王 蕾，許冬梅，張晶晶

(1.寧夏草原工作站，寧夏 銀川 750011； 2.寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，寧夏 銀川 750021)

長(zhǎng)期以來(lái)人們對(duì)草地資源采取自然粗放的經(jīng)營(yíng)方式，過(guò)度放牧、亂開(kāi)濫墾等現(xiàn)象使得草地生態(tài)系統(tǒng)退化，系統(tǒng)內(nèi)生物多樣性狀況越來(lái)越差。草地退化引起的土地荒漠化、水土流失、江河斷流、沙塵暴迭起等一系列環(huán)境問(wèn)題，直接影響到社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。因此，干旱、半干旱區(qū)草地退化及其生態(tài)恢復(fù)己被列為當(dāng)前最受重視的生態(tài)學(xué)概念[1]。在退化草地的恢復(fù)與重建中，圍欄封育是一種簡(jiǎn)易而有效的措施。國(guó)內(nèi)外多位學(xué)者研究了圍欄封育對(duì)退化草地植被群落結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)力的影響，多年來(lái)的實(shí)踐證明，退化草地實(shí)行封育后，草地植被的植株高度、密度、蓋度、地上部分生物量、物種組成、物種多樣性都顯著增加，草地的產(chǎn)量與品質(zhì)均得到明顯改善[2-6]。

植物群落組成和植物多樣性變化可以反映出植被恢復(fù)是干擾解除后趨于自然群落的緩慢過(guò)程[7-8]。寧夏是生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重退化的地區(qū)，對(duì)退化草地采取積極而有效的植被恢復(fù)措施，有利于遏制生態(tài)環(huán)境的繼續(xù)惡化。本研究以未圍封的草地為對(duì)照，選取寧夏鹽池縣圍封3～7年的荒漠草原為對(duì)象，對(duì)荒漠草原在圍封條件下植物群落組成和物種多樣性的變化規(guī)律進(jìn)行探討，旨在為寧夏草地資源的可持續(xù)利用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1研究區(qū)自然概況 研究區(qū)位于寧夏鹽池縣西北部的高沙窩鎮(zhèn)，地處37°54′20.55″～37°58′55.62″ N，106°55′47.91″～107°01′16.68″ E，海拔1 422～1 431 m。鹽池縣年平均氣溫北部為7.7 ℃；年日照時(shí)數(shù)北部為2 867.9 h；無(wú)霜期128 d；據(jù)1954-2006年的氣象資料，鹽池縣多年平均降水量為250～350 mm，西北部的高沙窩僅為250 mm左右，降水主要集中在夏秋兩季，7-9月的降水量占全年降水總量的62%；該地區(qū)多年平均潛在蒸發(fā)量為2 403.7 mm。研究區(qū)土壤為風(fēng)沙土，地帶性植被屬荒漠草原帶。植被主要有白草(Pennisetumcentrasiaticum)、甘草(Glycyrrhizauralensis)、牛枝子(Lespedezapotaninii)、絲葉山苦荬 (Ixerischinensisvar.graminifolia)和豬毛蒿 (Artemisiascoparia)等。

1.2研究方法

1.2.1調(diào)查方法 于2010年7月下旬分別選取未封育和封育3～7年的草地為研究樣地，在每個(gè)樣地內(nèi)分別設(shè)置10個(gè)1 m×1 m的樣方，每個(gè)樣方間隔20 m。調(diào)查并記錄每個(gè)樣方內(nèi)植被的物種種類、高度、蓋度、密度和頻度。

1.2.2數(shù)據(jù)處理 植物種群的重要值(IV)按以下公式計(jì)算：

重要值=(相對(duì)蓋度+相對(duì)密度+相對(duì)高度+相對(duì)頻度)×100/4。

選用以下指標(biāo)計(jì)算物種多樣性指數(shù)[9-10]：

豐富度指數(shù)(R)=S；

Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H′)

Pielou均勻度指數(shù)(E)=H′/lnS；

式中，S為樣方內(nèi)出現(xiàn)的物種總數(shù)，Pi為第i個(gè)物種的相對(duì)重要值，ni為第i個(gè)物種的重要值，N為群落中所有物種的重要值之和。

群落Sorenson相似性指數(shù)(Cs)=2c/(a+b)。

式中，a為樣地A的物種數(shù)；b為樣地B的物種數(shù)；c為樣地A和B共有的物種數(shù)。

1.2.3數(shù)據(jù)分析 采用Excel 2003進(jìn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和處理，采用SPSS 13.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行方差分析和相關(guān)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1圍封年限對(duì)群落物種組成的影響 調(diào)查樣地中有白草、刺蓬(Salsolapestifer)、乳漿大戟(Euphorbiaesula)、短花針茅(Stipabreviflora)、甘草、阿爾泰狗娃花(Heteropappusaltaicus)、賴草(Leymussecalinus)、老瓜頭(Cynanchumkomarovii)、狹葉米口袋(Gueldenstaedtiastenophylla)、牛枝子、砂珍棘豆 (Oxytropisgracilima)、絲葉山苦荬、二裂委菱菜(Potentillabifurca)、銀灰旋花(Convolvulusammannii)、糙隱子草(Cleistogenessquarrosas)、遠(yuǎn)志(Polygalatenuifolia)、豬毛菜(Salsolacollina)、豬毛蒿、冰草(Agropyroncristatum)、草木樨狀黃芪(Astragalusmelilotoides)、叉枝鴉蔥(Scorzoneradivaricata)、匍根駱駝蓬(Peganumnigellastrum)、刺葉柄棘豆(Oxytropisaciphylla)、瘤果蟲(chóng)實(shí)(Coryspermumtylocarpum)、狗尾草(Setariaviridis)、稗草(Echinochloacrusgalli)、地錦(Euphorbiahumifusa)、蒺藜(Tribulusterrestris)、砂藍(lán)刺頭(Echinopsgmelini)、刺兒菜(Cirsiumsegetum)、塔落巖黃芪(Hedysarumfruticosumvar.laeve)、戈壁天門冬(Asparagusgobicus)和霧冰藜(Bassiadasyphylla)共33種植物，分屬禾本科、藜科、大戟科、豆科、菊科、蘿藦科、薔薇科、旋花科、遠(yuǎn)志科、蒺藜科和百合科11科，多年生草本和一年生草本植物占多數(shù)。

未圍封草地植被主要由絲葉山苦荬、豬毛蒿、牛枝子等組成；圍封3年的草地主要有冰草、白草等； 圍封4年的草地植被主要由牛枝子、白草等組成；圍封5年的草地以白草為主；圍封6年的草地以短花針茅為主，同時(shí)伴生賴草、牛枝子、白草和瘤果蟲(chóng)實(shí)；圍封7年的草地植被主要以牛枝子為主(圖1)。即草地圍封5年后多年生草本植物的優(yōu)勢(shì)地位增加，一年生草本植物和半灌木的優(yōu)勢(shì)地位降低；而圍封6～7年后的草地多年生草本植物的優(yōu)勢(shì)地位降低。因此，草地圍封5年后應(yīng)適當(dāng)利用，以促進(jìn)草群的更新，進(jìn)一步改善草地的質(zhì)量。

2.2圍封年限對(duì)植物群落物種多樣性的影響 豐富度指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)、Simpson指數(shù)和Pielou指數(shù)隨圍封年限的增加而降低，在圍封5年時(shí)各種指數(shù)降到最低，物種豐富度指數(shù)與特定群落的物種總數(shù)成正比，說(shuō)明這一階段物種減少最快，但隨著圍封年限的繼續(xù)增加各種指數(shù)呈上升趨勢(shì)(表1)。未圍封和圍封3、6年草地植物群落的豐富度指數(shù)差異不顯著(P>0.05)；Shannon-Wiener指數(shù)在圍封3、4、6年草地間的差異不顯著(P>0.05)；圍封5年草地Simpson指數(shù)最小，顯著低于其他樣地(P<0.05)；Pielou指數(shù)在未圍封和不同圍封年限草地間差異不顯著 (P>0.05)。

2.3圍封年限對(duì)植物群落相似性的影響 圍封5年的草地與未圍封草地群落相似性系數(shù)最低，僅0.697 7，而圍封6年和7年的草地與未圍封草地群落相似性系數(shù)又有所升高(表2)，說(shuō)明隨草地圍封年限的延長(zhǎng)，物種替代明顯，但圍封年限繼續(xù)延長(zhǎng)，與未圍封草地的物種差異又降低。圍封年限最鄰近的兩個(gè)植物群落的相似性系數(shù)較高，具有最高的相似度。草地群落間的相似性程度較高，相似性指數(shù)都大于0.68。這是因?yàn)閲獠煌晗薜耐嘶莸卦谥脖换謴?fù)演替過(guò)程中主要植物種類組成沒(méi)有明顯變化，新增加的植物種類較少，所以它們的相似指數(shù)較高。

圖1 不同圍封年限草地群落主要物種組成及重要值Fig.1 Main plant species and their important value in different years of enclosure

表1 不同圍封年限草地植物群落物種多樣性Table 1 Diversity indices of plant community in different years of enclosure

表2 不同圍封年限草地植物群落相似性系數(shù)的變化Table 2 Changes of plant community similarity in different years of enclosure

3 討論與結(jié)論

草地圍封給退化草地提供了一個(gè)休養(yǎng)生息的機(jī)會(huì)，使植物群落的物種組成和結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，為草群的自然更新創(chuàng)造了有利條件。張繼義等[11]研究表明，隨著圍封時(shí)間的延長(zhǎng)，科爾沁沙地多年生植物的優(yōu)勢(shì)度增加，一年生植物的優(yōu)勢(shì)度明顯降低。

本研究發(fā)現(xiàn)，圍欄封育使草地群落組成發(fā)生了規(guī)律性變化，隨著圍封年限的增加，多年生草本植物的優(yōu)勢(shì)地位逐漸增加，一年生草本植物和半灌木的優(yōu)勢(shì)地位降低，草地品質(zhì)改善；多年生草本植物的優(yōu)勢(shì)地位在圍封5年后最高。鄭翠玲等[2]對(duì)封育不同年限沙化草地群落特征進(jìn)行了研究，結(jié)果表明隨著圍封年限的延長(zhǎng)，建群種及優(yōu)良牧草所占比例逐漸增加，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的圍封后，適當(dāng)?shù)睦没蚋畈輰⒂欣诩铀僭摬莸氐幕謴?fù)。

圍封對(duì)植物多樣性影響的相關(guān)研究結(jié)論有3種：一種認(rèn)為圍封對(duì)植物多樣性沒(méi)有顯著影響[12]，第2種認(rèn)為圍封可以增加物種多樣性[13-14]，第3種認(rèn)為圍封會(huì)減少物種多樣性[15-16]。就物種多樣性隨圍封恢復(fù)演替的時(shí)間來(lái)看，Margalef[17]和Odum[18]研究表明，物種多樣性最高值常出現(xiàn)在演替的中期，并隨時(shí)間的延長(zhǎng)呈先升高后降低的趨勢(shì)。

本研究表明，圍欄封育對(duì)群落物種多樣性有顯著影響，隨封育時(shí)間的延長(zhǎng)，豐富度指數(shù)、多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)并未表現(xiàn)為簡(jiǎn)單的線性降低，而是呈現(xiàn)出先降低后增加的趨勢(shì)。渾善達(dá)克沙地退化草地進(jìn)行封育后，如在植被恢復(fù)后繼續(xù)封育，其封育效果已不明顯[19]。有關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)刈割及放牧利用，不但不會(huì)給草地造成損害，相反能改良草地質(zhì)量，刺激牧草分蘗，促進(jìn)牧草再生[20]。因此，就本研究而言，草地圍封5年后，雖地上各群落特征變化仍在繼續(xù)，但變化幅度減緩，進(jìn)行適當(dāng)割草或放牧利用，將有利于草地的盡快恢復(fù)。

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