第一部分 草地植被恢復(fù)技術(shù)研究
1.圍封和淺耕翻對草地植被恢復(fù)的影響研究
實驗于2004—2005年在河北省張家口市沽源牧場天然羊草草地進行。試驗點地處河北省西北部,內(nèi)蒙古高原南緣,農(nóng)牧交錯帶地區(qū)。土壤類型為沙質(zhì)栗鈣土。試驗地分3種類型:常年放牧草地、圍封草地和淺耕翻改良的草地。其中圍封草地和淺耕翻改良草地是2001年圍欄封育的。研究了放牧草地、圍封休閑草地和淺耕翻改良草地地上植被生物多樣性,為我國北方草地植被恢復(fù)提供理論上的依據(jù)。
1.1 圍封和淺耕翻對草地植被物種組成的影響
從表1-1中發(fā)現(xiàn),放牧草地中每個樣方中物種數(shù)的平均值即種的飽和度顯著高于圍封草地和淺耕翻草地,以8月份測定數(shù)值為例,放牧草地物種飽和度為11.3種/m2,而圍封草地和淺耕翻草地只有5.3種/m2和4.4種/m2。圍封草地較淺耕翻草地的種的飽和度大一些。7月份物種測定結(jié)果其數(shù)值均較8月、9月低。
對比3種樣地的物種組成可以發(fā)現(xiàn),淺耕翻樣地和圍封樣地的物種組成基本相同,多年生植物物種種數(shù)較多,而放牧草地與前兩者在物種組成上差異較大,一年生物種及多年生家畜不喜食的雜類草物種如堿蓬、菊科蒿屬類物種在放牧地種大量存在,比例遠較圍封草地和淺耕翻草地多;圍封、淺耕翻改良后可以顯著的提高草地中豆科牧草的物種數(shù)量,對于提高牧草營養(yǎng)價值具有一定的促進作用。
表1-1 地上植被物種的組成情況調(diào)查
植物種類
Species |
調(diào)查時間Date |
2005年7月 |
2005年8月 |
2005年9月 |
A |
B |
C |
A |
B |
C |
A |
B |
C |
羊草 leymus chinensis |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
賴草leymus secalinum |
+ |
+ |
- |
+ |
+ |
- |
+ |
+ |
- |
野黑麥 Hordeum brevisubulatum |
+ |
- |
+ |
+ |
- |
+ |
- |
- |
- |
硬質(zhì)早熟禾 Poa sphondylodes |
+ |
- |
- |
+ |
- |
- |
+ |
+ |
+ |
西伯利亞早熟禾Poa sibirica |
+ |
+ |
+ |
+ |
- |
+ |
+ |
- |
- |
小糠草 Agrostis gigantea |
+ |
+ |
- |
+ |
+ |
- |
+ |
+ |
- |
狼針草 Stipa viridis |
- |
+ |
+ |
+ |
- |
+ |
|
+ |
+ |
冰草 Agropyron cristatum |
+ |
- |
- |
+ |
- |
- |
+ |
- |
- |
無芒雀麥 Bromus inermis |
- |
+ |
- |
- |
+ |
- |
- |
+ |
- |
隱子草 Chloris virgata |
- |
- |
+ |
- |
- |
+ |
- |
+ |
+ |
南牡蒿 Rtemisia eriopoda |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
扁蓿豆Melilotus ruthenicus |
+ |
+ |
- |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
華北巖黃芪 Hedysarum gmelinii |
+ |
+ |
- |
+ |
+ |
- |
- |
- |
- |
披針葉黃華 Thermopsis lanceolata |
+ |
+ |
- |
+ |
+ |
- |
+ |
+ |
+ |
野豌豆 Vicia sative |
- |
+ |
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- |
- |
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+ |
- |
草木樨 Melilotus suaveolens |
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- |
- |
+ |
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- |
皺黃芪 Astragalus tataricus |
- |
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+ |
+ |
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+ |
+ |
+ |
冷蒿 Rtemisia frigida |
- |
- |
- |
- |
+ |
+ |
- |
+ |
+ |
細裂葉蒿 Artemisia tanacetifolia |
- |
+ |
+ |
- |
- |
+ |
+ |
- |
+ |
變蒿Artemisia commutata |
- |
- |
+ |
- |
+ |
+ |
- |
- |
+ |
蒙古蒿Artemisia mongolica |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
茵陳蒿 Artemisia capillaris |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
- |
+ |
+ |
堿地蒲公英Taraxacum sinicum |
+ |
- |
+ |
+ |
+ |
- |
+ |
- |
+ |
異苞蒲公英Taraxacum heterolepis |
- |
- |
- |
- |
- |
+ |
- |
- |
- |
戟片蒲公英Taraxacum mongolicum |
- |
- |
+ |
- |
- |
- |
- |
- |
+ |
倒羽葉鳳毛菊 Sauaaurea runicinata |
+ |
+ |
- |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
草地鳳毛菊 Saussurea amara |
- |
- |
- |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
阿爾泰狗哇花 Heteropappus altaicus |
- |
- |
- |
- |
+ |
+ |
- |
+ |
+ |
火絨草 Leontopodium leontopdiodes |
- |
- |
- |
- |
- |
+ |
- |
- |
+ |
長葉火絨草Leontopodium longifolium |
- |
- |
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+ |
- |
- |
+ |
苦菜 Sonchus brachyotus |
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+ |
+ |
+ |
+ |
- |
+ |
+ |
+ |
二裂葉萎陵菜 Potentilla bifurca |
- |
- |
+ |
- |
- |
+ |
- |
- |
+ |
菊葉萎陵菜Potentilla tanacetifolia |
+ |
+ |
+ |
- |
- |
+ |
+ |
+ |
+ |
大萼萎陵菜 Potentilla conferata |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
鵝絨萎陵菜Potentilla anserina |
+ |
+ |
- |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
- |
地榆 Sanguisorba officinalis |
+ |
- |
- |
+ |
+ |
- |
+ |
- |
- |
灰綠藜 Chenopodium glaucum |
- |
- |
- |
+ |
- |
- |
- |
- |
- |
長葉堿毛茛 Halerpestes ruthenica |
- |
- |
- |
+ |
+ |
- |
+ |
+ |
- |
刺藜Chenopodium aristatum |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
+ |
+ |
+ |
野濱藜 Atiplex fera |
- |
- |
- |
- |
+ |
+ |
+ |
- |
+ |
平車前 Plantago depressa |
+ |
+ |
+ |
- |
+ |
+ |
- |
- |
+ |
車前Plantago asiatica |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
+ |
卵穗苔草 Carex duriuscula |
- |
- |
+ |
- |
+ |
+ |
- |
- |
+ |
馬藺 Iris ensata |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
蔓莖蠅子草 Silene repens |
+ |
- |
- |
+ |
- |
- |
- |
- |
- |
錐葉柴胡 Bupleurum bicaule |
- |
- |
+ |
+ |
+ |
+ |
- |
+ |
+ |
狼毒 Stellera chamaejasme |
- |
- |
- |
- |
+ |
+ |
- |
+ |
- |
堿韭 Allium polyrhizum |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
- |
+ |
+ |
細葉韭Allium tenuissimum |
- |
- |
+ |
- |
- |
+ |
- |
- |
+ |
小花花旗竿 Dontostemon micranthus |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
+ |
- |
獨行菜 Lepidium apetalum |
- |
- |
- |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
角堿蓬 Suaeda corniculata |
- |
- |
- |
- |
- |
+ |
- |
- |
+ |
西伯利亞蓼 Polygonum sibiricum |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
+ |
+ |
+ |
合計 (種) |
24 |
21 |
22 |
30 |
29 |
33 |
27 |
28 |
32 |
物種飽和度(種/m2) |
5.0 |
4.1 |
8.6 |
5.3 |
4.4 |
11.3 |
4.6 |
4.5 |
11.6 |
注:A――圍封樣地;B――淺耕翻樣地;C――放牧樣地(CK),下同。
1.2 對地上植被蓋度、高度、密度及地上總生產(chǎn)量的影響
地上植被蓋度、高度、密度以及地上生產(chǎn)總量一般以每年的8月份較大,所以在此僅以2004年、2005年8月的數(shù)據(jù)為例,結(jié)果如表1-2所示。
圍封或淺耕翻后羊草草地的蓋度、高度和地上生物量顯著增加,與放牧地相比均達到極顯著水平。各項指標均以淺耕翻草地中最高,圍封草地次之,放牧草地最低。
表1-2 圍封、淺耕翻改良對草地植被蓋度、高度、密度及地上生物量的影響
項 目 |
測 定 時 間 |
2004年8月 |
2005年8月 |
圍封 |
淺耕翻 |
放牧 |
圍封 |
淺耕翻 |
放牧 |
總蓋度(%) |
93.67 |
94.48 |
63.65 |
93.78 |
95.57 |
67.21 |
平均高度(cm) |
21.32 |
24.59 |
5.45 |
19.78 |
27.37 |
5.67 |
平均密度(枝/m2) |
1136.9 |
1361.5 |
1248.3 |
1169.9 |
1396.9 |
1287.5 |
地上綠色量(kg/hm2) |
1456.5 |
1673.4 |
515.7 |
1785.6 |
1938.3 |
496.9 |
立枯物總量(kg/hm2) |
549.47 |
701.45 |
124.2 |
578.38 |
744.46 |
112.72 |
凋落物總量(kg/hm2) |
202.70 |
252.79 |
50.51 |
218.67 |
278.61 |
46.78 |
地上生產(chǎn)量(kg/hm2) |
2411.37 |
3000.43 |
740.92 |
2801.32 |
3379.98 |
703.18 |
1.3 圍封、淺耕翻對草地地下生物產(chǎn)量的影響
測定結(jié)果表明,在0~30cm的3個土層中,淺耕翻草地的地下生物量都是最高的,放牧草地最低,3者間均達到顯著差異水平(P<0.05)。20~30cm土層中地下生物量的變化不如0~20cm土層中明顯。圍封、淺耕翻措施顯著提高了放牧草地的地下生物產(chǎn)量(見表1-3)。
表1-3 圍封、淺耕翻改良對草地地下生物量的影響(kg/m2)
土層深度(cm) |
利用方式 |
測 定 時 間 |
6/2004 |
7/2004 |
8/2004 |
9/2004 |
6/2005 |
7/2005 |
8/2005 |
9/2005 |
0~10 |
放牧(CK) |
399.56c |
437.03c |
412.50c |
432.75c |
446.45c |
493.33c |
448.06c |
476.85c |
|
圍封 |
435.45b |
482.50b |
463.00b |
584.03b |
612.56b |
630.48b |
597.78b |
620.13b |
|
淺耕翻 |
603.67a |
663.30a |
589.34a |
637.75a |
645.78a |
674.04a |
611.65a |
712.85a |
10~20 |
放牧(CK) |
72.67c |
84.51c |
81.12b |
68.75b |
84.56c |
89.70c |
84.17c |
84.19b |
|
圍封 |
146.98b |
160.50b |
134.25a |
148.45a |
129.45b |
140.80b |
138.92b |
146.91a |
|
淺耕翻 |
166.32a |
180.33a |
141.50a |
151.25a |
167.57a |
174.14a |
149.07a |
152.81a |
20~30 |
放牧(CK) |
31.45c |
30.01c |
33.00c |
37.56b |
21.38c |
28.25c |
49.09b |
22.48c |
|
圍封 |
39.23b |
48.10b |
46.00b |
6400a |
38.98b |
41.83b |
53.62ab |
59.94b |
|
淺耕翻 |
46.47a |
56.33a |
64.03a |
69.75a |
47.12a |
52.40a |
64.76a |
68.78a |
1.4 對種的重要值的影響
圍封、淺耕翻改良后,顯著提高了羊草的重要值,其中淺耕翻措施較圍封措施更有利于羊草重要值的提高;放牧草地中重要值>0.01的物種較多,而圍封、淺耕翻樣地中重要值>0.01的物種數(shù)量較少。
表1-4 3種樣地中主要組成物種的重要值
物種名稱 |
圍 封 |
淺 耕 翻 |
放 牧 |
2004.8 |
2005.8 |
2004.8 |
2005.8 |
2004.8 |
2005.8 |
羊草 leymus chinensis |
0.6802 |
0.6725 |
0.7078 |
0.7063 |
0.4339 |
0.4310 |
西伯利亞早熟禾Poa sibirica |
0.0237 |
0.0269 |
0.0110 |
0.0114 |
0.0035 |
0.0036 |
小糠草 Agrostis gigantea |
0.0257 |
0.0286 |
0.0074 |
0.0078 |
- |
- |
野黑麥 Hordeum brevisubulatum |
0.0092 |
0.0084 |
0.0007 |
- |
- |
- |
狼針草 Stipa viridis |
0.0039 |
0.0030 |
0.0102 |
0.0113 |
0.0020 |
0.0028 |
無芒隱子草 Cleistogenes songorica |
- |
- |
- |
0.0031 |
0.0126 |
0.0134 |
南牡蒿 Rtemisia eriopoda |
0.2084 |
0.2144 |
0.1468 |
0.1515 |
0.0290 |
0.0317 |
蒙古蒿Artemisia mongolica |
0.0933 |
0.0102 |
0.0279 |
0.0362 |
0.0115 |
0.0086 |
變蒿 Artemisia commutata |
- |
- |
- |
- |
0.0391 |
0.0382 |
冷蒿 Rtemisia frigida |
- |
- |
0.0089 |
- |
0.0074 |
0.0070 |
茵陳蒿 Artemisia capillaris |
0.0019 |
0.0022 |
0.0028 |
0.0024 |
0.0450 |
0.0455 |
阿爾泰狗哇花 Heteropappus altaicus |
0.0033 |
0.0028 |
0.0074 |
0.0065 |
0.0059 |
0.0064 |
草地鳳毛菊 Saussurea amara |
0.0060 |
0.0079 |
0.0054 |
0.0077 |
0.0052 |
0.0061 |
苦菜 Sonchus brachyotus |
0.0037 |
0.0029 |
- |
0.0009 |
- |
- |
堿地蒲公英Taraxacum sinicum |
0.0004 |
- |
0.0019 |
0.0016 |
0.0037 |
0.0020 |
倒羽葉鳳毛菊 Sauaaurea runicinata |
0.0048 |
0.0056 |
0.0050 |
0.0054 |
0.0014 |
0.0017 |
細裂葉蒿 Artemisia tanacetifolia |
- |
- |
0.0174 |
0.0145 |
0.0363 |
0.0388 |
火絨草 Leontopodium leontopdiodes |
- |
- |
- |
- |
0.0442 |
0.0453 |
披針葉黃華 Thermopsis lanceolata |
0.0059 |
0.0053 |
0.0026 |
0.0036 |
- |
- |
皺黃芪 Astragalus tataricus |
0.0032 |
0.0047 |
0.0008 |
0.0015 |
0.0289 |
0.0202 |
華北巖黃芪 Hedysarum gmelinii |
0.0016 |
0.0009 |
0.0022 |
0.0020 |
- |
- |
扁蓿豆 Melilotus ruthenicus |
0.0028 |
0.0031 |
0.0114 |
0.0099 |
0.0020 |
0.0021 |
獨行菜 Lepidium apetalum |
0.0069 |
0.0076 |
0.0060 |
0.0061 |
0.0087 |
0.0095 |
大萼萎陵菜 Potentilla conferata |
0.0090 |
0.0091 |
0.0051 |
0.0059 |
- |
- |
菊葉萎陵菜 Potentilla tanacetifolia |
- |
- |
0.0012 |
- |
0.0024 |
0.0026 |
鵝絨萎陵菜 Potentilla anserina |
0.0021 |
0.0018 |
0.0020 |
0.0020 |
- |
- |
二裂葉萎陵菜 Potentilla bifurca |
- |
- |
- |
- |
0.0546 |
0.0560 |
刺藜 Chenopodium aristatum |
0.0040 |
0.0042 |
- |
- |
0.0062 |
0.0066 |
野濱藜 Atiplex fera |
0.0045 |
0.0047 |
- |
- |
0.0059 |
0.0053 |
西伯利亞蓼 Polygonum sibiricum |
0.0025 |
0.0025 |
0.0027 |
0.0028 |
0.0028 |
0.0029 |
長葉堿毛茛 Halerpestes ruthenica |
0.0006 |
0.0017 |
0.0004 |
- |
- |
- |
錐葉柴胡 Bupleurum bicaule |
0.0125 |
0.0119 |
0.0104 |
0.0143 |
0.0025 |
0.0037 |
蔓莖蠅子草 Silene repens |
0.0074 |
0.0089 |
0.0070 |
0.0071 |
- |
- |
平車前 Plantago depressa |
- |
- |
- |
- |
0.0009 |
0.0020 |
馬藺 Iris ensata |
0.0138 |
0.0121 |
0.0146 |
0.0132 |
0.1056 |
0.1072 |
卵穗苔草 Carex duriuscula |
- |
- |
― |
- |
0.0834 |
0.0794 |
堿韭 Allium polyrhizum |
- |
0.0004 |
0.0003 |
0.0003 |
0.0830 |
0.0850 |
細葉韭Allium tenuissimum |
- |
+ |
- |
- |
0.0621 |
0.0626 |
1.5 對群落物種多樣性的影響
分析結(jié)果表明(表1-5),放牧樣地的常見植物種類最多,為33種,其次為圍封草地,有29種,淺耕翻草地最低,只有28種。圍封樣地和淺耕翻樣地的植物群落
表1-5 圍封、淺耕翻改良對放牧草地植物群落物種多樣性指數(shù)的影響
樣地 |
物種數(shù)(種) |
物種豐富度指數(shù) |
物種多樣性指數(shù) |
物種均勻度指數(shù) |
樣地 |
物種數(shù)(種) |
物種豐富度指數(shù) |
物種多樣性指數(shù) |
物種均勻度指數(shù) |
R1 |
R2 |
D |
H′ |
JSW |
圍封樣地 |
29 |
0.6087 |
0.1550 |
0.4896 |
0.9305 |
0.6873 |
淺耕翻樣地 |
28 |
0.4695 |
0.1177 |
0.4831 |
0.9186 |
0.6141 |
放牧樣地 |
33 |
1.3285 |
0.3149 |
0.7568 |
1.8375 |
0.7739 |
物種基本相似;圍封草地和淺耕翻草地中物種豐富度指數(shù)遠較放牧樣地低,羊草草甸放牧草地的物種豐富度和物種多樣性并沒有因為圍封和淺耕翻改良后得到提高,相反,圍封、淺耕翻改良措施降低了草地的物種豐富度、物種多樣性和物種均勻度。
1.6 小結(jié)
圍封、淺耕翻改良措施均能促進退化羊草草甸草地的植被恢復(fù),圍封、淺耕翻3~4年后的羊草草地,地上植被的總蓋度、高度、總密度以及地上生物量均較放牧草地顯著提高,其中淺耕翻草地的改良效果最為明顯,顯著高于圍封改良后的草地。圍封、淺耕翻改良草地,羊草草地植被恢復(fù)效果明顯,3~4年后羊草重要值顯著上升,圍封草地、淺耕翻草地羊草的優(yōu)勢度分別上升為92.16%,94.66%,較放牧草地分別提高了22.54%和20.04%。圍封、淺耕翻改良3~4年后的羊草草地較放牧草地生物多樣性小,以淺耕翻改良草地最低。
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