鼠類(lèi)對(duì)瑪多縣草地表層土壤的影響及沙漠化作用

李曉英，姚正毅，王宏偉，肖建華

（1.中國(guó)科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所，甘肅 蘭州730000；2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京100049）

草地鼠害是瑪多縣地區(qū)與雪災(zāi)、旱災(zāi)并列的三大自然災(zāi)害之一，因其分布地域的廣泛性和危害的特殊性，對(duì)草地生態(tài)環(huán)境、草地生產(chǎn)力以及草地畜牧業(yè)造成的破壞遠(yuǎn)超過(guò)雪、旱災(zāi)的危害［1］。害鼠在草地退化過(guò)程中起著“催化劑”的作用，害鼠的數(shù)量與草地的破壞程度有直接的關(guān)系，數(shù)量愈高，其危害程度就愈重。害鼠不僅危害植被，同時(shí)對(duì)所在棲息地的土壤結(jié)構(gòu)和養(yǎng)分等都有不同程度的影響［2-4］，致使草地退化。鼠類(lèi)在挖洞作穴時(shí)，將下伏沙礫、土壤推于地表，松散的沙土覆蓋在草地上，又為風(fēng)沙活動(dòng)提供沙物質(zhì)，起到了加速草地沙漠化的作用，嚴(yán)重區(qū)域出現(xiàn)“黑土灘”型土地［5］。因此，對(duì)鼠害成因的研究和分析，將對(duì)草地的恢復(fù)、治理和鼠害的防治起到重要作用。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

瑪多縣草地類(lèi)型以高原草甸為主，占可利用草地面積的71.05%，植被以小嵩草（Kobresiapygmaea）、藏嵩草（Kobresiatibetica）、矮嵩草（Kobresiahumilis）、異葉針茅（Stipaaliena）等種群為優(yōu)勢(shì)種，其余為高寒干草原和平原草甸類(lèi)，以青藏苔草（CarexmoorcroftiiFalc ex Boott）和 紫 花 針 茅（Stipapurpurea）等為主［6］。全縣以二等和三等草地為主，分別為可利用草地面積的49.54%和29.62%［6］。根據(jù)王根緒等［7］研究，在20世紀(jì)70年代和80年代高寒草甸草原和高寒草甸草地面積減少速度分別為2.26%和3.74%，在20世紀(jì)80和90年代其減少速度遞增為6.64%和25.21%。其中，“黑土灘”型草地退化最為突出。

1.2 研究方法

2014年5月14日在瑪多縣黃河鄉(xiāng)（N 34°35′，E 98°15′，4229m）和黑河鄉(xiāng)（N 34°47′，E 98°8′，4366 m）兩處高原鼠兔（Ochotonacurzoniae）危害嚴(yán)重的地方分別選取1個(gè)樣方，每個(gè)樣方的大小為30m×30m，在每個(gè)樣方內(nèi)統(tǒng)計(jì)鼠洞洞口數(shù)量，用于計(jì)算鼠洞密度，同時(shí)在樣方內(nèi)隨機(jī)選取了大小不等的土丘（黃河鄉(xiāng)32個(gè)，黑河鄉(xiāng)26個(gè)），調(diào)查了土丘的形態(tài)、洞口處土丘的堆土面積。在兩處調(diào)查樣地隨機(jī)采集土壤樣品8份，利用1/3phi系列的篩子篩分樣品，應(yīng)用溫德華粒度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)篩分的樣品進(jìn)行分級(jí)。

2 結(jié)果與分析

2.1 鼠類(lèi)及其活動(dòng)對(duì)草地破壞現(xiàn)狀

由圖1可知，瑪多縣草地面積變化不大，但是退化草地面積和鼠害面積都呈明顯增長(zhǎng)趨勢(shì)。1973-1987年間，退化草地面積和鼠害面積的年平均增長(zhǎng)率分別為8.59%和10.68%，1987-1998年間，退化草地面積和鼠害面積的年平均增長(zhǎng)率分別為3.78%和8.35%。由此可以看出，1987-1998年退化草地主要是害鼠所為。

圖1 瑪多縣草地面積和鼠害面積變化圖［6］Fig.1Variations of the grassland area and rodent′s damage area in Madoi County

2.2 鼠兔對(duì)草地表層土壤的破壞

瑪多縣草地害鼠主要有高原鼠兔和高原田鼠（Pitymysirene），其中以高原鼠兔分布最廣，危害最大。鼠兔為群居鼠類(lèi)，密集分布，數(shù)量極大。

草皮層是由草本植物活體及殘?bào)w所構(gòu)織成的緊實(shí)的土壤有機(jī)質(zhì)層，草皮層不僅是植被賴以生長(zhǎng)的基礎(chǔ)，而且根系發(fā)達(dá)，縱橫交錯(cuò)，力學(xué)強(qiáng)度大，是地表的保護(hù)層?，敹嗫h草皮層厚度14～30cm，平均21.6±0.66（M±SE）cm。高原鼠兔和高原田鼠都具有很強(qiáng)的挖掘能力，挖掘鼠洞會(huì)對(duì)草皮層造成破壞，將下伏沙礫、土壤推于地表，松散的沙土覆蓋在草地上，從而為風(fēng)沙活動(dòng)提供沙物質(zhì)，起到了加速草地沙漠化的作用。2014年5月，在瑪多縣黃河鄉(xiāng)和黑河鄉(xiāng)兩處鼠害嚴(yán)重的地方進(jìn)行的鼠害調(diào)查，結(jié)果顯示：黃河鄉(xiāng)樣方內(nèi)有鼠洞224個(gè)，洞口密度2489個(gè)·hm-2，鼠丘底面直徑0.19～1.05m，平均為0.54±0.02m，每個(gè)土丘覆蓋草地面積為0.05～0.63m2，平均0.30±0.03m2，覆蓋面積占草地面積的7.47%。黑河鄉(xiāng)樣方內(nèi)有鼠洞422個(gè)，洞口密度4689個(gè)·hm-2，鼠丘底面直徑0.30～1.02m，平均為0.59±0.02m，每個(gè)土丘覆蓋草地面積為0.14～0.59m2，平均0.35±0.02m2，覆蓋面積占草地面積的16.41%。按照沙漠化分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)［8］，兩處調(diào)查點(diǎn)洞口沙土覆蓋面積比例都達(dá)到了輕度沙漠化的程度。

圖2 瑪多縣鼠洞Fig.2 The rodent burrows in Madoi County

2.3 鼠兔對(duì)草地沙漠化的作用

2.3.1 土丘沙物質(zhì)粒度基本特征 對(duì)黃河鄉(xiāng)和黑河鄉(xiāng)的兩個(gè)樣方鼠兔洞外土丘取樣，利用1/3phi系列的篩子篩分樣品，應(yīng)用溫德華粒度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)篩分的樣品進(jìn)行分級(jí)，并利用Sigma Plot軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果如表1所示。黃河鄉(xiāng)樣方鼠丘土樣粒徑以細(xì)沙、極細(xì)沙、粉沙和粘土為主，其中極細(xì)沙平均含量最高，為46.70±2.88%；其次為細(xì)沙，為28.11±0.05%，再次為粉沙和粘土，為22.83±2.38%。黑河鄉(xiāng)樣方鼠丘土樣粒徑以中沙、細(xì)沙和極細(xì)沙為主，其中細(xì)沙平均含量最高（37.27±1.80%）；其次為中沙（23.00±1.53%），再次為極細(xì)沙（18.27±1.39%）。粉沙和粘土含量也較高，達(dá)到 11.02±1.33%。

表1 瑪多縣鼠丘土樣沙丘粒度參數(shù)組成Table 1 Grain size parameters of pika mound soil in Madoi/%

2.3.2 鼠兔對(duì)草地的破壞作用 風(fēng)沙活動(dòng)是風(fēng)力與地表物質(zhì)相互作用的產(chǎn)物，風(fēng)蝕是產(chǎn)生風(fēng)沙危害的首要環(huán)節(jié)。顆粒的粒度特征決定其力學(xué)性質(zhì)與強(qiáng)度，最終影響風(fēng)蝕強(qiáng)度。由表1可知，黃河鄉(xiāng)鼠洞外土丘0.075～0.4mm（中沙、細(xì)沙和極細(xì)沙）易蝕顆粒［10-11］占到總量的54.41%，黑河鄉(xiāng)鼠洞外土丘易蝕顆粒占到總量的66.25%，易蝕顆粒抗風(fēng)蝕性很差，為草地沙漠化提供了重要的沙源。2014年9月在瑪多縣調(diào)查結(jié)果表明：在黃河鄉(xiāng)，每個(gè)較大鼠丘可提供懸移質(zhì)（粉沙和粘土）4.39kg，可提供躍移質(zhì)（細(xì)沙、極細(xì)沙和中沙）14.72kg；在黑河鄉(xiāng)，每個(gè)較大鼠丘可提供懸移質(zhì)（粉沙和粘土）2.87kg，可提供躍移質(zhì)（細(xì)沙、極細(xì)沙和中沙）20.48kg。在大風(fēng)作用下，粉粒和粘粒級(jí)的懸移質(zhì)被吹揚(yáng)到高空，成為沙塵暴的主要沙源；而大量的中沙、細(xì)沙和極細(xì)沙在風(fēng)力作用下侵蝕、搬運(yùn)和堆積，降落在附近的草地上，為風(fēng)沙活動(dòng)提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。

高原鼠兔具有很強(qiáng)的挖掘能力，挖掘鼠洞會(huì)對(duì)草皮層造成破壞，兩處調(diào)查點(diǎn)鼠洞直徑一般在8cm左右（如圖3A）。當(dāng)風(fēng)季、雨季過(guò)后，鼠洞外土丘被雨水沖刷和風(fēng)蝕，只剩下粒徑較大的礫石，并在原土丘痕跡的地方形成小型淺坑（如圖3B），形成的淺坑深度可達(dá)5～10cm，直徑一般在15～30cm，塌陷嚴(yán)重者直徑可達(dá)50cm。淺坑形成后，草皮層下強(qiáng)度較低的土層暴露，吸引鼠兔利用淺坑繼續(xù)掘洞，使小型淺坑逐漸相互連接在一起（如圖3C）。小型淺坑遭受風(fēng)蝕，不斷加深，使草皮層下面的薄弱土層裸露。薄弱土層在風(fēng)蝕作用下形成側(cè)向掏蝕凹槽，側(cè)向凹槽向里擴(kuò)展，上部草皮層逐塊塌陷，淺坑繼續(xù)擴(kuò)大，相互貫通，形成較大的風(fēng)蝕淺坑。風(fēng)蝕淺坑內(nèi)表面因細(xì)粒物質(zhì)吹蝕，粗沙、礫石富集，形成“禿斑”（如圖3D）。據(jù)2014年5月在黃河鄉(xiāng)調(diào)查，較大的禿斑深度一般為21～33cm，禿斑周?chē)哺邽?～37 cm，平均17.3±1.4cm，禿斑面積53～717m2，平均為290±46m2，禿斑的體積7.2～148.8m3，平均可達(dá)52±9m3。禿斑的形成過(guò)程同時(shí)也提供了大量的沙物質(zhì)，加強(qiáng)了風(fēng)沙流的侵蝕能力，為草地沙漠化的形成和發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。

圖3 瑪多縣草皮層破壞過(guò)程Fig.3 The process of sward destruction by rodents in Madoi County

5 結(jié)論

鼠兔的挖掘把下伏沙礫、土壤推于地表，松散的沙土覆蓋在草地上，從而為風(fēng)沙活動(dòng)提供沙物質(zhì)。鼠洞外土丘粒徑以中沙、細(xì)沙和極細(xì)沙為主，其中細(xì)沙平均含量最高，其次為中沙，再次為極細(xì)沙。黃河鄉(xiāng)和黑河鄉(xiāng)0.075～0.4mm（中沙、細(xì)沙和極細(xì)沙）易蝕顆粒分別占到總量的55.41%和66.25%。在高原鼠兔危害嚴(yán)重的地方，鼠丘覆蓋面積占草地面積的7.47%～16.41%，按照沙漠化分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到了輕度沙漠化的水平。

鼠兔洞口的坍塌及風(fēng)蝕形成淺坑，淺坑遭受風(fēng)蝕及鼠兔挖掘，相互連接在一起，淺坑相互貫通擴(kuò)大，形成“禿斑”和“黑土灘”，地表呈現(xiàn)戈壁景觀。