不同利用方式天然草原地上植被特征變化研究

羅天旭, 秦麗萍, 白文麗, 胡發(fā)成, 姜有威

(武威市草原工作站 甘肅 武威 733000)

草原是我國(guó)面積最大的陸地生態(tài)系統(tǒng),在發(fā)展畜牧業(yè)和保護(hù)生態(tài)環(huán)境方面具有不可替代的作用。放牧是草地最常見的利用方式,通過(guò)家畜采食、踐踏和排泄糞便等直接影響草地的生產(chǎn)能力,但過(guò)度放牧和不合理利用易造成草地退化、沙化,引發(fā)水土流失、水源涵養(yǎng)功能衰減,生產(chǎn)能力下降等問(wèn)題。為了保護(hù)草原生態(tài)環(huán)境,開始探索實(shí)施禁牧、季節(jié)性放牧等草原保護(hù)利用措施,其中,禁牧主要通過(guò)圍欄封育禁止放牧利用,從而達(dá)到恢復(fù)草原生態(tài)的目的;季節(jié)性放牧則是按照季節(jié)限定放牧模式的一種利用措施,其中冷季放牧是季節(jié)性放牧較常見方式,指在冬春季氣溫較低時(shí)進(jìn)行適度放牧,而在牧草生長(zhǎng)季進(jìn)行休牧的一種草地利用方式。常年放牧則是不進(jìn)行任何干預(yù)的自然放牧,天然草原利用方式直接影響到生態(tài)系統(tǒng)的平衡與穩(wěn)定。

近些年,針對(duì)不同利用方式天然草原植被特征的變化,大量學(xué)者開展了研究。大部分研究發(fā)現(xiàn),隨著放牧強(qiáng)度的增加,地上地下生物量均呈減少趨勢(shì);劉佳慧等對(duì)錫林郭勒典型草原進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn),隨著放牧強(qiáng)度的增加,物種豐富度指數(shù)呈先增加后降低趨勢(shì),在中度放牧區(qū)達(dá)到最大值,何晴波等對(duì)黃土高原典型草原進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn),封育顯著降低了地上植被物種豐富度,王化等發(fā)現(xiàn)改善放牧管理對(duì)物種豐富度增加的作用不明顯。綜合前人的研究發(fā)現(xiàn),不同利用方式天然草原植被特征變化不盡一致。截至目前,白文麗等對(duì)天祝縣草原圍欄封育期限及利用模式效果進(jìn)行了研究,利用方式對(duì)武威地區(qū)天然草原植被特征的影響尚未有更深入的研究報(bào)道?；诖?本試驗(yàn)以高寒草甸、溫性草原和溫性荒漠草原三種代表性天然草原為研究對(duì)象,通過(guò)對(duì)不同利用方式地上植被特征進(jìn)行調(diào)查分析,揭示不同利用方式對(duì)天然草原地上生物量和物種豐富度的影響,以期為天然草原合理利用提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)均位于武威市境內(nèi),盡量選取植被類型差異較小,土壤類型一致的同種類型草原。在不同利用方式天然草原上,隨機(jī)選取3個(gè)樣點(diǎn),每個(gè)樣地面積為1 m2。具體試驗(yàn)地分布情況如下:禁牧、冷季放牧和常年放牧高寒草甸選擇在天?？h抓喜秀龍鎮(zhèn)南泥溝村八支溝,海拔2 900 m左右;禁牧、冷季放牧和常年放牧溫性草原選擇在天?？h松山鎮(zhèn)芨芨灘村,海拔2 800 m左右。禁牧和冷季放牧溫性荒漠草原選擇在古浪縣新堡鄉(xiāng)黃蟒塘村,海拔2 100 m左右。

1.2 調(diào)查研究方法

8～9月,在植被生長(zhǎng)盛期,對(duì)地上生物量及物種豐富度進(jìn)行測(cè)定。地上生物量通過(guò)將樣方內(nèi)植物齊地面剪割后稱其鮮重獲得;物種豐富度通過(guò)對(duì)樣方內(nèi)所有植物種的數(shù)量進(jìn)行調(diào)查記錄獲得。

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用excel 2020進(jìn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和處理,用SPSS24.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因子方差(one-way ANOVA)分析、成對(duì)樣本T檢驗(yàn)和Duncan多重比較。

2 結(jié)果

2.1 不同利用方式天然草原地上生物量的變化

從表1可以看出,不同利用方式高寒草甸、溫性草原和溫性荒漠草原地上生物量之間差異顯著(P<0.05)。禁牧天然草原地上生物量最高,禁牧和冷季放牧高寒草甸地上生物量約是常年放牧的4.2倍和3.9倍,禁牧和冷季放牧溫性草原地上生物量約是常年放牧的3.8倍和3.4倍,禁牧和冷季放牧高寒草甸和溫性草原地上生物量之間差異不顯著(P<0.05);禁牧溫性荒漠草原地上生物量顯著高于冷季放牧(P<0.05)。

表1 地上生物量的變化 g/m2

2.2 不同利用方式天然草原物種豐富度的變化

從表2可以看出,放牧利用高寒草甸和溫性草原物種豐富度顯著高于禁牧(P<0.05),高寒草甸物種數(shù)19～21種,冷季放牧和常年放牧之間差異不顯著(P<0.05),溫性草原物種數(shù)9～11種,放牧利用比禁牧物種數(shù)多1～2種。溫性荒漠草原物種數(shù)3～4種,且禁牧和冷季放牧之間差異不顯著(P>0.05)。

表2 物種豐富度的變化 種

3 討論

地上生物量是衡量天然草原生產(chǎn)能力的重要指標(biāo)。一般而言,禁牧封育控制了牲畜的采食與踐踏,對(duì)群落地上植被和表層土壤形成了保護(hù),加大了植物進(jìn)行光合作用的面積,從而有利于地上生物量的積累。放牧利用由于家畜的采食造成植物合成和吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的器官被破壞,影響植物光合效率,進(jìn)而影響植物生長(zhǎng),導(dǎo)致牧草生物量下降。本研究也發(fā)現(xiàn),封育顯著提升了高寒草甸、溫性草原和溫性荒漠化草原的地上生物量(P<0.05),且由于冷季放牧僅在冬春季節(jié)氣溫較低時(shí)進(jìn)行適度放牧,并未對(duì)高寒草甸和溫性草原植物生長(zhǎng)季牧草產(chǎn)量造成影響,而溫性荒漠草原由于本身植被稀疏,植物種類較少,冷季放牧后牧草地上生物量有少量降低。

物種多樣性作為生物多樣性在物種水平上的表現(xiàn)形式,可衡量群落結(jié)構(gòu)和功能的復(fù)雜性,能體現(xiàn)出生物間及其與環(huán)境間的關(guān)系以及生物資源的豐富性。前人關(guān)于禁牧和放牧對(duì)物種多樣性的影響暫無(wú)統(tǒng)一定論。本研究發(fā)現(xiàn),禁牧高寒草甸和溫性草原物種豐富度顯著低于放牧利用,可能因?yàn)榻练庥?優(yōu)勢(shì)種具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)和繁殖能力,在空間上占有明顯優(yōu)勢(shì),嚴(yán)重阻礙了其他物種在空間、光照、養(yǎng)分等資源上的競(jìng)爭(zhēng),影響了其他伴生種的萌發(fā)、生長(zhǎng),從而使物種豐富度下降,而放牧利用在一定程度上降低了優(yōu)勢(shì)種的優(yōu)勢(shì)地位,為其他物種提供了更多的存活機(jī)會(huì),這與何晴波等的研究一致。而溫性荒漠草原由于地處干旱少雨地帶,且土壤貧瘠,主要以短花針茅、驢驢蒿、駱駝蓬等荒漠植物為主,植被蓋度本身較低,種間競(jìng)爭(zhēng)較弱,禁牧和冷季放牧并未對(duì)物種豐富度造成影響。

4 結(jié)論

禁牧封育對(duì)草地的影響具有雙面性,合理封育可以提高物種多樣性和草地生產(chǎn)力,利于退化草地的恢復(fù),但長(zhǎng)期禁牧封育使優(yōu)勢(shì)種的生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)過(guò)于明顯,抑制了其他植物的再生和生長(zhǎng),甚至?xí)?dǎo)致植被的灌叢化。而過(guò)度放牧,由于家畜的選擇性采食,優(yōu)良牧草的比例和生物量大幅下降,最終劣質(zhì)牧草在群落中占優(yōu)勢(shì),降低草原植被質(zhì)量。本研究發(fā)現(xiàn),天祝地區(qū)高寒草甸和溫性草原牧草再生能力較強(qiáng),冷季放牧能保持較高的生產(chǎn)力,并使草原資源豐富度和復(fù)雜程度增加,有利于維持草原植物群落的穩(wěn)定,可適時(shí)監(jiān)測(cè)牧草生長(zhǎng)狀況,封育一定期限后適當(dāng)刈割或放牧可以促進(jìn)牧草再生,而古浪縣溫性荒漠草原由于氣候、土壤條件較為惡劣貧瘠,應(yīng)該在封育禁牧的同時(shí)進(jìn)行補(bǔ)播改良,適度增加物種多樣性,提高草原生態(tài)的穩(wěn)定性。