吳 迪，張道宏，陶金山

(遼寧省林業(yè)發(fā)展服務中心，遼寧 沈陽 110036)

遼寧省地處我國東北的南部，擁有豐富的植物資源和多種多樣的植被類型，具有較高的生態(tài)價值。遼寧省地形以低山丘陵為主，廣泛分布砂礫巖、泥灰?guī)r、頁巖、灰?guī)r等易于風化剝蝕的巖石，極易發(fā)生水土流失，嚴重影響了地區(qū)的生態(tài)安全。以朝陽市為例，每年向大凌河輸入的泥沙量就達到4 256萬t，相當于刮去當?shù)?.5 mm厚的地表土壤，同時也嚴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]。圍欄封育是目前應用最廣泛的草原生態(tài)系統(tǒng)恢復治理技術(shù)手段之一[3-4]。遼寧省委省政府高度重視草原生態(tài)修復工作，2008年起實施了《遼西北草原沙化治理工程》、《退牧還草工程項目》、《退化草原人工種草生態(tài)修復項目》等一系列草原生態(tài)恢復工程。圍封補播是常見的草原生態(tài)恢復手段。補播適宜牧草后，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行補播，發(fā)現(xiàn)補播可增加草地植物種類，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型，生境土壤貧瘠，多巖石，受雨水沖刷更嚴重，播種后幼苗可能隨水土流失而死亡，從而影響補播效果。目前，鮮少有關(guān)于圍封補播對暖性灌草叢植物群落影響的研究。為針對遼西北沙化、退化草原制定有效的補播技術(shù)，本文選取退化比較嚴重的朝陽縣、義縣頭和凌源市為樣點，進行優(yōu)質(zhì)牧草的補播，觀察圍封補播后植被恢復情況。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

本試驗在遼寧省3個地點進行，分別位于朝陽縣木頭城子鎮(zhèn)、義縣道河鎮(zhèn)和凌源市宋杖子鎮(zhèn)(表1)。該地區(qū)氣候為大陸性季風氣候，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)，草原類均為暖性灌草叢。由于試驗區(qū)地形條件和植被組成不同，補播地點的坡向和坡位存在一定的差異，補播的植物種類也有區(qū)別(表2)。

表1 試驗區(qū)位置和氣候信息

表2 試驗區(qū)地形和植被信息

1.2 試驗方法

采取水泥立柱加刺線圍欄封育隔離出試驗區(qū)，之后采用條播、穴播及環(huán)山等高開溝的方式，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。播種后及時調(diào)查出苗情況并進行草原鼠蟲害防治。于生長盛期，各隨機選取6個1 m×1 m的樣方測定植被特征，樣方間距離不小于250 m。觀測指標包括試驗前后的植被蓋度、高度、物種數(shù)和地上生物量。蓋度測定采用針刺法，高度測定利用直尺測定樣方內(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，地上生物量測定時將樣方內(nèi)所有植物齊地刈割，裝入牛皮紙袋，帶回實驗室65 ℃烘干至恒質(zhì)量后稱重。

1.3 數(shù)據(jù)分析

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

2 結(jié)果與分析

2.1 圍封補播后植被蓋度變化

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

圖1 圍封補播前后植被蓋度變化

2.2 圍封補播后植被高度變化

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

圖2 圍封補播前后植被高度變化

2.3 圍封補播后群落中物種數(shù)變化

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

圖3 圍封補播前后物種數(shù)變化

2.4 圍封補播后地上生物量變化

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

圖4 圍封補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，在圍封補播后，試驗區(qū)植被的高度、蓋度和生物量均有顯著的增加，圍封補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，有效恢復退化草地。

暖性灌草叢是我國主要草原類型之一，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，保護區(qū)域生態(tài)。

在關(guān)于圍封對生態(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，主要基于長達十幾年乃至幾十年的長期圍封所得到的監(jiān)測結(jié)果。但不可否認的是，圍封是提升草原植被高度、蓋度和生物量最簡便、經(jīng)濟、快捷的工程措施。

在不破壞或少破壞原有植被的情況下，在草群中補播優(yōu)質(zhì)牧草是恢復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型上均有研究探明補播對植物群落結(jié)構(gòu)或土壤理化性質(zhì)的影響[9-12]。