天祝高寒退化草地补播恢复治理

王庆华，姬万忠

(甘肃省天祝县草原工作站，甘肃 天祝733200)

天祝藏族自治县是甘肃省九大牧业县之一［1］，位于甘肃省中部，祁连山东端，地处青藏高原、内蒙古高原、黄土高原三大高原交汇地带，属青藏高原区［2］。全县草原面积41.412 6 万hm2，可利用面积39.14 万hm2，具有温性草原8.403 4 万hm2，温性荒漠化草原5.858 5万hm2，高寒草甸9.796 4 万hm2，高寒灌丛草甸11.605 1 万hm2，低平地草甸5.748 9万hm2［3］。其草地生态系统在调解西北地区气候、涵养水源、防风固沙、保持水土、净化空气及美化环境等方面起着至关重要的作用［1］。但是，近年来由于受气候变化和人类活动的影响，全县近60%的草原出现了退化，而且草原退化面积仍以每年3.48%的速度逐年扩大［4］，水土流失严重，土壤侵蚀模数达4 800 t·km－2·a－1，草地群落多样性减少，生态系统稳定性降低，生产力不断下降。因此，研究如何治理恢复高寒退化草地，对草原生态环境的保护和农牧民经济收入的增加具有现实意义。

对天然草地进行补播处理是简单易行、投资少、见效快的改良途径，在增加草层的植被种类成分、草地的覆盖度及提高草层的产量和品质方面效果明显［5-6］。王吉云等［7］在退化草地上补播红豆草(Onobrychis viciaeflia)，有效地提高了天山北坡中山带退化草地的生产力水平;陈子萱等［8］在高寒沙化草地上补播禾草，增加了高寒沙化草地草群高度和植被盖度;杨春华等［9］研究发现补播多花黑麦草(Lolium multiflorum)于退化的扁穗牛鞭草(Hemarthria compressa)草地，其优势种群和牧草产量、物种组成均发生了变化，并对杂草生长起到了有效抑制作用。由此可见，对退化草地进行补播处理，可有效地改善种群结构，增加优质牧草的比例和草群植被盖度，有效地提高草地生物量，是改良治理恢复天然退化草地的有效途径。为此，在天祝县抓喜秀龙乡高寒退化草地上补播不同种类的禾草组合，研究补播后退化草地草群物种丰富度、植被盖度以及地上生物量等指标的变化，探索高寒退化草地恢复及治理措施，以期为天祝县恢复治理高寒退化草地提供理论参考和技术依据。

1 材料与方法

1.1 试验区自然概况

试验区位于甘肃省天祝县抓喜秀龙乡的退化草原，地理位置37°11' N，102°48' E，海拔约2 871 m，属大陆性冷温半干旱气候，年平均气温－0.1 ℃，最冷月(1 月)平均气温－11.8 ℃，最热月(7 月)平均气温23.6 ℃，极端低温－29.1 ℃，≥0 ℃年积温1 380℃·d左右，年日照时数2 663 h，降水量370 mm，年蒸发量1 592 mm，无绝对无霜期。亚高山草甸土壤类型，以禾本科的针茅属(Stipa)、披碱草属(Elymus)和早熟禾属(Poa)的一些种，莎草科的嵩草属(Kobresia)，以及棘豆(Oxytropis)、狼毒(Stellera chamaejasme)及醉马草(Achnatherum inebrians)等毒杂草为主的植被类型，并伴有其他杂类草。

1.2 试验方法与设计

采用随机区组设计，小区面积6 m ×6 m，区组间留1 m 观察道，每个处理重复3 次，试验设5 个处理(表1)。2007 年对退化草地进行围栏封育，5 月10 日开展试验，进行补播，人工将种子撒播于小区内，播后深耙覆土。

1.3 调查内容及方法

2007 －2009 年的每年8 月中旬，按蛇形法在不同处理的样地内随机取样，样方面积0.5 m ×0.5 m，分别测定草群高度、植被盖度［10］、物种丰富度［11］和地上生物量。草群高度为各物种株高的平均值，地上生物量的测定是将样方内各类草齐地剪下后，按经济类群“莎草类”、“禾草类”和“杂草类”进行分离，分别装袋，带回实验室烘箱杀青，然后烘干至重量不变后称干重。

表1 补播草种名称及播量Table 1 The sowing rate and seed name of reseeding

1.4 数据处理

采用Excel 2003 统计做表、图，SAS 9.0 进行统计方差分析。

2 结果与分析

2.1 补播对高寒退化草地草群高度的影响

补播处理明显提高了退化草地的草群高度，而且随着年限的增加植被高度呈递增趋势(图1)。补播当年，各处理较对照高23.08% ～67.03%，除PZ处理外，其他处理与对照间差异显著(P ＜0.05)，最高为WZ，与PWZ 和PZ 差异显著。补播第2 年，各处理较对照高25.35% ～30.28%，WZ 和PWZ 与对照差异显著，同一处理较第1 年增高了19.08% ～56.04%。补播第3 年，各处理均显著高于对照，增幅在43.05% ～119.21%，PW 与WZ、PZ 间差异显著，PWZ 与PZ 差异显著，同一处理较第1 年增高了65.93% ～139.86%。

图1 不同补播处理对退化草地草群高度的影响Fig.1 Effects of different reseeding treatments on vegetation height

2.2 补播对高寒退化草地植被盖度的影响

补播可以明显地增加高寒退化草地的植被盖度(图2)。补播当年，各处理均高于对照，处理WZ、PWZ、PZ 与对照间差异显著(P ＜0.05)，分别较CK 高17.56%、14.86%和13.51%，处理间WZ与PW 差异显著;补播第2 年、第3 年，各处理均显著高于对照，第2 年增幅在6.10% ～17. 07%、同一处理较第1 年增加6.1% ～12.94%;第3 年增幅在12.94% ～14.12%，同一处理较第1 年增加11.49% ～14.86%。

2.3 补播对高寒退化草地物种丰富度的影响

退化草地补播禾草后，对植物群落的物种丰富度产生了明显的影响(图3)。补播当年，各处理均高于对照，但无显著差异(P ＞0.05)，各处理物种丰富度维持在25 左右;补播第2 年和第3 年，除PWZ外，其他处理与对照持平，或低于对照，物种丰富度没有一定的规律可寻。

2.4 补播对高寒退化草地地上生物量的影响

补播可以明显改善退化草地地上生物量(图4)。就总生物量而言，随着年限的增加呈递增趋势。补播当年，各处理与对照相比有增有降，最高为PWZ，较对照高8.02%，差异显著(P ＜0.05)，其次为WZ，较对照高5.68%，差异显著，而PW 低于对照，但差异不显著(P ＞0.05);补播第2 年和第3年，各处理均显著高于对照，总生物量最高均为PWZ，较对照分别高24.01%和24.21%;同一处理第2 年较第1 年增加106.89% ～137.45%，第3 年较第1 年增加112.01% ～144.79%。

图2 不同补播处理对退化草地盖度的影响Fig.2 Effects of different reseeding treatments on vegetion coverage

图3 不同补播处理对退化草地物种丰富度的影响Fig.3 Effects of different reseeding treatments on species richness

就各经济类群地上生物量而言，禾草类，除补播当年外，第2 年、第3 年各处理的地上生物量均显著高于对照，其中PWZ 最高，补播当年较对照增加32.51%，第2 年增加45. 90%，第3 年增加38.53%。莎草类和杂草类各处理与对照相比有高有低，无规律可循。整体而言，补播后总的生物量增加主要是禾草类生物量增加所致。

3 讨论与结论

补播可显著加快天祝县抓喜秀龙乡高寒退化草地植被的恢复。本研究表明，补播明显提高了高寒退化草地草群的高度和植被盖度，这与陈子萱等［12］、郑华平等［13］研究结果相似，这是由于补播增加了新物种，填充了退化草地原有裸露的地表，改变了群落优势种，提高了植被覆盖率和草群高度的缘故，而草群高度增加也有可能是围栏封育的缘故。补播后的物种丰富度无规律性，这可能是由于退化草地群落结构的不稳定性，加之围栏封育和补播处理增加了外来物种，影响了原生植被种间竞争关系，造成退化草地群落结构的变化相对复杂。

另外，在天祝县高寒退化草地实施补播，有效地提高了退化草地生产力，尤其是补播后第2 年、第3年，较补播当年地上生物量增加了一倍多。这与曹子龙等［14］、李希来和黄葆宁［15］研究结果相似，这是由于补播新增加的物种生物量提高的原因，但是，补播当年退化草地地上总生物量增加不明显，不同补播处理间差异也不明显，可能是由于补播当年新物种长势较弱，生物量增加有限，对生物量的提高影响不显著。而随着年限的增加，新增加物种在群落中的竞争优势得到了充分体现，优势种开始旺盛生长，地上总生物量显著增加，显示出补播效应。

图4 补播处理对高寒退化草地地上生物量的影响Fig.4 Effects of different reseeding treatments on aboveground biomass

由于补播后只进行了3 年的研究，天祝县退化草地补播后的群落尚处于不稳定状态，群落的演替方向尚不明确，还需进一步研究。

本研究中，补播明显提高了天祝县高寒退化草地的草群高度、盖度，补播第3 年，各补播处理高度增加了43.05% ～119.21%，盖度增加了12.94% ～14.12%。补播当年物种丰富度增加，第2 年后物种丰富度整体下降。补播后，地上生物量显著增加，而禾草类生物量一直都占据主要部分，草地的经济价值得以提高。

从补播后退化草地的草群高度、盖度、物种丰富度以及各经济类群的生物量和总生物量而言，PWZ 处理最好，即垂穗披碱草+无芒雀麦+中华羊茅混播组合补播恢复治理天祝县高寒草地的效果最佳。

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