伊犁河谷低山退化草地圍欄封育效果研究

羅志娜，張生楹，李建偉，范天文

（1.新疆伊犁州草原工作站，新疆 伊寧 835000；2.新疆尼勒克縣草原工作站，新疆 尼勒克縣 835700）

伊犁河谷低山退化草地圍欄封育效果研究

羅志娜1，張生楹2，李建偉1，范天文1

（1.新疆伊犁州草原工作站，新疆 伊寧 835000；2.新疆尼勒克縣草原工作站，新疆 尼勒克縣 835700）

為了探索圍欄封育在伊犁河谷退化草地改良中的作用，試驗(yàn)以伊犁河谷低山溫性草原類、溫性荒漠草原類和溫性荒漠類退化草地為研究對(duì)象，2012-2016年連續(xù)5年測(cè)定其圍欄內(nèi)、外的植被蓋度、草群高度、植物種類、鮮草產(chǎn)量和干草產(chǎn)量。結(jié)果表明：圍欄封育可以有效提高退化溫性草原類、溫性荒漠草原類、溫性荒漠類草地的生產(chǎn)力；能顯著提高3類草地的鮮草產(chǎn)量、干草產(chǎn)量、草群高度和植被蓋度；對(duì)植物種類的影響幅度較小，差異不顯著；可影響各草地生產(chǎn)指標(biāo)間的關(guān)系；可以作為草地改良的措施之一在伊犁河谷退化草地中應(yīng)用。

退化；圍欄封育；草產(chǎn)量；植被蓋度；草群高度

10.16863 /j.cnki.1003-6377.2017.05.010

草地作為陸地生態(tài)系統(tǒng)主要的構(gòu)成部分，是人類的重要生存棲息地，但由于長(zhǎng)期受人類活動(dòng)和過(guò)度放牧的影響，超出了其所能承受的范圍，出現(xiàn)退化、鹽堿化以及牧草產(chǎn)量和質(zhì)量降低等現(xiàn)象，草地生態(tài)系統(tǒng)失調(diào)[1-4]。伊犁河谷雖是我國(guó)草地資源相對(duì)較豐富的地區(qū)，但草場(chǎng)的退化問(wèn)題也日漸凸顯[5]。圍欄封育作為草地植被恢復(fù)與重建的重要措施之一[6]，對(duì)退化草地的群落結(jié)構(gòu)和功能可以起到逐步恢復(fù)作用，明顯改善退化草地的蓋度、高度、密度、植物種類及生物量等，在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)得到較為廣泛的應(yīng)用[7-9]。朱新萍[6]、崔國(guó)盈[10]、楊合龍[11]等對(duì)天山山脈的圍欄封育狀況進(jìn)行了研究，針對(duì)伊犁河谷，圍欄封育也是主要的草原恢復(fù)措施，周斌等[5]在2003年至2005年對(duì)春秋草場(chǎng)草地進(jìn)行了生態(tài)調(diào)查，提出了恢復(fù)對(duì)策，但不能全面闡釋圍欄封育對(duì)伊犁河谷退化草地的改良效果。因此，本研究以伊犁河谷低山溫性草原類、溫性荒漠草原類和溫性荒漠類草地為研究對(duì)象，通過(guò)試驗(yàn)闡釋圍欄封育對(duì)伊犁河谷中山帶草地生產(chǎn)指標(biāo)的影響，從而為圍欄封育在伊犁河谷退化草地改良中的應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)域位于伊犁河谷低山溫性草原類、溫性荒漠草原類和溫性荒漠類退化草地，分別在昭蘇縣、鞏留縣、尼勒克縣、察布查爾縣和霍城縣境內(nèi)。伊犁河谷位于中國(guó)天山山脈西部，地處80°09′～84°56′E，42°14′～44°50′N，北、東、南三面環(huán)山，構(gòu)成“三山夾兩谷”的地貌輪廓。氣候濕潤(rùn)溫和，屬溫帶大陸性氣候，年平均氣溫10.4℃，年日照時(shí)數(shù)2 870 h。年降水量417.6 mm，山區(qū)可達(dá)600 mm，是新疆最濕潤(rùn)的地區(qū)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及材料

2012-2016年，每年在生產(chǎn)力高峰期（7月15日左右）對(duì)選取的試驗(yàn)區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測(cè)，每次監(jiān)測(cè)在試驗(yàn)區(qū)域內(nèi)選擇3個(gè)具有代表性的樣方，樣方之間的間隔大于250 m，面積為1 m2（1 m×1 m），測(cè)定其植被蓋度、植物種類、草群高度和鮮草產(chǎn)量，并取樣風(fēng)干測(cè)定干草產(chǎn)量。圍欄外為自然放牧，放牧牲畜為哈薩克羊，放牧強(qiáng)度中等；圍欄內(nèi)為防止枯落物對(duì)次年植物生長(zhǎng)的影響，在秋季進(jìn)行放牧或刈割。

共選擇9個(gè)試驗(yàn)地點(diǎn)，通過(guò)圍欄分割為18個(gè)研究區(qū)域，9個(gè)為圍欄內(nèi)，9個(gè)為圍欄外，詳見表1。

表1 各試驗(yàn)地點(diǎn)的草地類型

1.3 測(cè)定項(xiàng)目和方法

1.3.1 鮮草產(chǎn)量和干草產(chǎn)量

在每個(gè)選定的試驗(yàn)區(qū)域，挑選3個(gè)具有代表性的1 m2（1 m×1 m）試驗(yàn)樣方，齊地面刈割，測(cè)定鮮草重量，風(fēng)干后，測(cè)定其干草重量，取3個(gè)樣方的重量平均值，為該試驗(yàn)區(qū)域的鮮草產(chǎn)量和干草產(chǎn)量。

1.3.2 植被蓋度

缺乏營(yíng)養(yǎng)、超重、攝入過(guò)量糖與脂肪……如今，全世界沒(méi)有一個(gè)國(guó)家能達(dá)到世界衛(wèi)生組織制定的營(yíng)養(yǎng)目標(biāo)。營(yíng)養(yǎng)失調(diào)，正在成為導(dǎo)致死亡的主要風(fēng)險(xiǎn)因素之一。

試驗(yàn)樣方內(nèi)植物地上部分垂直投影的面積占試驗(yàn)樣方面積的比率。采用投影蓋度目測(cè)法測(cè)定。

1.3.3 草群高度

指草地植物群落在自然狀態(tài)下的高度。測(cè)量試驗(yàn)樣方內(nèi)大多數(shù)草層葉片或植物枝條集中分布的平均自然高度。

1.3.4 植物種類

統(tǒng)計(jì)在3個(gè)試驗(yàn)樣方中出現(xiàn)的植物種類數(shù)，作為該試驗(yàn)區(qū)域的植物種類。

1.4 數(shù)據(jù)處理

通過(guò)Excel 2010進(jìn)行計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差和圖表制作；通過(guò)SPSS 16軟件進(jìn)行方差分析和相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 植被蓋度

圖1 溫性草原類草地植被蓋度對(duì)比

圖2 溫性荒漠草原類草地植被蓋度對(duì)比

圖3 溫性荒漠類草地植被蓋度對(duì)比

植被蓋度可間接的反映植物的光合能力、生長(zhǎng)繁茂程度等，是草地植被重要的衡量指標(biāo)之一[6]。由圖1～圖3可以看出，圍欄對(duì)3類草地植被蓋度的影響表現(xiàn)各異。溫性草原類草地圍欄內(nèi)外的植被蓋度2012年差異不顯著（P＞0.05），其它年份圍欄內(nèi)外的差異均顯著（P＜0.05）。溫性荒漠草原類草地2013年和2014年圍欄內(nèi)外的植被蓋度都處于較低的水平，差異不顯著（P＞0.05），其它3個(gè)年份圍欄內(nèi)外的差異顯著（P＜0.05）。溫性荒漠類草地2013年圍欄內(nèi)外的植被蓋度差異不顯著，其它4個(gè)年份圍欄內(nèi)外的差異顯著。

2.2 草群高度

圖4 溫性草原類草地草群高度對(duì)比

圖5 溫性荒漠草原類草地草群高度對(duì)比

圖6 溫性荒漠類草地草群高度對(duì)比

高度可以作為判斷植物生長(zhǎng)是否健康的一種標(biāo)識(shí)，是反映植物群落樣貌的主要特征之一[6]。由圖4～圖6可以看出，溫性荒漠草原類草地的草群高度均處于一個(gè)較低的水平，2013年和2014年圍欄內(nèi)、外的差異不顯著，除此之外，3個(gè)草地類在其它年份圍欄內(nèi)的草群高度均顯著高于圍欄外（P＜0.05），這是因?yàn)閲鷻诤罂墒共菰参锩馐苋祟惣皠?dòng)物等外界因素的擾動(dòng)，保持其自然的生長(zhǎng)狀態(tài)，進(jìn)而說(shuō)明圍欄可促進(jìn)植物的生長(zhǎng)，有利于植物群落的恢復(fù)。

3類草地的草群高度圍欄內(nèi)整體呈現(xiàn)出：溫性草原類＞溫性荒漠類＞溫性荒漠草原類，圍欄外整體表現(xiàn)出：溫性草原類和溫性荒漠類草地接近，略高于溫性荒漠草原類。

不同年度間的草群高度對(duì)比，圍欄內(nèi)3類草地均表現(xiàn)出2016年較高，2014年最低，但是否達(dá)到顯著，3類草地的表現(xiàn)各異。圍欄外3類草地的草群高度均處于較低的水平，這可能與動(dòng)物的采食有關(guān)。

2.3 植物種類

圖7 溫性草原類草地植物種類對(duì)比

圖8 溫性荒漠草原類草地植物種類對(duì)比

圖9 溫性荒漠類草地植物種類對(duì)比

物種多樣性是維持草地生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定發(fā)展和生產(chǎn)力的基礎(chǔ)[12]，是生命系統(tǒng)的基本特征[13]，也是診斷草地生態(tài)系統(tǒng)是否健康的主要依據(jù)。由圖7～圖9可以看出，除2016年溫性荒漠草原類草地圍欄內(nèi)外的植物種類相等外，其它年份3類草地圍欄內(nèi)的植物種類數(shù)都高于圍欄外。圍欄后，植物種類數(shù)有所增加，但幅度較小，僅2013年溫性草原類草地圍欄內(nèi)的植物種類數(shù)較圍欄外差異顯著（P＜0.05），其它年份各草地類圍欄內(nèi)外的植物種類數(shù)都差異不顯著（P＞0.05）。

3類草地年度間的植物種類差異較小。溫性草原類和溫性荒漠類草地，圍欄內(nèi)、外植物種類年度間均差異不顯著（P＞0.05）；溫性荒漠草原類草地圍欄內(nèi)植物種類2012年最高，較其它年份存在差異（P＜0.05），其它年份間均差異不顯著（P＞0.05）。

2.4 草產(chǎn)量

地上生物量是計(jì)算合理載畜量、衡量草地生產(chǎn)能力的主要依據(jù)及指標(biāo)[6]。由圖10～圖12可以看出，3種草地類的鮮草產(chǎn)量、干草產(chǎn)量都表現(xiàn)出圍欄內(nèi)高于圍欄外，差異顯著（P＜0.05）；僅從草地提供的食物量角度看，建立圍欄對(duì)畜牧業(yè)的發(fā)展是有利的。圍欄內(nèi)、外的草產(chǎn)量整體呈現(xiàn)：溫性草原類＞溫性荒漠類＞溫性荒漠草原類。

圖12 溫性荒漠類草地鮮草產(chǎn)量、干草產(chǎn)量對(duì)比

年度間的鮮草產(chǎn)量、干草產(chǎn)量對(duì)比，不同草地類的表現(xiàn)不一致。溫性草原類草地圍欄內(nèi)的草產(chǎn)量2016年最高，其次為2015年，最低的為2014年；溫性荒漠草原類草地2016年的產(chǎn)草量最高，其次為2015年；溫性荒漠類草地2016年的草產(chǎn)量最高，其次為2012年；3類草地2014年的產(chǎn)草量均處于較低的水平，這與2014年伊犁河谷嚴(yán)重干旱有關(guān)，降雨量少造成草產(chǎn)量低。

2.5 相關(guān)性分析

表2 各草地類生產(chǎn)指標(biāo)的相關(guān)性分析

對(duì)測(cè)定的植被蓋度、草群高度、植物種類、鮮草產(chǎn)量和干草產(chǎn)量等5項(xiàng)生產(chǎn)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，見表2，結(jié)果表明：3類草地圍欄內(nèi)外的鮮草產(chǎn)量和干草產(chǎn)量間都存在顯著正相關(guān)（P＜0.05），其它各項(xiàng)生產(chǎn)指標(biāo)間的相關(guān)性因草地類和圍欄的原因存在不同。說(shuō)明對(duì)草地實(shí)施圍欄會(huì)使其各生產(chǎn)指標(biāo)間的關(guān)系發(fā)生變化。

溫性草原類草地圍欄內(nèi)、外的植物種類和鮮草產(chǎn)量、干草產(chǎn)量、植被蓋度存在顯著正相關(guān)（P＜0.05），且與植被蓋度的相關(guān)性達(dá)到極顯著水平（P＜0.01）；圍欄內(nèi)鮮、干草產(chǎn)量與植被蓋度存在極顯著正相關(guān)（P＜0.01），與草群高度的相關(guān)性未達(dá)到顯著水平（P＞0.05），而圍欄外的鮮、干草產(chǎn)量與草群高度的相關(guān)性均達(dá)到顯著水平（P＜0.05）。溫性荒漠草原類草地草群高度和植被蓋度之間的相關(guān)性在圍欄內(nèi)達(dá)到顯著水平（P＜0.05），圍欄外不顯著（P＞0.05）。溫性荒漠類草地圍欄內(nèi)、外，除鮮草產(chǎn)量和干草產(chǎn)量的相關(guān)性達(dá)到顯著外，其它生產(chǎn)指標(biāo)間的相關(guān)性均未達(dá)到顯著水平（P＞0.05）。

3 討 論

圍欄封育能消除過(guò)度放牧的干擾、減少人類對(duì)草地的影響，給予草地自我修復(fù)的時(shí)間，可以有效提高退化溫性草原類、溫性荒漠草原類、溫性荒漠類草地的生產(chǎn)力，對(duì)退化草地的植被蓋度、草群高度、植物種類、鮮草產(chǎn)量和干草產(chǎn)量有不同程度的提高，進(jìn)而逐漸恢復(fù)草地生態(tài)系統(tǒng)。這與周國(guó)英[14]、王煒[15]、崔國(guó)盈[10]、劉雪明[16]、朱新萍[6]等人的研究結(jié)果一致，圍欄封育可使草群高度和蓋度等出現(xiàn)明顯升高，促使草地植物向正向演替。說(shuō)明基于退化生態(tài)系統(tǒng)自我設(shè)計(jì)理論[17,18]的圍欄封育是可行的，圍欄封育可以作為草地改良的措施之一在伊犁河谷退化草地中應(yīng)用。

本研究在草地生長(zhǎng)末期對(duì)圍欄內(nèi)的植物進(jìn)行刈割或放牧，在保留植物種子的同時(shí)，又避免了資源浪費(fèi)和枯落物對(duì)次年返青的影響，植物種類表現(xiàn)出圍欄內(nèi)略高于圍欄外，但幅度較小，差異不顯著，這與李慧[19]、朱新萍[6]等人研究長(zhǎng)期圍欄得出的長(zhǎng)期食草動(dòng)物采食利于生物多樣性增加的結(jié)論不一致，造成結(jié)果差異的原因可能與圍欄封育年限、生長(zhǎng)末期是否刈割、牲畜的采食偏好及強(qiáng)度等有關(guān)，有待進(jìn)一步研究。同時(shí)，圍欄封育還表現(xiàn)出影響3類草地生產(chǎn)指標(biāo)間的相互關(guān)系，對(duì)溫性草原類和溫性荒漠類草地的影響大于溫性荒漠草原類草地。

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The Effect of Fence on Degraded Grassland Restoration in YiLi River Valley

LUO Zhi-na1,ZHANG Sheng-ying2,LI Jian-wei1,FAN Tian-wen1
(1.Grassland Workstation of Yili Prefecture,Yining 835000,China；2.Grassland Workstation of Nilka County,Nilka Xinjiang 835700,China)

Three types of temperate degraded grassland for 5 consecutive years from 2012 to 2016 in the low mountain in Yili River valley were used to examine the vegetation coverage,grass height,plant species,fresh yield and hay yield of the inside and outside the fence.The results showed that the fence effectively improved the grassland productivity in the degradation of temperate steppe,temperate desert steppe,temperate desert; significantly improved the grass yield,hay yield,grass height and vegetation coverage of the three types of grassland;the impact on plant species was small and the difference was not significant;the relationship between grassland production indexes can be effected;which can be used as one of grassland improvement measures in degraded grassland in Yili River valley.

degradation;fence;grass yield;vegetation coverage;grass group height

S812.6

A

1003－6377（2017）05－0052-08

羅志娜（1986-），女，碩士研究生，畜牧師，主要從事天然草原監(jiān)測(cè)與保護(hù)相關(guān)工作。E-mail：luozn2005@126.com

2017-07-03，

2017-07-20