李 澤，衛(wèi) 媛，卻國萍，呂世杰，孫樹青，劉紅梅

(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)草原與資源環(huán)境學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010019； 2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院草原研究所，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010； 3.蒙樹生態(tài)建設(shè)集團有限公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 011517； 4.內(nèi)蒙古林業(yè)科學(xué)研究院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010019)

東烏珠穆沁旗草地面積為4.58×106hm2〔1〕，是錫林郭勒草地的重要組成部分，亦是內(nèi)蒙古草地產(chǎn)量高、品質(zhì)好且保持最完整的草地之一，為區(qū)域畜牧業(yè)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護奠定了堅實的物質(zhì)基礎(chǔ)〔2〕。然而，東烏珠穆沁旗(簡稱東烏旗)草地分布于干旱-半濕潤區(qū)的伏沙帶，發(fā)育不完備的土壤結(jié)構(gòu)承受著農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)的雙重壓力，成為真正意義上的生態(tài)脆弱帶〔3〕。由于墾荒種植、過度放牧、濫采亂挖等人為掠奪性干擾，造成草地面積萎縮，退化、沙化、鹽漬化(三化)嚴(yán)重。20世紀(jì)50年代至本世紀(jì)初，由于墾荒種植造成草地沙化，形成了總面積為5×104hm2的烏珠穆沁旗格亥額勒蘇沙地〔4,5〕。草地沙化面積約3.07×106hm2，沙丘沙地面積5.3×104hm2，平均每年被風(fēng)沙吞沒的草地面積約1000hm2〔6〕。截止2010年，東烏旗草地面積為3.95×106hm2，與20世紀(jì)80年代相比，其草地面積減少了13.89%；而“三化”面積增加至2.39×106hm2，占草地總面積的60.60%〔1〕。草地退化沙化已對當(dāng)?shù)貜V大牧民的生產(chǎn)生活和區(qū)域生態(tài)環(huán)境安全構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅，因此，如何治理和恢復(fù)烏珠穆沁草地的退化沙化是亟待解決的問題〔5,7,8〕。本文以東烏珠穆沁旗退化沙化草地為對象，探討了人工補播對不同類型退化沙化草地治理和恢復(fù)效果，旨在為當(dāng)?shù)丶皸l件類似地區(qū)開展退化沙化草地植被恢復(fù)與重建工作和科學(xué)研究提供參考和借鑒。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗區(qū)位于內(nèi)蒙古錫林郭勒盟東北部的東烏珠穆沁旗境內(nèi)。位于北緯44°10′～46°46′，東經(jīng)115°10′～120°07′之間。氣候特點屬北溫帶典型大陸性氣候，年平均氣溫1.0～1.6℃，年生長期100d，無霜期平均為120d。年降水量300～350mm。地帶性土壤以栗鈣土為主，非地帶性土壤以風(fēng)沙土為主。試驗地設(shè)在東烏珠穆沁旗薩麥蘇木陶森淖爾嘎查。

1.2 試驗設(shè)計

試驗地設(shè)置為沙質(zhì)退化草地補播、裸沙地補播、風(fēng)蝕坑補播、裸沙地沙障+補播和沙質(zhì)退化草地未補播(CK)，共5個試驗處理。于2009年6月下旬補播。補播植物有小葉錦雞兒(Caraganamicrophylla)、沙打旺(Astragalusadsurgens)、沙蒿(Artemisiadesertorum)和羊柴(Hedysarumlaeve)。觀測時間為2009年、2013年～2016年的7月下旬至8月上旬。

1.3 測定方法

群落特征：在不同處理區(qū)分別測定群落特征，樣方面積1m×1m，5次重復(fù)。分種測定植物高度、蓋度和密度。

地上現(xiàn)存量：在不同處理區(qū)分別測定群落地上現(xiàn)存量，樣方面積1m×1m，5次重復(fù)。采用齊地面剪割法，分種測產(chǎn)，將采集的樣品帶回實驗室風(fēng)干后稱重，稱量各種植物種群現(xiàn)存量及群落現(xiàn)存量。

越冬率：分別在2009年10月份不同處理區(qū)分別進行1m長度定點觀測，測定各補播牧草的株數(shù)，2010年牧草返青時期(5月)再次測定各補播牧草成活株數(shù)和死亡株數(shù)，越冬率(%)=存活株數(shù)/植株總數(shù)×100。重復(fù)3次，確定牧草越冬率。

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用SAS和EXCEL軟件進行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計學(xué)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 植物組分變化

對試驗區(qū)不同樣地植物種類組成進行了記載見表1。在2009年～2016年，沙質(zhì)退化草地補播物種波動范圍為3～10種，沙質(zhì)退化草地未補播物種波動范圍為4～7種，裸沙地補播物種波動范圍為4～8種，風(fēng)蝕坑補播物種波動范圍為3～6種，裸沙地沙障+補播物種波動范圍為2～6種；根據(jù)物種變化的集中程度來看，均在5種左右。因此，無論試驗地基質(zhì)條件差異還是補播措施差異，采用補播方式均能夠使物種數(shù)維持在5種左右，說明補播后物種具有趨同性的發(fā)展趨勢。

根據(jù)不同植物種群出現(xiàn)情況來看，5年觀測結(jié)果顯示，不同補播區(qū)沙打旺、羊柴、小葉錦雞兒、羊草、冰草和糙隱子草均超過10次。由于沙打旺、羊柴、小葉錦雞兒植物種群屬于補播物種，所以這3個植物種群適應(yīng)該地區(qū)生境條件及氣候條件；對比羊草、冰草和糙隱子草調(diào)查前后情況發(fā)現(xiàn)，調(diào)查后期羊草、冰草和糙隱子草出現(xiàn)情況比較穩(wěn)定，且出現(xiàn)的治理區(qū)較調(diào)查前增加，所以補播有利于根莖類禾草增加。綜合來看，沙質(zhì)退化草地補播能夠有效提高物種數(shù)量；補播能夠為根莖類禾草以及其他物種提供定植和擴繁的機會。

表1 不同處理植物種類組成

2.2 群落植物重要值

不同處理植物種重要值見表2。沙質(zhì)退化草地補播效果較好(根莖類的羊草和冰草等原生物種重要值較大)，補播植物種都能夠適宜當(dāng)?shù)氐臈l件，且沙打旺是最適合在沙質(zhì)退化草地補播的植物種。風(fēng)蝕坑補播最適宜的草種為羊柴和沙打旺，在群落中的重要值都有較大的提高，且隨著補播年限的增加原生植物種群在群落中的地位和作用也在增大。伴隨補播年限的增加，細葉蔥、阿爾泰狗哇花等多年生雜類草在植物群落中開始出現(xiàn)，群落的物種組成更加豐富，群落的結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜。

表2 不同年限不同處理群落植物重要值

2.3 群落α多樣性指數(shù)

不同年份不同處理植物群落的豐富度指數(shù)、多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)波動較大(見表3)。沙質(zhì)退化草地補播樣地隨補播年限的延長，其豐富度指數(shù)、多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)均存在一定的下降趨勢；其他樣地變化趨勢不明顯。盡管如此，沙質(zhì)退化草地補播樣地構(gòu)成補播種和原生種共存的共優(yōu)種群落，群落結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定。原來沒有植被的裸沙地補播、風(fēng)蝕坑補播、裸沙地沙障+補播樣地不僅形成補播種占優(yōu)勢的植物群落，且伴隨年限的增加為其他物種生存創(chuàng)造了有利條件。因此，盡管不同年份不同樣地植物群落的豐富度指數(shù)、多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)變化規(guī)律不明顯，但是通過表1和表2的結(jié)果仍可以判定補播效果。

表3 不同年限不同處理群落α多樣性

2.4 群落地上現(xiàn)存量

不同處理群落地上現(xiàn)存量見表4。補播當(dāng)年2009年的8月份觀測結(jié)果表明，各處理地上現(xiàn)存量均較低。沙質(zhì)退化草地補播和沙質(zhì)退化草地未補播2個處理由于原始植被的作用，地上現(xiàn)存量較高，其他3個處理地上現(xiàn)存量較低。隨著時間的推遲，2010年至2013年，風(fēng)蝕坑補播處理外，各處理群落地上現(xiàn)存量均達到高峰，且以裸沙地沙障+補播地上現(xiàn)存量最高，達到519.63g/m2。2014年后，除裸沙地補播外，各處理地上現(xiàn)存量均下降。由表4還得知，除風(fēng)蝕坑補播外，其他各處理6年地上現(xiàn)存量平均值均顯著的高于(P<0.05)沙質(zhì)退化草地未補播(CK)。另外，2010年～2014年裸沙地沙障+補播能夠保持較高的地上現(xiàn)存量水平；裸沙地補播維持較高的地上現(xiàn)存量時間較長。

表4 不同年限不同處理群落地上現(xiàn)存量(g/m2)

2.5 群落立枯物及枯落物現(xiàn)存量

不同處理群落立枯物及枯落物現(xiàn)存量見表5。2013年沙質(zhì)退化草地未補播和裸沙地補播草地?zé)o立枯物和枯落物，2015年其立枯物較少。裸沙地沙障+補播處理一直保持最高的立枯物和枯落物現(xiàn)存量，平均高達333.30g/m2；沙質(zhì)退化草地補播和風(fēng)蝕坑補播處理，立枯物和枯落物現(xiàn)存量分別為225.51g/m2和211.61g/m2。從3年的觀測平均值看，各補播處理立枯物和枯落物現(xiàn)存量平均值均顯著的高于(P<0.05)沙質(zhì)退化草地未補播(CK)。說明草地補播有利于有機物質(zhì)的積累，能夠提高草地的肥力，且使得立枯物明顯增加，防風(fēng)固沙效果增強，孫樹青研究表明土層有機質(zhì)的含量在補播處理區(qū)顯著高于未補播處理〔5〕。

表5 不同處理立枯物及枯落物現(xiàn)存量(g/m2)

2.6 補播植物的越冬率

不同處理補播植物的越冬率見圖1〔7〕。4種補播牧草在2010年5月陸續(xù)返青。其越冬率均在50%以上。其中，小葉錦雞兒在各處理的越冬率均為100%；羊柴的越冬率變化范圍在61.11%～100%之間，羊柴的越冬率為沙質(zhì)退化草地補播>風(fēng)蝕坑補播>裸沙地補播>裸沙地沙障+補播；沙蒿的越冬率在68.89%～78.79%之間，但在裸沙地補播最高，沙質(zhì)退化補草地播地較低；沙打旺的越冬率為沙質(zhì)退化草地補播>風(fēng)蝕坑補播>裸沙地沙障+補播>裸沙地補播，變化范圍在52.48%～74.39%之間?？梢?，4種補播牧草均可在當(dāng)?shù)貧夂驐l件下安全越冬。

3 結(jié)論

1)沙質(zhì)退化草地通過補播增加了草地植物種類組成，使草地植物群落結(jié)構(gòu)趨于復(fù)雜化。

2)補播植物種都能夠適宜當(dāng)?shù)氐臈l件，沙質(zhì)退化草地補播效果較好，且沙打旺是最適合在沙質(zhì)退化草地補播的植物種；風(fēng)蝕坑補播最適宜的草種為羊柴和沙打旺。

3)草地補播能夠長時間的維持草地較高地上現(xiàn)存量和枯落物及立枯物現(xiàn)存量，裸沙地沙障+補播能夠保持較高的地上現(xiàn)存量水平。

4)4種補播植物越冬率為小葉錦雞兒>羊柴>沙蒿>沙打旺。