改则高寒荒漠草地改良效果

王敬龙，王保海，次仁多吉，刘建枝，韩建成

(西藏自治区农牧科学院畜牧兽医研究所，西藏 拉萨 850009)

西藏拥有天然草地0.82亿hm2，是我国西南地区的重要生态屏障，但由于恶劣的自然条件、脆弱的生态环境、全球气候变化及人类不合理利用，该区也是世界上天然草地退化最广为发生发展的区域之一，各类草地出现不同程度的退化，草地群落多样性减少，生态系统稳定性下降，且有日趋扩大的趋势[1-3]。阿里地区是西藏自治区畜牧业生产的重要基地，平均海拔4 700 m,区内主要草地类型为高寒荒漠草地类和高寒草甸草地类[4],有“世界屋脊的屋脊”之称,年均降水量不足200 mm,而蒸发量高于2 000 mm,生态环境极为严酷，极易被破坏，而且难以恢复。近些年，该区人口和家畜数量呈增加趋势，草畜矛盾日益突出，加之长期以来对高寒荒漠草地和高寒草甸生态系统的结构、功能缺乏了解，忽视了草地资源的科学管理和合理利用，超载过牧，脆弱的生态系统平衡严重失调，草地向荒漠化、沙漠化发展，棘豆(Oxytropiaglacialu)、狼毒(Stellerachamaejasme)等毒害草滋生，草地生产力下降，严重阻碍了阿里地区草地畜牧业的可持续发展，部分农牧民出现返贫现象[5]。因此，阿里地区高寒荒漠草地的恢复和治理迫在眉睫。围栏封育、补播和灌溉是退化草地提高生产力、恢复群落多样性的有效途径[6-11]。通过采取上述草地改良措施，研究其对阿里高寒荒漠草地植物群落高度、密度、盖度、重要值及物种多样性变化的影响，旨在为阿里高寒荒漠草地的改良、恢复及草地生产力的提高提供理论依据。

1 材料与方法

1.1试验地概况 试验地位于西藏阿里地区改则县改则镇将促曲组，32.6°21′ N、85.3°11′ E，平均海拔4 700 m，属高原亚寒干旱季风气候，干旱、多大风、昼夜温差大、日照时间长。年平均气温-0.2 ℃，极端最低气温-44.6 ℃,极端最高气温26 ℃，平均昼夜温差14 ℃左右。年均降水量189.60 mm，年降雪日60 d左右，降水主要集中在6-9月，占全年降水量的93%左右；年蒸发量2 341.6 mm，是降水量的12倍。年均日照时数3 168 h。年均风速4.3 m·s-1，最大风速36 m·s-1，出现17 m·s-1的大风日数年均46 d。试验区域属高寒荒漠草地，植被类型为禾草+莎草+杂类草群落，戈壁针茅(Stipatianchanicavar.gobica)和蕨麻委陵菜(Potentillaanserina)为建群种，试验区常见植物见表1。20世纪70、80年代被开垦用于农业生产后被撂荒，近几年作为人工种草示范点进行了人工种草、补播等一系列试验示范。

1.2试验设计 整个试验区四周设有围栏，2008年在试验区内选择面积为1.75 hm2的草地进行了牧草补播，补播牧草为披碱草(Elymusdahuricus)，补播方式为用拖拉机拖单铧犁划破草皮人工撒播牧草种子然后将山羊赶入补播草地进行踩踏。试验设3个处理：围栏(W0)，围栏+灌溉(W1)，围栏+灌溉+补播(W2)，以围栏外的天然草地为对照。每个处理面积为0.1 hm2，3次重复。

表1 试验区常见植物表Table 1 Common plants in experimental area

1.3测定指标及测定方法 于2011年7月底植物生长高峰期，分别在各处理试验区进行取样。沿试验区纵向设置50 m的测绳作为基线，然后以10 m为间隔，以左右相间的形式取1 m×1 m的小样方，每一处理取5个样方。对样方内各物种高度、密度、盖度、地上生物量等指标进行测定[11-14]。盖度采用针刺法测定。高度，在样方内分种测定每种植物的自然高度，取平均值。密度(D，株·m2)为单位面积中某种植物的平均株数。地上生物量，在样方中取50 cm×50 cm小样方，将小样方内植物分种齐地面剪割带回实验室烘至质量恒定后称量。

D=N/S1。

式中，N为样地中某种植物的株数；S1为样地面积。

物种重要值(IV)=(C′+Y′)/2。

式中，C′为相对盖度，Y′为相对产量。

物种丰富度采用物种数S表示。

物种多样性指数 Shannon-Wiener指数：

均匀度指数采用Pielou指数(J′)=H′/lnS。

式中，Ni为物种i的重要值，N为群落中所有物种重要值之和，S为样方中的物种个数，Pi为群落中第i种植物的相对盖度。

1.4数据处理 采用Excel 2003和DPS 3.0对各种改良措施实施后草地植物的高度、盖度、密度及植物的重要值进行方差分析。

2 结果与分析

2.1不同改良措施对主要植物高度的影响 3种改良措施均可以提高群落中戈壁针茅、线叶嵩草的高度(图1)。与对照相比,围栏(W0)、围栏+灌溉(W1)、围栏+灌溉+补播(W2)措施均可显著提高线叶嵩草植株高度(P<0.05)，分别提高了52.00%、123.12%和227.50%。W2处理使整个群落中可食牧草(线叶嵩草和戈壁针茅)的高度显著提高，同时补播披碱草在一定程度上抑制了戈壁针茅及蕨麻委陵菜的生长。

图1 不同改良措施对主要植物高度的影响Fig.1 Effects of different improved measures on the height of major species

2.2不同改良措施对主要植物密度及群落密度的影响 与对照相比，除W2处理外，W0和W1改良措施均可以显著增加群落密度(P<0.05)(表2)。比较发现，仅通过围栏措施就可以显著提高戈壁针茅和线叶嵩草在群落中的密度，而且对戈壁针茅密度的增加效果显著优于其他处理。这表明在现有演替阶段，只要对退化荒漠草地进行合理封育保护就可以使草地中的戈壁针茅、线叶嵩草种群密度显著增加。W2处理显著提高了线叶嵩草的种群密度，但很大程度上降低了蕨麻委陵菜的种群密度，致使整个群落的密度与对照相比差异不显著(P>0.05)。

表2 不同改良措施对主要植物密度的影响 Table 2 Effects of improved measures on the density of major species 丛clump·m-2

2.3不同改良措施对群落总盖度及主要植物盖度的影响 与对照相比，不同改良措施均可有效地增加群落的总盖度(图2)。各处理均可以显著降低蕨麻委陵菜的种群盖度(P<0.05)，其降低效果依次为W2(65%)>W1(47%)>W0(23%)；同时显著增加了线叶嵩草的种群盖度，增加效果依次为W1(241%)>W0(197%)>W2(157%)；W0、W1处理可显著提高戈壁针茅的种群盖度，在戈壁针茅盖度增加效果上W1处理优于W0处理(图3)。

图2 不同改良措施对群落总盖度的影响Fig.2 Effects of improved measures on the coverage of community

图3 不同改良措施对主要植物盖度的影响Fig.3 Effects of improved measures on the coverage of major species

2.4不同改良措施对主要植物地上生物量及群落生物量的影响 与对照相比，各改良措施均可以显著提高群落的地上总生物量(P<0.05)，W0、W1和W2处理依次使群落地上生物量提高了26%、35%和46%(表3)，W0与W1之间差异不显著(P>0.05)。各改良措施均可以显著提高戈壁针茅、线叶嵩草种群的地上生物量，与对照相比，增加比例分别为105%、83%(W0)，300%、538%(W1)和81%、118%(W2),W1处理对戈壁针茅、线叶嵩草种群地上生物量的提高效果显著优于W2处理。

2.5不同改良措施对主要植物重要值的影响 与对照相比，除W2处理外，W0、W1处理下戈壁针茅和线叶嵩草在群落中的重要值均依次递增，其中在W1处理下两者在群落中的重要值最大，戈壁针茅在该处理下替代了蕨麻委陵菜成为群落中的主要物种，但补播披碱草后戈壁针茅和线叶嵩草的重要值下降。各处理下，蕨麻委陵菜的重要值与对照相比均不同程度的下降，其中以W1、W2处理下较为明显，由建群物种变为群落中的次要物种(表4)。

2.6不同改良措施对物种多样性的影响 物种多样性可以直观地反映出植物群落的组织化水平。群落多样性可以反映出群落内物种分布的数量和均匀程度。各处理的物种丰富度指数、多样性指数中Shannon-Wiener指数和Simpson指数均显著高于对照(P<0.05)。除W0处理外，其他改良处理的均匀度指数均显著高于对照(表5)，这表明改良措施可有效提高高寒荒漠草地的物种均匀度。

3 讨论与结论

草地退化越来越受到人们的关注，近年来很多学者就退化草地的改良做了大量的研究。武霞等[15]在吉林前郭县退化草地的围栏封育试验中发现，围栏封育可显著提高退化草地植物群落高度、密度、盖度和频度。姜恕[16]报道划破草皮可改善退化草地的通气透水性，促进土壤中好气性细菌对有机态养分的分解和植物根系的呼吸作用，从而使草地植物高度、密度和地上生物量增加。马志广等[17]在内蒙古等地进行的退化草地改良配套技术研究表明，在撂荒地等退化草地实施补播效果明显。芦满济等[18]报道补播可以从根本上改变草地群落的营养成分，其可通过增加退化草地中植被的组成，调整群落结构，弥补被动改良的不足，增加可食植物在草地中的比重，从而提高草地植物地上生物量、密度、盖度及群落的营养品质。

表3 改良措施对植物地上生物量的影响Table 3 Effects of improved measures on the aboveground biomass of species

表4 不同改良措施对主要植物重要值的影响Table 4 Effects of improved measures on the important value of main species 丛·m-2

表5 不同改良措施对物种多样性的影响Table 5 Effects of improved measures on the diversity of community

本研究采用不同的措施对退化高寒荒漠草地进行改良，通过改良，群落中所有植物的生长状况都有明显改善。研究发现，3种改良措施都可以提高群落中主要物种戈壁针茅、线叶嵩草、蕨麻委陵菜的高度，都增加了戈壁针茅、线叶嵩草的密度、盖度及地上生物量。由此表明，3种改良措施对西藏阿里地区改则县退化高寒荒漠草地有较好的改良效果。

改良措施围栏+灌溉+补播措施对改则县退化高寒荒漠草地植被群落高度、密度、盖度及地上生物量有显著的提高作用，但对戈壁针茅、线叶嵩草的高度等指标的提高效果不如围栏措施，这一方面是由于试验中采用了先用圆盘耙划破草地再撒播种子的补播方式，这种补播方式补播初期破坏了戈壁针茅、线叶嵩草的根系，另一方面补播使新物种披碱草进入原生群落，与戈壁针茅、线叶嵩草争水、争肥，最终在一定程度上抑制了其在群落中的竞争优势。这与宝音陶格涛[19]耙地处理在实施初期抑制了丛生禾草生长的研究结果相一致。而围栏+灌溉措施基本没有破坏植物根系，只是给群落中植物提供了生长所需的水分，使群落中可食牧草得以恢复，增强了其在群落中的竞争力，促使草地植被正向演替。因此，在高寒荒漠草地的改良方法选择上要因地制宜，综合考虑高寒荒漠草地生态平衡及改良成本，围栏+灌溉措施更适宜于西藏改则县高寒荒漠退化草原的改良恢复。

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