不同改良措施下退化羊草(Leymus chinensis)草原群落恢復(fù)演替規(guī)律研究.pdf

1、放牧過度導(dǎo)致草原退化是近幾十年來內(nèi)蒙古草原的突出生態(tài)學(xué)問題。采取不同的經(jīng)營管理方式和改良途徑促進(jìn)退化草原的恢復(fù)既是國家的需求，也是草原生態(tài)學(xué)研究的重要課題。本研究在錫林郭勒盟，中國科學(xué)院內(nèi)蒙古草原生態(tài)系統(tǒng)定位研究站樣地完成。研究區(qū)位于北緯43°20' N～44°00' N，116°06'E～117°05'E。改良前植被為因過度放牧導(dǎo)致的羊草草原退化變體，即含小葉錦雞兒(Caraganamicrophylla))灌叢的冷蒿(Artemis

2、ia frigida)+叢生小禾草+羊草群落。于1983年6月，用圍欄封育、耙地、淺耕翻三個(gè)措施進(jìn)行處理，圍欄內(nèi)樣地沒有進(jìn)行任何方式的利用。采用植物樣方法、土壤常規(guī)分析方法和土壤微生物分析方法對經(jīng)過25年恢復(fù)演替草原樣地內(nèi)地植物群落特征、土壤理化性狀和土壤微生物特征進(jìn)行了分析，主要結(jié)果如下：
　　 ⑴淺耕翻：群落地上生物量和密度組成中，禾本科占主導(dǎo)地位。最高時(shí)禾本科生物量占到總生物量的95%，總密度的90%以上，在整個(gè)恢復(fù)演替過

3、程中一直保持在60%以上。以羊草為主的根莖禾草隨著演替進(jìn)程的延續(xù)一直處于優(yōu)勢地位。高叢生禾草在恢復(fù)演替的后期增加。群落總地上生物量與降水相關(guān)關(guān)系不顯著，主要受改良措施造成的群落結(jié)構(gòu)變化的影響。淺耕翻處理恢復(fù)過程中多樣性指數(shù)、均勻性指數(shù)總變化趨勢為開口向上的拋物線狀。以生物量為指標(biāo)的多樣性指數(shù)(DI)與恢復(fù)年限(x)之間的關(guān)系可以用如下方程表示：DI=0.0004x2+0.0113x+0.228(r=0.7777)。淺耕翻處理恢復(fù)過程中群

4、落主要植物的種群密度、生物量與多樣性指數(shù)存在著顯著的相關(guān)關(guān)系。淺耕翻改良處理，25年的恢復(fù)演替過程可劃分為四個(gè)階段：第一階段，即處理初期(1983～1985)，群落類型為羊草+一、二年生雜類草群落；第二階段(1986-1991年)的群落類型為羊草群落；第三階段(1992～1996)的群落類型為羊草+冰草+多年生雜類草的過渡型群落類型；第四階段，即演替后期(1997～2007)，群落類型為羊草+叢生禾草、多年生雜類草群落，此時(shí)羊草的重要值

5、已基本上類似于原生群落的。
　　 ⑵耙地處理：群落總地上生物量和密度由于耙地改良處理持續(xù)恢復(fù)，禾本科植物生物量作為生物量構(gòu)成的主體，處于建群地位。根莖禾草作為耙地的受益者在恢復(fù)演替的前期呈現(xiàn)持續(xù)增加的趨勢，中期呈現(xiàn)高位維持，而后有所下降。小半灌木和叢生禾草受耙地處理的抑制，多年生植物在演替后期增加，使群落更接近與天然草原群落。群落總地上生物量與降水的相關(guān)關(guān)系不顯著，主要與改良措施造成的群落結(jié)構(gòu)變化有關(guān)。耙地處理后，均勻性指數(shù)、多

6、樣性指數(shù)的變化隨著恢復(fù)演替的進(jìn)程前期呈現(xiàn)波動(dòng)下降的趨勢，恢復(fù)中后期有所升高。以生物量為指標(biāo)的多樣性指數(shù)(DI)與恢復(fù)年限(x)之間的關(guān)系可以用如下方程表示：DI=0.001x2.0.042x+0.896(r=0.7169)耙地處理后羊草的密度和生物量的變化與多樣性指數(shù)具有極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。耙地改良處理25年的恢復(fù)演替過程可劃分為四個(gè)階段：第一階段，即處理初期(1983～1986)，群落類型為羊草+一、二年生雜類草+冷蒿、冰草群落；第二

7、階段(1987～1996年)，群落類型為羊草+小叢生禾草+冰草、雜類草群落；第三階段(1997～2000)，群落類型為羊草+冰草+叢生禾草、多年生雜類草的過渡型群落類型；第四階段(2001～2007)，群落類型為羊草+大針茅+冰草、叢生禾草群落，此時(shí)羊草的重要值已基本上接近原生群落，而隨著針茅等叢生禾草的增加，群落更趨近于天然群落。
　　 ⑶圍欄封育自然恢復(fù)：圍欄封育自然恢復(fù)群落的地上生物量和密度就功能群組成來看，根莖禾草在恢復(fù)

8、演替的前9年呈現(xiàn)快速增加、緩慢增加并維持的趨勢，叢生禾草后期增加，在退化群落中占主導(dǎo)地位的以冷蒿為主的小半灌木持續(xù)減少并維持較低的比例。與前兩種改良措施相比，圍欄封育自然恢復(fù)處理下群落生物量的恢復(fù)較滯后。退化草原圍欄封育自然恢復(fù)過程中植物群落的多樣性指數(shù)和均勻性指數(shù)總體上基本穩(wěn)定，變幅不大。退化草原圍欄封育自然恢復(fù)過程中羊草、冰草、冷蒿的生物量和密度的變化與多樣性指數(shù)具有顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，星毛委陵菜的生物量和密度的變化與多樣性指數(shù)具有顯

9、著的正相關(guān)關(guān)系。圍封自然恢復(fù)，25年的恢復(fù)演替過程可劃分為四個(gè)階段：第一階段，為封育后1-3年(1983～1985)，群落類型為冷蒿+叢生小禾草+羊草群落；第二階段(1986～1988)為由冷蒿群落向羊草群落過渡的演替階段；第三階段(1989～1991)群落類型為羊草+冰草、冷蒿+叢生禾草群落；第四階段(1992～2007)群落已演變成羊草+針茅+雜類草群落，已基本接近原生羊草草原群落。隨著恢復(fù)年限的延續(xù)，針茅種群的群落重要性將繼續(xù)增加

10、。
　　 ⑷環(huán)境差異變化：經(jīng)過24年的恢復(fù)改良，土壤理化性質(zhì)明顯改善，但仍有差別。耕翻、耙地、自然恢復(fù)處理后的土壤容重分別比圍欄外降低22.30%、21.62%、11.49%，且淺耕翻和耙地處理后的土壤容重顯著低于自然恢復(fù)處理后的土壤容重；土壤含水量分別比圍欄外土壤含水量提高93.71%、91.36%、86.39%，改良措施之間差異不顯著；土壤L1層細(xì)菌的數(shù)量分別比圍欄外增加了91.56%、89.66%、73.56%，改良措施之

11、間并無顯著差異；真菌的數(shù)量分別比圍欄外提高了53.06%、50.34%、22.45%，自然恢復(fù)顯著低于另外兩種改良方法；放線菌的數(shù)量分別比圍欄外提高了41.72%、38.89%、22.63%，淺耕翻、耙地處理后的顯著高于自然恢復(fù)的。因此，淺耕翻和耙地更有利于土壤微生物數(shù)量的增加。
　　 ⑸幾種措施的長期效果評價(jià)。就與天然羊草草原的相似度來講，對于恢復(fù)A.frigida草原這種廣泛分布的退化草原，除去了食草動(dòng)物的自然恢復(fù)要優(yōu)于兩種