朱新萍，賈宏濤，蔣平安,趙成義，胡玉昆，曹葉飛，蘇建紅

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052；2.中國(guó)科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所，新疆 烏魯木齊 830011)

新疆是我國(guó)重要的牧區(qū)之一，天然草地面積5.7×107hm2，其中可利用草地面積達(dá)4.8×107hm2，占全國(guó)可利用草地的14.5%，僅次于西藏和內(nèi)蒙古,居全國(guó)第3位，占新疆土地面積的34.4%[1]。近幾年，由于河道上游筑壩引(截)水、開荒造田等,地下水位降低,優(yōu)良草地大量消失,物種減少[2-3]，同時(shí)草畜不平衡，致使草地環(huán)境惡化和退化加劇。為使退化了的草地植被得以恢復(fù)，必須采取相應(yīng)的措施。其中，圍欄封育就是草地植被恢復(fù)與重建的一項(xiàng)重要措施。目前，國(guó)內(nèi)有關(guān)圍欄封育措施對(duì)不同退化草地影響的研究已有較多的開展。研究?jī)?nèi)容主要涉及退化草地植被生物量、密度[4-5]、土壤種子庫(kù)[6]、物種多樣性[7-8]以及土壤質(zhì)量[9-11]等，研究結(jié)果證明圍欄有利于草地植被的恢復(fù)，有利于改善土壤的生物學(xué)環(huán)境，對(duì)增加土壤肥力有積極的作用。然而，受草地退化程度、類型、地理位置等影響，有關(guān)圍欄時(shí)間長(zhǎng)短的研究結(jié)果不盡相同。

新疆巴音布魯克草原位于天山中部，面積2.20×106hm2，僅次于呼倫貝爾草原，位居全國(guó)第2位，是開都河的源頭，對(duì)南疆水資源有著戰(zhàn)略意義，擁有天鵝湖國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)，是我國(guó)最早的濕地自然保護(hù)區(qū)之一。巴音布魯克的高寒草原類型是世界草原類型中具有代表性的草原[12]，但是由于過度放牧和人為破壞等原因，約有50%的草地出現(xiàn)退化現(xiàn)象，20%的草地出現(xiàn)不同程度的沙化和鹽堿化[13-14]。早在20世紀(jì)80年代就開始對(duì)草地進(jìn)行圍欄封育，近年來國(guó)家投入巨資，全面啟動(dòng)巴音布魯克退牧還草項(xiàng)目，從2005年開始實(shí)施1 010萬畝(約合67.3萬hm2)天然草原退牧還草項(xiàng)目，對(duì)退化草地實(shí)施禁牧、休牧、輪牧。目前，已安裝圍欄4 500多km，圍欄草地近600萬畝(合40萬hm2)，圍欄區(qū)內(nèi)草原植被覆蓋率明顯提高[15]。同時(shí)，對(duì)于圍欄封育措施對(duì)草地恢復(fù)效果的相關(guān)研究也大力開展，然而如此較長(zhǎng)時(shí)間的圍欄和相對(duì)薄弱的草地管理體系對(duì)草地的影響是否有利而無弊呢，這尚需科學(xué)試驗(yàn)作證。因此，巴音布魯克草原是開展新疆退化草地恢復(fù)重建的理想研究地之一。本研究以中科院巴音布魯克草原生態(tài)站圍欄封育時(shí)間長(zhǎng)達(dá)25年的3種類型草地為研究對(duì)象，對(duì)其植被物種組成、群落結(jié)構(gòu)特征、物種多樣性等進(jìn)行研究，旨在為制定科學(xué)合理的退化草地管理體系提供參考。

1 材料與方法

1.1研究區(qū)域概況 本試驗(yàn)選取了中科院巴音布魯克草原生態(tài)觀測(cè)站的3種草地類型的長(zhǎng)期圍欄封育樣地(25年)為研究對(duì)象，其海拔為2 473～2 584 m(表1)，草地群落分為亞高山草原、亞高山草甸化草原和亞高山草原化草甸，位于中天山山脈南坡中部。年平均氣溫-4.8 ℃，1月最低氣溫可達(dá)-48 ℃，年降水量276.2 mm，年蒸發(fā)量高達(dá)1 247.5 mm，全年積雪日150～180 d，無絕對(duì)無霜期，屬典型的高寒氣候，研究區(qū)域圍欄建立于1984年。

表1 觀測(cè)樣地基本情況

1.2研究方法

1.2.1植被調(diào)查 在圍欄內(nèi)外分別設(shè)置大樣地，每個(gè)樣地選取5～9個(gè)1 m×1 m的樣方，記錄草地植物群落組成，分種測(cè)定植物的高度、蓋度、密度、頻度、地上生物量、生態(tài)條件及人為干擾情況等。

植物多樣性采用豐富度指數(shù)(Richness Index)、多樣性指數(shù)(Diversity Index)和均勻度指數(shù)(Evenness Index)來反映，具體計(jì)算參考文獻(xiàn)[16]。

1.2.2數(shù)據(jù)處理 采用Excel、SPSS 17.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1圍封對(duì)植物群落生態(tài)特征的影響

2.1.1圍封對(duì)植物群落地上生物量的影響 地上生物量是衡量草地生產(chǎn)能力強(qiáng)弱的重要指標(biāo)之一，也是進(jìn)行合理載畜量計(jì)算的主要依據(jù)。3種草地類型圍欄內(nèi)地上生物量均高于圍欄外(圖1)。圍欄內(nèi)地上生物量為亞高山草原化草甸>亞高山草甸化草原>亞高山草原，生物量隨著海拔的升高依次升高。原因一方面來自于海拔對(duì)土壤水分有影響，另一方面與觀測(cè)樣地植物群落構(gòu)成有關(guān)。圍欄外地上生物量為亞高山草原>亞高山草甸化草原>亞高山草原化草甸，經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析得出，3種草地類型圍欄內(nèi)外生物量差異極顯著(P<0.01)，這可能與圍欄外放牧的食草動(dòng)物采食程度及植物資源種類不同有關(guān)。草地圍欄封育后，圍欄內(nèi)的地上生物量明顯高于圍欄外，單從牲畜輪牧食物資源量的角度看，建立圍欄對(duì)于當(dāng)?shù)匦竽翗I(yè)的發(fā)展無疑是有益的[17]。

圖1 不同草地類型地上生物量變化特征

2.1.2圍封對(duì)植物高度和蓋度的影響 高度是植物群落主要特征之一，也可作為植物健康生長(zhǎng)的一種標(biāo)識(shí)。圍封后植株不受外界擾動(dòng)，能夠保持正常生長(zhǎng)狀態(tài)，圍欄對(duì)各種草地類型中植物的高度有顯著的影響。圍欄內(nèi)的植物高度高于圍欄外(圖2)。在不同的草地類型中，所在外界環(huán)境對(duì)物種生長(zhǎng)的影響和外來動(dòng)物的采食程度等會(huì)造成草地植物高度的不同。從草地類型來看，圍欄內(nèi)植物高度為亞高山草原化草甸>亞高山草甸化草原>亞高山草原。圍欄外植物高度趨勢(shì)與圍欄內(nèi)相反。3種草地類型圍欄內(nèi)外經(jīng)方差分析得出，亞高山草原化草甸和亞高山草甸化草原圍欄內(nèi)外植物高度呈極顯著差異(P<0.01)，從而說明圍欄有助于植物生長(zhǎng)，利于植物群落的恢復(fù)。

圖2 不同草地類型圍欄內(nèi)外的植物高度

蓋度可以間接反映植物生長(zhǎng)的繁茂程度、綠色植物光合能力的強(qiáng)弱以及群落經(jīng)濟(jì)性狀的大小，它是衡量草地植被的重要指標(biāo)之一。3種草地生態(tài)環(huán)境條件以及動(dòng)物采食強(qiáng)度有顯著差異，導(dǎo)致圍欄外植被蓋度為亞高山草原化草甸>亞高山草甸化草原>亞高山草原。經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，3種草地類型圍欄內(nèi)外植物蓋度差異極顯著(P<0.01)。從草地類型來看(圖3)，經(jīng)過長(zhǎng)達(dá)25年的圍欄封育后，3種類型草地圍欄內(nèi)的植被蓋度差異不明顯，但都高于圍欄外。說明圍欄后，植株得到了充分生長(zhǎng)空間，能完成正常的生育周期，加上圍封有利于植物分蘗、分枝，促使其叢幅增大，在一定意義上也增加了植物蓋度。

圖3 不同草地類型圍欄內(nèi)外的植物蓋度

2.2圍封對(duì)植物群落多樣性的影響 3種草地類型群落豐富度指數(shù)(Margalef指數(shù))、多樣性指數(shù)(Shannon-Wiener指數(shù))和均勻度指數(shù)均表現(xiàn)為隨海拔的增高呈下降趨勢(shì)(表2)，即亞高山草原>亞高山草甸化草原>亞高山草原化草甸。圍欄外的群落豐富度指數(shù)和優(yōu)勢(shì)度指數(shù)均高于圍欄內(nèi)，這與李慧[18]的研究結(jié)果一致，說明長(zhǎng)期食草動(dòng)物采食選擇下，有利于草地生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性的增加。圍欄還影響了各草地類型圍欄內(nèi)外的均勻度指數(shù)，長(zhǎng)期圍封后，圍欄內(nèi)動(dòng)物采食頻率顯著降低，導(dǎo)致優(yōu)勢(shì)種增加，壓迫弱勢(shì)物種生長(zhǎng)，從而物種均勻度增加，豐富度減少。

表2 圍欄內(nèi)外植物的生物多樣性指數(shù)

3 結(jié)論

1)長(zhǎng)期圍封對(duì)3種類型草地植物群落生態(tài)特征具有顯著的影響，草地植被蓋度、平均高度和地上生物量均有了不同程度的提高，有利于提高草地牧草品質(zhì)。3種類型草地經(jīng)過長(zhǎng)期圍欄后，亞高山草地在各指標(biāo)上均低于其他兩個(gè)類型的草地，其結(jié)果受亞高山草地所處海拔低和其植物群落構(gòu)成種類影響。

2)草地圍封25年后，在3種類型草地中均可得出，圍欄外的群落豐富度指數(shù)和優(yōu)勢(shì)度指數(shù)均高于圍欄內(nèi)，而長(zhǎng)期圍封后，均勻度指數(shù)圍欄內(nèi)均高于圍欄外。因此草地圍封不應(yīng)是無限期的。長(zhǎng)期圍封，枯草會(huì)抑制植物的再生和幼苗的形成，不利于草地的繁殖更新，同時(shí)由于圍欄內(nèi)，動(dòng)物采食壓力降低，優(yōu)勢(shì)物種始終處于優(yōu)勢(shì)地位，從而使草地物種均勻度增加，植物多樣性減弱。因而圍封年限的確定應(yīng)從增加植物生物量、提高牧草品質(zhì)和維護(hù)草地正常生態(tài)系統(tǒng)平衡與安全的多角度出發(fā)，在圍封過程中，適當(dāng)開展刈割及放牧利用，從而兼顧草地各項(xiàng)功能的作用。

致謝：李赟碩士參加了部分室內(nèi)分析和野外采樣工作，在此表示感謝。

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