鼠害防治對(duì)退化草地植物群落及產(chǎn)量的影響研究

費(fèi)迎霞，趙建中，蘆廣新，常 祺，徐有學(xué)，王 斐

(1.海西州草原站，青海德令哈 817000；2.青海省農(nóng)牧業(yè)項(xiàng)目管理中心，青海西寧 810001；3.青海大學(xué)農(nóng)牧學(xué)院，青海西寧 810001；4.青海省退牧還草辦公室，青海西寧 810001；5.青海省農(nóng)牧業(yè)工程項(xiàng)目咨詢中心，青海西寧 810001)

草地作為陸地生態(tài)系統(tǒng)的主要組成部分和重要的人類生存棲息地，長(zhǎng)期以來(lái)由于過度放牧和刈割等人類活動(dòng)影響，退化、沙化、鹽堿化以及牧草質(zhì)量、產(chǎn)量和生物量降低等現(xiàn)象較為普遍和嚴(yán)重，已引起人們的廣泛關(guān)注和重視[1-3]。青海省在20世紀(jì)90年代末的單位面積草產(chǎn)量比80年代下降了10%～40%，有的地區(qū)甚至下降到了50%～90%。海西、果洛等牧區(qū)，鼠害導(dǎo)致畜牧業(yè)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)下降，牛、羊的平均胴體重比20世紀(jì)80年代分別降低26.0%和24.3%,而且遭受鼠害嚴(yán)重危害的草場(chǎng),導(dǎo)致年產(chǎn)值不足750元/hm2[4]。三江源的鼠害危害面積在2007年達(dá)到503萬(wàn)hm2，為該地區(qū)可用草場(chǎng)面積的28%，黃河源區(qū)鼠害導(dǎo)致的退化黑土灘地達(dá)到50%。果洛州達(dá)日縣鼠害面積從20世紀(jì)70年代的42.0萬(wàn)hm2擴(kuò)大到現(xiàn)在的64.0萬(wàn)hm2，占可利用草場(chǎng)面積的50.70%[5-6]。然而，20世紀(jì)80年代中期至90年代中期，部分地方對(duì)鼠害治理重視程度不足，有些地區(qū)甚至停止滅鼠，鼠害再次嚴(yán)重爆發(fā)[7]。

近年來(lái)，隨著三江源生態(tài)保護(hù)綜合治理、退牧還草工程等重大生態(tài)保護(hù)工程的實(shí)施，退化草地治理面積逐年加大，鼠害治理工程規(guī)模也逐年增加，但是關(guān)于工程效果的持續(xù)時(shí)間，在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)對(duì)植物群落及產(chǎn)量的影響研究相對(duì)較少。為此，通過2010—2016年連續(xù)7年對(duì)達(dá)日縣鼠害防治區(qū)和對(duì)照區(qū)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，旨在通過對(duì)比分析鼠害防治項(xiàng)目的實(shí)施對(duì)植物群落及產(chǎn)量的影響，探討在防治后時(shí)間尺度上產(chǎn)生的影響，為三江源退化草地治理提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1研究區(qū)地理自然概況青海省達(dá)日縣地處青藏高原中部，系果洛藏族自治州南部，東部與班瑪縣和久治縣為鄰，南與四川省色達(dá)縣和石渠縣為界，西部與瑪多縣相連，北部與瑪沁縣和甘德縣隔黃河相望，東西長(zhǎng)162 km，南北寬126 km，平均海拔 4 500 m 左右，高寒缺氧，災(zāi)情頻繁，年平均氣溫-1.3 ℃，年平均降水量569 mm，每年的5月中旬草地開始返青，牧草生長(zhǎng)期只有120 d左右[8]。全縣土地總面積148.4萬(wàn)hm2，截至 2003 年底天然草場(chǎng)面積 140.2萬(wàn)hm2，其中可利用草場(chǎng)面積 111.7萬(wàn)hm2，占天然草場(chǎng)總面積的79.75%。近年來(lái)，由于草場(chǎng)牲畜超載，風(fēng)化、干旱、鼠害等自然災(zāi)害和人為破壞嚴(yán)重，草場(chǎng)退化不斷加劇，全縣退化草場(chǎng)面積78.2萬(wàn)hm2，占可利用草場(chǎng)面積的70.01%，鼠害面積從20世紀(jì)70年代的42.0萬(wàn)hm2擴(kuò)大到現(xiàn)在的64.0萬(wàn)hm2，占可利用草場(chǎng)面積的57.30%，“黑土灘”面積達(dá)57.5萬(wàn)hm2，占草場(chǎng)面積的41.01%[8]。

1.2樣地設(shè)置樣地應(yīng)選擇在相應(yīng)群落的典型地段，而且在工程區(qū)和工程區(qū)外同時(shí)選擇。所選樣地要具有該類型分布的典型環(huán)境和植被特征，植被系統(tǒng)發(fā)育完整，具有代表性。樣地內(nèi)要求生境條件、植物群落種類組成、群落結(jié)構(gòu)、利用方式和利用強(qiáng)度等具有相對(duì)一致性；樣地之間要具有異質(zhì)性，每個(gè)樣地能夠控制最大范圍內(nèi)的地貌、植被等條件要具有同質(zhì)性，即地貌及植被生長(zhǎng)狀況應(yīng)相似。

1.3樣方選擇樣方是能夠代表樣地信息特征的基本采樣單元，用于獲取樣地的基本信息。樣方設(shè)置在樣地內(nèi)，沿任意方向每隔一定距離設(shè)置一個(gè)樣方。選定第1個(gè)樣方后，按一定方向、一定距離依次確定第2、3個(gè)重復(fù)樣方等。樣方設(shè)置既要考慮代表性，又要有隨機(jī)性。樣方之間的間隔控制在250 m。為獲得最接近真實(shí)的生物量，在被調(diào)查的樣地內(nèi)，盡量選擇未利用的區(qū)域做測(cè)產(chǎn)樣方。草本樣方為正方形，面積一般為0.5～1.0 m2，一個(gè)樣地內(nèi)不少于3個(gè)樣方。

1.4測(cè)定方法

1.4.1高度觀測(cè)。用鋼卷尺測(cè)量樣方內(nèi)所有植物的生殖枝(開花、結(jié)實(shí)的枝條)和營(yíng)養(yǎng)枝(禾草、莎草植物的葉片，其他植物不開花結(jié)實(shí)的枝條)的自然高度10次并記錄，最后統(tǒng)計(jì)全部植株的平均高度。

1.4.2蓋度觀測(cè)。采樣針刺法：如樣方框?yàn)? m2，借助于鋼卷尺和樣方框繩上每隔2.5 cm的標(biāo)記，用粗約2 mm的細(xì)針，按順序在樣方內(nèi)上下左右點(diǎn)(共100個(gè)點(diǎn))上，從植被的上方垂直下插，如果針與植物接觸，即算作一次“有”、如沒有接觸則算“無(wú)”不劃記。最后計(jì)算劃記的數(shù)次，用百分?jǐn)?shù)表示即為蓋度。

1.4.3地上生物量測(cè)定。將樣方內(nèi)植物地面以上所有綠色部分用剪刀齊地面剪下，分種分別裝進(jìn)信封袋，做好標(biāo)記。稱量鮮重后，65 ℃烘干稱量干重，并將測(cè)得的干重?cái)?shù)據(jù)記錄，數(shù)據(jù)保留小數(shù)點(diǎn)后2位。

1.4.4數(shù)據(jù)整理及分析。收集所有的數(shù)據(jù)，用Excel 2010 和DPS 6.55進(jìn)行整理和統(tǒng)計(jì)分析。

1.5防治效果檢查在2010年鼠害防治項(xiàng)目實(shí)施時(shí)，每個(gè)防治組抽調(diào)4人,并配備技術(shù)人員1名組成質(zhì)量檢查組，負(fù)責(zé)調(diào)查防前密度、防后效果、完成的防治面積。具體方法是：在每個(gè)防治作業(yè)小區(qū)，按其鼠害分布狀況選擇害鼠高、中、低不同密度區(qū)域分別設(shè)樣3個(gè)，共設(shè)樣方9個(gè)，樣方面積6.67 hm2(高原鼢鼠不小于0.25 hm2)，并用GPS定位。高原鼠兔防治前后用堵洞開洞法檢查密度，即第1天堵洞，24 h后檢查有效洞。為減少誤差，在檢查有效洞時(shí)，需在堵洞后盜開的有效洞口先置放明顯統(tǒng)一的標(biāo)記物，然后進(jìn)行檢查，確定無(wú)遺漏后，將標(biāo)記物揀起統(tǒng)計(jì)。投藥后第7天，用同樣的方法在同一樣區(qū)內(nèi)進(jìn)行防后效果檢查，以9個(gè)樣區(qū)的平均數(shù)評(píng)價(jià)各作業(yè)組最終防治效果。

2 結(jié)果與分析

2.1工程區(qū)植被狀況由圖1可知，工程區(qū)植被高度在2010年最高為7.57 cm，隨后呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，在2013年達(dá)到最低6.27 cm，差異顯著(P<0.05)；之后又呈現(xiàn)出上升的趨勢(shì)，在2016年達(dá)到7.27 cm。由圖2可知，工程區(qū)植被蓋度在2010年較高為76%，隨后呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，在2013年達(dá)到最低73%，差異顯著(P<0.05)；之后又呈現(xiàn)出上升的趨勢(shì)，在2016年達(dá)到78%。由圖3可知，工程區(qū)植被產(chǎn)量在2010年最高為2 710 g，隨后逐年下降，在2015年達(dá)到最低2 157 g，差異顯著(P<0.05)；但在2016年產(chǎn)量又增加，達(dá)到2 483 g，呈上升趨勢(shì)。植被高度、群落蓋度、產(chǎn)量總體趨勢(shì)為先減小后增加。

圖1 工程區(qū)植被高度Fig.1 Vegetation height of project area

圖2 工程區(qū)植被蓋度Fig.2 Vegetation coverage of project area

圖3 工程區(qū)植被產(chǎn)量Fig.3 Vegetation yield of project area

2.2對(duì)照區(qū)植被狀況由圖4、5、6可知，在對(duì)照區(qū)植被高度、蓋度和產(chǎn)量都呈現(xiàn)逐年下降的趨勢(shì)，且下降明顯，差異顯著(P<0.05)。2010年對(duì)照區(qū)植被高度為7.47 cm，至2016年下降至5.83 cm，與2010年相比較，植被高度下降差異顯著(P<0.05)。植被蓋度從2010年73.67%下降至2016年60.34%，差異顯著(P>0.05)，從圖中可看出下降速率較平穩(wěn)。同樣，植被產(chǎn)量從2010年1 906.67 g下降至2014年1 787.0 g，下降速率較平穩(wěn)，但從2014年至2016年，下降速率加快，產(chǎn)量從2014年1 787.0 g下降至2016年1 339.0 g，差異極顯著(P<0.01)。

圖4 對(duì)照區(qū)植被高度Fig.4 Vegetation height of control area

圖5 對(duì)照區(qū)植被蓋度Fig.5 Vegetation coverage of control area

圖6 對(duì)照區(qū)植被產(chǎn)量Fig.6 Vegetation yield of control area

2.3工程效益比較由圖7、8、9可知，工程區(qū)的植被高度、蓋度和產(chǎn)量都高于對(duì)照區(qū)，且差異顯著。圖7中工程區(qū)植被高度均值為6.82 cm，對(duì)照區(qū)植被高度均值為6.43 cm，工程區(qū)植被高度高出對(duì)照區(qū)植被高度6%。圖8中工程區(qū)植被蓋度均值為75.39%，對(duì)照區(qū)植被高度均值為66.67%，工程區(qū)植被蓋度高出對(duì)照區(qū)植被高度13%。圖9中功能區(qū)植被生物量均值為2 384.29 g，對(duì)照區(qū)植被生物量均值為1 762.57 g，工程區(qū)植被生物量高出對(duì)照區(qū)植被生物量35%。工程區(qū)和對(duì)照區(qū)的植被高度、蓋度和生物量3個(gè)指標(biāo)相比較，植被生物量增幅最大，差異最顯著。其次是植被蓋度，植被高度增幅最小。

圖7 植被高度比較Fig.7 Comparison of vegetation height

圖8 植被蓋度比較Fig.8 Comparison of vegetation coverage

圖9 植被產(chǎn)量比較Fig.9 Comparison of vegetation yield

2.4地上生物量、高度、蓋度的相關(guān)性分析在工程區(qū)和對(duì)照區(qū)，地上生物量與草叢高度、植被蓋度的相關(guān)分析表明，在工程區(qū)中，地上生物量與草叢高度為正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)(r)達(dá)到0.924 3(P<0.01)，地上生物量與植被蓋度為正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)(r)達(dá)到0.819(P<0.01)；在對(duì)照區(qū)中，地上生物量與草叢高度為正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)(r)達(dá)到 0.712 3(P<0.01)，地上生物量與植被蓋度為正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)(r)達(dá)到= 0.811 7(P<0.01)(相關(guān)系數(shù)臨界值，a=0.05時(shí)，r=0.754 5a=0.01時(shí)，r=0.874 5)(表1)。與對(duì)照區(qū)相比，工程區(qū)內(nèi)地上生物量與草叢高度的相關(guān)性增加，地上生物量與植被蓋度的相關(guān)性減??；無(wú)論是工程區(qū)還是對(duì)照區(qū)，草叢高度對(duì)地上生物量的貢獻(xiàn)大于植被蓋度。

表1地上生物量、高度、蓋度的相關(guān)性分析

Table1Correlationanalysisofabovegroundbiomass,heightandcoverage

處理Treatment地上生物量Aboveground biomass指標(biāo)Index相關(guān)系數(shù)Correlation coefficient貢獻(xiàn)率Contribution rate∥%工程區(qū)Project area 草叢高度r=0.924 3??91.61植被蓋度r=0.819??6.23對(duì)照區(qū)Control area草叢高度r=0.712 3??89.04植被蓋度r=0.811 7??10.56

3 討論

由于牧區(qū)人口的大幅度增長(zhǎng)，草原的放牧強(qiáng)度普遍增高，受到短期經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)使，人們?cè)黾恿藢?duì)草原生態(tài)資源的利用強(qiáng)度，不顧草地的承載量，由此改變了害鼠及其生活環(huán)境的平衡，導(dǎo)致害鼠的大量繁殖擴(kuò)張，草地質(zhì)量下降，植被覆蓋度降低，土壤沙化，向黑土灘型轉(zhuǎn)變。而該過程又加重了鼠害，形成惡性循環(huán)[8]。研究表明，高原鼠兔(ochotona curzoniae)對(duì)草地的頻繁挖掘和對(duì)草原植物的啃食可能導(dǎo)致草原退化的發(fā)生。楊曉慧等[9-10]研究顯示，高原鼠兔自然種群每只每日平均采食鮮草66 g，全年損耗牧草24.09 kg。該項(xiàng)研究得出類似的結(jié)果，對(duì)照區(qū)植被高度、蓋度和產(chǎn)量都呈現(xiàn)逐年下降的趨勢(shì)，且下降明顯，差異顯著(P<0.05)；工程區(qū)的植被高度、蓋度和產(chǎn)量都高于對(duì)照區(qū)，且差異顯著，說(shuō)明鼠害對(duì)草原退化影響較大，鼠害為害將加速草原的退化進(jìn)程。雷巖等[11]的研究顯示，在通過一系列措施治理后，根據(jù)每年牧草檢測(cè)數(shù)據(jù)顯示，草地植被蓋度明顯增加，產(chǎn)草量提高400 kg/hm2左右，牧草高度提高了3～6 cm，從而改善生態(tài)環(huán)境。而研究結(jié)果顯示，植被高度、群落蓋度、產(chǎn)草量總體趨勢(shì)均為先減小后增加，說(shuō)明鼠害防治后項(xiàng)目區(qū)植被恢復(fù)有緩沖適應(yīng)期，植被高度、蓋度及產(chǎn)草量是逐步開始恢復(fù)的，通過幾年的修養(yǎng)才開始逐漸增加，同時(shí)，該研究表明草叢高度對(duì)地上生物量的貢獻(xiàn)大于植被蓋度

4 結(jié)論

(1)工程區(qū)的植被高度、蓋度和產(chǎn)量呈先減小后增大的變化趨勢(shì)，均高于對(duì)照區(qū)，且差異顯著；植被高度、蓋度從監(jiān)測(cè)第4年開始逐年增加，產(chǎn)量從第6年才開始增加。

(2)對(duì)照區(qū)植被高度、蓋度和產(chǎn)量都呈現(xiàn)逐年下降的趨勢(shì)，下降明顯，差異顯著。

(3)無(wú)論是工程區(qū)還是對(duì)照區(qū)，草叢高度對(duì)地上生物量的貢獻(xiàn)大于植被蓋度。