武功山退化草甸不同植被恢复措施生长效果及适应性研究

李 志 ，袁颖丹 ，张学玲 ，郭晓敏 ，张文元 ，胡冬南 ，潜伟平 ，彭辉武 ，牛德奎

(1. 江西农业大学 林学院，江西 南昌 330045；2.江西省森林培育重点实验室，江西 南昌 330045；3.江西特色林木资源培育与利用2011协同创新中心，江西 南昌 330045；4.萍乡市林业科学研究所，江西 萍乡 337000）

江西武功山草甸是亚热带山地草甸的典型代表，当前人为干扰和过度旅游开发使该区域脆弱的草甸生态系统出现严重退化和破碎化态势，急需进行合理的植被修复，以免生态环境进一步恶化[1]。白降丽[2]对早期退化生态系统修复及重建的理论与实践工作进行了总结，认为植物措施是修复措施中的首要步骤和首选方案。杨云贵[3]以黑麦草Lolium perenne、早熟禾Poa annua、匍匐紫羊茅Festuca rubra为撒播草种，以植生纸和无纺布为辅助物料，同时进行了施肥处理试验，发现无纺布和植生纸对植被生长有相似的辅助效果，且施肥量的增加反而会降低出苗率。葛庆征[4]通过施肥、补播、翻耕土壤等措施对甘肃玛曲县的高寒草甸退化区域进行修复，认为几种措施效果可行。杨阳[5]对皖西地区岳武高速公路的边坡植被恢复情况进行研究，发现运用植物纤维毯作为辅助物料具有更好的效果。所以，目前针对草地或草甸生态系统修复研究主要在西北和青藏高原地区，以及一些道路或矿区修复，而针对于南方亚热带山地草甸的植被修复研究还较少。

作者所在的研究团队目前对武功山山地草甸的土壤养分分布[6-7]、植被高光谱特征[8]、山地草甸旅游营销[9]等内容进行了研究，丰富了该区域植被生态系统的科研成果，但是针对区域内严重退化草地的具体修复工作，还未有相关报道。草地或草甸的退化一般可以归结为自然和人为两大因素[10]，武功山草甸主要是因为旅游开发及人为踩踏而引起的植被退化，如何既能适应该地区的环境要求，又能对游人的踩踏行为有较好的耐受性，同时对当前的生态退化情况进行较为快速修复，是科研及经营规划人员面临的重要问题。因此，本研究以武功山草甸严重退化区域为研究对象，通过撒播不同草种、覆盖不同辅助物料、进行草皮移植及封育等方案，分析不同处理方式下植被生长效果及适应性特征，探讨适合该在区域内进行植被修复的优良措施，对退化草甸生态修复工作提供理论指导，为亚热带山地草甸的经营规划与可持续发展提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

武功山分布于罗霄山脉北部，吉安、宜春和萍乡三个地级市行政区划的接壤区域（114°10′～114°17′ E，27°25′～ 27°35′ N），是湘江水系及赣江水系的分水岭，绵延大约120 km，总面积大约970 km2，年均温为14～16℃，夏季的最高温为23℃，年均日照时长为1 580～1 700 h，年均蒸发量为1 360～1 700 mm，年均湿度值为70～80%，年均降水量为1 350～1 570 mm，武功山山体岩石类型主要为花岗岩和片麻岩，主峰白鹤峰（金顶）海拔1 918.3 m[11]。武功山草甸分布区的土壤主要是亚热带山地草甸土，其山体陡峻，植被的垂直地带性分异明显，在江西境内，除武功山外，其它山体（庐山、井冈山等）均不具典型的山地草甸植被类型。主要植被有芒Miscanthus sinensis Anderss.、中华薹草 Carex chinensis Retz.、武功山飘拂草Fimbristylis wukungshanensis Tang et Wang、 野 古 草 Arundinella anomala Steud.、茅根Perotisindica (L.) Kuntze等，还有少量蓼科Polygonaceae、蔷薇科Rosaceae、唇形科Labiatae和十字花科Cruciferae植物，其中，芒是分布最广泛的建群种[12-14]。

1.2 试验设计及材料

1.2.1 试验材料

（1）草种 在武功山金顶典型重度旅游干扰区域周围，因为游人长期踩踏，地表已经没有植被生长，土壤或岩石裸露在外，急需开展植被修复工作。结合山地气象特点，以及游人踩踏较多的环境特征，选取狗牙根Cynodon dactylon(Linn.)Pers.、高羊茅 Festuca elata Keng ex E. Alexeev、多年生黑麦草Lolium perenne、画眉草Eragrostis pilosa (L.) Beauv.等耐践踏的草种，及本地草种芒，共5种草种进行恢复试验，其中，芒草种由萍乡市林业科学研究所（项目共同实施单位）在武功山进行采集，狗牙根、高羊茅、黑麦草、画眉草等草种由广州田野风园林绿化有限公司提供。

（2）辅助物料 因为试验区风力较大，雨水较多，昼夜温差较大，同时考虑环境保护的前提，分别选取无纺布和草帘子作为防风、保温、防雨水冲刷的2种试验物料，覆盖在播种后的样方之上，与其它植被恢复方式进行对比观测，其中，无纺布为萍乡市林业科学研究所采购的聚丙烯类环保材料，草帘子则是采集生长良好、株高为40 cm以上，且没有长出种子的当地植被，如芒、中华薹草、武功山飘拂草等。

（3）草皮 在不对原生态环境造成影响的前提下，在试验区选择周围未受旅游干扰、长势良好的芒、中华薹草、武功山飘拂草三种草甸生长区域，间隔性的铲取地表以下约8～10 cm深的根系和土壤，连同地上植被一起，作为3种原生草皮移植的植被恢复材料。另外，由萍乡市林业科学研究所购买人工培育的狗牙根草皮，作为1种引进草皮移植的植被恢复材料。

1.2.2 试验设计与实施

采用随机区组设计，于2015年5月上旬，在武功山金顶周围，依据地形特点，选择三个（1号、2号、3号）面积均为1 600 m2的样地，其中，1号和2号样地为50 m×32 m的长方形，3号样地为40 m×40 m的正方形，作为观测样地，在每一个样地内分别随机布设20个2 m×2 m的小样方，共60个观测样方，用铁耙对每一个小样方表层土壤（约10 cm）进行翻耕。在每一个样地内，随机选择5个样方分别直接撒播芒、狗牙根、高羊茅、黑麦草、画眉草等5个草种；随机选择5个样方分别播撒5个草种，之后表面覆盖无纺布，在无纺布上面均匀的撒上少许泥土，防止风力过大而将无纺布吹走；随机选择5个样方并分别撒播5个草种，之后表面散盖上采集的草帘子，覆盖度约为60%左右；随机选择4个样方，分别移植3种原生草皮和1种引进草皮；最后1个样方作为自然封育处理。根据广州田野风园林绿化有限公司的推荐，结合相关资料，5种草种的播种量分别是：五节芒为 30 ～ 40 g·m-2，狗牙根为 15 g·m-2，高羊茅为 30 ～ 40 g·m-2，画眉草为 0.1 ～ 0.3 g·m-2，黑麦草为30～40 g·m-2。另外，为使试验有效开展，在每一个样地周围进行铁丝网围栏，并挂指示牌，对游人进行提示、引导。在所有处理布设完毕30 d后，种子萌芽并开始初期的生长，于当年的6月上旬，观测3个重复样地各个样方的植被长势，分别记录植被盖度和株高，通对观测数据进行统计分析，探讨不同措施植被生长效果及对试验区环境的适应性。

1.3 数据处理方法

用SPSS21.0对不同试验数据进行单因素方差分析，当差异性显著时，采用Turkey法进行多重比较。用Microsoft Excel 2016进行作图。

2 结果与分析

2.1 不同草种撒播生长效果及适应性

因为试验区位于武功山山地草甸核心景观区域，且海拔较高，地势复杂，实际工作中不方便携带过多物料上来进行大规模恢复试验工作，另外，这里游客众多，干扰较大，也不适合较多的辅助工作措施来开展大面积的植被恢复工作。所以，首先采用直接撒播的方式进行植被恢复试验。由图1可知，从几种草种撒播后的长势来看，芒的盖度最大，平均达到46.67%，其次为狗牙根覆盖度达到15.33%，覆盖度最小的是黑麦草，仅为2.5%，和无任何草种撒施的封禁处理相同，说明该草种在武功山退化草甸土壤中发芽率较低，各草种盖度大小为：芒＞狗牙根＞高羊茅＞画眉草＞黑麦草＞封育。狗牙根的株高长势最好，不同草种恢复方式的样方内植被株高存在极显著差异（P＜0.01），其他草种之间及与封育措施对比差异不显著（P＞0.05），各草种处理株高大小为：狗牙根＞画眉草＞高羊茅＞芒＞黑麦草＞封育。所以，在直接撒播的方式下，芒和狗牙根的综合长势相对较好，高羊茅、画眉草、黑麦草及封育措施的植被长势效果较差，说明在无其它辅助措施下，芒及狗牙根草种在武功山退化土壤环境中发芽率最高，适应性较好。

2.2 不同草种覆盖无纺布生长效果及适应性

由图2可知，在覆盖无纺布措施下，芒的盖度最高，达到了58.33%，与狗牙根、画眉草、黑麦草及封育措施差异显著（P＜0.05）,其次为高羊茅，盖度达到28.33%，但与其它草种及封育措施的盖度无显著差异（P＞0.05），各草种处理盖度大小为：芒＞高羊茅＞狗牙根=画眉草＞黑麦草＞封育。在该措施下，狗牙根的株高仍然最高，其次为芒，各草种及封育措施株高差异不显著（P＞0.05），各草种处理株高大小为：狗牙根＞芒＞黑麦草＞封育＞画眉草＞高羊茅。所以，在覆盖了无纺布的保护措施下，芒的覆盖度增大，发芽率最高，狗牙根在覆盖作用下，盖度没有明显提升，但是株高依旧最高，说明芒和狗牙根草种在覆盖无纺布方式下适合该区域环境特征。

2.3 不同草种覆盖草帘子生长效果及适应性

本研究因地制宜，从方便取材角度出发，间隔性的采集其它长势良好草甸区域的植被替代传统稻草制品的草帘子，散铺在撒播草种的样方上面，作为草种生长辅助防护工具。由图3可知，在覆盖草帘子的情况下，高羊茅样方的覆盖度达到了26.67%，长势较好，各草种盖度大小顺序为：高羊茅＞芒＞狗牙根＞黑麦草＞画眉草＞封育，但几种草种之间及封育措施盖度差异不显著（P＞0.05）。几种草种及封育措施株高大小依次为：狗牙根＞封育＞芒＞画眉草＞黑麦草＞高羊茅，但是之间差异不显著（P＞0.05）。各草种的盖度及株高和封育措施的均无明显差异，说明覆盖草帘子对草种的保护效果不明显。

图1 不同草种撒播及封育措施植被生长效果Fig.1 Growth effects of sowing with different grass seeds and enclosure

图2 不同草种覆盖无纺布及封育措施植被生长效果Fig.2 Growth effects of sowing with different grass seeds while covered with non-woven fabrics and enclosure

2.4 不同草种草皮移植生长效果及适应性

由图4可知，几种草皮移植处理中，芒、中华薹草、武功山飘拂草盖度均为90%以上，狗牙根也达到了80.67%，盖度大小为：中华薹草＞ 武功山飘拂草＞芒＞狗牙根＞封育，几种草皮移植处理植被盖度差异不显著（P＞0.05），但与封育措施均有极显著差异（P＜0.01）。从盖度来看，本土植物的草皮移植能较好的适应区域环境，成活率高，而外来草皮狗牙根草皮存在一定的死株现象。对比封育措施，草皮移植处理的效果明显，能快速的修复草甸退化情况。几种处理样方内植株高度差异明显，大小为：中华薹草＞武功山飘拂草＞芒＞狗牙根＞封育，中华薹草、武功山飘拂草及芒株高差异不显著（P＞0.05），但与狗牙根及封育措施差异显著（P＜0.05）。所以，在草皮移植的方案作用下，几种植被处理均能较好的恢复退化地表的严重裸露状况，对比封育措施亦有明显的优势，尤其是本土草种草皮的移植，效果更为明显，该方案可以作为武功山山地草甸修复措施中的优先措施。

图3 不同草种覆盖草帘子及封育措施植被生长效果Fig.3 Growth effects of sowing with different grass seeds while covered with straw curtain and enclosure

图4 不同草种草皮移植及封育措施植被生长效果Fig.4 Growth effects of different turf transplantations and enclosure

2.5 不同恢复措施各草种生长效果及适应性

不同修复措施对各处理植被生长效果影响不同。由表1可知，撒播、覆盖无纺布、覆盖草帘子3种措施下，芒在覆盖无纺布的措施中效果最好，与覆盖草帘子差异显著（P＜0.05），比直接撒播的盖度也高出12.66%。狗牙根、高羊茅、画眉草、黑麦草在撒播、覆盖无纺布、覆盖草帘子三种措施之间，植被盖度虽无显著差异（P＞0.05），但是覆盖无纺布是三种措施中各植被盖度最大的。芒、武功山飘拂草、中华薹草草皮移植后的盖度较高，与其它草种撒播或覆盖物料的处理具有显著差异（P＜0.05），狗牙根草皮移植后的盖度除了与芒在覆盖无纺布措施的差异不显著（P＞0.05），与其它非草皮移植处理盖度差异显著（P＜0.05）。从株高生长情况来看，武功山飘拂草和中华薹草草皮移植与其它草种撒播及覆盖物料植被株高差异显著（P＜0.05）。芒草皮移植除与狗牙根直接撒播植被株高差异不显著外（P＞0.05），与其它草种撒播及覆盖物料植被株高差异显著（P＜0.05）。说明草皮移植的方式下，植株生长及适应性明显优于其它处理方式。覆盖无纺布措施比较适合草种的前期生长情况。

表 1 不同修复措施植被生长效果†Table 1 Growth effects of different vegetation repair treatments

3 讨 论

本研究通过撒播不同草种、覆盖辅助物料、移植草皮及封育等措施，开展不同植被类型草甸修复试验，从综合效果来看，草皮移植是实现草甸恢复中最快的，也是效果最好的，且本地草种芒、中华薹草、武功山飘拂草草皮的适应更好。覆盖辅助物料措施中，覆盖无纺布的效果更好。直接撒播草种芒和狗牙根的长势较好。李昌龙[15]在对玛曲地区高寒草甸的沙化修复研究中，发现草皮移植、施肥及补播等措施对生态修复的效果显著；余璐璐[16]通过室内盆栽试验证明了覆盖无纺布能够提高植被对土壤水分的利用率，进而促进生长；Shearman[17]及黄晓露[18]的研究与综述结果表明狗牙根属（Cynodon）、黑麦草属（Lolium）和羊茅属（Festuea）等属的草种耐践踏性较强，这些研究结果与本文的结论相似，但是可能因为亚热带山地特殊的气候原因，高羊茅、画眉草和黑麦草在该地区的初期生长效果及适应性不如狗牙根和芒。在研究中发现，覆盖了无纺布的保护措施下，芒的覆盖度增大，发芽率最高，但是芒及其它各草种植株生长高度有所降低，这可能是因为山上风力较大，吹在无纺布上面产生了一种压迫效应所致。草皮移植的植被生长及适应性效果虽然最好，但是其劣势也是显而易见的，一方面，因为在山区，地形复杂，在铲取草皮的过程中，需要投入的劳动成本较大，另一方面，直接铲取草甸修复裸地的同时，很容易又造成了新的裸地的产生，所以，该方案在实施过程中需要严格把关，应尽量避免在修复过程中，造成新的破坏。因为芒是本地分布最广泛的植被类型，相对于武功山飘拂草、中华薹草、野古草等其它植被更容易采集草种，基于植被恢复的时效性及易操作性，故本研究选择芒为本地草种修复方案。另外，基于武功山气候多变的特点，本研究选择了植被恢复工作中常用的不同冷、暖特性草种与当地原生优势草种进行对比试验；因为试验地在旅游区，如果试验周期跨度过长，容易受到游人的干扰与破坏，同时，也基于在该区域进行生态修复需要选择速生型植被的要求，结合几种草种的生长规律，本研究选取了在试验开展30天后的观测结果进行分析，以几种修复措施的草种发芽率或存活率及辅助措施的适用性为考察对象，选择了以盖度和株高两个指标数据进行分析，研究不同植被恢复措施生长效果及适应性特征，研究结果对该区域植被修复工作和未来的科研工作提供一定的参考。有研究表明肥料用量或施用过程操作不当会对环境产生负面的影响[19]，考虑环境保护的需要，结合武功山山地草甸土壤养分含量较高的特点，本研究中没有开展施肥对草甸修复的影响研究。

4 结 论

在几种植被修复措施中，直接撒播芒的生长效果最好，其次为狗牙根，高羊茅、黑麦草、画眉草及封育植被生长效果较差。覆盖无纺布作为辅助措施比覆盖草帘子及无覆盖措施的植被生长效果好。草皮移植是所有植被修复措施中的生长效果最好，且本地草种芒、中华薹草、武功山飘拂草的草皮移植效果优于引进草种狗牙根草皮。在开展植被恢复过程中，基于对原来的植被环境不产生显著破坏的情况下，推荐使用草皮移植的措施；另外，推荐芒作为主要修复草种，狗牙根作为辅助草种，并搭配覆盖无纺布进行植被恢复。

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