圍欄封育對(duì)荒漠草原土壤種子庫(kù)的影響

為監(jiān)測(cè)寧夏鹽池不同地段荒漠草原圍欄封育的恢復(fù)效果以及毒雜害草對(duì)封育改良的影響,在一塊具有相同恢復(fù)措施和年限的圍欄草地內(nèi)分異出4個(gè)毒雜害草生長(zhǎng)狀況不同的典型采樣小區(qū)。通過(guò)樣方調(diào)查統(tǒng)計(jì)群落的基本特征,運(yùn)用pca排序方法、相關(guān)分析和一元線性回歸模型進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,研究發(fā)現(xiàn),經(jīng)過(guò)9年的圍欄封育,草地優(yōu)勢(shì)種發(fā)生明顯變化,并且不同地段的優(yōu)勢(shì)種群不同,其恢復(fù)進(jìn)程也各不相同;毒雜害草的大量生長(zhǎng)降低了植被的總蓋度、物種多度、優(yōu)良牧草的相對(duì)生物量以及優(yōu)勢(shì)種群的優(yōu)勢(shì)度,使種群結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)簡(jiǎn)單化趨勢(shì),促進(jìn)了牧草的簇狀生長(zhǎng)格局;草地系統(tǒng)的自然恢復(fù)過(guò)程不能明顯控制老瓜頭(cynanchumkomarovii)、刺葉柄棘豆(oxytropisaciphylla)等有毒植物的生長(zhǎng)和繁殖,應(yīng)該采取適當(dāng)?shù)娜藶楦蓴_措施。

圍欄封育構(gòu)建草原“生態(tài)網(wǎng)”

圍欄封育是一種常見的退化草地恢復(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。

青藏高原高寒草地生態(tài)系統(tǒng)資源豐富,草質(zhì)柔軟、營(yíng)養(yǎng)豐富,是發(fā)展高原草地畜牧業(yè)的物質(zhì)基礎(chǔ)。但是,由于長(zhǎng)期忽視了對(duì)草地資源的科學(xué)管理,對(duì)草地資源不合理的開發(fā)利用,草地植物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,優(yōu)良牧草因喪失競(jìng)爭(zhēng)和更新

研究圍欄封育后退化草地群落功能群的變化。在達(dá)日縣典型的中度退化的嵩草草甸上建立試驗(yàn)樣地,并進(jìn)行了連續(xù)3年的觀測(cè)。結(jié)果顯示:隨著封育年限的增加,群落蓋度、多樣性及生物量均在增加,其中禾本科功能群生物量增加最快,莎草科功能群次之,豆科功能群增加緩慢,而雜類草功能群生物量卻逐年減少。

為了治理不斷惡化的草地生態(tài)環(huán)境,昭蘇縣從2007年開始對(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、蓋度和植物種類等方面的變化,分析禁牧、休牧對(duì)退化草地的恢復(fù)作用。

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>雜類草群落>堿茅群落,細(xì)菌的分布為:雜類草群落>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>雜類草群落>堿茅群落,在圍欄外:雜類草群落>羊草群落>堿茅群落。圍欄內(nèi)外三類微生物數(shù)量表現(xiàn)為放線菌數(shù)量最大,真菌次之,細(xì)菌較少。

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、雜類草和豆類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、雜類草和豆類草生物量在圍欄內(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)。

過(guò)度放牧導(dǎo)致干旱半干旱區(qū)毛烏素沙地草地嚴(yán)重退化。通過(guò)禁牧措施排除放牧干擾,使草地自然恢復(fù),作為一種低投入的措施在世界各國(guó)退化草地生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)中得到廣泛采用。文中對(duì)毛烏素沙地三種不同管理類型(持續(xù)放牧、圍欄5年和圍欄16年)土壤理化性狀進(jìn)行了研究,研究結(jié)果顯示:圍欄禁牧5年對(duì)0～30cm土壤顆粒組成和容重沒(méi)有顯著影響;圍欄禁牧16年0～10cm土壤容重顯著小于持續(xù)放牧區(qū),而極細(xì)沙、粉粒和粘粒含量顯著高于持續(xù)放牧區(qū);圍欄5年顯著增加了0～5cm土壤有機(jī)碳,而0～30cm的全氮均沒(méi)有顯著增加。圍欄16年土壤有機(jī)碳較放牧區(qū)在0～5cm、5～10cm、10～30cm分別顯著增加了231%、81%、55%;全氮含量的變化趨勢(shì)與之相同。結(jié)果表明,圍欄5年對(duì)土壤粘粉粒、全氮含量的恢復(fù)基本沒(méi)有效果;圍欄16年能顯著增加表層土壤粘粉粒含量和有機(jī)碳、全氮,但土壤碳、氮水平還是在比較低的水平(有機(jī)碳:4.30g.kg-1;全氮:0.74g.kg-1),即長(zhǎng)期禁牧可以逐漸改善土壤質(zhì)地和提高土壤肥力。研究結(jié)果為半干旱退化沙質(zhì)草地生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)、重建及管理提供科學(xué)依據(jù)。

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和豆科草類間差異極顯著(p<0.01),隨著圍欄封育年限的延長(zhǎng),雜類草所占比例下降,而優(yōu)良禾草類比例明顯升高,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)。

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)。

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數(shù)與對(duì)照區(qū)相比灌木種類增加了2種,草本種類增加了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的增加和群落的生長(zhǎng)及退化種群的恢復(fù)。

采取草原圍欄和挖設(shè)防護(hù)溝封育草原,都是恢復(fù)治理草原、防止草原荒漠化的有效方式。從總體防護(hù)效果上看,兩種方式都比較明顯,相互間的差異不是很大。從建設(shè)成本來(lái)看,挖設(shè)防護(hù)溝比草原圍欄節(jié)省37.5%。

退牧還草工程項(xiàng)目,是黨中央、國(guó)務(wù)院從我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展出發(fā),針對(duì)西部大開發(fā)和可持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展做出的重大決策,是一項(xiàng)保護(hù)生態(tài)環(huán)境,功在當(dāng)代,利在千秋的重大工程。對(duì)于加快區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和促進(jìn)禁牧與畜牧業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展具有重大的戰(zhàn)略意義。安西縣是甘肅省唯一實(shí)施退牧還草工程項(xiàng)目的半農(nóng)半牧縣,這對(duì)于我們將是一個(gè)千載難逢的機(jī)遇。工程項(xiàng)

【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。【結(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。

通過(guò)對(duì)垂穗披堿草+雜類草型草場(chǎng)圍欄封育禁牧的效果調(diào)查分析,圍欄可明顯提高垂穗披堿草型草場(chǎng)的產(chǎn)草量和植被高度、蓋度、密度,使草地植被得到恢復(fù),同時(shí)可有效的改善草原生態(tài)系統(tǒng),促進(jìn)草群自然更新,隨著圍欄期限的延長(zhǎng),改善效果越加明顯,整個(gè)草地生態(tài)系統(tǒng)逐步趨于良性循環(huán)。

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。

通過(guò)對(duì)新疆昭蘇退化草甸草原春秋放牧場(chǎng)進(jìn)行草地圍欄樣地設(shè)置與植被取樣,群落α、β多樣性指數(shù)分析表明:不同圍欄年限對(duì)草地群落α多樣性指數(shù)變化不同,即隨著圍欄年限的延長(zhǎng),群路豐富度指數(shù)呈倒"v"型變化,在圍欄4α達(dá)到最大;優(yōu)勢(shì)度指數(shù)呈增大趨勢(shì);多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)均呈減小趨勢(shì);群落β多樣性相似性系數(shù)隨著圍欄年限的延長(zhǎng),相鄰時(shí)段群落相似性系數(shù)增大,而與圍欄外草地群落相似性降低。退化草地圍欄修復(fù)進(jìn)程與自然環(huán)境、種內(nèi)種間競(jìng)爭(zhēng)和修復(fù)時(shí)間有重要關(guān)系,因此適度圍欄修復(fù)是草地健康持續(xù)發(fā)展的重要保障。

一、圍欄放牧為了控制載畜量,保持畜草間的季節(jié)平衡、年度平衡和營(yíng)養(yǎng)平衡,國(guó)外廣泛應(yīng)用圍欄放牧,對(duì)牲畜實(shí)行各種輪牧制。如分區(qū)輪牧、季節(jié)輪牧、混牧等。圍欄放牧不但可以防止草地過(guò)度放牧,有利于牧草再生,而且可以節(jié)省放牧勞力,減少牲畜傳染病,避免牲畜無(wú)謂奔跑而利于其發(fā)育

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,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。

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。