圍欄封育對河卡牧場草地生物量的影響研究

為監(jiān)測寧夏鹽池不同地段荒漠草原圍欄封育的恢復(fù)效果以及毒雜害草對封育改良的影響,在一塊具有相同恢復(fù)措施和年限的圍欄草地內(nèi)分異出4個毒雜害草生長狀況不同的典型采樣小區(qū)。通過樣方調(diào)查統(tǒng)計群落的基本特征,運(yùn)用pca排序方法、相關(guān)分析和一元線性回歸模型進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,研究發(fā)現(xiàn),經(jīng)過9年的圍欄封育,草地優(yōu)勢種發(fā)生明顯變化,并且不同地段的優(yōu)勢種群不同,其恢復(fù)進(jìn)程也各不相同;毒雜害草的大量生長降低了植被的總蓋度、物種多度、優(yōu)良牧草的相對生物量以及優(yōu)勢種群的優(yōu)勢度,使種群結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)簡單化趨勢,促進(jìn)了牧草的簇狀生長格局;草地系統(tǒng)的自然恢復(fù)過程不能明顯控制老瓜頭(cynanchumkomarovii)、刺葉柄棘豆(oxytropisaciphylla)等有毒植物的生長和繁殖,應(yīng)該采取適當(dāng)?shù)娜藶楦蓴_措施。

在黃河源區(qū)-青海省果洛藏族自治州瑪沁縣選取4個不同退化程度的天然草地,以圍欄內(nèi)封育和圍欄外自由放牧草地作比較,采用樣方法調(diào)查草地圍欄內(nèi)外的群落結(jié)構(gòu)特征和草地初級生產(chǎn)力生物量,并通過計算地上與地下生物量比值以及植物群落干鮮比來評價圍欄封育的效果。結(jié)果表明:不同退化程度圍欄內(nèi)外的植被組成存在顯著差異;隨著退化程度的加劇,植物群落的蓋度、高度以及多樣性指數(shù)有下降趨勢,且圍欄內(nèi)的蓋度、高度及多樣性指數(shù)均大于圍欄外的;植物群落高度、蓋度、地上生物量和生物量干鮮比隨著退化程度加劇有減小的趨勢。圍欄封育有利于改善青藏高原退化高寒草地的植物群落結(jié)構(gòu),提高草地植物群落的蓋度和生物量,促進(jìn)其恢復(fù)演替。

通過對昭蘇馬場春秋草地不同圍欄封育年限草地地上植物量的研究,結(jié)果表明:草地地上植物量隨著圍欄封育年限的延長呈增加趨勢,圍欄封育5和6年草地地上植物量隨季節(jié)的變化呈"s"型增長曲線,未圍欄封育草地地上植物量累積變化呈雙峰曲線;圍欄封育5和6年與圍欄封育1年和未圍欄封育草地的禾草類和豆科草類間差異極顯著(p<0.01),隨著圍欄封育年限的延長,雜類草所占比例下降,而優(yōu)良禾草類比例明顯升高,在群落中占據(jù)優(yōu)勢地位,不同圍欄封育年限草地地上植物量的絕對生長率和相對生長率的季節(jié)變化相似,在植物營養(yǎng)生長初期率都較大,此后都呈下降趨勢。

對青海湖地區(qū)高寒草地圍欄內(nèi)外植被進(jìn)行調(diào)查分析。結(jié)果顯示,圍欄封育措施使高寒草地植被的蓋度、高度、生物量均明顯增加,從不同經(jīng)濟(jì)類群分析,其禾草、莎草等可食牧草比例增加,而不可食牧草比例相對下降。圍欄封育措施對群落組成結(jié)構(gòu)及植物種的重要值產(chǎn)生不同程度的影響,主要表現(xiàn)在生物多樣性增加,一些可食牧草的重要值增加,而不可食牧草的重要值相對下降。

【目的】結(jié)合地上生物量及蓋度分析光譜曲線來研究圍欄封育的效果及其光譜的特征。【方法】研究選取了天山北坡荒漠草原草地圍欄內(nèi)外、山地低草草甸草地圍欄內(nèi)外4種類型,采用svchr768地物光譜儀測量草地冠層的光譜反射率,生成光譜曲線;利用目測法測定植被的蓋度,利用樣方測定的方法測定植被的地上生物量?！窘Y(jié)果】圍欄封育一定時間后,圍欄內(nèi)的蓋度及地上生物量均遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于圍欄外的;2011和2012年荒漠草原草地圍欄內(nèi)及2012年山地低草草甸草地圍欄內(nèi)外的光譜曲線均具有明顯的綠色植物的光譜特征,而荒漠草原草地圍欄外的反射峰和水分吸收谷都不太明顯?！窘Y(jié)論】圍欄封育對植被恢復(fù)具有一定的效果;不同草地類型的光譜曲線存在很大的差異;相同草地圍欄內(nèi)外的光譜曲線也不相同。

為了研究圍欄封育和未圍欄封育不同年限草地土壤種子庫的變化情況,試驗以鹽池縣退化荒漠草原為研究對象,采用室內(nèi)萌發(fā)的方法對土壤種子庫進(jìn)行了測定。結(jié)果表明:不同圍欄封育年限草地土壤種子庫組成以多年生草本植物為主;在圍欄封育條件下土壤種子庫密度是190~690粒/m2,圍欄封育5年的草地土壤種子庫密度最高,隨著圍欄封育年限的繼續(xù)延長,種子庫的密度有所降低;土壤種子庫與地上植被的相似性系數(shù)較低;不同圍欄封育年限草地地上植被密度與土壤種子庫密度呈正相關(guān)。

選擇綏化地區(qū)現(xiàn)存羊草草地為研究對象,比較了圍欄內(nèi)外不同植物群落的土壤微生物數(shù)量變化趨勢。結(jié)果表明:無論圍欄內(nèi)外,土壤三大類微生物數(shù)量以0～15cm高于15～30cm,圍欄內(nèi)微生物數(shù)量顯著大于圍欄外;真菌和細(xì)菌無論在圍欄外還是圍欄內(nèi)在不同植物群落中的分布規(guī)律相似,真菌的分布為:羊草群落>雜類草群落>堿茅群落,細(xì)菌的分布為:雜類草群落>羊草群落>堿茅群落;放線菌的分布在圍欄內(nèi)外稍有不同,在圍欄內(nèi):羊草群落>雜類草群落>堿茅群落,在圍欄外:雜類草群落>羊草群落>堿茅群落。圍欄內(nèi)外三類微生物數(shù)量表現(xiàn)為放線菌數(shù)量最大,真菌次之,細(xì)菌較少。

為了治理不斷惡化的草地生態(tài)環(huán)境,昭蘇縣從2007年開始對退化草地進(jìn)行圍欄封育。本文以伊犁地區(qū)昭蘇縣的溫性草原類草地為研究對象,通過對比圍欄內(nèi)外草地生物量、高度、蓋度和植物種類等方面的變化,分析禁牧、休牧對退化草地的恢復(fù)作用。

通過對西藏安多典型退化草地圍欄,研究圍欄對植被特征、地下生物量、地下種子庫以及多樣性等方面的影響。結(jié)果表明:經(jīng)過圍欄封育后草地植物高度、蓋度、產(chǎn)量均有不同程度的提高。植物多樣性有所增加,植被優(yōu)勢種差異較為顯著。植物群落地下生物量變化幅度較大,經(jīng)過圍欄草地0～10cm地下生物量增加明顯。土壤種子庫測定表明,圍欄實驗地種子總數(shù)明顯高于圍欄外,且增加的種子數(shù)主要分布在0～5cm的土層中。

于2004～p2005年對不同退化程度圍欄內(nèi)外無芒隱子草根系、莖基部和葉的非結(jié)構(gòu)性碳水化合物(可溶性糖、淀粉)的含量變化以及與其植被蓋度和生物量的關(guān)系進(jìn)行測定分析。結(jié)果顯示:(1)無芒隱子草主要儲藏性非結(jié)構(gòu)性碳水化合物為淀粉,主要貯藏部位為莖基部,屬中等耐牧型牧草;非結(jié)構(gòu)性碳水化合物含量2年均表現(xiàn)為7月最低(3.10%和7.67%),10月最高(12.22%和12.58%),說明無芒隱子草非結(jié)構(gòu)性碳水化合物積累易受季節(jié)因素影響。(2)圍欄封育顯著促進(jìn)了輕度退化區(qū)無芒隱子草根系和莖基部非結(jié)構(gòu)性碳水化合物含量積累,而對葉部無顯著影響;圍欄封育對重度退化區(qū)無芒隱子草根系淀粉的積累具有促進(jìn)作用,但對莖基部和葉淀粉無顯著影響。說明圍欄可促進(jìn)輕度退化區(qū)無芒隱子草非結(jié)構(gòu)性碳水化合物的積累,但對重度退化區(qū)的含量影響甚微。(3)相關(guān)分析顯示,在輕度退化樣地?zé)o芒隱子草根系和莖基部的非結(jié)構(gòu)性碳水化合物含量與其分蓋度呈顯著正相關(guān);在重度退化樣地放牧區(qū),非結(jié)構(gòu)性碳水化合物含量與其分蓋度和生物量顯著相關(guān),但在圍欄區(qū)卻無顯著相關(guān)。結(jié)果表明單純利用非結(jié)構(gòu)性碳水化合物含量評價無芒隱子草草地生長狀況具有一定的局限性,要結(jié)合草地的初始狀況、利用方式等進(jìn)行綜合評價。

通過對鹽池縣不同立地類型圍欄內(nèi)外封育3年的荒漠草原植被數(shù)量特征及多樣性研究,結(jié)果表明:圍欄后,荒漠草原草本植物密度圍欄內(nèi)比圍欄外增加了2～10株/m2、蓋度增加5%～38%。草原圍欄內(nèi)產(chǎn)草量比圍欄外增加了560～2077.7kg/hm2,固定沙地白沙蒿的減少使得圍欄外產(chǎn)草量比圍欄內(nèi)高594.8kg/hm2;圍欄封育后荒漠草地植物的群落結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的改變,圍封草地上的退化指示植物逐漸從群落中退出,多年生禾本科植物增加。植物群落shannon-wiener指數(shù)增加,pielou、partrick和simpson指數(shù)都發(fā)生了變化,群落植被的豐富度得以改善,優(yōu)勢植物的優(yōu)勢地位也逐漸明顯,而且植被分布也趨向均勻穩(wěn)定。

圍欄封育是一種常見的退化草地恢復(fù)措施,其改變了草地植物生長繁殖的小環(huán)境。在青藏高原東緣高寒草甸中,采用定點監(jiān)測的方法研究了封育8年之后圍欄內(nèi)外植被與種子雨的差異。結(jié)果表明,圍欄封育顯著降低了植被中物種豐富度、shannon-wiener指數(shù)以及植株個體密度,但顯著提高了種子雨中物種豐富度和種子雨密度,種子雨密度增加主要由禾本科植物種子數(shù)量增加所致;種子雨中物種多度等級分布模式在封育地中符合生態(tài)位優(yōu)先占據(jù)模型,而在放牧地中符合對數(shù)正態(tài)模型。圍欄封育對種子雨的季節(jié)動態(tài)沒有明顯影響,表現(xiàn)為放牧地與封育地的種子雨均為單峰模式。封育地中種子雨與植被相似性略高于放牧地,但封育地與放牧地中種子雨具有極高相似性。

圍欄封育構(gòu)建草原“生態(tài)網(wǎng)”

通過對垂穗披堿草+雜類草型草場圍欄封育禁牧的效果調(diào)查分析,圍欄可明顯提高垂穗披堿草型草場的產(chǎn)草量和植被高度、蓋度、密度,使草地植被得到恢復(fù),同時可有效的改善草原生態(tài)系統(tǒng),促進(jìn)草群自然更新,隨著圍欄期限的延長,改善效果越加明顯,整個草地生態(tài)系統(tǒng)逐步趨于良性循環(huán)。

采用樣方法對渾善達(dá)克沙地退化草場圍欄和圍欄外樣地的植物群落特征及其地上生物量進(jìn)行調(diào)查分析,以研究圍欄禁牧對渾善達(dá)克沙地退化草場的植物群落特征的影響。結(jié)果表明:圍欄內(nèi)以多年生草本為主,圍欄外以一年生草本為主。圍欄禁牧與否在植物種數(shù)量上有差異,說明在圍欄禁牧處理的年份中,圍封措施影響植物群落特征。圍封4年欄內(nèi)比欄外草層高度提高410.2%,群落蓋度提高396.9%,地上生物量提高126.2%;一些飼用價值差的植物大量出現(xiàn)在圍欄外的植物群落中,優(yōu)等飼用植物出現(xiàn)在圍欄內(nèi)。飼用價值從縱向來看,圍欄內(nèi)飼用價值優(yōu)良的牧草有所增加,而中等及差的牧草減少,圍欄外恰恰相反。這表明放牧抑制一些飼用價值高的植物種的侵入,促進(jìn)了一些適口性較差的植物種的再生,從而形成了相對穩(wěn)定的群落類型。

草場生物圍欄建植技術(shù)

通過對石羊河下游干旱荒漠區(qū)半固定沙地中白刺群落開展圍欄封育試驗,結(jié)果表明:半固定沙地白刺群落圍欄封育3年后,白刺群落中植物種類數(shù)與對照區(qū)相比灌木種類增加了2種,草本種類增加了6種;群落總蓋度比對照區(qū)增加了126.7%,且第3年灌木蓋度比草本蓋度增加幅度較大;灌木高生長和冠幅生長分別比對照區(qū)增加了68.7%和62.6%。實施圍欄封育后,有利于白刺群落中植物種類的增加和群落的生長及退化種群的恢復(fù)。

研究了退化草場圍欄封能7-10年對栗鈣土中硫形態(tài)及對微生物量碳,氮,磷,硫的影響。結(jié)果表明,圍欄封育使土壤中有機(jī)碳,全氮,全磷和各形態(tài)硫含量均顯著提高。但有機(jī)硫和無機(jī)硫占全硫的比例變化不大。栗鈣土中,有機(jī)硫占全硫的93.5%,c-s是最大的有機(jī)硫庫,約為有機(jī)硫的77.3%。硫含量的增加以有機(jī)態(tài)為主,有機(jī)硫的增加占全硫增加的96.7%,其中c-s的增加占全硫增加的56.7%。圍欄使微生物量碳,氮,磷

以青藏高原"黑土灘"為研究對象,采用圍欄封育、圍欄封育+人工補(bǔ)播進(jìn)行"黑土灘"草地的改良,測定了2010~2014年度"黑土灘"草地垂穗披堿草、可食牧草鮮重。結(jié)果表明,多年圍欄封育、人工補(bǔ)播,"黑土灘"樣地內(nèi)的垂穗披堿草、可食牧草和牧草鮮重顯著增加(p<0.05),而不可食牧草并未顯著增加(p≥0.05)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),與圍欄封育相比,人工補(bǔ)播樣地的垂穗披堿草比例、可食牧草比例顯著增加(p<0.05)。其中,2014年度的人工補(bǔ)播樣地內(nèi)的垂穗披堿草和可食牧草比例分別為67%和73%,較2010年度分別顯著增加了2.52倍和2.17倍,而圍欄封育垂穗披堿草和可食牧草比例并未顯著增加(p≥0.05)。以上結(jié)果表明,與圍欄封育相比,短期內(nèi)人工補(bǔ)播是退化天然草地改良更為有效的措施。

植被退化是威脅黑河源流區(qū)生態(tài)安全的重要因素,結(jié)合黑河流域綜合治理工程,圍欄封育措施對黑河源流區(qū)土壤理化性質(zhì)的影響進(jìn)行研究,以期為黑河流域生態(tài)治理提供技術(shù)支持。

研究了退化草場圍欄封育7～10年對栗鈣土中硫形態(tài)及對微生物量碳、氮、磷、硫的影響。結(jié)果表明,圍欄封育使土壤中有機(jī)碳、全氮、全磷和各形態(tài)硫含量均顯著提高。但有機(jī)硫和無機(jī)硫占全硫的比例變化不大。栗鈣土中,有機(jī)硫占全硫的93.5%,c-s是最大的有機(jī)硫庫,約為有機(jī)硫的77.3%。硫含量的增加以有機(jī)態(tài)為主,有機(jī)硫的增加占全硫增加的96.7%,其中c-s的增加占全硫增加的56.7%。圍欄使微生物量碳、氮、磷、硫均顯著增加,加速了營養(yǎng)元素的轉(zhuǎn)化,提高了土壤供應(yīng)養(yǎng)分的能力。圍欄內(nèi)外有機(jī)硫與有機(jī)碳、全氮之間的關(guān)系是不一致的。

草場圍欄封育改良效果調(diào)查