退化草地植被修復(fù)研究進(jìn)展

馬鳳江，潘 晶，郝 英，楊 姝，楊 寧，陳小杏，陳玉華

（1.遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，遼寧 沈陽 110161；2.義縣林業(yè)發(fā)展服務(wù)中心，遼寧 錦州 121100；3.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)，遼寧 沈陽 110866；4.喀左縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局種子管理站，遼寧 朝陽 122300）

近年來隨著時(shí)代的發(fā)展與進(jìn)步，全球氣候變暖和人類的過度開發(fā)引發(fā)了地球植被覆蓋度下降以及鼠害等問題，從而導(dǎo)致了不同程度的草地退化，草地植被退化已經(jīng)成為全球性環(huán)境問題之一。我國的草地資源極其豐富，草地總面積約占國土總面積的41.7%，僅次于澳大利亞，位居世界第二，具有重要的經(jīng)濟(jì)、社會以及生態(tài)價(jià)值[1]。我國的天然草地面積約有90%遭受不同程度的退化，其中有一部分地區(qū)出現(xiàn)嚴(yán)重的沙化問題，人們不合理的使用和開發(fā)致使我國成為草地退化最嚴(yán)重的國家。草地退化表現(xiàn)為草地植被覆蓋度下降、植株矮化、草地生產(chǎn)力下降、植物群落結(jié)構(gòu)變化、物種多樣性降低等，并且土壤的有機(jī)質(zhì)含量降低、土壤的養(yǎng)分水分下降等[2]。目前，我國已經(jīng)高度重視草原生態(tài)修復(fù)的治理工作，在“十三五”規(guī)劃中提出的一系列重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目，包括“三江源區(qū)退化高寒生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)技術(shù)及示范”、“北方草甸退化草地治理技術(shù)與示范”等，為我國的草地生態(tài)修復(fù)提供重要的渠道[3]。退化草地修復(fù)已經(jīng)成為當(dāng)下急需解決的重要性問題。本文通過對國內(nèi)外退化草地修復(fù)相關(guān)研究報(bào)道的整合與分析，分析當(dāng)前退化草地植被修復(fù)的研究進(jìn)展情況，為退化草地生態(tài)修復(fù)提供一定的理論依據(jù)。

1 草地植被退化的原因

草地植被退化不是一種因素造成的，是多種因素共同作用的結(jié)果，比如自然因素、人為因素以及其它因素等。主要的自然因素有氣候條件和自然災(zāi)害，主要的人為因素有超載過牧和毀草開荒。

1.1 自然因素

自然因素是造成草地植被退化的重要因素之一。草地作為生態(tài)系統(tǒng)重要的組成部分，相對于其它生態(tài)環(huán)境更脆弱，因此對氣候的變化以及自然災(zāi)害較為敏感。金國平等[4]研究認(rèn)為，不同的氣候變化會對區(qū)域草地植被、草地植被類型以及草地返青有影響且存在一定的差異性。梁艷等[5]研究認(rèn)為溫度升高會加快土壤碳的分解、降低植物的物種豐富度、草地生產(chǎn)力也會受到影響且存在區(qū)域差異性，降水量也會對草原植被覆蓋度有影響。鼠蟲害是近年來的主要自然災(zāi)害，王新源等[6]研究發(fā)現(xiàn)在祁連山公園，以蝗災(zāi)為代表的蟲害引起的牧草損失率高達(dá)50%～80%，馮冰[7]研究發(fā)現(xiàn)瑪曲縣約有90%的退化草地是由鼠蟲害造成的，牧草年損失量高達(dá)23.57萬t。才登巴·金保等[8]研究發(fā)現(xiàn)巴音布魯克草地有大量的毒害草入侵，導(dǎo)致優(yōu)良牧草發(fā)育不良而枯死，加劇了草地的退化。因此，自然災(zāi)害儼然成為草地植被退化的重要因素之一。

1.2 人為因素

人為因素是導(dǎo)致草地植被退化的主要因素。近年來隨著牧民放牧強(qiáng)度的增大，草地植被生產(chǎn)力不斷下降、生態(tài)系統(tǒng)平衡遭到破壞，草地生態(tài)群落物種豐富度下降，致使草地退化加深，顯然超載放牧是草地退化的主要原因。朱明軍[9]研究認(rèn)為過度放牧?xí)档椭参锏母叨?，降低牧草的再生能力。M.P.Lyseng等以及M.R.R.Loeser等[10-11]研究認(rèn)為與適度放牧相比，高強(qiáng)度、長時(shí)間的放牧?xí)档凸嗄镜母采w率，導(dǎo)致多年生草覆蓋面積下降，物種豐富度降低，毒害草增加。張揚(yáng)建等[12]研究認(rèn)為放牧?xí)ㄟ^草地群落的物種組成、生物多樣性以及土壤的理化性質(zhì)的改變，影響草地生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，導(dǎo)致草地植被退化。張蒙等[13]研究認(rèn)為，過度放牧能夠影響土壤有機(jī)碳的輸入和分配、轉(zhuǎn)化利用以及輸出，間接導(dǎo)致大面積草地植被退化。宋宗水[14]研究表明，小尤爾都斯草場放牧數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過草場的承載能力，放牧數(shù)量高達(dá)100萬頭以上，致使草場逆向演替，加劇草原“三化”現(xiàn)象。

除了超載放牧以外，毀草開荒也是加速草地退化的重要人為因素之一。開墾草原會破壞植被與土壤之間的平衡，隨著開墾時(shí)間的延長，草地中的粗砂粒含量升高，1年生草本植物逐漸比多年生草本植物長勢強(qiáng)。因此，相對于自然因素，人為因素對草地植被退化的影響更大。

1.3 其他綜合因素

以上兩種因素的共同作用以及一些其它因素也能引起草地植被的退化。張明等[15]研究表明，青海湖流域由于人口增加，大量草地被開墾建設(shè)為耕田或城鎮(zhèn)，加之該流域氣候干冷、降水少，在兩種因素的共同影響下該流域草地大面積減少、物種豐富度以及草地產(chǎn)量下降，成為草地退化嚴(yán)重的流域。張英俊等[16]研究表明，我國草原動物生產(chǎn)總體水平落后于發(fā)達(dá)國家，不到20%的畜牧產(chǎn)品由牧草轉(zhuǎn)化，剩下的都是由人工飼料完成。因此，草地生產(chǎn)水平滯后等問題也會引起草地過度利用，間接導(dǎo)致草地退化。

2 退化草地植被修復(fù)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

根據(jù)不同環(huán)境、不同溫度等條件劃分不同類型的草地，因此具有相應(yīng)的多種修復(fù)技術(shù)。蔣勝競等[17]研究表明，我國草地生態(tài)修復(fù)技術(shù)共有20種，其中最常用的是圍欄封育、補(bǔ)播、草地施肥、灌溉以及鼠害防治等。其中，草方格沙障和草地滅鼠是我國特有的修復(fù)技術(shù)，但缺少干草覆蓋和草皮移植的相關(guān)研究報(bào)道，而干草覆蓋和草皮移植在德國、美國等國家應(yīng)用，并且取得較好的實(shí)踐結(jié)果。C.Eichberg等[18]研究表明，草皮移植在沙質(zhì)地區(qū)恢復(fù)草地生態(tài)系統(tǒng)非常有效，植物群落結(jié)構(gòu)明顯改善。以下列舉幾種常見的退化草地修復(fù)技術(shù)。

2.1 圍欄封育

圍欄封育主要針對重度退化的草地，前人做了大量的相關(guān)研究并取得了顯著性的效果，應(yīng)用頻率最高。孫磊等[19]研究表明，圍欄顯著提高了草地的生物多樣性、地上與地下生物量以及土壤種子庫種子數(shù)。張曉燕等[20]研究表明，圍欄內(nèi)的物種數(shù)目比圍欄外高，圍欄內(nèi)雜草多且地上生物量比圍欄外明顯增加。葉瑞卿等[21]研究表明圍欄封育使退化草地的“四度一量”顯著提高，群落物種豐富度增加，草地生態(tài)功能趨于穩(wěn)定。阿穆拉等[22]研究表明，荒漠草原進(jìn)行封育之后，鮮草和干草產(chǎn)量顯著提高，封育后以優(yōu)勢牧草占主導(dǎo)地位，未封育的多數(shù)是劣質(zhì)草。蘇建紅等[23]研究表明，巴音布魯克草原圍欄封育后的土壤含水量、土壤有機(jī)質(zhì)含量上升，使土壤環(huán)境得到較大的改善。但是圍欄封育的時(shí)間需要根據(jù)當(dāng)?shù)夭莸赝嘶闆r以及圍欄封育后的恢復(fù)情況來制定，不然會適得其反。

2.2 補(bǔ)播

草地補(bǔ)播是在不破壞或少破壞原有植被基礎(chǔ)上，通過補(bǔ)播一些優(yōu)勢草種來提高退化草地的物種多樣性以及生產(chǎn)力，適用于輕度和中度的退化草地，在沙質(zhì)土壤地區(qū)更為適用。閻子盟等[24]研究表明，以禾本科為主的草地上補(bǔ)播豆科牧草，可以提高草地的產(chǎn)量與品質(zhì)、改善草地群落的營養(yǎng)成分以及土壤的理化性質(zhì)。孫磊等[25]研究表明，通過免耕補(bǔ)播能夠提高草地的地上生物量、植被高度和覆蓋度以及草地生產(chǎn)力，而且對草地多樣性起到較好的保護(hù)作用。程金芝等[26]研究表明，免耕深松補(bǔ)播能夠促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)的分解，增加土壤的營養(yǎng)成分，促進(jìn)草地植被生長。張強(qiáng)強(qiáng)等[27]研究表明，補(bǔ)播后的牧草出苗率、越冬率、返青率都較好，草地產(chǎn)量和品質(zhì)得到提高，促進(jìn)草地生態(tài)平衡。因此，適當(dāng)?shù)难a(bǔ)播能夠提高草地物種多樣性以及土壤營養(yǎng)成分，促進(jìn)退化草地的恢復(fù)。

2.3 施肥、灌溉

施肥和灌溉都是治理退化草地的有效措施，謝文棟等[28]認(rèn)為施肥能夠提高牧草產(chǎn)量，肥料以農(nóng)家肥為主，根據(jù)不同草地的施肥量進(jìn)行均勻撒施；灌溉可保證供水充足，滿足牧草對水分的需要，促進(jìn)牧草的生長從而提高牧草的產(chǎn)量。

2.4 鼠害防治

老鼠的繁殖和入侵會使土壤里大量出現(xiàn)鼠洞，導(dǎo)致牧草根系被切斷而死亡，因此，滅鼠是退化草地治理的關(guān)鍵技術(shù)措施。在進(jìn)行退化草地治理前必須先進(jìn)行滅鼠處理。滅鼠有物理防治、化學(xué)防治和生物防治等方法。物理防治又稱機(jī)械防治，即使用各種捕鼠器進(jìn)行捕捉，或者設(shè)置招鷹架進(jìn)行滅鼠?；瘜W(xué)防治即通過化學(xué)試劑注射到鼠體內(nèi)使其致死來控制或消滅鼠害。涂雄兵等[29]認(rèn)為向老鼠注射微生物可以使其產(chǎn)生某種疾病致死，以此達(dá)到滅鼠目的。生物滅鼠以及生態(tài)學(xué)滅鼠是生物防治的兩大部分，生物滅鼠是利用老鼠的天敵減少鼠害，生態(tài)學(xué)滅鼠是通過破壞鼠的棲息環(huán)境達(dá)到滅鼠效果。洪軍等[30]認(rèn)為，高原鼠兔密度與植被密切相關(guān)，可以通過控制植被覆蓋度來達(dá)到滅鼠的目的。

3 總結(jié)與對策

目前，在自然因素和人為因素的影響下，我國草地已經(jīng)出現(xiàn)了物種多樣性、草地生產(chǎn)力、土壤肥力以及草地動物生產(chǎn)水平不斷下降等問題，加劇了草地的退化。我國對于草地生態(tài)系統(tǒng)的重視不斷加強(qiáng)，生態(tài)文明建設(shè)體系也日趨完善，目前我國已掌握圍欄封育、補(bǔ)播、草地施肥等20種草地修復(fù)技術(shù)。退化草地的主要修復(fù)技術(shù)包含圍欄封育、補(bǔ)播、草地施肥灌溉和鼠害防治等，圍欄封育是應(yīng)用頻率最廣的修復(fù)技術(shù)，草方格沙障和草地滅鼠是我國特有的退化草地修復(fù)技術(shù)。根據(jù)不同環(huán)境以及退化程度等條件使用不同的草地植被修復(fù)技術(shù)，補(bǔ)播、施肥灌溉以及鼠害防治等草地修復(fù)技術(shù)適用于輕度以及中度退化的草地修復(fù)；圍欄封育、建立人工草地適用于重度退化的草地修復(fù)。退化草地修復(fù)技術(shù)還有明顯的地域性特征，東北草原區(qū)使用最多的是栽培草地；蒙寧區(qū)、青藏高原區(qū)以及西北區(qū)使用最多的是圍欄封育和補(bǔ)播；中原區(qū)使用最多的是退耕還草。進(jìn)行補(bǔ)播前需要做好充足的準(zhǔn)備，如確定補(bǔ)播地域，調(diào)查當(dāng)?shù)亟邓?、土壤、地形等條件。從補(bǔ)播牧草種類來看，具抗干旱及根深特點(diǎn)的牧草適合干旱地區(qū)的草地，具耐水性特點(diǎn)的牧草適合水澇區(qū)的草地，具耐寒及越冬性好的牧草適合寒冷地區(qū)的草地。播種期一般選擇在初夏和雨季開始補(bǔ)播，經(jīng)過3～4個(gè)月生長后根系入土較深，可提高牧草的成活率和越冬率。

我國特有的修復(fù)技術(shù)是草方格沙障和草地滅鼠，但在草皮移植和干草覆蓋這兩種技術(shù)上遠(yuǎn)不如美國和德國。我國草地類型豐富，但優(yōu)良種子的培育和供給不足，導(dǎo)致草種業(yè)極其落后，依賴進(jìn)口種子來進(jìn)行退化草地修復(fù)。加大對草地植被修復(fù)優(yōu)良品種的研究、培育和推廣，是我國需要解決的重要難題之一。雖然我國已經(jīng)陸續(xù)開發(fā)了一系列新型的草地改良機(jī)械，但還存在很多不足且需要配套國外進(jìn)口的草地作業(yè)機(jī)械。我國草地退化程度和類型差異大，且地形崎嶇不平，交通、機(jī)械設(shè)施落后，如何在惡劣自然條件下進(jìn)行草地機(jī)械作業(yè)、擺脫對進(jìn)口修復(fù)機(jī)械的依賴，以及如何實(shí)現(xiàn)不同種類大小的種子在修復(fù)中一次性作業(yè)是我國急需突破的技術(shù)難題。退化草地植被修復(fù)是漫長的過程，草地退化修復(fù)完成后還需要及時(shí)進(jìn)行評價(jià)、維護(hù)和利用，在這些方面我國還有所欠缺，需要進(jìn)一步的完善和發(fā)展。