楊 豐1， 張 濤2， 張明婧1， 陳 超3

(1.貴州省草地技術(shù)試驗(yàn)推廣站，貴州 貴陽(yáng) 550025； 2.貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧獸醫(yī)研究所，貴州 貴陽(yáng) 550005；3.貴州大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550025)

草地既是一種生產(chǎn)資料，也是畜牧業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，具有不可替代的生態(tài)屏障功能，對(duì)維持區(qū)域性生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定具有重要作用[1]。隨著貴州生態(tài)畜牧業(yè)發(fā)展規(guī)模不斷擴(kuò)大，飼草料短缺、草畜不平衡等矛盾日益突出，加大天然草地開(kāi)發(fā)利用不僅能夠增加飼草料產(chǎn)量和品質(zhì)、緩解草畜不平衡矛盾，還可以改善生態(tài)環(huán)境、增加農(nóng)民收入，為區(qū)域生態(tài)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)做出有力貢獻(xiàn)[2，3]。淺翻耕作為改良草地生態(tài)系統(tǒng)的1項(xiàng)有效措施，在草地集中、面積寬廣的北方研究較多，尤其在以羊草為建群種的草地改良中已得到廣泛應(yīng)用[4～8]，在南方喀斯特山區(qū)則鮮見(jiàn)報(bào)道。本研究采用成對(duì)設(shè)計(jì)研究方法，通過(guò)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)分析淺翻耕對(duì)貴州喀斯特山區(qū)天然草地植被群落組成和生產(chǎn)力的影響，為更好地管理和利用草地提供基礎(chǔ)資料和依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況研究區(qū)位于貴州省黔西南州晴隆縣馬場(chǎng)鄉(xiāng)(25°41′～25°44′N(xiāo)，115°19′～105°25′E，海拔1 380～1 421 m)。該地區(qū)屬于亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，年均溫度16 ℃，無(wú)霜期280 d，年均日照時(shí)數(shù)1 462 h，年均降水量1 350 mm，土壤類(lèi)型主要為黃壤。研究區(qū)草地以白茅(Imperatacylindrica)為優(yōu)勢(shì)種，4月初開(kāi)始萌發(fā)，11月末枯黃；主要伴生種有野谷草(Arundinellaanomala)、針茅(Stipacapillata)等。草地以放牧為主，放牧強(qiáng)度為4.5只/hm2(山羊)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與樣品處理試驗(yàn)樣地南北長(zhǎng)200 m，東西寬100 m。以該區(qū)域外相同面積的草地作為對(duì)照區(qū)。在2013年草地返青之前，采用1GQN-230ZG型旋耕機(jī)與輪式拖拉機(jī)配套對(duì)試驗(yàn)地進(jìn)行草地淺翻耕作業(yè)，翻耕深度為15 cm。草地調(diào)查取樣分別于2015年8月和2017年8月進(jìn)行。在處理區(qū)和對(duì)照區(qū)隨機(jī)選擇5個(gè)1 m × 1 m的樣方，記錄每個(gè)樣方內(nèi)草地植物種類(lèi)，采用草地調(diào)查常規(guī)方法測(cè)定各物種的高度、蓋度、密度和地上植物量，將地上植物量按經(jīng)濟(jì)類(lèi)群(禾草類(lèi)、雜草類(lèi))分開(kāi)，稱(chēng)取鮮重后在恒溫箱內(nèi)80 ℃ 24 h烘干至恒重[9，10]。

1.3 數(shù)據(jù)處理研究區(qū)植物的重要值和相關(guān)指數(shù)采用以下公式計(jì)算[10]。

重要值(Important value)：Pi=(RH+RC+RD)×100/3

豐富度指數(shù)(Margalef index)：M=(S-1)/lnN

多樣性指數(shù)(Simpson index)：D=1-∑Pi2

均勻度指數(shù)(Pielou index)：J=(∑PilnPi)/lnS

式中：RH為相對(duì)高度，RC為相對(duì)蓋度，RD為相對(duì)密度，S為樣方內(nèi)物種的總數(shù)，N為樣方內(nèi)植物個(gè)體數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 草地植被群落對(duì)淺翻耕地的響應(yīng)采用淺翻耕改良后草地植被群落組成見(jiàn)表1。淺翻耕后第2年和第4年，草地植被科、屬、種均比對(duì)照樣地增加4個(gè)科、7個(gè)屬、9個(gè)種。淺翻耕后第2年和第4年，草地植被高度、蓋度、密度均顯著高于對(duì)照樣地(P<0.05)，增幅分別為74.18%、31.86%、65.45%和49.47%、16.72%、61.05%。

表1 淺翻耕后草地植被群落組成統(tǒng)計(jì)

注：同列(同年)不同字母表示差異顯著(P<0.05)，相同字母表示差異不顯著(P>0.05)。下同

2.2 草地植被多樣性對(duì)淺翻耕地的響應(yīng)植被多樣性是群落演替過(guò)程中的1個(gè)重要指標(biāo)，可以客觀地反映群落演替的過(guò)程[11]。由表2可見(jiàn)，淺翻耕后第2年和第4年，草地植被物種豐富度顯著高于對(duì)照樣地(P<0.05)，增幅分別為124.07%和115.06%；草地植被多樣性指數(shù)也顯著高于對(duì)照樣地(P<0.05)，增幅分別為20.83%、20.63%；均勻度指數(shù)沒(méi)有顯著變化(P>0.05)。

表2 淺翻耕后草地植被多樣性隨時(shí)間的變化

2.3 地上植物量組成對(duì)淺翻耕地的響應(yīng)地上植物量是群落結(jié)構(gòu)、環(huán)境及人類(lèi)活動(dòng)等因素綜合作用的結(jié)果，反映群落的生長(zhǎng)狀況及生產(chǎn)力水平，在生態(tài)系統(tǒng)中具有重要作用[12]。由表3可見(jiàn)，淺翻耕后第2年和第4年，地上植物量顯著高于對(duì)照樣地(P<0.05)，分別提高54.66%和40.58%。從經(jīng)濟(jì)類(lèi)群看，淺翻耕后第2年和第4年，禾草類(lèi)牧草占地上植物量比例分別提高10.79、7.41個(gè)百分點(diǎn)，禾草類(lèi)植物量占地上植物量的比例在92%以上，雜草類(lèi)植物量占地上植物量的比例小于8%。表明通過(guò)淺翻耕處理可有效提高草地的地上植物量，增加禾草類(lèi)植物量占比，有效抑制雜草生長(zhǎng)。

表3 淺翻耕后草地地上植物量組成統(tǒng)計(jì)

3 結(jié)論與討論

3.1本試驗(yàn)表明，淺翻耕改良措施可以顯著增加貴州喀斯特山區(qū)草地植被高度、蓋度、密度和地上植物量。主要原因是淺翻耕改善了土壤表層水、肥、氣、熱狀態(tài)，為草本植物生長(zhǎng)發(fā)育創(chuàng)造了更好的環(huán)境[8，12]。淺翻耕改良措施在破除土壤緊實(shí)的基礎(chǔ)上提高了土壤含水量，增加了土壤中蓄水能力和土壤溫度，促進(jìn)了土壤中有益微生物生長(zhǎng)代謝和有機(jī)質(zhì)的分解，加快牧草從土壤中吸收水分和礦物質(zhì)養(yǎng)分的速度，從而促進(jìn)了植物生長(zhǎng)發(fā)育，使草地植被高度、蓋度、密度、植物量增加[5，13]。本試驗(yàn)效果優(yōu)于張俊剛[2]在內(nèi)蒙古錫林浩特市采用淺翻耕、切根改良的效果。

3.2植被多樣性是草地生態(tài)系統(tǒng)中其他生物多樣性的基礎(chǔ)，其發(fā)生正向演替能促進(jìn)土壤結(jié)構(gòu)、肥力和土壤動(dòng)物的恢復(fù)，進(jìn)而促進(jìn)整個(gè)草地生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能恢復(fù)[14]。本試驗(yàn)表明，淺翻耕改良后第2年草地植被物種的豐富度和多樣性分別顯著高于對(duì)照樣地124.07%和20.83%，第4年分別顯著高于對(duì)照樣地115.06%和20.63%。主要原因是淺翻耕改變了土壤水、肥、氣、熱等環(huán)境，人為干擾土壤種子庫(kù)造成的[15，16]。本試驗(yàn)對(duì)牧草的增產(chǎn)高于管春德[17]在云南省開(kāi)展的淺翻耕試驗(yàn)結(jié)果，可能是試驗(yàn)區(qū)氣候環(huán)境差異的原因。