吳 迪，張道宏，陶金山

(遼寧省林業(yè)發(fā)展服務(wù)中心，遼寧 沈陽(yáng) 110036)

遼寧省地處我國(guó)東北的南部，擁有豐富的植物資源和多種多樣的植被類(lèi)型，具有較高的生態(tài)價(jià)值。遼寧省地形以低山丘陵為主，廣泛分布砂礫巖、泥灰?guī)r、頁(yè)巖、灰?guī)r等易于風(fēng)化剝蝕的巖石，極易發(fā)生水土流失，嚴(yán)重影響了地區(qū)的生態(tài)安全。以朝陽(yáng)市為例，每年向大凌河輸入的泥沙量就達(dá)到4 256萬(wàn)t，相當(dāng)于刮去當(dāng)?shù)?.5 mm厚的地表土壤，同時(shí)也嚴(yán)重影響了大凌河的生態(tài)環(huán)境[1]。草原是重要的生態(tài)屏障，具有涵養(yǎng)水源、保持水土的功能[2]。圍欄封育是目前應(yīng)用最廣泛的草原生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)治理技術(shù)手段之一[3-4]。遼寧省委省政府高度重視草原生態(tài)修復(fù)工作，2008年起實(shí)施了《遼西北草原沙化治理工程》、《退牧還草工程項(xiàng)目》、《退化草原人工種草生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目》等一系列草原生態(tài)恢復(fù)工程。圍封補(bǔ)播是常見(jiàn)的草原生態(tài)恢復(fù)手段。補(bǔ)播適宜牧草后，草地的生物量、土壤養(yǎng)分和微生物結(jié)構(gòu)均能得到改善。季波等[5]在荒漠草原的研究表明，補(bǔ)播牧草可顯著提高植物群落的高度和蓋度，但不影響地上干質(zhì)量。李澤等[6]選用小葉錦雞兒、沙打旺、沙蒿和羊柴在退化沙地進(jìn)行補(bǔ)播，發(fā)現(xiàn)補(bǔ)播可增加草地植物種類(lèi)，提高地上植物生物量。

暖性灌草叢是遼西北丘陵坡地的主要草原類(lèi)型，生境土壤貧瘠，多巖石，受雨水沖刷更嚴(yán)重，播種后幼苗可能隨水土流失而死亡，從而影響補(bǔ)播效果。目前，鮮少有關(guān)于圍封補(bǔ)播對(duì)暖性灌草叢植物群落影響的研究。為針對(duì)遼西北沙化、退化草原制定有效的補(bǔ)播技術(shù)，本文選取退化比較嚴(yán)重的朝陽(yáng)縣、義縣頭和凌源市為樣點(diǎn)，進(jìn)行優(yōu)質(zhì)牧草的補(bǔ)播，觀察圍封補(bǔ)播后植被恢復(fù)情況。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

本試驗(yàn)在遼寧省3個(gè)地點(diǎn)進(jìn)行，分別位于朝陽(yáng)縣木頭城子鎮(zhèn)、義縣道河鎮(zhèn)和凌源市宋杖子鎮(zhèn)(表1)。該地區(qū)氣候?yàn)榇箨懶约撅L(fēng)氣候，干旱少雨，雨熱同季，降水多集中在6-8月。地形以低山丘陵為主，土壤質(zhì)地為礫石質(zhì)，草原類(lèi)均為暖性灌草叢。由于試驗(yàn)區(qū)地形條件和植被組成不同，補(bǔ)播地點(diǎn)的坡向和坡位存在一定的差異，補(bǔ)播的植物種類(lèi)也有區(qū)別(表2)。

表1 試驗(yàn)區(qū)位置和氣候信息

表2 試驗(yàn)區(qū)地形和植被信息

1.2 試驗(yàn)方法

采取水泥立柱加刺線(xiàn)圍欄封育隔離出試驗(yàn)區(qū)，之后采用條播、穴播及環(huán)山等高開(kāi)溝的方式，每種牧草667 m2播種量為0.5～1 kg。草本牧草播深1～2 cm，灌木播深2～3 cm。播種后及時(shí)調(diào)查出苗情況并進(jìn)行草原鼠蟲(chóng)害防治。于生長(zhǎng)盛期，各隨機(jī)選取6個(gè)1 m×1 m的樣方測(cè)定植被特征，樣方間距離不小于250 m。觀測(cè)指標(biāo)包括試驗(yàn)前后的植被蓋度、高度、物種數(shù)和地上生物量。蓋度測(cè)定采用針刺法，高度測(cè)定利用直尺測(cè)定樣方內(nèi)草本植物平均高度，物種數(shù)為樣方內(nèi)出現(xiàn)的植物物種數(shù)量，地上生物量測(cè)定時(shí)將樣方內(nèi)所有植物齊地刈割，裝入牛皮紙袋，帶回實(shí)驗(yàn)室65 ℃烘干至恒質(zhì)量后稱(chēng)重。

1.3 數(shù)據(jù)分析

使用Excel 2010整理數(shù)據(jù)，采用SPSS 18.0進(jìn)行方差分析，使用Tukey法進(jìn)行多重比較，使用SigmaPlot繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 圍封補(bǔ)播后植被蓋度變化

圍封補(bǔ)播牧草后，3個(gè)縣試驗(yàn)區(qū)內(nèi)群落植被蓋度均顯著提高(圖1)。其中，朝陽(yáng)縣試驗(yàn)區(qū)群落植被蓋度64.33%，較試驗(yàn)前提高55.65%(P<0.01)；凌源市試驗(yàn)區(qū)群落植被蓋度72.00%，提高51.05%(P<0.01)；義縣試驗(yàn)區(qū)群落植被蓋度69%，提高53.33%(P<0.01)。

圖1 圍封補(bǔ)播前后植被蓋度變化

2.2 圍封補(bǔ)播后植被高度變化

圍封補(bǔ)播牧草后，3個(gè)縣試驗(yàn)區(qū)內(nèi)植物群落平均高度均顯著提高(圖2)。其中，朝陽(yáng)縣試驗(yàn)區(qū)植物群落平均高度46.00 cm，較試驗(yàn)前提高62.35%(P<0.01)；凌源市試驗(yàn)區(qū)植物群落平均高度35.00 cm，較試驗(yàn)前提高25.00%(P<0.01)；義縣試驗(yàn)區(qū)植物群落平均高度36.67 cm，提高了37.50%(P<0.01)。

圖2 圍封補(bǔ)播前后植被高度變化

2.3 圍封補(bǔ)播后群落中物種數(shù)變化

由圖3可知，圍封補(bǔ)播牧草后，朝陽(yáng)縣試驗(yàn)區(qū)內(nèi)樣方物種數(shù)是補(bǔ)播前的1.69倍，凌源市試驗(yàn)區(qū)內(nèi)樣方物種數(shù)是補(bǔ)播前的1.5倍，義縣試驗(yàn)區(qū)內(nèi)樣方物種數(shù)是補(bǔ)播前的2倍。

圖3 圍封補(bǔ)播前后物種數(shù)變化

2.4 圍封補(bǔ)播后地上生物量變化

圍封補(bǔ)播牧草顯著提高3個(gè)縣試驗(yàn)區(qū)植物群落地上生物量(圖4)。其中，朝陽(yáng)縣試驗(yàn)區(qū)植物群落地上干質(zhì)量達(dá)2 755 kg·hm-2，比試驗(yàn)前增加169.22%(P<0.01)；凌源市試驗(yàn)區(qū)植物群落地上干質(zhì)量達(dá)3 120 kg·hm-2，比試驗(yàn)前增加81.04%(P<0.01)；義縣試驗(yàn)區(qū)植物群落地上干質(zhì)量達(dá)2 456 kg·hm-2，比試驗(yàn)前增加93.59 %(P<0.01)。

圖4 圍封補(bǔ)播前后植物群落地上生物量變化

3 結(jié)論與討論

本研究結(jié)果表明，在圍封補(bǔ)播后，試驗(yàn)區(qū)植被的高度、蓋度和生物量均有顯著的增加，圍封補(bǔ)播可快速提高遼西北暖性灌草叢植物群落蓋度、高度與生物量，有效恢復(fù)退化草地。

暖性灌草叢是我國(guó)主要草原類(lèi)型之一，也是遼西北地區(qū)主要植物型，占全區(qū)總面積的8.9 %[7]。提高暖性灌草叢植被生物量與高度、蓋度能有效防治坡地水土流失，保護(hù)區(qū)域生態(tài)。

在關(guān)于圍封對(duì)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)影響的眾多研究中，大部分結(jié)果都表明圍封有利于草原植被高度、蓋度和生物量的增加。也有少數(shù)研究提出不同的觀點(diǎn)，主要基于長(zhǎng)達(dá)十幾年乃至幾十年的長(zhǎng)期圍封所得到的監(jiān)測(cè)結(jié)果。但不可否認(rèn)的是，圍封是提升草原植被高度、蓋度和生物量最簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)、快捷的工程措施。

在不破壞或少破壞原有植被的情況下，在草群中補(bǔ)播優(yōu)質(zhì)牧草是恢復(fù)退化草地的有效手段之一，可提高群落生物量與蓋度，增加優(yōu)良牧草的比例[8]。在高寒草甸、典型草原、草甸草原和荒漠草原等主要草原類(lèi)型上均有研究探明補(bǔ)播對(duì)植物群落結(jié)構(gòu)或土壤理化性質(zhì)的影響[9-12]。