退化草地放牧和圍封條件下的土壤種子庫(kù)

阿門(mén)布和 內(nèi)蒙古巴林右旗草原工作站 025150

1 研究區(qū)與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)設(shè)在內(nèi)蒙古巴林右旗大板鎮(zhèn)沙日沐淪嘎查京津風(fēng)沙源治理工程圍欄封育項(xiàng)目區(qū)。該區(qū)屬溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫5.0℃；1月平均氣溫為-13.7℃，極端最低氣溫為-31.1℃；7月平均氣溫為22.3℃，極端最高氣溫42.6℃；大于或等于5℃的積溫為3086.4℃，持續(xù)天數(shù)為185天；大于或等于10℃的積溫為2748.6℃，持續(xù)天數(shù)為149天；無(wú)霜期為134天。試驗(yàn)區(qū)年降水量為300～350mm，一年內(nèi)降水量的分布很不均勻，春季降水量較少，一般僅占全年降水量的10.1%；加之風(fēng)多風(fēng)大，蒸發(fā)量高，夏季降水量占全年降水量的75.6%。土壤類(lèi)型為沙質(zhì)栗鈣土，經(jīng)破壞后退化為流動(dòng)風(fēng)沙土，沙土基質(zhì)分布廣泛，風(fēng)沙活動(dòng)強(qiáng)烈，原生植被也被破壞殆盡。本試驗(yàn)選擇自由放牧和圍封保護(hù)的退化草地作為研究對(duì)象。圍封草地建于2007年，面積約4000 畝，封育區(qū)內(nèi)植被恢復(fù)較好，物種豐富度較高，主要植物種是百里香、隱子草、冷蒿、畫(huà)眉草和阿氏旋花等。放牧草地與圍封草地相鄰，由于長(zhǎng)期放牧植被退化嚴(yán)重，主要建群種是百里香、阿氏旋花、冷蒿、豬毛菜和畫(huà)眉草等。

1.2 研究方法

2011年4月底分別在自由放牧地、圍封草地(已封育4年)的典型地段等距離(20m，南北方向)設(shè)置3 條長(zhǎng)200m 的樣帶，在每條樣帶上等距離(10m)設(shè)置20 個(gè)固定樣點(diǎn)，2 個(gè)類(lèi)型共計(jì)120 個(gè)樣點(diǎn)，用以土壤種子庫(kù)測(cè)定。

土壤種子庫(kù)的測(cè)定。4月上旬在每個(gè)樣點(diǎn)采取深度為5cm、面積為20cm×20cm 的原狀土體裝入布袋，帶回試驗(yàn)室，過(guò)篩除去雜物后，將土樣均勻平攤在發(fā)芽盆內(nèi)(盆的外徑為37cm，內(nèi)徑為33cm，高為12cm，盆底部鉆有輸水孔)，上層覆土厚度約為1cm，然后置于玻璃溫室中進(jìn)行種子發(fā)芽和幼苗種屬鑒定。種子發(fā)芽實(shí)驗(yàn)期間，每天下午定時(shí)噴灑適量的水分，使盆內(nèi)的土壤保持濕潤(rùn)狀態(tài)，以保證盡可能多的植物種子萌發(fā)出苗。種子萌發(fā)出苗后，仔細(xì)觀(guān)察和診斷幼苗種屬，一旦能夠判別出一個(gè)幼苗的種屬則記其數(shù)(視其為有生命力的種子)，并把它從盆中輕輕拔掉，直到識(shí)別出所有幼苗的種屬為止。土壤種子庫(kù)密度用單位面積(1m2)土壤中有生命力的種子數(shù)量(即有效種子數(shù)量)來(lái)表示。種子發(fā)芽實(shí)驗(yàn)持續(xù)的時(shí)間為3 個(gè)月。

2 結(jié)果與分析

放牧草地種子庫(kù)中共有植物23 種，其中單子葉植物7 種，雙子葉植物16 種；圍封草地種子庫(kù)中共有植物28 種，其中單子葉植物6 種，雙子葉植物22 種。以生活型劃分，放牧草地一年生草本植物14種，多年生草本植物7 種，灌木2 種；圍封草地一年生草本植物17 種，多年生草本植物6 種，灌木5 種(圖1)。

放牧草地土壤種子庫(kù)23 種植物分屬11 個(gè)科，其中禾本科7 種、藜科4 種、豆科2 種、菊科4 種、其他7 科各1 種；圍封草地土壤種子庫(kù)28 種植物分屬13 個(gè)科，其中禾本科6 種、藜科5 種、豆科3種、菊科5 種、其他9 科各1 種(表1)。圍封5年的草地比放牧草地植物種數(shù)提高了21%，豆科植物增加了50%，圍封措施顯著提高了沙質(zhì)草地群落種子庫(kù)的植物種數(shù)以及優(yōu)良牧草的種類(lèi)，使草地質(zhì)量得到改善，表明了圍封禁牧是促進(jìn)退化草地土壤種子庫(kù)修復(fù)的有效措施之一。

放牧和圍封草地均是多年生雜類(lèi)草占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，在圍封草地種子庫(kù)群落中，多年生雜類(lèi)草占57%，最豐富的5 種植物依次是百里香、隱子草、冷蒿、畫(huà)眉草和阿氏旋花，其種子庫(kù)密度占土壤種子庫(kù)總密度的81%。在放牧草地種子庫(kù)群落中，多年生雜類(lèi)草占67%，最豐富的5 種植物依次是百里香、阿氏旋花、冷蒿、豬毛菜和畫(huà)眉草，其種子庫(kù)密度占土壤種子庫(kù)總密度的86%(表1)。放牧草地種子庫(kù)密度為7375 有效種子數(shù)/m2(平均值)，圍封草地種子庫(kù)密度為10670 有效種子數(shù)/m2(平均值)，比放牧草地提高了44%。

由此可見(jiàn),圍封草地土壤種子庫(kù)群落處于百里香+隱子草+冷蒿的恢復(fù)演替階段,而放牧草地土壤種子庫(kù)群落處于百里香+阿氏旋花+冷蒿的退化演替階段。

3 討論

種子庫(kù)的大小與種子的大小有關(guān)，通常一些產(chǎn)生種子數(shù)量多而體積小的植物具有較大的土壤種子庫(kù)。與放牧退化草地相比較，圍封4年的退化草地土壤種子庫(kù)的密度和植物種數(shù)明顯增加(增加的比例分別為44%和21%)，同時(shí)還增加了種子庫(kù)優(yōu)良禾草的密度以及豆科植物的種類(lèi)，使草地質(zhì)量得到改善，表明圍封是促進(jìn)退化草地土壤種子庫(kù)修復(fù)的有效措施之一。因此，有必要對(duì)放牧草地進(jìn)行圍封管理，尤其是在植物生長(zhǎng)季節(jié)，適當(dāng)?shù)厝霾?yōu)良牧草種子，以加快過(guò)度放牧草地的恢復(fù)演替進(jìn)程。

表1 放牧和圍封草地土壤種子庫(kù)密度

4 結(jié)論

（1)放牧草地植物種數(shù)23 種，圍封草地植物種數(shù)28 種，圍封使土壤種子庫(kù)植物種數(shù)增加了21%，豆科植物增加了50%。

（2)放牧草地種子庫(kù)密度為7375 有效種子數(shù)/m2(平均值)，圍封草地種子庫(kù)密度為10670 有效種子數(shù)/m2(平均值)，比放牧草地提高了44%；放牧草地禾本科種子庫(kù)密度992 有效種子數(shù)/m2，圍封草地禾本科種子庫(kù)密度2073 有效種子數(shù)/m2，比放牧草地提高208%。

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