殷國(guó)梅，鐔建國(guó)，王曉棟，萬(wàn) 敏，冀 超，劉思博，李俊海，高巧玲，陳小菲，慕宗杰，馬春梅

（1. 內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院， 內(nèi)蒙古 呼和浩特 010031；2. 內(nèi)蒙古自治區(qū)草原工作站， 內(nèi)蒙古 呼和浩特010020；3.內(nèi)蒙古自治區(qū)草原勘察規(guī)劃院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010051；4.烏拉特中旗草原工作站，內(nèi)蒙古 烏拉特中旗015300；5.巴彥淖爾市草原工作站，內(nèi)蒙古 臨河 015000；6.阿拉善職業(yè)技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古 阿拉善左旗 750306）

草原是我國(guó)最大的陸地生態(tài)系統(tǒng)，涵養(yǎng)水源、防風(fēng)固沙、保持水土的作用不遜色于森林，在保持生物多樣性及維護(hù)生態(tài)平衡方面均有重大作用和價(jià)值［1］。 然而，長(zhǎng)期以來(lái)的超載過(guò)牧和掠奪式利用使我國(guó)90%以上的天然草原存在不同程度的退化，嚴(yán)重退化面積已達(dá)480 萬(wàn)hm2［2］。 草原退化不僅制約著草原畜牧業(yè)發(fā)展， 影響農(nóng)牧民收入增加和地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，也導(dǎo)致牧區(qū)生態(tài)環(huán)境的惡化，嚴(yán)重威脅著黃河、長(zhǎng)江、瀾滄江等流域的生態(tài)安全。草原退化表現(xiàn)為群落低矮稀疏和產(chǎn)草量降低，優(yōu)質(zhì)可食牧草比重下降， 重度退化草原可食牧草產(chǎn)量及植被覆蓋度減少到60%以上［3］。飼養(yǎng)一個(gè)羊單位從20 世紀(jì)50—60 年代需要草原0.67 hm2增加到現(xiàn)在需要草原1.33 hm2［4］，可以看出，草原的退化和荒漠化，不僅嚴(yán)重制約了畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，也給當(dāng)?shù)貛?lái)嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。 為防止草原的進(jìn)一步退化，進(jìn)行可持續(xù)利用，制定和采取合理的管理措施對(duì)保證生態(tài)環(huán)境的健康發(fā)展和畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。該研究以?xún)?nèi)蒙古自治區(qū)巴彥淖爾市烏拉特中旗呼勒斯太蘇木作為研究對(duì)象，通過(guò)分析不同修復(fù)措施組合對(duì)退化荒漠草原的修復(fù)效果，探討不同修復(fù)措施在荒漠草原生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)過(guò)程中對(duì)植物群落特征產(chǎn)生的影響，以期為修復(fù)退化荒漠草原生態(tài)系統(tǒng)提供理論依據(jù)。

1 項(xiàng)目區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)位于巴彥淖爾市烏拉特中旗呼勒斯太蘇木，坐標(biāo)為東經(jīng)107°29′～109°34′，北緯41°29′～41°42′，海拔1 390～1 570 m，屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候。冬季漫長(zhǎng)，夏季短促，降雨量少。多年平均氣溫3～6.8 ℃，南部山前平均氣溫6～6.8 ℃，北部牧區(qū)平均氣溫3.8 ℃，1 月平均氣溫-13.4 ℃，7 月平均氣溫21.9 ℃。 無(wú)霜期年平均114 d。 年平均日照時(shí)數(shù)3 215 h， 年總輻射632.40 kJ/cm2。 年平均降水量141.3 mm，極端年最大雨量600 mm，極端年最少雨量60 mm， 年平均降水日數(shù)52 d， 主要集中在7—9 月。 主要草原類(lèi)型為溫性荒漠草原類(lèi)的石生針茅（Stipa tianschanica）+短花針茅（Stipa breviflora）草原類(lèi)型，次優(yōu)勢(shì)種為沙生冰草（Agropyron desertorum）、蓍狀亞菊（Ajania achilloides）、刺旋花（Convolvulus tragacanthoides）、 冷 蒿（Artemisia frigida），伴生種為無(wú)芒隱子草（Cleistogenes songorica）、 糙隱子草（Cleistogenes squarrosa）、 蒙古蔥（Allium mongolicum）、戈壁天門(mén)冬（Asparagus gobicus）、阿爾泰狗娃花（Heteropappus altaicus）、糙葉黃 芪（Astragalus scaberrimus）、牛 枝 子（Lespedeza potaninii）和櫛葉蒿（Neopallasia pectinata）等。 土壤主要為淡栗鈣土。

2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及方法

2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選擇荒漠草原區(qū)的典型退化區(qū)域， 分別利用圍封、 禁牧、 施肥和補(bǔ)播的不同組合措施進(jìn)行修復(fù)，具體措施組合見(jiàn)表1。 不同組合的修復(fù)措施在2020 年6 月同時(shí)實(shí)施，當(dāng)年8 月下旬對(duì)不同修復(fù)措施實(shí)施區(qū)及對(duì)照區(qū)植被群落特征進(jìn)行調(diào)查，內(nèi)容包括植被高度、蓋度、密度及地上生物量，計(jì)算比較各群落指標(biāo)的增長(zhǎng)率， 同時(shí)依據(jù)當(dāng)?shù)匦迯?fù)工程預(yù)算計(jì)算分析不同修復(fù)組合的經(jīng)濟(jì)效益。 試驗(yàn)中有機(jī)肥為購(gòu)買(mǎi)的羊糞廄肥，復(fù)合肥為尿素，補(bǔ)播草種的組合為蒙古冰草+沙生冰草+草木樨+沙打旺+達(dá)烏里胡枝子。在不同修復(fù)措施實(shí)施區(qū)測(cè)定植物高度、蓋度、密度以及地上現(xiàn)存量，隨機(jī)選取面積為1 m×1 m 的樣方，重復(fù)3 次。

表1 生態(tài)修復(fù)措施對(duì)應(yīng)表

2.2 測(cè)定指標(biāo)與方法

2.2.1 高度用盒尺測(cè)量草群自然高度， 隨機(jī)測(cè)量10 次。

2.2.2 蓋度植被蓋度采用針刺法測(cè)定。

2.2.3 密度以自然株叢為基礎(chǔ)進(jìn)行測(cè)定， 通常1 個(gè)株叢定為1 個(gè)植物個(gè)體， 即只要是株叢根部緊密連在一起的，就是1 個(gè)個(gè)體。

2.2.4 地上生物量在各處理區(qū)隨機(jī)布設(shè)測(cè)產(chǎn)樣方，齊地面刈割樣方中的所有植物，裝入紙袋65 ℃烘干至恒重，測(cè)定干重及地上生物量。

2.2.5 經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算依據(jù)區(qū)域平均載畜量0.3個(gè)羊單位/（hm2·年），草地利用率50%，每個(gè)出欄羊單位體重22.5 kg，每千克羊肉40 元，計(jì)算以自由放牧區(qū)為對(duì)照， 增加的地上生物量理論產(chǎn)生的毛收益，減去成本（未考慮圍欄投入），得到實(shí)施修復(fù)措施產(chǎn)生的純收益。

2.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007 進(jìn)行數(shù)據(jù)初步處理。 采用SAS 9.2 中ANOVA 對(duì)6 個(gè)處理的增長(zhǎng)率進(jìn)行方差分析，利用Duncan′s 多重檢驗(yàn)比較均值的差異顯著性。

3 結(jié)果與分析

3.1 高度

對(duì)采取不同修復(fù)措施下的退化草原草群高度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。從表2 可以看出，不同修復(fù)措施下退化草原草群高度增長(zhǎng)率具有顯著（P<0.05）差異。 不同修復(fù)措施組合下的退化草原草群高度的增長(zhǎng)率順序?yàn)門(mén)5 區(qū)>T2 區(qū)>T4 區(qū)>T3 區(qū)>T1 區(qū)>T6 區(qū)。在2 個(gè)多月的生長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，T5 區(qū)處理措施高度增長(zhǎng)率達(dá)到53.85%， 其次為T(mén)2 區(qū)， 增長(zhǎng)率為37.06%， 自由放牧對(duì)照區(qū)T6 高度增長(zhǎng)率只有6.54%。

表2 不同修復(fù)措施下草原植被群落高度增長(zhǎng)率 單位：%

3.2 蓋度

對(duì)采取不同修復(fù)措施下的退化草原草群蓋度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。 從表3 可以看出，不同修復(fù)措施組合下的退化草原草群蓋度的增長(zhǎng)率順序?yàn)門(mén)5 區(qū)>T4區(qū)>T2 區(qū)>T3 區(qū)>T1 區(qū)>T6 區(qū)。T5 區(qū)、T4 區(qū)和T2 區(qū)這3 個(gè)區(qū)修復(fù)后的草群蓋度增長(zhǎng)率無(wú)顯著（P>0.05）差異，T3 區(qū)和T1 區(qū)修復(fù)措施無(wú)顯著 （P>0.05）差異， 但T5 區(qū)、T4 區(qū)、T2 區(qū)和T3 區(qū)、T1 區(qū)以及T6區(qū)的草群蓋度增長(zhǎng)率均有顯著（P<0.05）差異。在2個(gè)多月的生長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，T5 區(qū)處理措施蓋度增長(zhǎng)率達(dá)到55.17%，其次為T(mén)4 區(qū)，增長(zhǎng)率為54.40%，對(duì)照區(qū)T6 區(qū)最低，蓋度增長(zhǎng)率只有16.18%。

表3 不同修復(fù)措施下草原植被群落蓋度增長(zhǎng)率 單位：%

3.3 密度

對(duì)采取不同修復(fù)措施下的退化草原草群密度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。從表4 可以看出，不同修復(fù)措施組合下的草群密度的增長(zhǎng)率順序?yàn)門(mén)4 區(qū)>T5 區(qū)>T2 區(qū)>T3 區(qū)>T1 區(qū)>T6 區(qū)。 T4 區(qū)、T5 區(qū)、T2 區(qū)3 個(gè)區(qū)修復(fù)后的草群密度增長(zhǎng)率無(wú)顯著（P>0.05）差異，但這3 個(gè)修復(fù)處理區(qū)分別與T3 區(qū)、T1 區(qū)、T6 區(qū)的草群密度增長(zhǎng)率均有顯著（P<0.05）差異。 在2 個(gè)多月的生長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，T4 區(qū)處理措施密度增長(zhǎng)率達(dá)到87.91%，其次為T(mén)5 區(qū)，增長(zhǎng)率為81.25%，對(duì)照區(qū)T6 區(qū)最低，密度增長(zhǎng)率下降了7.12%。

表4 不同修復(fù)措施下草原植被群落密度增長(zhǎng)率 單位：%

3.4 地上生物量

不同修復(fù)措施下的退化草原草群地上生物量監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表5。 可以看出，不同修復(fù)措施組合下的退化草原草群地上生物量的增長(zhǎng)率順序?yàn)門(mén)5區(qū)>T2 區(qū)>T4 區(qū)>T3 區(qū)>T1 區(qū)>T6 區(qū)。 T5 區(qū)、T2區(qū)、T4 區(qū)、T3 區(qū)修復(fù)區(qū)之間的草群地上生物量增長(zhǎng)率無(wú)顯著（P>0.05）差異，但這4 個(gè)修復(fù)區(qū)和T6區(qū)、T1 區(qū)的草群地上生物量增長(zhǎng)率有顯著 （P<0.05）差異，而且T6 區(qū)和T1 區(qū)之間存在顯著（P<0.05）差異。 在2 個(gè)多月的生長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，T5 區(qū)處理措施地上生物量增長(zhǎng)率達(dá)到72.58%， 其次為T(mén)2區(qū)，增長(zhǎng)率為69.72%，對(duì)照區(qū)T6 區(qū)最低，地上生物量增長(zhǎng)率增加33.52%。

表5 不同修復(fù)措施下草原植被群落地上生物量增長(zhǎng)率 單位：%

3.5 經(jīng)濟(jì)效益分析

不同修復(fù)措施下草原植被增加的產(chǎn)草量以自由放牧區(qū)（T6 區(qū)）為基礎(chǔ)，計(jì)算比自由放牧條件下的增產(chǎn)數(shù)量， 利用產(chǎn)草量的增加計(jì)算產(chǎn)生的毛收益及凈收益。從表6 可以看出，不同修復(fù)組合措施下的草產(chǎn)量均有所增加， 但不同修復(fù)組合的增產(chǎn)效果不同，T5 區(qū)的地上生物量較自由放牧區(qū)增加最多，其次是T4 區(qū)和T2 區(qū)，比自由放牧區(qū)地上生物量分別增加247、224、214 kg/hm2。利用理論載畜量計(jì)算獲得的毛收益高低依次為T(mén)5 區(qū)>T4 區(qū)>T2區(qū)>T3 區(qū)>T1 區(qū)，減去投入的成本后，T3 區(qū)的純收益最高，為9 944 元/hm2，其次是T2 區(qū)，純收益達(dá)到9 789 元/hm2，再次為T(mén)1 區(qū)，純收益達(dá)到7 389元/hm2，T4 區(qū)最低，為6 601 元/hm2。

表6 不同修復(fù)措施下草原植被群落經(jīng)濟(jì)效益分析表

4 討論

4.1 圍封

圍欄禁牧以投資少、 見(jiàn)效快等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于退化草原的修復(fù)與治理， 是改善草原生態(tài)環(huán)境常用的措施之一。 圍欄禁牧的目的是人為降低或排除家畜對(duì)草原生態(tài)系統(tǒng)造成的影響， 使其在自身彈性下，實(shí)現(xiàn)草原的自我恢復(fù)［5-6］。 關(guān)于圍封對(duì)退化草原植物群落與土壤特征變化的影響研究已有許多報(bào)道， 如圍欄封育顯著提高草原植被群落的高度、蓋度、密度和生物量［7-8］。 也有研究顯示圍封降低草原植物群落的物種豐富度， 使群落結(jié)構(gòu)趨于單一， 適當(dāng)?shù)膰饪梢栽黾硬菰参锶郝涞亩鄻有院臀锓N豐富度， 時(shí)間過(guò)長(zhǎng)就會(huì)對(duì)牧草的正常生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生不良影響［9-11］。該研究中采取的所有修復(fù)措施是在圍欄封育前提下進(jìn)行的， 目前研究結(jié)果表明， 采取T1～T5 修復(fù)措施后的草群高度、 蓋度、 密度及地上生物量比對(duì)照自由放牧區(qū)T6 要高， 圍封顯著提高了草原植被群落的高度、蓋度、 密度和生物量， 實(shí)施修復(fù)措施具有明顯效果。 同時(shí)，圍欄封育作為減少人為干擾最直接、最經(jīng)濟(jì)的方法，效果在該研究中進(jìn)一步被證實(shí)。

4.2 施肥

荒漠草原的特點(diǎn)為植被稀疏， 但是施肥后可以促進(jìn)植物種群的生長(zhǎng)，增加植物種群的高度、蓋度、密度和地上生物量，對(duì)地上生物量的增加效果尤為明顯［12］。研究表明，適度施肥不僅能提高產(chǎn)草量，增加物種多樣性，而且能增強(qiáng)在群落中的競(jìng)爭(zhēng)力［13-16］。 該研究的結(jié)果表明， 在T2 區(qū)、T3 區(qū)、T4區(qū)、T5 區(qū)這4 種帶有施肥措施的組合下， 退化草原草群高度、蓋度、密度及地上生物量均高于沒(méi)有施肥的組合（T1 區(qū)和T6 區(qū)）。 特別是在2 個(gè)多月的生長(zhǎng)后，在T5 區(qū)處理措施下地上生物量增長(zhǎng)率達(dá)到72.58%，增長(zhǎng)率較對(duì)照區(qū)T6 區(qū)高出39.06%，較圍封禁牧的T1 區(qū)高出11.70%， 明顯看出施肥效果，該結(jié)論與前人研究結(jié)果一致。施肥增加了土壤中的有效資源，提高了土壤養(yǎng)分含量，改變了草原群落的生長(zhǎng)環(huán)境， 促進(jìn)地上部分優(yōu)勢(shì)種群的生長(zhǎng)與覆蓋，有利于草原植被的恢復(fù)和演替，提高群落生產(chǎn)力［17-19］。

4.3 補(bǔ)播

補(bǔ)播改良草原， 在一些區(qū)域當(dāng)年效果比較明顯，但由于補(bǔ)播牧草很難適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂?，?dāng)年生長(zhǎng)緩慢，部分研究次年效果也明顯下降［20］。 該研究中，采用補(bǔ)播措施的T4 區(qū)、T5 區(qū)組合在草群高度、蓋度、密度和地上生物量方面均表現(xiàn)出明顯的效果，均比自由放牧區(qū)T6 和圍封禁牧T1 處理區(qū)的增長(zhǎng)率高。 該研究中補(bǔ)播組合中的草種生長(zhǎng)效果不是很理想， 可能由于補(bǔ)播牧草與本地優(yōu)勢(shì)種競(jìng)爭(zhēng)能力弱， 適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂蚰芰^差， 加上年度降雨較少，當(dāng)年生長(zhǎng)較慢，需要次年繼續(xù)監(jiān)測(cè)效果。 如果能利用當(dāng)?shù)剜l(xiāng)土野生優(yōu)良牧草補(bǔ)播， 加上適當(dāng)?shù)娜斯す芾?，可提高牧草的存活率和群落占有率?1］。

4.4 經(jīng)濟(jì)效益

采用不同組合的修復(fù)措施對(duì)退化天然草原進(jìn)行改良，群落中所有植物的生長(zhǎng)狀況會(huì)有所改善，對(duì)植物的生長(zhǎng)具有促進(jìn)作用， 增加了植物群落的高度、密度、蓋度和地上生物量。 但不同的修復(fù)措施的經(jīng)濟(jì)成本投入不同， 導(dǎo)致推廣示范的結(jié)果也不盡相同。 該研究中各組合修復(fù)措施的高度、蓋度、 密度和地上生物量均較自由放牧和圍封禁牧有所提高， 地上生物量作為衡量經(jīng)濟(jì)效益的主要指標(biāo)之一，不同修復(fù)組合的增產(chǎn)效果不同，從經(jīng)濟(jì)效益分析的結(jié)果來(lái)看， 減去投入成本后，T3 區(qū)的純收益最高，可達(dá)到9 944 元/hm2，其次是T2 區(qū)，純收益達(dá)到9 789 元/hm2，再次為T(mén)1 區(qū)，純收益達(dá)到7 389 元/hm2，T4 區(qū)最低，為6 601 元/hm2。 從經(jīng)濟(jì)效益方面考慮， 盡管補(bǔ)播措施下地上生物量最高，但計(jì)算成本時(shí)，凈收益在當(dāng)年沒(méi)有顯現(xiàn)出來(lái)，長(zhǎng)期收益有待繼續(xù)監(jiān)測(cè)、分析和研究。