几种不同修复方式对天然退化草地恢复效果的研究

2022-05-13宋晓辉阿拉塔刘亚玲胡努斯吐

当代畜禽养殖业 2022年2期

宋晓辉，金净，阿拉塔，刘亚玲，胡努斯吐，邢旗

(蒙草生态环境（集团）股份有限公司,内蒙古呼和浩特 010030)

草原不仅是畜牧业发展的重要基础，也是人类赖以生存的环境场所，有防风固沙、涵养水源、调节气候以及维持生物多样性等作用[1]。荒漠草原是草地生态系统的重要组成部分，也是抵御荒漠化的最后一道生态屏障[2]。但近年来的过度放牧和气候变暖等现象日渐突出，使得草地发生不同程度的退化，给生态环境和社会经济带来极大的危害[3]。

草地退化及退化后果引起了政府部门的高度重视，进而采取了相关措施并取得了一定成效。目前，天然退化草地的修复方式主要有围封禁牧、施肥、补播和使用保水剂等[4]。围封禁牧下的植被可以得到一定程度的恢复[5]，植物群落高度、盖度、密度和生物量都有所提高[6-7]。合理适度地施肥是改善退化草地的重要措施之一，其可以增加土壤肥力，改善草地植物群落结构[8]。对退化草地进行补播，可增加优质牧草比例、提高植被盖度和生物量，进而起到改良与修复作用[9]。保水剂吸收的水分有85%以上对植物有效，其可随着植物的生长和根际土壤水分的变化反复释放和吸收水分,供植物根部缓慢吸收利用[10]。

草地退化是一个复杂的过程，只凭借单一的方法很难起到理想的治理效果，退化草地的恢复要求必须将围栏封育、补播和施肥等多种技术手段有效结合起来[11]。本研究首先在退化的天然草场进行围封禁牧，而后分别设置了补播、补播+保水剂、施肥、带水补播、补播+施肥和对照等不同处理，旨在探讨不同处理下植被的物种数、高度、盖度和生物量会发生怎样的改变。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

试验地选择在锡林郭勒盟苏尼特右旗赛罕塔拉镇都呼木嘎查，其位于 112°32′56″E 和 42°42′17″N，地处荒漠草原，年均降水量约为180 mm，多年平均气温为3.6℃，无霜期为135 d，植被盖度为15%～40%[12]。植被层低矮且稀疏，种类组成较为贫乏，植物群落由近30种植物组成。建群种为短花针茅，优势种为无芒隐子草和冷蒿。主要伴生种有银灰旋花、多根葱、沙葱、细叶葱、栉叶蒿、狭叶锦鸡儿、木地肤、冰草、阿尔泰狗娃花、羊草以及猪毛菜等。

1.2 试验设计

选择地势平坦的样地围封禁牧，其长度为120 m,宽度为60 m。在围封样地内设置6个不同试验处理，分别是补播、补播+保水剂、施肥、带水补播、补播+施肥和对照，3次重复，共计有18个小区（图1）。

图1 试验设计图

2018—2020 年，于每年的5月初开始试验。补播采用约翰迪尔18行免耕播种机进行条播，行距为15 cm，深度为2～3 cm。将一年生和多年生的豆科与禾本科牧草相结合，选用燕麦草、冰草（蒙古冰草、沙生冰草、扁穗冰草）、沙打旺、草木樨等适合荒漠草原生长的植物种进行搭配组合。补播量为l5 kg/亩，其中一年生燕麦草为1.5 kg/亩，冰草（蒙古冰草、沙生冰草、扁穗冰草）为3 kg/亩，沙打旺为0.3 kg/亩，草木樨为0.2 kg/亩。复合肥用量为15 kg/亩。带水补播系利用蒙草公司与内蒙古农牧业科学院共同研制的带水免耕播种机免耕补播混合草种，用水量为3.5 t/亩。补播+保水剂的处理方法是利用免耕播种机免耕补播混合草种，保水剂用量为4 kg/亩。

1.3 数据采集

2018—2020 年，于每年的8月末在每个小区随机选取3个1 m×1 m的样方，分别观测每个样方内植物的物种数、植被高度和群落盖度，然后将样方内的每个物种齐地刈割，把生物量装袋记录，并带回实验室在65℃下烘干48 h，称重记录其重量。

1.4 数据分析

采用Excel2010对数据进行整理，使用Sigmaplot10.0绘图，使用SAS9.0分析软件进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 年份和不同处理对物种数、植株平均高度、盖度和生物量的影响

由表1可以看出，不同年份对群落物种数、植被平均高度、群落盖度和生物量都没有产生显著性影响（P＞0.05）。不同处理对群落物种数和群落盖度产生了极显著影响（P＜0.001）。年份和不同处理的交互作用对群落物种数、植株平均高度、群落盖度和生物量也都没有产生显著性影响（P＞0.05）。

表1 年份和不同处理对物种数、植株平均高度、盖度和生物量影响程度的双因素方差分析

2.2 不同处理对群落物种数的影响

群落物种数在补播、补播+保水剂、带水补播、补播+施肥的处理下和对照之间没有显著性差异（P＞0.05），施肥处理下的物种数显著低于补播、带水补播和对照（P＜0.05），但与补播+保水剂和补播+施肥处理之间没有显著性差异（P＞0.05）（图2）。

图2 不同处理的群落物种数的单因素方差分析

2.3 不同处理对植株平均高度的影响

植株平均高度在6个不同处理下的排列顺序是：施肥＞补播+施肥＞带水补播＞补播+保水剂＞对照＞补播，但差异均不显著（P＞0.05）（图3）。

图3 不同处理的植株平均高度的单因素方差分析

2.4 不同处理对群落盖度的影响

施肥处理下的群落盖度较带水补播和补播+施肥处理高出 62.31%和 61.64%（P＜0.05），与补播、补播+保水剂和对照之间没有显著差异（P＞0.05），群落盖度在补播、补播+保水剂、带水补播、补播+施肥和对照之间的差异均不显著（P＞0.05）（图4）。

图4 不同处理的草群盖度的单因素方差分析

2.5 不同处理对群落生物量的影响

由图5可知，群落生物量在带水补播处理下最高，在补播处理下最低，但6个不同处理之间的差异均不显著（P＞0.05）。

图5 不同处理的生物量的单因素方差分析

3 讨论

植物群落特征不仅能反映植物在群落中的地位和作用，而且还是植物对环境干扰所做出的响应。植物种群高度、盖度和密度最终会影响到群落高度、盖度和密度的变化[13-14]。群落高度、盖度、密度、生物量和物种数都会受到降水、放牧等因素的影响。降水量的变化直接影响土壤含水量，间接影响植物根系的生长，进而可以改变植物的高度、密度、盖度和生物量等[15-16]。放牧家畜在采食过程中通过践踏损害了草地的物理结构，如紧实度、通透性等，这使得土壤中有机物质的分解速度变慢，导致土壤养分对植物根系供应不足，最终阻碍植株的生长发育[17]。在本研究中，不同年份对群落物种数、植被平均高度、群落盖度和生物量均没有产生显著性影响，这可能是因为试验地前期已被围封禁牧，如此就排除了家畜对草地的采食和践踏行为。还可能是因为连续3年牧草生长旺季的降水量没有发生显著变化，植物根系吸收水分和养分的能力由此受到限制，导致试验地内的植物群落特征没有产生显著性变化。

施肥作为草原生态系统管理的一项重要措施，其作用是改变土壤养分和影响植物群落的种间竞争，最终使植物群落发生改变[18]。在本试验的6个不同处理中，施肥处理下的物种数显著降低，而盖度显著高于其他处理，这与张杰琦等[19]的研究结果相符合。其原理是施复合肥只对群落中的某些种群起到促进作用，这类植物在群落种间竞争中占据优势，可以快速生长发育。而对不喜复合肥的植物起到了抑制作用，且这类植物在竞争中较为弱势，生长缓慢，所以最终导致施肥处理下的群落盖度高而物种数低[20]。生物量是评价生态系统功能和结构的基本数据，施肥通过改变土壤肥力进而对草地生物量产生影响[21]。张永超[22]等研究发现，在退化草地进行补播可以提高草地生产力，增加优质牧草的比例和盖度。但在本试验中，施肥、补播等6个不同处理就群落生物量而言没有出现显著性差异，这与陈文业[23]、张永超[22]等人的研究结果不一致。此可能与试验样地植物群落种类的不同有关。施肥、补播等处理只增加了适宜生长的牧草品种，这类牧草具有更强的生长优势和竞争力，在原生植被中占据了重要位置，但适应力弱的牧草品种没有得到适宜生长的环境，所以综合起来生物量没有发生显著的变化[24]。植株的高度可以直观地反映植株的生长状况。本试验中植株的平均高度在不同处理间没有出现显著性差异，这是由于将样地内长势较高的植株与长势较低的植株取其均值后产生抵消作用的结果。