fā)展[10]。披堿草屬多為草原和草甸的優(yōu)勢種群，植株高大，根系較發(fā)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(fā)達能涵養(yǎng)水分[11-12]，這兩種優(yōu)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(yōu)選草種[13]。

鼠害是造成草地生態(tài)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(jiān)測、生物防控措施，草地鼠害的適生環(huán)境可以改變。但在此過程中應注意生態(tài)平衡，因為鼠害治理不是單純的滅，應配合草地生態(tài)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(qū)采取藥物防治，盡可能選擇生物藥物以減少對環(huán)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(tài)良性循環(huán)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(xù)作用。

混播鄉(xiāng)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(yōu)勢種[16]，草地放牧壓力變小，草地植被得以休養(yǎng)生息，生態(tài)因子的自身調控作用漸漸發(fā)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(tài)因素協同作用的綜合體現，因此整個草地生態(tài)系統的生物鏈狀況和抑制機理還需進一步研究[17]。