冀北山地草地禁牧與生物多樣性關(guān)系研究

中圖分類號：X171

文章編號：1674-6139（2025）05-0167-05

文獻標(biāo)志碼：B

Study on Relationship between Grazing Prohibition and Biodiversity in Mountainous Grasslands in Northern Hebei Province

Wang Fei ^1，2 ，WuDan ^1，2 ，Xing Zhixian1，2，Zhou Jing1，2，LiuKesi2，3 （1.Hebei Province Ecological Environment Monitoring Center，Shijiazhuang O5Oo37，China; 2.NationalEcologicalQualityComprehensiveonitoringStationofAgroastoralEcotoneiBshangHebeiGuyuanO655，China; 3.School of Grassland Science and Technology，China Agricultural University，Beijing 1Oo193，China）

Abstract：Inodertounderstandtheimpactofenclosureandgazingprohbitiononbiodiversityinmountainousgrassandsinheag riculturalpastoraltrasition，thissudyalydgetatiospecsompositionopulatiodaicsndinteraalfuctatio since2016.Thechanges inspeciesrichnessanddominantspeciesbeforeandafterenclosureandgrazingprohibitionmeasuresweresynchronouslycalculatedTheresearchresultsindicatetattherewerechangesinbodiversityanddominantspeciesbeforeandaftertheen closureandgrazingban.Afterimplementingenclosuremeasures，thecommunityheight，coverage，productivity，andbiodiversityinthe studyareancreasedrapidlyButwithfurtherenclosreandgrazigproibition，lantitercontinuestoaccuulateintesudyareao ganicmatercontentincreasesandsomegrassfamilyplantsedlingsarecoveredbydeadbranchesandleavesThegrassandplantommunitycontinestundergrogesiveuesionwiteominancoferenializomatouslantsicreasing，aalbceos plantsdecreasingondisappearingndiolocalcssdreasingeanilLeyusinensisaduallsuassSiaa as the dominant species.

Keywords：northern Hebei；grassland；encirclement；grazing prohibition；biodiversity

前言

冀北壩上是中國東部農(nóng)耕區(qū)與西部草原牧區(qū)相連接的重要生態(tài)過渡帶之一[1]，長期開展生態(tài)監(jiān)測是“山水林田湖草沙”一體化保護過程中履行生態(tài)環(huán)境監(jiān)管職能的具體體現(xiàn)。草原有“地球皮膚”的美稱，尤其是在干旱、半干旱的生態(tài)過渡帶，保護草地是保護區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的核心，也是實現(xiàn)防風(fēng)固沙、涵養(yǎng)水源的基礎(chǔ)[2-4]。壩上農(nóng)牧交錯區(qū)的草地保護是生態(tài)修復(fù)的起點，植物群落的演替規(guī)律一般是先有草，才有灌木，再有喬木，因此草也被稱為“先鋒植物”。致密的草地植被不僅能有效地防治水土流失，為灌木、喬木的生長創(chuàng)造條件，還可以凈化空氣、涵養(yǎng)水源、防止水土流失，是一項重要的資源。因此，全面加強壩上農(nóng)牧交錯帶草地生態(tài)監(jiān)測，具有重要的生態(tài)科研價值。

為持續(xù)掌握農(nóng)牧交錯帶草地生態(tài)狀況，研究圍封禁牧與草地生物多樣性、以及優(yōu)勢物種之間的關(guān)系[5-8]，2016年至2022年在壩上地區(qū)沽源縣設(shè)立農(nóng)牧交錯帶生態(tài)地面觀測站，對二道渠鄉(xiāng)區(qū)域的典型山地草地啟動了植被調(diào)查與生態(tài)環(huán)境研究，并于2017年對部分區(qū)域?qū)嵤┝藝饨链胧?。通過持續(xù)對植被變化的年際動態(tài)展開監(jiān)測，同步測算了圍封禁牧前后物種豐富度和優(yōu)勢物種的變化趨勢，進一步研究圍封禁牧對山地草地生物多樣性的影響，從而為山地草地生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支撐[9-10]。（見圖1）

材料與方法

1. 1 監(jiān)測方法

采取樣地調(diào)查與樣方調(diào)查相結(jié)合的方法。樣地調(diào)查時，首先對該樣地進行基本描述和記錄，包括樣地編號、樣地面積、調(diào)查日期、經(jīng)緯度、海拔高度、行政區(qū)域歸屬、地形地貌、干擾方式及強度、群落平均高度、平均蓋度等;其次對樣地內(nèi)的物種數(shù)量特征進行記錄，包括樣地內(nèi)每一個種子植物名稱、平均高度以及平均蓋度。第二步進行樣方調(diào)查，在已劃定的樣地內(nèi)選取3個具有代表性的 1m×1m 的樣方進行詳細調(diào)查。首先是樣方的基本描述，包括樣方編號、樣方面積、調(diào)查日期、經(jīng)緯度、海拔高度、地形、干擾情況、斑塊類型、樣方平均高度、平均蓋度等。其次測量并記錄樣方內(nèi)每一個物種的名稱、對應(yīng)的營養(yǎng)枝高度、生殖枝高度、分蓋度、株/叢數(shù)，最后采用齊地面劉割法收獲每一個物種的地上生物量并帶回實驗室烘干至恒重（ 24h ）后稱重記錄。對調(diào)查過程中不能確定的物種采集標(biāo)本、壓制標(biāo)本并帶回室內(nèi)進行鑒定。

1.2 鑒定方法

野外采集的標(biāo)本在實驗室內(nèi)依據(jù)形態(tài)特征及解剖特征進行鑒定。鑒定的標(biāo)準來源于中國植物志類書籍，包括《中國植物志》、FloraofChina、《內(nèi)蒙古植物志》和《河北植物志》等（Wuand Phillips，2006；中國科學(xué)院中國植物志編輯委員會，2004；內(nèi)蒙古植物志編輯委員會，1998；河北植物志編輯委員會，1986）。物種名錄的中文名以《中國植物志》為準。

植物生活型調(diào)查方法采用《中國植被》（中國植被編輯委員會，1980）中提出的生長型系統(tǒng)和根據(jù)休眠芽劃分的生活型系統(tǒng)（Raunkiaer，1934）。

植物的水分生態(tài)類型和區(qū)系地理成分的確定參考《內(nèi)蒙古維管植物分類及其區(qū)系生態(tài)地理分布》（趙一之，2012）。

1.3 數(shù)據(jù)分析

利用Excel2018對數(shù)據(jù)進行整理和分析，使用重要值（ImportantValue，IV）對物種的優(yōu)勢度進行評價，選用物種豐富度來表征群落多樣性（樣方內(nèi)所有物種數(shù)）。

2 結(jié)果與分析

2.1 物種組成

監(jiān)測樣地為以西北針茅為優(yōu)勢的山地草原，

2022年調(diào)查時，該樣地內(nèi)未發(fā)現(xiàn)鼠洞、蝗蟲等現(xiàn)象，地表無結(jié)皮。因石質(zhì)山坡異質(zhì)性大，物種豐富度較高。尤其是喜石質(zhì)的植物較多，如百里香，老牛筋（Arenaria juncea）、毛葉老牛筋（Arenariacapillaris）、山韭（Allium senescens）、山泡泡（Oxytropis leptophyl-la），翠雀（Delphiniumgrandiflorum）、石竹（Dianthuschinensis）、輪葉委陵菜（Potentillaverticillaris）等。從優(yōu)勢度來看，優(yōu)勢度高的科有禾本科（Gramine-ae）、菊科（Compositae）、薔薇科（Rosaceae）、毛茛科（Ranunculaceae）。優(yōu)勢度高的屬有委陵菜屬（Po-tentilla）、蒿屬（Artemisia）、賴草屬（Leymus）。

在2022年，監(jiān)測樣地共記錄植物23種。在科屬組成上，植物分屬于14科，23屬。其中單子葉植物4科，10屬，10種；雙子葉植物10科，13屬，13種（見圖2）。

物種數(shù)量較多的科有菊科、禾本科、薔薇科、豆科（Leguminosae）等，物種數(shù)量較多的屬有委陵菜屬、蒿屬、龍膽屬（Gentiana）、蚤綴屬（Arenaria）、棘豆屬（Oxytropis）、早熟禾屬（Poa）、苦荬菜屬（Ixeris）等。

2.2 植被特征

監(jiān)測樣地的物種組成在生活型和生長型譜上與沽源縣整體較為一致，生長型以多年生雜類草和一年生植物居多，生活型以地面芽、一年生植物為優(yōu)勢類群，地下芽植物也較多。水分生態(tài)類型譜上，中生植物占 30% ，旱生植物占 70% ，中生類群的比例較沽源縣整體略微下降，旱生類群的比例增加明顯。區(qū)系成分組成與沽源縣整體比例接近，以東古北極植物占據(jù)絕對優(yōu)勢，其次較多的有泛北極、東亞和亞洲中部成分。

（注：pH：多年雜類草，PBG：多年生叢生禾草，PRG：多年生根莖禾草，AH：一年生草本，SS：半灌木。C：地上芽植物，H：地面芽植物，Cr：地下芽植物，T：一年生植物。MP：中生，XM：旱中生，MX：中旱生，TX：旱生，SX：超旱生。EPA：東古北極，HA：泛北極，CA-MA：中亞－亞洲中部，PA：古北極，EA：東亞，MA：亞洲中部，PanT：泛溫帶，WS：世界，CL：栽培植物。）

群落的數(shù)量特征包括群落的蓋度、高度、密度以及地上生物量等指標(biāo)，用于表征群落的外貌、結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)力等特征。根據(jù)2022年調(diào)查結(jié)果，本草地的西北針茅山地草原平均高 50cm ，平均蓋度 50% ，平均密度473株 '_m² ，平均干物質(zhì)生物量 246g/m² 。群落可分為三層，第一層高 50～55cm ，是群落的上層，主要由高大的叢生和根莖禾草組成，以西北針茅和羊草為優(yōu)勢種，伴生有硬質(zhì)早熟禾、羽茅等，是群落的優(yōu)勢層，平均蓋度 42% 。第二層高 20～40cm ，主要是冰草、豬毛蒿、黃囊草、洽草、菊葉委陵菜等植物，蓋度3% 。第三層高 10～20cm ，主要是低矮類的雜類草或小半灌木，有冷蒿、星毛委陵菜、百里香、糙隱子草、桃葉鴉蔥、伏毛山莓草、中華小苦荬、達烏里秦蘇、輪葉委陵菜、二裂委陵菜等，平均蓋度 6% 。整體上，二道渠山地草原樣地的平均群落高度為 43.7cm ，平均蓋度為 100% ，平均干物質(zhì)量為 207g/m² 。與2016年相比，該樣地的群落高度、蓋度和生物量在2022年分別增長了 118.6%.354.5% 和 140.9% 0

2.3 物種豐富度

物種豐富度是指某一群落中單位面積內(nèi)擁有的物種數(shù)。監(jiān)測結(jié)果顯示，2016年在適當(dāng)?shù)哪翂合?，西北針茅群落中每平方米具?3－15種植物。牧壓解除后，物種豐富度在2017年－2020年逐年增加。至2020 年最高，平均20 種gt; ，與2016年相比物種豐富度增加 43% 。在2021年，物種豐富度不增反降，14種/ ，與2016年一樣。2017年后，隨著牧壓解除，群落內(nèi)物種飽和度增加，新增加的物種主要是適口性較好的植物，如瓣蕊唐松草、花苜蓿、多裂委陵菜、菊葉委陵菜等。而適口性差的植物如冷蒿、狼毒、星毛委陵菜等多度下降明顯。

3 討論

3.1 圍封禁牧對生物多樣性的影響

綜合物種豐富度變化情況，圍封禁牧后雖然生產(chǎn)力提升且能保持在較高水平，但是多年后植物多樣性表現(xiàn)出下降，這是因為圍封禁牧年限過長后，群落枯落物積累過度，部分禾本科植物幼苗被枯枝落葉遮蓋，導(dǎo)致根莖類植物優(yōu)勢度增加，而其他植物多度下降甚至消失，不利于群落的更新。

3.2圍封禁牧引起的自然演替

演替可以理解為某一地段上一個群落被另一個群落代替的過程，演替是由一系列自然選擇和生境變化所組成，生態(tài)環(huán)境允許不同植物種定居，通過自然選擇，某些植物種為其他植物種所替代。重要值的計算綜合利用了群落中物種的高度、蓋度和生物量，可以較好地反映物種在群落中的優(yōu)勢程度。本監(jiān)測樣地經(jīng)歷了圍封禁牧引起的自然演替。

根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示（如表1所示），研究草地的建群種在2016年－2020年始終是西北針茅，而2021年，羊草的優(yōu)勢度超過西北針茅成為建群種。群叢類型在年際間變化較大。從西北針茅 + 冷蒿 + 百里香群叢（2016年）經(jīng)過西北針茅 + 百里香 + 毛葉蚤綴群叢（2017年）、西北針茅單優(yōu)群叢（2018年）、西北針茅 + 羊草群叢（2019年-2020年）最終轉(zhuǎn)變?yōu)檠虿?+ 西北針茅群叢（2021年－2022 年）。

3.3 圍封禁牧對山地草地優(yōu)勢物種的影響

在2018年，西北針茅的優(yōu)勢度已經(jīng)達到 48% ，是群落的單優(yōu)物種，與2016年相比，西北針茅的優(yōu)勢度增加 100% ，該草場已經(jīng)從輕度退化恢復(fù)為具有大比例優(yōu)質(zhì)牧草的優(yōu)良草場。2019年后，隨著圍封年限增加，草場的蓋度和生物量增加明顯，地表枯落物甚至覆蓋地表 80%～100% ，枯落物高度在5cm 以上，極大地限制了叢生類禾草在萌發(fā)時的阻力，而根莖類禾草或軸根型雜類草由于地上部分表現(xiàn)為單株生長，萌發(fā)和生長的阻力較?。涣硗?，土壤的疏松程度和持水量必然會增加，更喜疏松土壤的羊草優(yōu)勢度逐漸增加。

4結(jié)論

研究表明，生物多樣性和優(yōu)勢物種在圍封前后均存在變化，采取圍封禁牧措施后的2～4年，區(qū)域內(nèi)的群落高度、蓋度和生產(chǎn)力，以及生物多樣性均快速增加。但隨著進一步的圍封禁牧，在2021年，物種豐富度不增反降，這是因為圍封年限過長后，研究區(qū)域內(nèi)的植物凋落物不斷積累，有機質(zhì)含量提升，部分禾本科植物幼苗被枯枝落葉遮蓋，草地植物群落繼續(xù)發(fā)生進展演替，即根莖類多年生植物優(yōu)勢度增加，一年生草本植物降低甚至消失，群落生物豐富度有所降低，而羊草逐漸超過西北針茅成為優(yōu)勢物種。

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