补播对退化草原植物群落物种多样性的影响

张 娜，杨 洁，刘希鹏

（宁夏回族自治区草原工作站，宁夏回族自治区 银川 750002）

平罗县草原面积3.168×104hm（2三调数据），以温性荒漠草原为主。由于气候、人为等因素的影响，平罗县天然草原均有不同程度的退化和沙化，使得草原生态系统恶化的局面非常严重。近年来，平罗县坚持“尊重自然，保护优先”原则，对退化草原进行了生态修复。按照自然演替规律，选用多种乡土灌草种子对平罗县红崖子乡的退化草原进行了补播改良，对补播前后草原植物群落的高度、盖度、密度、地上生物量、生活型、物种重要值、物种多样性、均匀度进行了研究，以此为平罗县退化草原的生态恢复和重建提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

项目区位于平罗县黄河东岸的鄂尔多斯台地西缘，海拔1 097～1 220 m，地势由东向西缓慢倾斜。项目区为典型的大陆气候特征，年平均气温8.1℃，年日照时数3 075 h，年太阳辐射总量25 253.24 kJ/cm2，年无霜期170～185 d，年平均降水量180～200 mm，年平均蒸发量2 088.2 mm，风向以偏北、西北风居多。项目区土壤主要有淡灰钙土和风沙土，地表多为流动沙丘、固定沙丘、半固定沙丘，由于气候干旱，地表植被稀疏，土地沙化严重。项目区为荒漠草原植被类型，草原植物群落组成以草本和小灌木为主。

1.2 试验设计

在平罗县红崖子乡20 hm2退化草原上采用机械条播的方式对退化的草原进行补播。项目选取蒙古冰草、细茎冰草、沙打旺（直立黄芪）、沙蒿、胡枝子等几种乡土灌草种子按一定比例进行补播。在补播前选取10个1 m×1 m 的固定样方，每个样方间隔100 m，对样方内植物的种类、高度、盖度、密度、地上生物量、生活型等进行本底调查。在草原枯黄期前，对退化草原补播后已固定的10个样方进行相应指标的测定。

1.3 数据处理

Shannon-Wiener多样性指数：

Pielou均匀度指数：

式中：S为样方内出现的物种总数；Pi为第i个物种的相对重要值；ni为第i个物种的重要值；N为群落中所有物种的重要值之和。

2 结果与分析

2.1 补播对草原植被盖度、密度、地上生物量的影响

平罗县红崖子乡退化草原补播后，草原植被盖度由46%降低到40%，密度由32 株/m2降到25 株/m2，地上生物量由235 g/m2降低到103 g/m2。退化草原补播后，当年草原植被盖度、密度、地上生物量均呈下降趋势。补播前后草原植被盖度、密度、地上生物量的变化如表1所示。

表1 补播前后草原植被盖度、密度、地上生物量的变化Tab.1 Changes of vegetation coverage density and aboveground biomass in steppe before and after reseeding

2.2 补播对草原植被群落物种重要值的影响

补播前后草原植被群落物种重要值的变化如表2所示。

表2 补播前后草原植被群落物种重要值的变化Tab.2 Changes of species importance values of grassland vegetation communities before and after reseeding

由表2 可知，退化草原补播前共有9 种植物，蓍状亚菊的重要值最大为0.524 1，中华隐子草的重要值为0.117 1，沙葱的重要值为0.183 2，猪毛菜的重要值为0.165 2，匍根骆驼蓬的重要值为0.100 6，其余种类如蒺藜、狗尾草、地锦、银灰旋花等零星存在，重要值介于0.033 9～0.073 6；退化草原补播后物种数为11 种，此时蓍状亚菊仍为草原植被群落中重要值最大的物种，为0.422 6，群落中重要值较小的物种有蒙古冰草、沙打旺、胡枝子、猫头刺。补播后沙葱、蒺藜、狗尾草、地锦、银灰旋花从群落中消失，取而代之的是冠芒草、猪毛蒿、猫头刺、沙蒿、蒙古冰草、沙打旺、胡枝子，表明补播会增加退化草原植物的物种数。

2.3 补播对草原植物生活型组成的影响

退化草原补播前草原植物生活型有3 种，半灌木、多年生草本、一年生草本，占比分别为11%、44%、44%；补播后群落中植物生活型有半灌木、多年生草本、一年生草本、近一年生草本和灌木、两年生草本和灌木，各种生活型占比分别为0.18%、55%、0.09%、0.09%、0.09%，如图1所示。由此可知，退化草原补播后草原植物生活型有所增加。

图1 补播前后草原植物生活型组成的变化Fig.1 Changes of life-form composition of steppe plants before and after reseeding

2.4 补播对草原植被群落物种丰富度的影响

退化草原补播前植物隶属7 科，分别为菊科、禾本科、百合科、蒺藜科、大戟科、藜科、旋花科，其中禾本科、蒺藜科占比均为22%；菊科、百合科、大戟科、藜科、旋花科占比均为11%。补播后植物隶属8科，其中占比最大的是菊科、禾本科和豆科，均为27%；蒺藜科和藜科各占比9%。补播后蒺藜科、藜科在群落中的占比降低，取而代之的是豆科，新出现的物种在群落中的占比达到27%，如图2 所示，说明补播后植物群落丰富度稍有增加[3]。

图2 补播前后草原植被群落物种丰富度的影响Fig.2 Effects of reseeding on species richness of grassland vegetation communities

2.5 补播对草原植被群落物种多样性的影响

补播前后草原植被群落物种多样性和均匀度的变化如表3。由表3 可以看出，退化草原补播后Shannon-Wiener 多样性指数、Pielou 均匀度指数均有所增加，说明补播会增加草原植被群落物种多样性。

表3 补播前后草原植被群落物种多样性和均匀度的变化Tab.3 Changes of species diversity and evenness of grassland vegetation community before and after reseeding

3 结论

研究结果显示：退化草原补播后草原植被盖度、密度、地上生物量均呈下降趋势，植物生活型有所增加，物种多样性和丰富度有所提升；机械条播对草原原始植被有一定程度的破坏，对于植物群落的数量特征和结构特征均有不同程度的影响，尤其对盖度和地上生物量影响较大。项目实施区域降水较少，是造成补播后草原植被盖度、密度、地上生物量降低的原因之一。