围栏封育改良荒漠化草地的效果

2011-04-25王天河

草业科学 2011年5期

安耕，王天河

(甘肃省古浪县草原工作站，甘肃古浪 733100)

草地退化是指草地生态系统在演化过程中其结构特征和能流与物质循环等功能过程的恶化，是生物群落及其赖以生存的环境恶化。它不仅反映在构成草地生态系统的非生物因素上，也反映在生产者、消费者、分解者3个生物组成上，因而草地退化是整个草地生态系统的退化[1]。我国有4亿hm2不同类型的草地，其中90%的可利用草地不同程度退化，并且还以每年120万～130万hm2的惊人速度扩展[2-3]。改良退化草地的方法很多，如围栏封育、补播、施肥、松耙、除莠以及治虫灭鼠等，其中围栏封育已成为国内外改良天然退化草地一种行之有效的措施[4-5]。研究表明[6-7]，围栏封育可以提高优良牧草的重要值，可以显著提高草地群落的地上生物量，使草地植被盖度和优良牧草产量比例增加，还可以提高草地质量指数和均匀度指数，并改善草地群落的微生境[8]。封育对植被盖度的改善减少了草地的风蚀和沙化，有效控制了土壤养分和水分的流失。另外，草地封育可以改善植被的土壤结构和养分条件，进而促进优良牧草的生长和竞争优势。同时草地生态环境的改善，有利于构建和谐社会，促进人与自然和谐共处，从而使草地生态系统进入良性循环。

地处河西走廊东端的古浪县，天然草原面积19.387 893万hm2。旱麻岗草地位于县城北部腾格里沙漠南缘，是干荒漠区，该地区草原退化严重，生态环境极为脆弱，生态系统在自然因素和人为活动的影响下，在由自然系统向人工系统转变过程中不断退化，严重制约了人类的生存与区域经济的发展[9]。为了恢复草原植被，进行围栏封育，同时观测记载围栏封育草地和未封育草地的高度、盖度、多度、冠幅、地上生物量和可食牧草产量等生产性能及各类不同牧草种类比例变化，分析围栏封育后荒漠化退化草地草群变化趋势，旨在掌握围栏封育措施对改良退化草地的效果，为今后荒漠区退化草地治理、重建及草地生产力的提高和持续利用提供一定的科学依据。

1 材料与方法

1.1研究区概况试验点在甘肃省古浪县海子滩镇，地理位置103°25′ E，37°38′ N，海拔1 734 m。年均气温6.6℃，最低温度-26.4℃，最高温度37.2℃，>0℃年积温3 253℃·d，≥10℃的有效积温2 686℃·d，无霜期153 d。年均降水量207.7 mm，多集中在7-9月，年均蒸发量2 807 mm。平均风速3.8 m/s，最大风速130 m/s，年大风日数182 d，年沙暴日数30.5 d，多集中在冬春季节。地貌类型主要有流动沙丘、半固定沙丘和固定沙地。主要植被有沙蒿(Artemisiadesertorum)、沙米(Agriophyllumsquarrosum)、短花针茅(Stipabreviflora)、唐古特白刺(Nitrariatangutorum)和驼绒藜(Ceratoideslatens)等。土壤为风沙土。

1.2试验方法古浪县海子滩镇北部石峡子荒漠草地围栏于2003年8月修建，围栏面积1 800 hm2。在围栏内外，地形和群落特征都较为均一的地段，各选5 m×5 m的固定样点5个，分别为围栏封育和未封育样地(对照)。2004-2006年，每年8月下旬测定围栏封育和未封育样方内植物的高度、盖度、多度、冠幅、可食牧草产量和地上生物量等指标，统计平均值。高度为自然高度，盖度用点样法测定，多度为单位面积株数，地上生物量为刈割鲜质量，并分成莎草、禾草、杂类草3个类群分别测产，比较研究围栏封育措施对草地生产力的影响。

1.3数据分析所得数据进行了t检验，用Excel制图。

2 结果与分析

2.1围栏封育对退化草地牧草冠幅、产量和比例的影响围栏封育1、2和3年都显著增加了封育草地的产草量(P<0.05)，莎草科和禾本科牧草产量和比例逐年增加，且显著高于对照，尤其是禾本科牧草，其所占比例由2004年的3.9%增加到2006年的14.2%；杂类草所占比例显著减少，围栏内2006年的杂类草产量与对照差异不显著(P>0.05)，但比例逐年降低，2005和2006年均显著低于对照；同时由于减少人畜干扰，牧草冠幅也逐年增大，显著大于对照(P<0.05)，防风固沙和草地生产能力明显增强(表1)。

表1 围栏封育荒漠草地的产草量及不同牧草种类比例比较

2.2围栏封育后植物群落特征变化植物群落特征是评价草地生态系统恢复和重建工作的重要指标。通过对围栏封育草地不同年份监测，发现植物群落特征与对照草地有明显变化(表2)，围栏封育对退化草地的植被盖度、多度、植物平均高度、地上生物量、可食牧草产量等生产性能有着很大的提高和改善，并且与未封育地的增长率之间差异显著(P<0.05)。未封育草地的植被盖度、多度、植物平均高度、地上生物量、可食牧草产量等生产性能提高不明显，且年度间的增长率差异不明显。围栏封育3年，植被盖度由33%提高到61%，提高了约84.8%；多度由6.9株/m2增加到9.8株/m2；植物平均高度由30.1 cm提高到45.8 cm，增高约52.2%，平均每年增高约5.2 cm；地上生物量增加了534 kg/hm2；可食牧草增加了546 kg/hm2。

2.3围栏封育对环境因子的影响通过对古浪县旱麻岗草场荒漠化草原围栏封育区和放牧区主要植被类群的监测及其对环境的影响对比分析发现，2005年7月12-25日围栏封育区与放牧区气温、空气相对湿度和地表温度等环境因子明显不同。围栏内气温为36.3℃，低于放牧区的37.6℃，围栏封育区内地表温度为32.2℃，明显低于放牧区的33.4℃，这样有利于植株在适宜的温度下进行光合作用，积累干物质。该试验中围栏封育区空气湿度为14.3%，放牧区为13.7%，前者高于后者。

表2 围栏封育草地与对照草地植被群落特征变化

3 讨论与结论

生物多样性是评价草地生态系统恢复和重建工作的重要指标[10-12]，生态系统中生物多样性建立在植物多样性的基础上[13]。对由于超载过牧等人为原因造成退化的天然草原实施围栏封育措施，以自然的力量对天然草原进行修复，是保护和建设草原最直接、最经济且效果显著的方法之一[14]。本研究表明,围栏封育后，退化草地盖度、多度、草层高度、植物种类、冠幅、可食牧草产量和地上生物量等草地生产性能明显提高，生物多样性明显增加，群落特征发生显著变化。草群结构和局域生态环境得到明显改善，退化草地得到休养生息和自然恢复[15-17]。但封育期的长短只能依牧草生长环境条件和恢复状况而定，并非封育时间越长越好。适度放牧能够使草产量增加和植物多样性增加。

重度和极度退化的草地，由于草地植物群落中优良牧草几乎消失，已基本失去了使用价值，生态功能严重下降，原生植被短期内自然恢复的物质基础几乎不存在，其自然繁殖更新的能力较低，在封育状态下，短期内不可能恢复为原生植被，也不可能大幅度提高可食牧草产量。因此，此类草地的恢复治理，必须通过建植栽培草地，人工补播、施肥、毒害草防除、病虫害防治等综合措施进行改良。对于大面积严重退化草地，在无力进行农业改良措施的情况下，采用保护性的禁牧封育措施，是一种投资少，见效快，可以大面积推广使用的改良措施。

中轻度退化草地进行围栏封育可达到事半功倍的效果，应大力推广。但是中度退化草地要靠围栏封育的时间可能更长一些。轻度退化草地封育2～3年后，群落发生恢复性演替，草地的优良牧草及可食牧草不论是盖度还是地上生物量均占绝对优势，草地即可得到恢复[18]。荒漠群落维持较高生产力的关键在于保持较高的植被盖度。

[1] 宋理明,马晓虹,魏永林,等.海北州天然草地退化沙化成因与对策[J].草业科学,2009,26(7):186-190.

[2] 高永革,樊江文.草地生态与生产[M].北京:中国农业科技出版社,1997.

[3] 赵鸿,王润元,郭铌,等.退牧对安西荒漠草原植被的生态效应[J].草业科学,2007，24(5):83-88.

[4] 周兴民.矮嵩草草甸在封育条件下群落结构和生物量变化[J].青海省畜牧兽医杂志,1994(4):9-11.

[5] 刘丙万,薛志刚.青海湖草原围栏对植物群落的影响兼论濒危动物普氏原羚的保护[J].生物多样性,2002,10(3):326-331.

[6] 刘长娥，安沙舟，孙宗玖，等.围栏封育对新疆伊犁绢蒿草地的影响[J].草业科学，2008，25(10)：10-14.

[7] 周华坤，周立，刘伟，等.封育措施对退化与未退化矮蒿草草甸的影响[J].中国草地，2003，25(5):15-22.

[8] 肖力宏，宝音陶格涛，刘海林.草地退化的原因及草原改良配套技术研究[J].科学管理研究，2004,22(2)：27-29.

[9] 呼格吉勒图，杨劼，宝音陶格涛，等.不同干扰对典型草原群落物种多样性和生物量的影响[J].草业学报,2009,18(3):6-11.

[10] 安耕,马廷选,王天河.腾格里沙漠退化草地封沙育草试验[J].草业科学,2007,24(1):81-83.

[11] 王天河.古浪县北部荒漠草场改良过程中植被变化动态的研究.[J]草业科学,2005,22(8):14-16.