不同改良措施對祁連山北麓3種類型退化草地的修復效果

甘輝林 陳斌 魯延芳 馬埡杰 馬劍 占玉芳

摘 要 為探索退化草原最佳的改良措施，以祁連山北麓山地草原、溫性草原和溫性荒漠草原為研究對象，采用對比實驗法對不同改良措施下的植被蓋度、植株高度、產草量等指標進行了分析。結果表明：溫性草原實施切根+施肥+補播（處理4）改良效果最優，溫性荒漠草原實施補播改良+種子包衣（保水劑）+淺耙（處理3）改良效果最優，山地草原實施切根+補播改良（處理2）改良效果最優；改良后，植被蓋度、植株高度和產草量均有明顯提高。

關鍵詞 退化草地修復；植被蓋度；植株高度；產草量；甘肅省祁連山北麓

中圖分類號：S812.6 文獻標志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.12.073

甘肅省草地總面積1 790萬hm2，位居全國第6[1]。祁連山區地處甘肅省西部的河西走廊南部，東起天祝藏族自治縣，南至甘青邊界，北臨河西走廊，西至玉門市，總面積272.2萬hm2。由于處于青藏高原、黃土高原和蒙古高原三大高原的交匯地帶，是三大高原生物交流的中心和植物區系交匯中心，其植被建設、生態恢復對甘肅省乃至西北地區的經濟、社會、環境的可持續發展均具有重要的現實意義[1]。

祁連山區畜牧業發展的基礎是天然草地，隨著經濟社會發展對環境的需求不斷增加，使得原本就脆弱的祁連山區草地生態系統承受了巨大的壓力，導致草地嚴重退化和環境惡化，主要表現在生產力下降、生物多樣性減少、雜草增多、土壤“三化”現象加劇、生物災害和自然災害頻發等，嚴重阻礙了草地畜牧業生產的可持續發展[2-3]。自2003年以來，國家實施了一系列天然草原保護措施、草原生態保護獎勵機制、退牧還草項目、山水林田湖草工程等，有效促進了全國草原的保護與建設，綜合植被蓋度有所提高。但是以往單一的恢復措施恢復周期長、實施效果不穩定，草原退化問題依然存在[4]。因此，要通過長期實踐總結出一套科學合理的修復技術，針對不同類型退化草地采取不同的綜合性修復措施，為我國退化草原植被生態修復提供理論和技術支撐。

鑒于此，本研究對祁連山北麓山地草原、溫性草原和溫性荒漠草原實施不同改良措施，探討其對不同類型退化草地的改良效果，旨在為精準科學改良祁連山北麓草地環境提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗地有3處，分別為溫性草原、溫性荒漠草原和山地草原。

1）溫性草原。山丹縣老軍鄉花草灘，地處北緯38°40′36.437″，東經101°13′51.726″，海拔1 940 m，屬溫帶大陸干旱氣候，多年平均氣溫5.7 ℃，1月平均氣溫-12.9 ℃，7月平均氣溫19.0 ℃。年平均無霜期116 d，年平均生長期108 d。年平均日照時間2 993 h，年平均降水量213 mm。草地類型屬短花針茅型溫性草原，土壤質地為砂質，主要植被為驢驢蒿、芨芨草、醉馬草、駱駝蓬和冰草等，植被蓋度為55%。草原利用方式為全年放牧，蝗蟲中度為害，為中度退化草原。

2）溫性荒漠草原。高臺縣合黎鎮北山，地處北緯39°24′39.39″，東經99°52′52.281″，海拔1 321 m，溫帶大陸氣候，多年平均氣溫7.6 ℃，年平均無霜期175 d，年平均生長期190 d，年平均日照時間3 088 h，年平均降水量104.4 mm。草地類型屬沙米+合頭草型溫性荒漠草原，土壤質地為砂質，主要植被為沙米、霸王、糙葉黃芪、中亞紫菀木等，植被蓋度為40%。草原利用方式為全年禁牧，蝗蟲輕度為害，為中度退化（沙化）草原。

3）山地草原。肅南縣皇城鎮長溝寺，地處北緯37°54′32″，東經101°48′34″，海拔2 577.6 m，屬溫帶濕潤氣候，降水較多，光照充足，太陽輻射強，晝夜溫差大，年平均氣溫2 ℃，年平均生長期120 d，無霜期95 d，年平均降水量260 mm。草地類型屬西北針茅型山地草原，土壤質地為壤質，主要植被為西北針茅、野苜蓿、狼毒、薹草，植被蓋度65%。草原利用方式為冷季放牧，蝗蟲和喜馬拉雅旱獺輕度為害，為輕度退化草原。

1.2 試驗設計

2021年4月在山地草原、溫性草原和溫性荒漠草原選取地勢平坦、土壤和植被基本一致的3塊區域作為試驗樣地，進行野外試驗樣地的選擇和布設，2021—2022年進行系統試驗處理、樣品收集和數據采集，共設置3個試驗小區，每塊區域面積約100 m2，3次重復，具體見表1。

1.2.1 切根和淺耙

切根選擇破土切根機，淺耙選擇拖拉機牽引式圓盤耙，鎮壓選擇拖拉機牽引式狼牙棒。采用機引方式利用破土切根機沿等高線進行草皮劃切，劃破應結合補播、施肥等措施。劃破深度為5～10 cm，以把上層根系切斷為度，不可使草皮翻轉或覆蓋，無壅土、破壞草皮等現象，劃破裂縫寬度在1.5 cm以下，行間距30～50 cm。劃破草皮的適宜時間視當地的氣候條件而定，應在4—6月土壤解凍、土壤水分適當時進行，耙深8～10 cm。以同區域未做處理為對照（CK），每個CK區設置3個直徑6 m的金屬移動圍籠，用于對比觀測（見表1）。

1.2.2 施肥

肥料選用磷酸二銨，表面撒施，用量為10 kg/667 m2。

1.2.3 補播改良

1）溫性草原：草種選擇中間偃麥草、新麥草和黃花苜蓿，按照1.0∶1.0∶0.3的比例進行混播，每667 m2播種3 kg。2）溫性荒漠草原：草種選擇沙蒿、木地膚和草木樨，按照1.5∶1.0∶1.5的比例進行混播，每667 m2播種4 kg。3）山地草原：草種選擇草地早熟禾、新麥草、黃花苜蓿，按照1∶1∶3的比例進行混播，每667 m2播種3 kg。

結合不同地面處理方式，采用人工撒播方式，在6—7月降水集中時間段進行補播。

1.2.4 管護措施

溫性草原和山地草原改良后90 d內實行禁牧管理，之后按照原利用方式進行管理；溫性荒漠草原全年禁牧，苗期對鼠蟲害進行適時防治，確保不造成較大影響。

1.3 指標測定及方法

于每年牧草生長旺盛期（8—9月），對各小區用樣方法進行隨機取樣，每小區設置3個樣方，每個樣方3個重復，樣方大小50 cm×50 cm。分別進行各物種蓋度、高度、產草量測定。

1）蓋度：植物莖葉的垂直投影面積與樣方面積之比，采用目測法，取平均值。2）高度：在樣方內用直尺測定各植物植株自然高度，取平均值。3）產草量：將樣方0.25 m2內各物種齊地面刈割后密封帶回室內，鮮重即為產草量。

1.4 數據處理

采用Excel整理數據，SPSS 19.0軟件對數據進行t檢驗。

2 結果與分析

2.1 對不同類型草原植株蓋度的影響

對不同類型草原實施不同措施均有助于植被蓋度的提高，具體改良效果詳見圖1。

溫性草原植被蓋度由高到低分別為處理4、處理3、處理5、處理2、處理1，改良當年（2021年）植被蓋度分別比對照提高了14.7%、9.7%、5.6%、3.7%及2.0%，但處理組之間差異不顯著；改良第2年（2022年）植被蓋度分別比對照提高了17.3%、12.7%、8.0%、6.3%及4.7%，處理組與對照組差異達到顯著水平（p＜0.05）。與奇立敏等對退化羊草草地改良效果研究的結果一致[5-6]。這種情況可能與肥效發揮作用慢及劃破草皮致使植株短期內無法正常生長有關。

溫性荒漠草原植被蓋度由高到低分別為處理3、處理4、處理1、處理2、處理5，改良當年植被蓋度分別比對照提高了11.0%、9.0%、5.7%、4.0%及2.3%，各處理差異均未達到顯著水平；改良第2年植被蓋度分別比對照提高了14.0%、12.0%、5.3%、5.0%及3.0%，其中處理3、處理5與其他處理組差異顯著（p＜0.05）。對溫性荒漠草原進行綜合改良均能取得一定的效果，但是溫性荒漠草原的主要問題是氣候干旱缺水導致不同程度的退化，采用補播改良+種子包衣（保水劑）+淺耙措施效果最佳，另外在苗期噴灑AM菌劑也能達到改良效果。

山地草原植被蓋度由高到低分別為處理2、處理1、處理3、處理5、處理4，改良當年植被蓋度分別比對照提高了7.6%、6.3%、5.3%、3.3%及2.0%，各處理差異均未達到顯著水平；改良第2年植被蓋度分別比對照提高了8.3%、6.7%、5.0%、3.3%及2.0%，差異顯著，但各處理組之間差異未達到顯著水平。對山地草原進行綜合改良措施均能取得一定的改良效果，以包括切根處理的措施綜合改良效果最佳。

2.2 對不同類型草原植株高度的影響

對不同類型草原實施不同措施均有助于植被高度的提高，具體改良效果詳見圖2。

溫性草原植株高度由高到低分別為處理4、處理3、處理5、處理2、處理1，改良當年植株高度分別比對照提高了12.8%、11.3%、9.5%、5.9%及2.3%，處理4、處理3、處理5與對照差異顯著（p＜0.05），處理2、處理1與對照差異不顯著；改良第2年植株高度分別比對照提高了11.6%、9.1%、6.9%、5.7%、4.3%，各處理組與對照組差異均達到顯著水平（p＜0.05）。說明改良措施促進根系健壯生長，導致第二年植株高度明顯高于第一年。

溫性荒漠草原植株高度由高到低分別為處理3、處理4、處理1、處理2、處理5，改良當年、植株高度分別比對照提高了7.7%、6.2%、5.3%、3.1%及1.7%，各處理差異均未達到顯著水平；改良第2年植株高度分別比對照提高了10.5%、5.2%、3.8%、2.0%、1.4%，其中處理3、處理4與其他處理組差異達到顯著水平，所有處理組與對照組差異顯著（p＜0.05）。

山地草原植株高度由高到低分別為處理2、處理1、處理3、處理5、處理4，改良當年植株高度分別比對照提高了5.3%、4.2%、3.2%、2.8%、0.7%，各處理差異均未達到顯著水平；改良第2年植株高度分別比對照提高了12.8%、7.3%、5.3%、4.1%、2.6%，各處理組之間差異均未達到顯著水平，但與對照組差異顯著。由于山地草原降水量充足，土壤有機質含量高，植被生長良好，對山地草原實施改良措施具有一定的積極作用，但是改良效果不顯著。

2.3 對不同類型草原植株產草量的影響

對不同類型草原實施不同措施均有助于植被產草量的提高，尤其對溫性草原和溫性荒漠草原改良效果明顯，具體改良效果詳見圖3。

溫性草原植株產草量由高到低分別為處理4、處理3、處理5、處理2、處理1，改良當年植株產草量分別比對照提高了61.7%、23.5%、19.3%、19.0%、5.2%，各處理組合之間、處理組與對照組之間差異均達到顯著水平（p＜0.05）；改良第2年植株產草量分別比對照提高了65.6%、38.0%、18.8%、16.6%、7.1%，各處理組合之間、處理組與對照組之間差異均達到顯著水平（p＜0.05）。

溫性荒漠草原植株產草量由高到低分別為處理3、處理4、處理1、處理2、處理5，改良當年植株產草量分別比對照提高了7.8%、4.0%、3.8%、3.0%、1.1%，除處理5與對照組未達到顯著水平，其他處理組均與對照組差異顯著（p＜0.05）；改良第2年植株產草量分別比對照提高了9.1%、5.6%、4.5%、3.5%、1.9%，各處理組合之間、處理組與對照組之間差異均達到顯著水平（p＜0.05）。

山地草原植株產草量由高到低分別為處理2、處理1、處理3、處理5、處理4，改良當年植株產草量分別比對照提高了19.8%、17.8%、17.1%、12.5%、2.8%、0.7%，除處理4與對照組差異不顯著外，其余各處理組與對照組差異均達到顯著水平（p＜0.05）；改良第2年植株產草量分別比對照提高了48.3%、6.7%、5.0%、3.0%、1.7%，各處理組與對照組差異均達到顯著水平（p＜0.05）。

3 結論與討論

本文通過對不同類型草原進行不同措施改良，分別對植被蓋度、植株高度、植株產草量進行分析比較。結果表明，切根+施肥+補播改良能顯著提高植被蓋度，這與遲曉雪、董祺等前期研究結果一致[7-8]。說明對溫性草原實施淺耙+施肥、切根+施肥、淺耙+施肥+補播改良、切根+施肥+補播改良、切根+補播改良等改良措施對提高植被蓋度、高度、產草量具有積極的作用，且以切根+施肥+補播改良效果最優。對溫性荒漠草原實施不同改良措施對提高植被蓋度、高度、產草量均能產生積極的作用，且以補播改良+種子包衣（保水劑）+淺耙改良效果最優。對山地草原實施不同改良措施對提高植被蓋度、高度、產草量均能產生積極的作用，尤其切根+補播改良效果

最優。

溫性草原和山地草原由于長時間受牲畜踐踏，土壤緊實度高，通氣透水性差，存在根系盤結等情況，切根能顯著提高植物特別是禾本科植物的根系分蘗、繁殖與復壯，增加群落蓋度、密度、生物量和競爭能力，改善土壤理化性質，加快退化草地的恢復演替；另外，山地草原土壤有機質含量高，對山地草原進行施肥效果不顯著。荒漠草原退化的原因主要是缺水，因此對荒漠草原采取補播改良+種子包衣（保水劑）+淺耙能達到顯著的改良效果。由于項目實施年限短，有關改良措施對植物生物量、生物多樣性、牧草飼用價值及土壤的影響還有待于進一步驗證。

參考文獻：

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（責任編輯：張春雨）