圍欄封育對(duì)荒漠草地群落結(jié)構(gòu)和品質(zhì)的影響

通過(guò)對(duì)鹽池縣不同立地類(lèi)型圍欄內(nèi)外封育3年的荒漠草原植被數(shù)量特征及多樣性研究,結(jié)果表明:圍欄后,荒漠草原草本植物密度圍欄內(nèi)比圍欄外增加了2～10株/m2、蓋度增加5%～38%。草原圍欄內(nèi)產(chǎn)草量比圍欄外增加了560～2077.7kg/hm2,固定沙地白沙蒿的減少使得圍欄外產(chǎn)草量比圍欄內(nèi)高594.8kg/hm2;圍欄封育后荒漠草地植物的群落結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的改變,圍封草地上的退化指示植物逐漸從群落中退出,多年生禾本科植物增加。植物群落shannon-wiener指數(shù)增加,pielou、partrick和simpson指數(shù)都發(fā)生了變化,群落植被的豐富度得以改善,優(yōu)勢(shì)植物的優(yōu)勢(shì)地位也逐漸明顯,而且植被分布也趨向均勻穩(wěn)定。

為了研究圍欄封育和未圍欄封育不同年限草地土壤種子庫(kù)的變化情況,試驗(yàn)以鹽池縣退化荒漠草原為研究對(duì)象,采用室內(nèi)萌發(fā)的方法對(duì)土壤種子庫(kù)進(jìn)行了測(cè)定。結(jié)果表明:不同圍欄封育年限草地土壤種子庫(kù)組成以多年生草本植物為主;在圍欄封育條件下土壤種子庫(kù)密度是190~690粒/m2,圍欄封育5年的草地土壤種子庫(kù)密度最高,隨著圍欄封育年限的繼續(xù)延長(zhǎng),種子庫(kù)的密度有所降低;土壤種子庫(kù)與地上植被的相似性系數(shù)較低;不同圍欄封育年限草地地上植被密度與土壤種子庫(kù)密度呈正相關(guān)。

選擇綏化地區(qū)現(xiàn)存羊草草地為研究對(duì)象,比較圍欄內(nèi)外枯落物生物量、地上總生物量的動(dòng)態(tài)變化。結(jié)果表明,枯落物生物量在圍欄內(nèi)外均呈現(xiàn)高—低—高的季節(jié)動(dòng)態(tài)變化,且圍欄內(nèi)枯落物生物量積累明顯大于圍欄外。圍欄內(nèi)地上總生物量包括禾草類(lèi)、雜類(lèi)草和豆類(lèi)草生物量均大于圍欄外各組分生物量,且地上總生物量包括禾草類(lèi)、雜類(lèi)草和豆類(lèi)草生物量在圍欄內(nèi)外均呈現(xiàn)明顯單峰型增長(zhǎng)曲線,這與該地區(qū)雨熱同季的氣象規(guī)律吻合,表現(xiàn)在圍欄內(nèi)外,地上總生物量的月增長(zhǎng)率與月均氣溫和降雨量呈顯著正相關(guān)關(guān)系,其他相關(guān)關(guān)系微弱等特點(diǎn)。

通過(guò)對(duì)昭蘇馬場(chǎng)春秋草地不同圍欄封育年限草地地上植物量的研究,結(jié)果表明:草地地上植物量隨著圍欄封育年限的延長(zhǎng)呈增加趨勢(shì),圍欄封育5和6年草地地上植物量隨季節(jié)的變化呈"s"型增長(zhǎng)曲線,未圍欄封育草地地上植物量累積變化呈雙峰曲線;圍欄封育5和6年與圍欄封育1年和未圍欄封育草地的禾草類(lèi)和豆科草類(lèi)間差異極顯著(p<0.01),隨著圍欄封育年限的延長(zhǎng),雜類(lèi)草所占比例下降,而優(yōu)良禾草類(lèi)比例明顯升高,在群落中占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位,不同圍欄封育年限草地地上植物量的絕對(duì)生長(zhǎng)率和相對(duì)生長(zhǎng)率的季節(jié)變化相似,在植物營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)初期率都較大,此后都呈下降趨勢(shì)。

對(duì)青海湖地區(qū)高寒草地圍欄內(nèi)外植被進(jìn)行調(diào)查分析。結(jié)果顯示,圍欄封育措施使高寒草地植被的蓋度、高度、生物量均明顯增加,從不同經(jīng)濟(jì)類(lèi)群分析,其禾草、莎草等可食牧草比例增加,而不可食牧草比例相對(duì)下降。圍欄封育措施對(duì)群落組成結(jié)構(gòu)及植物種的重要值產(chǎn)生不同程度的影響,主要表現(xiàn)在生物多樣性增加,一些可食牧草的重要值增加,而不可食牧草的重要值相對(duì)下降。

通過(guò)對(duì)石羊河下游干旱荒漠區(qū)半固定沙地中白刺群落開(kāi)展圍欄封育試驗(yàn),結(jié)果表明:半固定沙地白刺群落圍欄封育3年后,白刺群落中植物種類(lèi)數(shù)與對(duì)照區(qū)相比灌木種類(lèi)增加了2種,草本種類(lèi)增加了6種;群落總蓋度比對(duì)照區(qū)增加了126.7%,且第3年灌木蓋度比草本蓋度增加幅度較大;灌木高生長(zhǎng)和冠幅生長(zhǎng)分別比對(duì)照區(qū)增加了68.7%和62.6%。實(shí)施圍欄封育后,有利于白刺群落中植物種類(lèi)的增加和群落的生長(zhǎng)及退化種群的恢復(fù)。

【目的】結(jié)合地上生物量及蓋度分析光譜曲線來(lái)研究圍欄封育的效果及其光譜的特征。【方法】研究選取了天山北坡荒漠草原草地圍欄內(nèi)外、山地低草草甸草地圍欄內(nèi)外4種類(lèi)型,采用svchr768地物光譜儀測(cè)量草地冠層的光譜反射率,生成光譜曲線;利用目測(cè)法測(cè)定植被的蓋度,利用樣方測(cè)定的方法測(cè)定植被的地上生物量?！窘Y(jié)果】圍欄封育一定時(shí)間后,圍欄內(nèi)的蓋度及地上生物量均遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于圍欄外的;2011和2012年荒漠草原草地圍欄內(nèi)及2012年山地低草草甸草地圍欄內(nèi)外的光譜曲線均具有明顯的綠色植物的光譜特征,而荒漠草原草地圍欄外的反射峰和水分吸收谷都不太明顯?！窘Y(jié)論】圍欄封育對(duì)植被恢復(fù)具有一定的效果;不同草地類(lèi)型的光譜曲線存在很大的差異;相同草地圍欄內(nèi)外的光譜曲線也不相同。

為了治理不斷惡化的草地生態(tài)環(huán)境,昭蘇縣從2007年開(kāi)始對(duì)退化草地進(jìn)行圍欄封育。本文以伊犁地區(qū)昭蘇縣的溫性草原類(lèi)草地為研究對(duì)象,通過(guò)對(duì)比圍欄內(nèi)外草地生物量、高度、蓋度和植物種類(lèi)等方面的變化,分析禁牧、休牧對(duì)退化草地的恢復(fù)作用。

采用樣方法對(duì)渾善達(dá)克沙地退化草場(chǎng)圍欄和圍欄外樣地的植物群落特征及其地上生物量進(jìn)行調(diào)查分析,以研究圍欄禁牧對(duì)渾善達(dá)克沙地退化草場(chǎng)的植物群落特征的影響。結(jié)果表明:圍欄內(nèi)以多年生草本為主,圍欄外以一年生草本為主。圍欄禁牧與否在植物種數(shù)量上有差異,說(shuō)明在圍欄禁牧處理的年份中,圍封措施影響植物群落特征。圍封4年欄內(nèi)比欄外草層高度提高410.2%,群落蓋度提高396.9%,地上生物量提高126.2%;一些飼用價(jià)值差的植物大量出現(xiàn)在圍欄外的植物群落中,優(yōu)等飼用植物出現(xiàn)在圍欄內(nèi)。飼用價(jià)值從縱向來(lái)看,圍欄內(nèi)飼用價(jià)值優(yōu)良的牧草有所增加,而中等及差的牧草減少,圍欄外恰恰相反。這表明放牧抑制一些飼用價(jià)值高的植物種的侵入,促進(jìn)了一些適口性較差的植物種的再生,從而形成了相對(duì)穩(wěn)定的群落類(lèi)型。

通過(guò)對(duì)臨時(shí)公路干擾下西藏阿里地區(qū)溫性荒漠草原草地的調(diào)查研究,從群落特征、多樣性、生產(chǎn)能力和有性更新能力幾個(gè)方面分析其對(duì)干擾的響應(yīng)和作用規(guī)律。結(jié)果表明,不同程度的干擾群落特征具有明顯的變化,中度干擾下第一優(yōu)勢(shì)種(沙生針茅)重要值增加,第二優(yōu)勢(shì)種(輪葉棘豆)下降,群落中開(kāi)始有新的物種入侵(高原芥、灌木亞菊)。重度干擾下第一優(yōu)勢(shì)種(沙生針茅)重要值迅速降低而被高原芥取代,群落特征發(fā)生質(zhì)的變化。中度干擾下群落多樣性程度最高,重度干擾下最低。中度干擾下群落生產(chǎn)能力下降顯著,地面生物量?jī)H為原始群落的50.97％,經(jīng)濟(jì)類(lèi)群變化不大;重度干擾下群落地面生物量為原始群落的45.14％,同時(shí)其經(jīng)濟(jì)類(lèi)群發(fā)生顯著變化。中度干擾下群落保持了相當(dāng)?shù)挠行苑敝衬芰?重度干擾則使群落基本喪失了原有的有性繁殖能力。

通過(guò)對(duì)臨時(shí)公路干擾下西藏阿里地區(qū)溫性荒漠草原草地的調(diào)查研究,從群落特征、多樣性、生產(chǎn)能力和有性更新能力幾個(gè)方面分析其對(duì)干擾的響應(yīng)和作用規(guī)律.結(jié)果表明,不同程度的干擾群落特征具有明顯的變化,中度干擾下第一優(yōu)勢(shì)種(沙生針茅)重要值增加,第二優(yōu)勢(shì)種(輪葉棘豆)下降,群落中開(kāi)始有新的物種入侵(高原芥、灌木亞菊).重度干擾下第一優(yōu)勢(shì)種(沙生針茅)重要值迅速降低而被高原芥取代,群落特征發(fā)生質(zhì)的變化.中度干擾下群落多樣性程度最高,重度干擾下最低.中度干擾下群落生產(chǎn)能力下降顯著,地面生物量?jī)H為原始群落的50.97%,經(jīng)濟(jì)類(lèi)群變化不大;重度干擾下群落地面生物量為原始群落的45.14%,同時(shí)其經(jīng)濟(jì)類(lèi)群發(fā)生顯著變化.中度干擾下群落保持了相當(dāng)?shù)挠行苑敝衬芰?重度干擾則使群落基本喪失了原有的有性繁殖能力.

于2004～p2005年對(duì)不同退化程度圍欄內(nèi)外無(wú)芒隱子草根系、莖基部和葉的非結(jié)構(gòu)性碳水化合物(可溶性糖、淀粉)的含量變化以及與其植被蓋度和生物量的關(guān)系進(jìn)行測(cè)定分析。結(jié)果顯示:(1)無(wú)芒隱子草主要儲(chǔ)藏性非結(jié)構(gòu)性碳水化合物為淀粉,主要貯藏部位為莖基部,屬中等耐牧型牧草;非結(jié)構(gòu)性碳水化合物含量2年均表現(xiàn)為7月最低(3.10%和7.67%),10月最高(12.22%和12.58%),說(shuō)明無(wú)芒隱子草非結(jié)構(gòu)性碳水化合物積累易受季節(jié)因素影響。(2)圍欄封育顯著促進(jìn)了輕度退化區(qū)無(wú)芒隱子草根系和莖基部非結(jié)構(gòu)性碳水化合物含量積累,而對(duì)葉部無(wú)顯著影響;圍欄封育對(duì)重度退化區(qū)無(wú)芒隱子草根系淀粉的積累具有促進(jìn)作用,但對(duì)莖基部和葉淀粉無(wú)顯著影響。說(shuō)明圍欄可促進(jìn)輕度退化區(qū)無(wú)芒隱子草非結(jié)構(gòu)性碳水化合物的積累,但對(duì)重度退化區(qū)的含量影響甚微。(3)相關(guān)分析顯示,在輕度退化樣地?zé)o芒隱子草根系和莖基部的非結(jié)構(gòu)性碳水化合物含量與其分蓋度呈顯著正相關(guān);在重度退化樣地放牧區(qū),非結(jié)構(gòu)性碳水化合物含量與其分蓋度和生物量顯著相關(guān),但在圍欄區(qū)卻無(wú)顯著相關(guān)。結(jié)果表明單純利用非結(jié)構(gòu)性碳水化合物含量評(píng)價(jià)無(wú)芒隱子草草地生長(zhǎng)狀況具有一定的局限性,要結(jié)合草地的初始狀況、利用方式等進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

在黃河源區(qū)-青海省果洛藏族自治州瑪沁縣選取4個(gè)不同退化程度的天然草地,以圍欄內(nèi)封育和圍欄外自由放牧草地作比較,采用樣方法調(diào)查草地圍欄內(nèi)外的群落結(jié)構(gòu)特征和草地初級(jí)生產(chǎn)力生物量,并通過(guò)計(jì)算地上與地下生物量比值以及植物群落干鮮比來(lái)評(píng)價(jià)圍欄封育的效果。結(jié)果表明:不同退化程度圍欄內(nèi)外的植被組成存在顯著差異;隨著退化程度的加劇,植物群落的蓋度、高度以及多樣性指數(shù)有下降趨勢(shì),且圍欄內(nèi)的蓋度、高度及多樣性指數(shù)均大于圍欄外的;植物群落高度、蓋度、地上生物量和生物量干鮮比隨著退化程度加劇有減小的趨勢(shì)。圍欄封育有利于改善青藏高原退化高寒草地的植物群落結(jié)構(gòu),提高草地植物群落的蓋度和生物量,促進(jìn)其恢復(fù)演替。

選擇綏化地區(qū)現(xiàn)存羊草草地為研究對(duì)象,比較了圍欄內(nèi)外不同植物群落的土壤微生物數(shù)量變化趨勢(shì)。結(jié)果表明:無(wú)論圍欄內(nèi)外,土壤三大類(lèi)微生物數(shù)量以0～15cm高于15～30cm,圍欄內(nèi)微生物數(shù)量顯著大于圍欄外;真菌和細(xì)菌無(wú)論在圍欄外還是圍欄內(nèi)在不同植物群落中的分布規(guī)律相似,真菌的分布為:羊草群落>雜類(lèi)草群落>堿茅群落,細(xì)菌的分布為:雜類(lèi)草群落>羊草群落>堿茅群落;放線菌的分布在圍欄內(nèi)外稍有不同,在圍欄內(nèi):羊草群落>雜類(lèi)草群落>堿茅群落,在圍欄外:雜類(lèi)草群落>羊草群落>堿茅群落。圍欄內(nèi)外三類(lèi)微生物數(shù)量表現(xiàn)為放線菌數(shù)量最大,真菌次之,細(xì)菌較少。

通過(guò)對(duì)西藏安多典型退化草地圍欄,研究圍欄對(duì)植被特征、地下生物量、地下種子庫(kù)以及多樣性等方面的影響。結(jié)果表明:經(jīng)過(guò)圍欄封育后草地植物高度、蓋度、產(chǎn)量均有不同程度的提高。植物多樣性有所增加,植被優(yōu)勢(shì)種差異較為顯著。植物群落地下生物量變化幅度較大,經(jīng)過(guò)圍欄草地0～10cm地下生物量增加明顯。土壤種子庫(kù)測(cè)定表明,圍欄實(shí)驗(yàn)地種子總數(shù)明顯高于圍欄外,且增加的種子數(shù)主要分布在0～5cm的土層中。

圍欄封育是一種常見(jiàn)的退化草地恢復(fù)措施,其改變了草地植物生長(zhǎng)繁殖的小環(huán)境。在青藏高原東緣高寒草甸中,采用定點(diǎn)監(jiān)測(cè)的方法研究了封育8年之后圍欄內(nèi)外植被與種子雨的差異。結(jié)果表明,圍欄封育顯著降低了植被中物種豐富度、shannon-wiener指數(shù)以及植株個(gè)體密度,但顯著提高了種子雨中物種豐富度和種子雨密度,種子雨密度增加主要由禾本科植物種子數(shù)量增加所致;種子雨中物種多度等級(jí)分布模式在封育地中符合生態(tài)位優(yōu)先占據(jù)模型,而在放牧地中符合對(duì)數(shù)正態(tài)模型。圍欄封育對(duì)種子雨的季節(jié)動(dòng)態(tài)沒(méi)有明顯影響,表現(xiàn)為放牧地與封育地的種子雨均為單峰模式。封育地中種子雨與植被相似性略高于放牧地,但封育地與放牧地中種子雨具有極高相似性。

圍欄封育構(gòu)建草原“生態(tài)網(wǎng)”

植被退化是威脅黑河源流區(qū)生態(tài)安全的重要因素,結(jié)合黑河流域綜合治理工程,圍欄封育措施對(duì)黑河源流區(qū)土壤理化性質(zhì)的影響進(jìn)行研究,以期為黑河流域生態(tài)治理提供技術(shù)支持。

為了初步探索圍欄封育對(duì)甘南高原高寒草甸草原植被群落特征的影響,本試驗(yàn)通過(guò)植被群落特征指標(biāo)的對(duì)比研究,發(fā)現(xiàn)經(jīng)圍欄封育后,植被植株的平均高度、草地生物量圍欄內(nèi)均比圍欄外顯著增加,圍欄內(nèi)物種數(shù)也較圍欄外有所增加,圍欄內(nèi)優(yōu)勢(shì)種各項(xiàng)植被特征指標(biāo)明顯多于圍欄外,且呈極顯著差異,但毒雜草類(lèi)在植被株高和產(chǎn)量上圍欄外高于圍欄內(nèi),群落密度差異不顯著。由此可見(jiàn),圍欄封育對(duì)甘南高原高寒草甸草地退化的恢復(fù)和建設(shè)有重要作用。

以青藏高原"黑土灘"為研究對(duì)象,采用圍欄封育、圍欄封育+人工補(bǔ)播進(jìn)行"黑土灘"草地的改良,測(cè)定了2010~2014年度"黑土灘"草地垂穗披堿草、可食牧草鮮重。結(jié)果表明,多年圍欄封育、人工補(bǔ)播,"黑土灘"樣地內(nèi)的垂穗披堿草、可食牧草和牧草鮮重顯著增加(p<0.05),而不可食牧草并未顯著增加(p≥0.05)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),與圍欄封育相比,人工補(bǔ)播樣地的垂穗披堿草比例、可食牧草比例顯著增加(p<0.05)。其中,2014年度的人工補(bǔ)播樣地內(nèi)的垂穗披堿草和可食牧草比例分別為67%和73%,較2010年度分別顯著增加了2.52倍和2.17倍,而圍欄封育垂穗披堿草和可食牧草比例并未顯著增加(p≥0.05)。以上結(jié)果表明,與圍欄封育相比,短期內(nèi)人工補(bǔ)播是退化天然草地改良更為有效的措施。

2009和2010年夏天沿藏北高原高寒草地樣帶調(diào)查了高寒草地生態(tài)系統(tǒng)(高寒草甸、高寒草原和荒漠草原)在圍欄禁牧和自由放牧管理下的物種豐富度和多樣性(shannon-wiener指數(shù),simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)和pielou均勻度指數(shù)).研究結(jié)果顯示:自2006年起藏北高原圍欄禁牧在植被類(lèi)型和區(qū)域尺度上沒(méi)有顯著改變物種豐富度和多樣性.物種豐富度和多樣性主要受生長(zhǎng)季降水驅(qū)動(dòng),超過(guò)87％的變異可由生長(zhǎng)季降水來(lái)解釋.物種豐富度和多樣性在自由放牧和圍欄禁牧2類(lèi)樣地對(duì)生長(zhǎng)季降水的響應(yīng)方式一致.物種豐富度隨降水呈指數(shù)型增長(zhǎng)關(guān)系,多樣性指數(shù)則呈現(xiàn)正線性關(guān)系.研究結(jié)果預(yù)示藏北高原地區(qū)生長(zhǎng)季降水的變化對(duì)于物種豐富度和多樣性管理至關(guān)重要,在未來(lái)高寒草地保護(hù)研究中應(yīng)予以重視.

對(duì)青南地區(qū)六個(gè)縣天然草地圍欄內(nèi)、外進(jìn)行了測(cè)產(chǎn)，結(jié)果表明：圍欄內(nèi)平均產(chǎn)草量為4995．6kg／hm2，圍欄外平均產(chǎn)草量為4076．98kg／hm2，圍欄草地比未圍欄的草地產(chǎn)量平均提高22.53％；在植被結(jié)構(gòu)方面，圍欄內(nèi)植物種類(lèi)增加，蓋度加大，高度增加，圍欄草地對(duì)抵抗雪災(zāi)起到了十分重要的作用。