围封补播对辽西北灌草丛植物群落的影响

吴 迪，张道宏，陶金山

(辽宁省林业发展服务中心，辽宁 沈阳 110036)

辽宁省地处我国东北的南部，拥有丰富的植物资源和多种多样的植被类型，具有较高的生态价值。辽宁省地形以低山丘陵为主，广泛分布砂砾岩、泥灰岩、页岩、灰岩等易于风化剥蚀的岩石，极易发生水土流失，严重影响了地区的生态安全。以朝阳市为例，每年向大凌河输入的泥沙量就达到4 256万t，相当于刮去当地2.5 mm厚的地表土壤，同时也严重影响了大凌河的生态环境[1]。草原是重要的生态屏障，具有涵养水源、保持水土的功能[2]。围栏封育是目前应用最广泛的草原生态系统恢复治理技术手段之一[3-4]。辽宁省委省政府高度重视草原生态修复工作，2008年起实施了《辽西北草原沙化治理工程》、《退牧还草工程项目》、《退化草原人工种草生态修复项目》等一系列草原生态恢复工程。围封补播是常见的草原生态恢复手段。补播适宜牧草后，草地的生物量、土壤养分和微生物结构均能得到改善。季波等[5]在荒漠草原的研究表明，补播牧草可显著提高植物群落的高度和盖度，但不影响地上干质量。李泽等[6]选用小叶锦鸡儿、沙打旺、沙蒿和羊柴在退化沙地进行补播，发现补播可增加草地植物种类，提高地上植物生物量。

暖性灌草丛是辽西北丘陵坡地的主要草原类型，生境土壤贫瘠，多岩石，受雨水冲刷更严重，播种后幼苗可能随水土流失而死亡，从而影响补播效果。目前，鲜少有关于围封补播对暖性灌草丛植物群落影响的研究。为针对辽西北沙化、退化草原制定有效的补播技术，本文选取退化比较严重的朝阳县、义县头和凌源市为样点，进行优质牧草的补播，观察围封补播后植被恢复情况。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

本试验在辽宁省3个地点进行，分别位于朝阳县木头城子镇、义县道河镇和凌源市宋杖子镇(表1)。该地区气候为大陆性季风气候，干旱少雨，雨热同季，降水多集中在6-8月。地形以低山丘陵为主，土壤质地为砾石质，草原类均为暖性灌草丛。由于试验区地形条件和植被组成不同，补播地点的坡向和坡位存在一定的差异，补播的植物种类也有区别(表2)。

表1 试验区位置和气候信息

表2 试验区地形和植被信息

1.2 试验方法

采取水泥立柱加刺线围栏封育隔离出试验区，之后采用条播、穴播及环山等高开沟的方式，每种牧草667 m2播种量为0.5～1 kg。草本牧草播深1～2 cm，灌木播深2～3 cm。播种后及时调查出苗情况并进行草原鼠虫害防治。于生长盛期，各随机选取6个1 m×1 m的样方测定植被特征，样方间距离不小于250 m。观测指标包括试验前后的植被盖度、高度、物种数和地上生物量。盖度测定采用针刺法，高度测定利用直尺测定样方内草本植物平均高度，物种数为样方内出现的植物物种数量，地上生物量测定时将样方内所有植物齐地刈割，装入牛皮纸袋，带回实验室65 ℃烘干至恒质量后称重。

1.3 数据分析

使用Excel 2010整理数据，采用SPSS 18.0进行方差分析，使用Tukey法进行多重比较，使用SigmaPlot绘图。

2 结果与分析

2.1 围封补播后植被盖度变化

围封补播牧草后，3个县试验区内群落植被盖度均显著提高(图1)。其中，朝阳县试验区群落植被盖度64.33%，较试验前提高55.65%(P<0.01)；凌源市试验区群落植被盖度72.00%，提高51.05%(P<0.01)；义县试验区群落植被盖度69%，提高53.33%(P<0.01)。

图1 围封补播前后植被盖度变化

2.2 围封补播后植被高度变化

围封补播牧草后，3个县试验区内植物群落平均高度均显著提高(图2)。其中，朝阳县试验区植物群落平均高度46.00 cm，较试验前提高62.35%(P<0.01)；凌源市试验区植物群落平均高度35.00 cm，较试验前提高25.00%(P<0.01)；义县试验区植物群落平均高度36.67 cm，提高了37.50%(P<0.01)。

图2 围封补播前后植被高度变化

2.3 围封补播后群落中物种数变化

由图3可知，围封补播牧草后，朝阳县试验区内样方物种数是补播前的1.69倍，凌源市试验区内样方物种数是补播前的1.5倍，义县试验区内样方物种数是补播前的2倍。

图3 围封补播前后物种数变化

2.4 围封补播后地上生物量变化

围封补播牧草显著提高3个县试验区植物群落地上生物量(图4)。其中，朝阳县试验区植物群落地上干质量达2 755 kg·hm-2，比试验前增加169.22%(P<0.01)；凌源市试验区植物群落地上干质量达3 120 kg·hm-2，比试验前增加81.04%(P<0.01)；义县试验区植物群落地上干质量达2 456 kg·hm-2，比试验前增加93.59 %(P<0.01)。

图4 围封补播前后植物群落地上生物量变化

3 结论与讨论

本研究结果表明，在围封补播后，试验区植被的高度、盖度和生物量均有显著的增加，围封补播可快速提高辽西北暖性灌草丛植物群落盖度、高度与生物量，有效恢复退化草地。

暖性灌草丛是我国主要草原类型之一，也是辽西北地区主要植物型，占全区总面积的8.9 %[7]。提高暖性灌草丛植被生物量与高度、盖度能有效防治坡地水土流失，保护区域生态。

在关于围封对生态系统结构影响的众多研究中，大部分结果都表明围封有利于草原植被高度、盖度和生物量的增加。也有少数研究提出不同的观点，主要基于长达十几年乃至几十年的长期围封所得到的监测结果。但不可否认的是，围封是提升草原植被高度、盖度和生物量最简便、经济、快捷的工程措施。

在不破坏或少破坏原有植被的情况下，在草群中补播优质牧草是恢复退化草地的有效手段之一，可提高群落生物量与盖度，增加优良牧草的比例[8]。在高寒草甸、典型草原、草甸草原和荒漠草原等主要草原类型上均有研究探明补播对植物群落结构或土壤理化性质的影响[9-12]。