冀北山地草地禁牧與生物多樣性關(guān)系研究

中圖分類號：X171

文章編號：1674-6139（2025）05-0167-05

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

Study on Relationship between Grazing Prohibition and Biodiversity in Mountainous Grasslands in Northern Hebei Province

Wang Fei ^1，2 ，WuDan ^1，2 ，Xing Zhixian1，2，Zhou Jing1，2，LiuKesi2，3 （1.Hebei Province Ecological Environment Monitoring Center，Shijiazhuang O5Oo37，China; 2.NationalEcologicalQualityComprehensiveonitoringStationofAgroastoralEcotoneiBshangHebeiGuyuanO655，China; 3.School of Grassland Science and Technology，China Agricultural University，Beijing 1Oo193，China）

Abstract：Inodertounderstandtheimpactofenclosureandgazingprohbitiononbiodiversityinmountainousgrassandsinheag riculturalpastoraltrasition，thissudyalydgetatiospecsompositionopulatiodaicsndinteraalfuctatio since2016.Thechanges inspeciesrichnessanddominantspeciesbeforeandafterenclosureandgrazingprohibitionmeasuresweresynchronouslycalculatedTheresearchresultsindicatetattherewerechangesinbodiversityanddominantspeciesbeforeandaftertheen closureandgrazingban.Afterimplementingenclosuremeasures，thecommunityheight，coverage，productivity，andbiodiversityinthe studyareancreasedrapidlyButwithfurtherenclosreandgrazigproibition，lantitercontinuestoaccuulateintesudyareao ganicmatercontentincreasesandsomegrassfamilyplantsedlingsarecoveredbydeadbranchesandleavesThegrassandplantommunitycontinestundergrogesiveuesionwiteominancoferenializomatouslantsicreasing，aalbceos plantsdecreasingondisappearingndiolocalcssdreasingeanilLeyusinensisaduallsuassSiaa as the dominant species.

Keywords：northern Hebei；grassland；encirclement；grazing prohibition；biodiversity

前言

冀北壩上是中國東部農(nóng)耕區(qū)與西部草原牧區(qū)相連接的重要生態(tài)過渡帶之一[1]，長期開展生態(tài)監(jiān)測是“山水林田湖草沙”一體化保護(hù)過程中履行生態(tài)環(huán)境監(jiān)管職能的具體體現(xiàn)。草原有“地球皮膚”的美稱，尤其是在干旱、半干旱的生態(tài)過渡帶，保護(hù)草地是保護(hù)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的核心，也是實(shí)現(xiàn)防風(fēng)固沙、涵養(yǎng)水源的基礎(chǔ)[2-4]。壩上農(nóng)牧交錯區(qū)的草地保護(hù)是生態(tài)修復(fù)的起點(diǎn)，植物群落的演替規(guī)律一般是先有草，才有灌木，再有喬木，因此草也被稱為“先鋒植物”。致密的草地植被不僅能有效地防治水土流失，為灌木、喬木的生長創(chuàng)造條件，還可以凈化空氣、涵養(yǎng)水源、防止水土流失，是一項(xiàng)重要的資源。因此，全面加強(qiáng)壩上農(nóng)牧交錯帶草地生態(tài)監(jiān)測，具有重要的生態(tài)科研價值。

為持續(xù)掌握農(nóng)牧交錯帶草地生態(tài)狀況，研究圍封禁牧與草地生物多樣性、以及優(yōu)勢物種之間的關(guān)系[5-8]，2016年至2022年在壩上地區(qū)沽源縣設(shè)立農(nóng)牧交錯帶生態(tài)地面觀測站，對二道渠鄉(xiāng)區(qū)域的典型山地草地啟動了植被調(diào)查與生態(tài)環(huán)境研究，并于2017年對部分區(qū)域?qū)嵤┝藝饨链胧Ｍㄟ^持續(xù)對植被變化的年際動態(tài)展開監(jiān)測，同步測算了圍封禁牧前后物種豐富度和優(yōu)勢物種的變化趨勢，進(jìn)一步研究圍封禁牧對山地草地生物多樣性的影響，從而為山地草地生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支撐[9-10]。（見圖1）

材料與方法

1. 1 監(jiān)測方法

采取樣地調(diào)查與樣方調(diào)查相結(jié)合的方法。樣地調(diào)查時，首先對該樣地進(jìn)行基本描述和記錄，包括樣地編號、樣地面積、調(diào)查日期、經(jīng)緯度、海拔高度、行政區(qū)域歸屬、地形地貌、干擾方式及強(qiáng)度、群落平均高度、平均蓋度等;其次對樣地內(nèi)的物種數(shù)量特征進(jìn)行記錄，包括樣地內(nèi)每一個種子植物名稱、平均高度以及平均蓋度。第二步進(jìn)行樣方調(diào)查，在已劃定的樣地內(nèi)選取3個具有代表性的 1m×1m 的樣方進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查。首先是樣方的基本描述，包括樣方編號、樣方面積、調(diào)查日期、經(jīng)緯度、海拔高度、地形、干擾情況、斑塊類型、樣方平均高度、平均蓋度等。其次測量并記錄樣方內(nèi)每一個物種的名稱、對應(yīng)的營養(yǎng)枝高度、生殖枝高度、分蓋度、株/叢數(shù)，最后采用齊地面劉割法收獲每一個物種的地上生物量并帶回實(shí)驗(yàn)室烘干至恒重（ 24h ）后稱重記錄。對調(diào)查過程中不能確定的物種采集標(biāo)本、壓制標(biāo)本并帶回室內(nèi)進(jìn)行鑒定。

1.2 鑒定方法

野外采集的標(biāo)本在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)依據(jù)形態(tài)特征及解剖特征進(jìn)行鑒定。鑒定的標(biāo)準(zhǔn)來源于中國植物志類書籍，包括《中國植物志》、FloraofChina、《內(nèi)蒙古植物志》和《河北植物志》等（Wuand Phillips，2006；中國科學(xué)院中國植物志編輯委員會，2004；內(nèi)蒙古植物志編輯委員會，1998；河北植物志編輯委員會，1986）。物種名錄的中文名以《中國植物志》為準(zhǔn)。

植物生活型調(diào)查方法采用《中國植被》（中國植被編輯委員會，1980）中提出的生長型系統(tǒng)和根據(jù)休眠芽劃分的生活型系統(tǒng)（Raunkiaer，1934）。

植物的水分生態(tài)類型和區(qū)系地理成分的確定參考《內(nèi)蒙古維管植物分類及其區(qū)系生態(tài)地理分布》（趙一之，2012）。

1.3 數(shù)據(jù)分析

利用Excel2018對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，使用重要值（ImportantValue，IV）對物種的優(yōu)勢度進(jìn)行評價，選用物種豐富度來表征群落多樣性（樣方內(nèi)所有物種數(shù)）。

2 結(jié)果與分析

2.1 物種組成

監(jiān)測樣地為以西北針茅為優(yōu)勢的山地草原，

2022年調(diào)查時，該樣地內(nèi)未發(fā)現(xiàn)鼠洞、蝗蟲等現(xiàn)象，地表無結(jié)皮。因石質(zhì)山坡異質(zhì)性大，物種豐富度較高。尤其是喜石質(zhì)的植物較多，如百里香，老牛筋（Arenaria juncea）、毛葉老牛筋（Arenariacapillaris）、山韭（Allium senescens）、山泡泡（Oxytropis leptophyl-la），翠雀（Delphiniumgrandiflorum）、石竹（Dianthuschinensis）、輪葉委陵菜（Potentillaverticillaris）等。從優(yōu)勢度來看，優(yōu)勢度高的科有禾本科（Gramine-ae）、菊科（Compositae）、薔薇科（Rosaceae）、毛茛科（Ranunculaceae）。優(yōu)勢度高的屬有委陵菜屬（Po-tentilla）、蒿屬（Artemisia）、賴草屬（Leymus）。

在2022年，監(jiān)測樣地共記錄植物23種。在科屬組成上，植物分屬于14科，23屬。其中單子葉植物4科，10屬，10種；雙子葉植物10科，13屬，13種（見圖2）。

物種數(shù)量較多的科有菊科、禾本科、薔薇科、豆科（Leguminosae）等，物種數(shù)量較多的屬有委陵菜屬、蒿屬、龍膽屬（Gentiana）、蚤綴屬（Arenaria）、棘豆屬（Oxytropis）、早熟禾屬（Poa）、苦荬菜屬（Ixeris）等。

2.2 植被特征

監(jiān)測樣地的物種組成在生活型和生長型譜上與沽源縣整體較為一致，生長型以多年生雜類草和一年生植物居多，生活型以地面芽、一年生植物為優(yōu)勢類群，地下芽植物也較多。水分生態(tài)類型譜上，中生植物占 30% ，旱生植物占 70% ，中生類群的比例較沽源縣整體略微下降，旱生類群的比例增加明顯。區(qū)系成分組成與沽源縣整體比例接近，以東古北極植物占據(jù)絕對優(yōu)勢，其次較多的有泛北極、東亞和亞洲中部成分。

（注：pH：多年雜類草，PBG：多年生叢生禾草，PRG：多年生根莖禾草，AH：一年生草本，SS：半灌木。C：地上芽植物，H：地面芽植物，Cr：地下芽植物，T：一年生植物。MP：中生，XM：旱中生，MX：中旱生，TX：旱生，SX：超旱生。EPA：東古北極，HA：泛北極，CA-MA：中亞－亞洲中部，PA：古北極，EA：東亞，MA：亞洲中部，PanT：泛溫帶，WS：世界，CL：栽培植物。）

群落的數(shù)量特征包括群落的蓋度、高度、密度以及地上生物量等指標(biāo)，用于表征群落的外貌、結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)力等特征。根據(jù)2022年調(diào)查結(jié)果，本草地的西北針茅山地草原平均高 50cm ，平均蓋度 50% ，平均密度473株 '_m² ，平均干物質(zhì)生物量 246g/m² 。群落可分為三層，第一層高 50～55cm ，是群落的上層，主要由高大的叢生和根莖禾草組成，以西北針茅和羊草為優(yōu)勢種，伴生有硬質(zhì)早熟禾、羽茅等，是群落的優(yōu)勢層，平均蓋度 42% 。第二層高 20～40cm ，主要是冰草、豬毛蒿、黃囊草、洽草、菊葉委陵菜等植物，蓋度3% 。第三層高 10～20cm ，主要是低矮類的雜類草或小半灌木，有冷蒿、星毛委陵菜、百里香、糙隱子草、桃葉鴉蔥、伏毛山莓草、中華小苦荬、達(dá)烏里秦蘇、輪葉委陵菜、二裂委陵菜等，平均蓋度 6% 。整體上，二道渠山地草原樣地的平均群落高度為 43.7cm ，平均蓋度為 100% ，平均干物質(zhì)量為 207g/m² 。與2016年相比，該樣地的群落高度、蓋度和生物量在2022年分別增長了 118.6%.354.5% 和 140.9% 0

2.3 物種豐富度

物種豐富度是指某一群落中單位面積內(nèi)擁有的物種數(shù)。監(jiān)測結(jié)果顯示，2016年在適當(dāng)?shù)哪翂合拢鞅贬樏┤郝渲忻科椒矫拙哂?3－15種植物。牧壓解除后，物種豐富度在2017年－2020年逐年增加。至2020 年最高，平均20 種gt; ，與2016年相比物種豐富度增加 43% 。在2021年，物種豐富度不增反降，14種/ ，與2016年一樣。2017年后，隨著牧壓解除，群落內(nèi)物種飽和度增加，新增加的物種主要是適口性較好的植物，如瓣蕊唐松草、花苜蓿、多裂委陵菜、菊葉委陵菜等。而適口性差的植物如冷蒿、狼毒、星毛委陵菜等多度下降明顯。

3 討論

3.1 圍封禁牧對生物多樣性的影響

綜合物種豐富度變化情況，圍封禁牧后雖然生產(chǎn)力提升且能保持在較高水平，但是多年后植物多樣性表現(xiàn)出下降，這是因?yàn)閲饨聊晗捱^長后，群落枯落物積累過度，部分禾本科植物幼苗被枯枝落葉遮蓋，導(dǎo)致根莖類植物優(yōu)勢度增加，而其他植物多度下降甚至消失，不利于群落的更新。

3.2圍封禁牧引起的自然演替

演替可以理解為某一地段上一個群落被另一個群落代替的過程，演替是由一系列自然選擇和生境變化所組成，生態(tài)環(huán)境允許不同植物種定居，通過自然選擇，某些植物種為其他植物種所替代。重要值的計(jì)算綜合利用了群落中物種的高度、蓋度和生物量，可以較好地反映物種在群落中的優(yōu)勢程度。本監(jiān)測樣地經(jīng)歷了圍封禁牧引起的自然演替。

根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示（如表1所示），研究草地的建群種在2016年－2020年始終是西北針茅，而2021年，羊草的優(yōu)勢度超過西北針茅成為建群種。群叢類型在年際間變化較大。從西北針茅 + 冷蒿 + 百里香群叢（2016年）經(jīng)過西北針茅 + 百里香 + 毛葉蚤綴群叢（2017年）、西北針茅單優(yōu)群叢（2018年）、西北針茅 + 羊草群叢（2019年-2020年）最終轉(zhuǎn)變?yōu)檠虿?+ 西北針茅群叢（2021年－2022 年）。

3.3 圍封禁牧對山地草地優(yōu)勢物種的影響

在2018年，西北針茅的優(yōu)勢度已經(jīng)達(dá)到 48% ，是群落的單優(yōu)物種，與2016年相比，西北針茅的優(yōu)勢度增加 100% ，該草場已經(jīng)從輕度退化恢復(fù)為具有大比例優(yōu)質(zhì)牧草的優(yōu)良草場。2019年后，隨著圍封年限增加，草場的蓋度和生物量增加明顯，地表枯落物甚至覆蓋地表 80%～100% ，枯落物高度在5cm 以上，極大地限制了叢生類禾草在萌發(fā)時的阻力，而根莖類禾草或軸根型雜類草由于地上部分表現(xiàn)為單株生長，萌發(fā)和生長的阻力較?。涣硗?，土壤的疏松程度和持水量必然會增加，更喜疏松土壤的羊草優(yōu)勢度逐漸增加。

4結(jié)論

研究表明，生物多樣性和優(yōu)勢物種在圍封前后均存在變化，采取圍封禁牧措施后的2～4年，區(qū)域內(nèi)的群落高度、蓋度和生產(chǎn)力，以及生物多樣性均快速增加。但隨著進(jìn)一步的圍封禁牧，在2021年，物種豐富度不增反降，這是因?yàn)閲饽晗捱^長后，研究區(qū)域內(nèi)的植物凋落物不斷積累，有機(jī)質(zhì)含量提升，部分禾本科植物幼苗被枯枝落葉遮蓋，草地植物群落繼續(xù)發(fā)生進(jìn)展演替，即根莖類多年生植物優(yōu)勢度增加，一年生草本植物降低甚至消失，群落生物豐富度有所降低，而羊草逐漸超過西北針茅成為優(yōu)勢物種。

參考文獻(xiàn)：

[1]張強(qiáng)，李玉靈，劉春海，等.冀北壩上沙化土地沙棘人工林的生態(tài)效益[J].林業(yè)與生態(tài)科學(xué)，2022，37（4）：355-362.

[2]李雨鴻，李晶，王婷，等.遼寧省森林和草地植被生態(tài)質(zhì)量演變及氣候響應(yīng)研究［J].環(huán)境科學(xué)與管理，2022，47（4）：159-163.

[3]李倩茹，賈彥龍，王慧軍，等.基于生態(tài)功能區(qū)的河北省生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡與協(xié)同分析［J].地理學(xué)報(bào)，2023，78（11）：2833-2849.

[4]王盛，李亞文，李慶，等.變化環(huán)境影響下張承地區(qū)水源涵養(yǎng)和土壤保持服務(wù)及其權(quán)衡與協(xié)同關(guān)系研究[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2022，42（13）：5391-5403.

[5]王婷，王開麗，豆鵬鵬，等.壩上農(nóng)牧交錯區(qū)一年生飼草與主要農(nóng)作物水分利用效率比較研究[J].草地學(xué)報(bào)，2022，30（12）：3184-3190.

[6]李維維，朱占軍，李玉雯，等.冀北壩上地區(qū)營造樟子松人工林對植被群落特征與土壤理化性質(zhì)的影響[J].林業(yè)與生態(tài)科學(xué)，2023，38（2）：152-160.

[7]劉永杰，楊琴，等.青藏高原退化草地修復(fù)研究進(jìn)展及展望[J].中國草地學(xué)報(bào)，2023，45（10）：131-143.

[8]梅菊芬，李士珍，劉宇晨，等.近20年中國草原生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制研究綜述［J].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2023，44（4）：81-86.

[9]欒卓然，田曉華，呂鳳軍，等.基于遙感張家口壩上地區(qū)1980年-2019年草地變化趨勢與影響因素分析［J].河北地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào)，2022，45（4）：73-79.

[10]吳曉坤，楊重發(fā)，羅文學(xué)，等.天?？h天然草場退化對岔口驛馬品種資源保護(hù)的影響以及應(yīng)對措施[J].畜牧獸醫(yī)雜志，2024，43（2）：25-28.