從土壤、植被變化談河北壩上的草原利用方向

馬秀峰，王潔玉

（1.邯鄲學(xué)院 地理與旅游系， 河北 邯鄲 056005；2.北京師范大學(xué) 地理學(xué)與遙感科學(xué)學(xué)院，北京 100875）

草原生態(tài)系統(tǒng)中植被和土壤是其重要的組成成分，植被土壤的變化可以反映出草原生態(tài)系統(tǒng)存在的問(wèn)題。豐寧滿(mǎn)族自治縣位于河北省承德市西部，地處燕山北坡山麓、冀北壩上高原向內(nèi)蒙古高原的過(guò)渡地帶。氣候?yàn)闇貛О霛駶?rùn)性季風(fēng)氣候，氣溫低，雨量少，蒸發(fā)強(qiáng)，冰雹霜凍嚴(yán)重。降水主要集中在6、7、8三個(gè)月內(nèi)。冬春降雪很少，這對(duì)春季的植物生長(zhǎng)很不利。研究區(qū)域位于河北省豐寧縣西北大灘鎮(zhèn)二道河營(yíng)房東溝流域，海拔為1580~1800m。

1 調(diào)查方法

土壤方面，主要通過(guò)在地形、水文、植被、母質(zhì)有變異的地段，按照中等地形或微地形的不同部位設(shè)置土壤剖面點(diǎn)，挖掘并記錄土壤顏色、質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、松緊度及新生體狀況；植物方面，采用植物群落最小面積調(diào)查法及植物群落時(shí)空結(jié)構(gòu)、生態(tài)梯度調(diào)查方法，通過(guò)樣方進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

2 土壤隨水熱梯度的變化

考察路線(xiàn)基本是由東南向西北延伸，在豐寧縣壩頭至大灘沿線(xiàn)縱向共選取了八個(gè)剖面，進(jìn)行沿線(xiàn)土壤狀況變化的研究。

2.1 腐殖質(zhì)層

八個(gè)剖面腐殖質(zhì)層均可見(jiàn)，深度平均在40cm左右，其厚度變化不是很明顯，這主要是受地形、地貌部位及微地形的影響。點(diǎn)坡長(zhǎng)如果較長(zhǎng)，導(dǎo)致上坡表層土壤被沖刷至下坡位堆積，會(huì)造成比較深的腐殖質(zhì)層。不同的坡型、坡位對(duì)水分的蓄積殘留也不同。同時(shí)也與坡向有關(guān)，南坡為陽(yáng)坡，太陽(yáng)直接照射，水分蒸發(fā)快，植被生長(zhǎng)的較差，腐殖質(zhì)層也較薄。

腐殖質(zhì)層顏色以深棕到棕色為主，多中團(tuán)粒結(jié)構(gòu)或弱團(tuán)粒結(jié)構(gòu)。土質(zhì)疏松，粘結(jié)性小，透水能力強(qiáng)，但是蓄水能力差，濕度稍潤(rùn)，植物根系密集，無(wú)新生體，質(zhì)地以壤土居多，無(wú)石灰性。[1]217-218

2.2 結(jié)構(gòu)

考察東線(xiàn)土壤結(jié)構(gòu)為強(qiáng)團(tuán)?；蛑袌F(tuán)粒，西線(xiàn)為弱團(tuán)?；驘o(wú)結(jié)構(gòu)。一般土地利用好的條件下，土壤結(jié)構(gòu)一般為強(qiáng)團(tuán)粒；根據(jù)放牧的強(qiáng)度，土壤結(jié)構(gòu)逐漸演變?yōu)槿鯃F(tuán)?；驘o(wú)結(jié)構(gòu)。

2.3 新生體

東線(xiàn)腐殖質(zhì)層下為過(guò)渡層或淀積層，鮮見(jiàn)鈣積層，有鐵銹、鐵錳膠膜等新生體；西線(xiàn)則有少量鈣粉、假菌絲狀鈣存在。典型的草原栗鈣土理應(yīng)觀察到鈣積層，但是在東部幾乎無(wú)法觀察到鈣積層，說(shuō)明歷史上該處可能出現(xiàn)過(guò)較強(qiáng)烈的淋溶作用，造成鈣離子全部淋失。而西線(xiàn)因?yàn)榻邓^少，淋溶作用弱，鈣元素存留在淀積層中。

2.4 土壤水分含量

利用從剖面取得的土樣，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)處理得到在東部地區(qū)的土壤水分基本都高于西部地區(qū)。這主要與東部地區(qū)降雨多有關(guān)系。所以考察沿線(xiàn)從東到西水熱條件越來(lái)越差。

3 植物群落時(shí)空結(jié)構(gòu)

考察中共調(diào)查了33塊樣地，通過(guò)對(duì)群落組成分析、命名，可知這些樣地主要為：

（1）白萁柳—問(wèn)荊群叢：

位于河漫灘位置，海拔相對(duì)低，水分充足，群落內(nèi)物種豐富度指數(shù)為S=12，其中草本層S=11，灌木層S=1，建群種是白萁柳。

（2）山杏—羊草與羊草群叢：

羊草群叢的平均物種豐富度指數(shù)為12.3，生境較干，光照比較充分，坡度較??；而山杏—羊草群叢物種豐富度指數(shù)為Dr=S=9，它和羊草群叢相似，只是由于人為影響（種植山杏）而對(duì)植物群叢結(jié)構(gòu)造成了改變。

（3）玉米群叢、小麥群叢、莜麥群叢以及土豆群叢：

玉米群叢的平均物種豐富度指數(shù)為8.7；而莜麥群叢為7。這幾種群落都分布在陰坡，群落內(nèi)都是只有草本層，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。由于人為因素影響，物種豐富度指數(shù)都比較小，而陰坡光照較弱，水分充足，適宜于農(nóng)作物生長(zhǎng)。拘于壩上草原氣候的影響，這里更適宜于耐旱性強(qiáng)的作物生長(zhǎng)。因而，會(huì)有這樣的農(nóng)田群落形成。

（4）達(dá)烏里胡枝子—茵陳蒿群叢、達(dá)烏里胡枝子—大籽蒿群叢、達(dá)烏里胡枝子—瓣蕊唐松草群叢：

這三個(gè)群叢都是灌木層相同、草本層不同的群落，它們物種豐富度指數(shù)分別是 8，12，10。而草本層物種豐富度指數(shù)分別是7，11，9。茵陳蒿和大籽蒿生境相似。檢驗(yàn)時(shí)它們關(guān)聯(lián)性高。這三個(gè)群落生境都較干旱，一般在陽(yáng)坡，喜光。降水和光照以及溫度是其主要的影響因子。

（5）白樺—黃華柳—長(zhǎng)芒草群叢和白樺—龍牙草群叢：

這兩個(gè)群叢都是喬木—灌木—草本或喬木—草本群叢，它們都分布在陰坡，蒸發(fā)量少，適宜于喬木的生長(zhǎng)。而由于白樺—黃華柳—長(zhǎng)芒草群叢的郁閉度是50%，而白樺—龍牙草群叢的郁閉度為70%，影響了光照的供給，而黃華柳等灌木的生長(zhǎng)需要一定的光照，因而在白樺—黃華柳—長(zhǎng)芒草群落中有灌木分布。而這些森林群落中的草本層是比較喜濕性的，降水和光照對(duì)其影響較大，其中白樺—黃華柳—長(zhǎng)芒草群叢物種豐富度指數(shù)Dr=S=40，草本層S=38，灌木層1，喬木層1。而白樺—龍牙草群叢群落S=44，草本層S=43，喬木層S=1，灌木層S=0。其主要不同在于灌木層的有無(wú)。

（6）金露梅—細(xì)葉苔群叢和細(xì)葉苔群叢：

這兩個(gè)群叢都分布于陰坡、海拔較高位置，其中金露梅—細(xì)葉苔群叢分布于森林和高山草甸之間的過(guò)渡。由于森林喬木的存在，風(fēng)等因素的影響較小，陰坡水分條件較好，因而會(huì)有灌木的分布；而到山頂?shù)貛ВL(fēng)的影響較大，蒸發(fā)快，溫度低，但光照較充足，因而只有較矮的耐干冷的植物分布。其中，金露梅—細(xì)葉苔群叢群物種豐富度指數(shù)Dr=S=15，草本層Dr=S=14，灌木層S=1，而細(xì)葉苔群叢Dr=S=26，草本層S=26，灌木層S=0，喬木層S=0。

4 植物群落生態(tài)梯度分析

4.1 環(huán)境梯度分析

影響植物種類(lèi)、數(shù)量和分布的生態(tài)因子通常有溫度、光照、水分、土壤類(lèi)型、地形和生物間的相互作用等[2]136-138。因?yàn)槲覀兊恼{(diào)查區(qū)域范圍較小，最大高程差在100m以?xún)?nèi)，溫度差異小，可以忽略溫度的影響。

地形：地形因子對(duì)植物群落影響主要從坡度、坡位和坡形來(lái)分析。

可以發(fā)現(xiàn)，陽(yáng)坡的坡度小于陰坡，并且陰坡坡度在進(jìn)入喬木區(qū)后驟然變大。坡度主要影響植物對(duì)水分的吸收，坡度越大，位于山坡上方的植物相對(duì)于下方的植物吸收到較少的水分，但有利于發(fā)根；而低洼處的植物則有可能會(huì)受到澇害。另外坡度也會(huì)影響作物的整體受光，坡度越大的，向光的一面生長(zhǎng)旺盛，而背光一面則生長(zhǎng)不良。而且夜間和大風(fēng)天氣上坡植物周?chē)臏囟容^下坡植物周?chē)囊?，白天則相反。所以地形對(duì)植物的影響很大。在水平凹與垂直凹的地形上，植物群落結(jié)構(gòu)復(fù)雜，物種數(shù)較多，長(zhǎng)勢(shì)也明顯強(qiáng)于水平凸或垂直凸的物種。主要是因?yàn)樗酵够虼怪蓖沟牡匦握舭l(fā)強(qiáng)度，接受的光照都多于凹地的，水分條件差。從坡向上說(shuō)，在其它環(huán)境因子相似的條件下，坡向在90°到270°之間，植物長(zhǎng)勢(shì)相對(duì)差，而在小于90°或大于270°條件下長(zhǎng)勢(shì)較好。主要是因?yàn)槠孪虿煌?，接受的光照時(shí)數(shù)不同，在東南方向的坡，光照時(shí)數(shù)雖然最多，導(dǎo)致在同樣的降水條件下，蒸發(fā)量大，水分更差。植物群落簡(jiǎn)單。

水分：河北豐寧壩上草原處于典型的干旱半干旱地區(qū)，水分成為影響該地區(qū)植被分布的最重要因子。如前面所述，陰坡因蒸發(fā)較小，物種種類(lèi)較陽(yáng)坡豐富。而且年降雨集中的特點(diǎn)不適合大范圍的生長(zhǎng)需水量龐大的喬木，哪怕是在陰坡地帶。

生物因子：在我們研究的喬木樣方中，喬木層的優(yōu)勢(shì)種皆為白樺，其郁閉度高達(dá)60%以上。此時(shí)影響群落多樣性的是土壤水分和光照。為實(shí)現(xiàn)水資源分配，上層白樺與下層草本植物之間形成生物競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，此時(shí)喬木占明顯優(yōu)勢(shì)，從而只有下層草本得以減少以求生存。另外，喬木層同時(shí)也限制了下層植物的采光機(jī)會(huì)。光照條件迫使下層植物對(duì)低光照、光強(qiáng)的忍耐性較強(qiáng)。

4.2 植物群落結(jié)構(gòu)梯度分析

相對(duì)于α多樣性，β多樣性則是表示不同生境的植物群落的相似程度。

5 結(jié)論

壩上草原生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是一個(gè)統(tǒng)一整體，生物本身不斷繁殖，不斷更新。一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)，在一定范圍內(nèi)，對(duì)于外界干擾就有一定調(diào)節(jié)能力，因此，只要在合理利用自然資源的情況下，草原生態(tài)系統(tǒng)基本上可以保持持續(xù)更新，周期性地提供畜產(chǎn)品。由于人為大面積開(kāi)墾，地面失去植被的保護(hù)，風(fēng)速在加大，風(fēng)沙在增多，水分在減少，蒸發(fā)量加大，因此導(dǎo)致土壤沙化和堿化。其結(jié)果，又使現(xiàn)有草灘、草坡植被變得稀疏，反過(guò)來(lái)又加劇了氣候的惡化。如果我們對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，仍然視而不見(jiàn)，那將是不堪設(shè)想的。當(dāng)前，尊重自然規(guī)律，逐步恢復(fù)本區(qū)的草原植被，確定把壩上建設(shè)成為河北省的畜牧業(yè)基地，具有重要的戰(zhàn)略性意義。

本著因地制宜的原則，壩上的農(nóng)業(yè)發(fā)展方向應(yīng)該以牧為主，農(nóng)牧結(jié)合，以林保農(nóng)保牧。合理劃分各業(yè)用地，先種草蓋地，后造林遮天，調(diào)整畜群和畜種結(jié)構(gòu)，增加草場(chǎng)建設(shè)投資比例。提高單位面積產(chǎn)量，應(yīng)用植被演替規(guī)律，采取過(guò)渡的方法，逐步做到退耕還牧，實(shí)現(xiàn)以牧為主，農(nóng)牧結(jié)合。抓住要害，營(yíng)造防護(hù)林，變害為利，維護(hù)和建立良好的生態(tài)環(huán)境，使之向著有利于人類(lèi)生產(chǎn)生活發(fā)展。

[1]趙燁，張科利.土壤地理學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2004.

[2]武吉華，邱揚(yáng).植物地理學(xué)[M].北京: 高等教育出版社，2004.

[3]朱源，邱揚(yáng)，傅伯杰，張英.河北壩上草原東溝植物群落生態(tài)梯度的數(shù)量分析[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)，2004.