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      第一部分 草地植被恢復(fù)技術(shù)研究

      1.圍封和淺耕翻對(duì)草地植被恢復(fù)的影響研究

       

      實(shí)驗(yàn)于2004—2005年在河北省張家口市沽源牧場天然羊草草地進(jìn)行。試驗(yàn)點(diǎn)地處河北省西北部,內(nèi)蒙古高原南緣,農(nóng)牧交錯(cuò)帶地區(qū)。土壤類型為沙質(zhì)栗鈣土。試驗(yàn)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(duì)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(gè)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/m2,而圍封草地和淺耕翻草地只有5.3/m24.4/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(duì)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(yuǎn)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(duì)于提高牧草營養(yǎng)價(jià)值具有一定的促進(jìn)作用。

      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(shí)間Date

      20057

      20058

      20059

      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

      草木樨 Melilotus suaveolens

      皺黃芪 Astragalus tataricus

      冷蒿 Rtemisia frigida

      細(xì)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

      苦菜 Sonchus brachyotus

      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(xì)葉韭Allium tenuissimum

      小花花旗竿 Dontostemon micranthus

      獨(dú)行菜 Lepidium apetalum

      角堿蓬 Suaeda corniculata

      西伯利亞蓼 Polygonum sibiricum

      合計(jì) (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(duì)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、20058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(dá)到極顯著水平。各項(xiàng)指標(biāo)均以淺耕翻草地中最高,圍封草地次之,放牧草地最低。

      1-2  圍封、淺耕翻改良對(duì)草地植被蓋度、高度、密度及地上生物量的影響

       

      項(xiàng)   

           時(shí) 

      20048

      20058

      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(/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(duì)草地地下生物產(chǎn)量的影響

      測定結(jié)果表明,030cm3個(gè)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(dá)到顯著差異水平P0.05)。2030cm土層中地下生物量的變化不如020cm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)。

      1-3  圍封、淺耕翻改良對(duì)草地地下生物量的影響(kg/m2)

      土層深度(cm)

      利用方式

          時(shí) 

      6/2004

      7/2004

      8/2004

      9/2004

      6/2005

      7/2005

      8/2005

      9/2005

      010

      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

      1020

      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

      2030

      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(duì)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。

      1-4  3種樣地中主要組成物種的重要值

      物種名稱

        

         

       

      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(xì)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(dú)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(xì)葉韭Allium tenuissimum

      0.0621

      0.0626

      1.5 對(duì)群落物種多樣性的影響

      分析結(jié)果表明(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

      1-5 圍封、淺耕翻改良對(duì)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(yuǎn)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?yàn)閲夂蜏\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(jìn)退化羊草草甸草地的植被恢復(fù),圍封、淺耕翻34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,34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34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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