鼠类对玛多县草地表层土壤的影响及沙漠化作用

李晓英，姚正毅，王宏伟，肖建华

（1.中国科学院寒区旱区环境与工程研究所，甘肃 兰州730000；2.中国科学院大学，北京100049）

草地鼠害是玛多县地区与雪灾、旱灾并列的三大自然灾害之一，因其分布地域的广泛性和危害的特殊性，对草地生态环境、草地生产力以及草地畜牧业造成的破坏远超过雪、旱灾的危害［1］。害鼠在草地退化过程中起着“催化剂”的作用，害鼠的数量与草地的破坏程度有直接的关系，数量愈高，其危害程度就愈重。害鼠不仅危害植被，同时对所在栖息地的土壤结构和养分等都有不同程度的影响［2-4］，致使草地退化。鼠类在挖洞作穴时，将下伏沙砾、土壤推于地表，松散的沙土覆盖在草地上，又为风沙活动提供沙物质，起到了加速草地沙漠化的作用，严重区域出现“黑土滩”型土地［5］。因此，对鼠害成因的研究和分析，将对草地的恢复、治理和鼠害的防治起到重要作用。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

玛多县草地类型以高原草甸为主，占可利用草地面积的71.05%，植被以小嵩草（Kobresiapygmaea）、藏嵩草（Kobresiatibetica）、矮嵩草（Kobresiahumilis）、异叶针茅（Stipaaliena）等种群为优势种，其余为高寒干草原和平原草甸类，以青藏苔草（CarexmoorcroftiiFalc ex Boott）和 紫 花 针 茅（Stipapurpurea）等为主［6］。全县以二等和三等草地为主，分别为可利用草地面积的49.54%和29.62%［6］。根据王根绪等［7］研究，在20世纪70年代和80年代高寒草甸草原和高寒草甸草地面积减少速度分别为2.26%和3.74%，在20世纪80和90年代其减少速度递增为6.64%和25.21%。其中，“黑土滩”型草地退化最为突出。

1.2 研究方法

2014年5月14日在玛多县黄河乡（N 34°35′，E 98°15′，4229m）和黑河乡（N 34°47′，E 98°8′，4366 m）两处高原鼠兔（Ochotonacurzoniae）危害严重的地方分别选取1个样方，每个样方的大小为30m×30m，在每个样方内统计鼠洞洞口数量，用于计算鼠洞密度，同时在样方内随机选取了大小不等的土丘（黄河乡32个，黑河乡26个），调查了土丘的形态、洞口处土丘的堆土面积。在两处调查样地随机采集土壤样品8份，利用1/3phi系列的筛子筛分样品，应用温德华粒度分级标准对筛分的样品进行分级。

2 结果与分析

2.1 鼠类及其活动对草地破坏现状

由图1可知，玛多县草地面积变化不大，但是退化草地面积和鼠害面积都呈明显增长趋势。1973-1987年间，退化草地面积和鼠害面积的年平均增长率分别为8.59%和10.68%，1987-1998年间，退化草地面积和鼠害面积的年平均增长率分别为3.78%和8.35%。由此可以看出，1987-1998年退化草地主要是害鼠所为。

图1 玛多县草地面积和鼠害面积变化图［6］Fig.1Variations of the grassland area and rodent′s damage area in Madoi County

2.2 鼠兔对草地表层土壤的破坏

玛多县草地害鼠主要有高原鼠兔和高原田鼠（Pitymysirene），其中以高原鼠兔分布最广，危害最大。鼠兔为群居鼠类，密集分布，数量极大。

草皮层是由草本植物活体及残体所构织成的紧实的土壤有机质层，草皮层不仅是植被赖以生长的基础，而且根系发达，纵横交错，力学强度大，是地表的保护层。玛多县草皮层厚度14～30cm，平均21.6±0.66（M±SE）cm。高原鼠兔和高原田鼠都具有很强的挖掘能力，挖掘鼠洞会对草皮层造成破坏，将下伏沙砾、土壤推于地表，松散的沙土覆盖在草地上，从而为风沙活动提供沙物质，起到了加速草地沙漠化的作用。2014年5月，在玛多县黄河乡和黑河乡两处鼠害严重的地方进行的鼠害调查，结果显示：黄河乡样方内有鼠洞224个，洞口密度2489个·hm-2，鼠丘底面直径0.19～1.05m，平均为0.54±0.02m，每个土丘覆盖草地面积为0.05～0.63m2，平均0.30±0.03m2，覆盖面积占草地面积的7.47%。黑河乡样方内有鼠洞422个，洞口密度4689个·hm-2，鼠丘底面直径0.30～1.02m，平均为0.59±0.02m，每个土丘覆盖草地面积为0.14～0.59m2，平均0.35±0.02m2，覆盖面积占草地面积的16.41%。按照沙漠化分级标准［8］，两处调查点洞口沙土覆盖面积比例都达到了轻度沙漠化的程度。

图2 玛多县鼠洞Fig.2 The rodent burrows in Madoi County

2.3 鼠兔对草地沙漠化的作用

2.3.1 土丘沙物质粒度基本特征 对黄河乡和黑河乡的两个样方鼠兔洞外土丘取样，利用1/3phi系列的筛子筛分样品，应用温德华粒度分级标准对筛分的样品进行分级，并利用Sigma Plot软件进行统计分析，结果如表1所示。黄河乡样方鼠丘土样粒径以细沙、极细沙、粉沙和粘土为主，其中极细沙平均含量最高，为46.70±2.88%；其次为细沙，为28.11±0.05%，再次为粉沙和粘土，为22.83±2.38%。黑河乡样方鼠丘土样粒径以中沙、细沙和极细沙为主，其中细沙平均含量最高（37.27±1.80%）；其次为中沙（23.00±1.53%），再次为极细沙（18.27±1.39%）。粉沙和粘土含量也较高，达到 11.02±1.33%。

表1 玛多县鼠丘土样沙丘粒度参数组成Table 1 Grain size parameters of pika mound soil in Madoi/%

2.3.2 鼠兔对草地的破坏作用 风沙活动是风力与地表物质相互作用的产物，风蚀是产生风沙危害的首要环节。颗粒的粒度特征决定其力学性质与强度，最终影响风蚀强度。由表1可知，黄河乡鼠洞外土丘0.075～0.4mm（中沙、细沙和极细沙）易蚀颗粒［10-11］占到总量的54.41%，黑河乡鼠洞外土丘易蚀颗粒占到总量的66.25%，易蚀颗粒抗风蚀性很差，为草地沙漠化提供了重要的沙源。2014年9月在玛多县调查结果表明：在黄河乡，每个较大鼠丘可提供悬移质（粉沙和粘土）4.39kg，可提供跃移质（细沙、极细沙和中沙）14.72kg；在黑河乡，每个较大鼠丘可提供悬移质（粉沙和粘土）2.87kg，可提供跃移质（细沙、极细沙和中沙）20.48kg。在大风作用下，粉粒和粘粒级的悬移质被吹扬到高空，成为沙尘暴的主要沙源；而大量的中沙、细沙和极细沙在风力作用下侵蚀、搬运和堆积，降落在附近的草地上，为风沙活动提供了物质基础。

高原鼠兔具有很强的挖掘能力，挖掘鼠洞会对草皮层造成破坏，两处调查点鼠洞直径一般在8cm左右（如图3A）。当风季、雨季过后，鼠洞外土丘被雨水冲刷和风蚀，只剩下粒径较大的砾石，并在原土丘痕迹的地方形成小型浅坑（如图3B），形成的浅坑深度可达5～10cm，直径一般在15～30cm，塌陷严重者直径可达50cm。浅坑形成后，草皮层下强度较低的土层暴露，吸引鼠兔利用浅坑继续掘洞，使小型浅坑逐渐相互连接在一起（如图3C）。小型浅坑遭受风蚀，不断加深，使草皮层下面的薄弱土层裸露。薄弱土层在风蚀作用下形成侧向掏蚀凹槽，侧向凹槽向里扩展，上部草皮层逐块塌陷，浅坑继续扩大，相互贯通，形成较大的风蚀浅坑。风蚀浅坑内表面因细粒物质吹蚀，粗沙、砾石富集，形成“秃斑”（如图3D）。据2014年5月在黄河乡调查，较大的秃斑深度一般为21～33cm，秃斑周围坎高为8～37 cm，平均17.3±1.4cm，秃斑面积53～717m2，平均为290±46m2，秃斑的体积7.2～148.8m3，平均可达52±9m3。秃斑的形成过程同时也提供了大量的沙物质，加强了风沙流的侵蚀能力，为草地沙漠化的形成和发展创造了有利条件。

图3 玛多县草皮层破坏过程Fig.3 The process of sward destruction by rodents in Madoi County

5 结论

鼠兔的挖掘把下伏沙砾、土壤推于地表，松散的沙土覆盖在草地上，从而为风沙活动提供沙物质。鼠洞外土丘粒径以中沙、细沙和极细沙为主，其中细沙平均含量最高，其次为中沙，再次为极细沙。黄河乡和黑河乡0.075～0.4mm（中沙、细沙和极细沙）易蚀颗粒分别占到总量的55.41%和66.25%。在高原鼠兔危害严重的地方，鼠丘覆盖面积占草地面积的7.47%～16.41%，按照沙漠化分级标准达到了轻度沙漠化的水平。

鼠兔洞口的坍塌及风蚀形成浅坑，浅坑遭受风蚀及鼠兔挖掘，相互连接在一起，浅坑相互贯通扩大，形成“秃斑”和“黑土滩”，地表呈现戈壁景观。