退化草地植被修复研究进展

马凤江，潘 晶，郝 英，杨 姝，杨 宁，陈小杏，陈玉华

（1.辽宁省农业科学院，辽宁 沈阳 110161；2.义县林业发展服务中心，辽宁 锦州 121100；3.沈阳农业大学，辽宁 沈阳 110866；4.喀左县农业农村局种子管理站，辽宁 朝阳 122300）

近年来随着时代的发展与进步，全球气候变暖和人类的过度开发引发了地球植被覆盖度下降以及鼠害等问题，从而导致了不同程度的草地退化，草地植被退化已经成为全球性环境问题之一。我国的草地资源极其丰富，草地总面积约占国土总面积的41.7%，仅次于澳大利亚，位居世界第二，具有重要的经济、社会以及生态价值[1]。我国的天然草地面积约有90%遭受不同程度的退化，其中有一部分地区出现严重的沙化问题，人们不合理的使用和开发致使我国成为草地退化最严重的国家。草地退化表现为草地植被覆盖度下降、植株矮化、草地生产力下降、植物群落结构变化、物种多样性降低等，并且土壤的有机质含量降低、土壤的养分水分下降等[2]。目前，我国已经高度重视草原生态修复的治理工作，在“十三五”规划中提出的一系列重点研发项目，包括“三江源区退化高寒生态系统恢复技术及示范”、“北方草甸退化草地治理技术与示范”等，为我国的草地生态修复提供重要的渠道[3]。退化草地修复已经成为当下急需解决的重要性问题。本文通过对国内外退化草地修复相关研究报道的整合与分析，分析当前退化草地植被修复的研究进展情况，为退化草地生态修复提供一定的理论依据。

1 草地植被退化的原因

草地植被退化不是一种因素造成的，是多种因素共同作用的结果，比如自然因素、人为因素以及其它因素等。主要的自然因素有气候条件和自然灾害，主要的人为因素有超载过牧和毁草开荒。

1.1 自然因素

自然因素是造成草地植被退化的重要因素之一。草地作为生态系统重要的组成部分，相对于其它生态环境更脆弱，因此对气候的变化以及自然灾害较为敏感。金国平等[4]研究认为，不同的气候变化会对区域草地植被、草地植被类型以及草地返青有影响且存在一定的差异性。梁艳等[5]研究认为温度升高会加快土壤碳的分解、降低植物的物种丰富度、草地生产力也会受到影响且存在区域差异性，降水量也会对草原植被覆盖度有影响。鼠虫害是近年来的主要自然灾害，王新源等[6]研究发现在祁连山公园，以蝗灾为代表的虫害引起的牧草损失率高达50%～80%，冯冰[7]研究发现玛曲县约有90%的退化草地是由鼠虫害造成的，牧草年损失量高达23.57万t。才登巴·金保等[8]研究发现巴音布鲁克草地有大量的毒害草入侵，导致优良牧草发育不良而枯死，加剧了草地的退化。因此，自然灾害俨然成为草地植被退化的重要因素之一。

1.2 人为因素

人为因素是导致草地植被退化的主要因素。近年来随着牧民放牧强度的增大，草地植被生产力不断下降、生态系统平衡遭到破坏，草地生态群落物种丰富度下降，致使草地退化加深，显然超载放牧是草地退化的主要原因。朱明军[9]研究认为过度放牧会降低植物的高度，降低牧草的再生能力。M.P.Lyseng等以及M.R.R.Loeser等[10-11]研究认为与适度放牧相比，高强度、长时间的放牧会降低灌木的覆盖率，导致多年生草覆盖面积下降，物种丰富度降低，毒害草增加。张扬建等[12]研究认为放牧会通过草地群落的物种组成、生物多样性以及土壤的理化性质的改变，影响草地生态系统的结构和功能，导致草地植被退化。张蒙等[13]研究认为，过度放牧能够影响土壤有机碳的输入和分配、转化利用以及输出，间接导致大面积草地植被退化。宋宗水[14]研究表明，小尤尔都斯草场放牧数量远远超过草场的承载能力，放牧数量高达100万头以上，致使草场逆向演替，加剧草原“三化”现象。

除了超载放牧以外，毁草开荒也是加速草地退化的重要人为因素之一。开垦草原会破坏植被与土壤之间的平衡，随着开垦时间的延长，草地中的粗砂粒含量升高，1年生草本植物逐渐比多年生草本植物长势强。因此，相对于自然因素，人为因素对草地植被退化的影响更大。

1.3 其他综合因素

以上两种因素的共同作用以及一些其它因素也能引起草地植被的退化。张明等[15]研究表明，青海湖流域由于人口增加，大量草地被开垦建设为耕田或城镇，加之该流域气候干冷、降水少，在两种因素的共同影响下该流域草地大面积减少、物种丰富度以及草地产量下降，成为草地退化严重的流域。张英俊等[16]研究表明，我国草原动物生产总体水平落后于发达国家，不到20%的畜牧产品由牧草转化，剩下的都是由人工饲料完成。因此，草地生产水平滞后等问题也会引起草地过度利用，间接导致草地退化。

2 退化草地植被修复技术应用现状

根据不同环境、不同温度等条件划分不同类型的草地，因此具有相应的多种修复技术。蒋胜竞等[17]研究表明，我国草地生态修复技术共有20种，其中最常用的是围栏封育、补播、草地施肥、灌溉以及鼠害防治等。其中，草方格沙障和草地灭鼠是我国特有的修复技术，但缺少干草覆盖和草皮移植的相关研究报道，而干草覆盖和草皮移植在德国、美国等国家应用，并且取得较好的实践结果。C.Eichberg等[18]研究表明，草皮移植在沙质地区恢复草地生态系统非常有效，植物群落结构明显改善。以下列举几种常见的退化草地修复技术。

2.1 围栏封育

围栏封育主要针对重度退化的草地，前人做了大量的相关研究并取得了显著性的效果，应用频率最高。孙磊等[19]研究表明，围栏显著提高了草地的生物多样性、地上与地下生物量以及土壤种子库种子数。张晓燕等[20]研究表明，围栏内的物种数目比围栏外高，围栏内杂草多且地上生物量比围栏外明显增加。叶瑞卿等[21]研究表明围栏封育使退化草地的“四度一量”显著提高，群落物种丰富度增加，草地生态功能趋于稳定。阿穆拉等[22]研究表明，荒漠草原进行封育之后，鲜草和干草产量显著提高，封育后以优势牧草占主导地位，未封育的多数是劣质草。苏建红等[23]研究表明，巴音布鲁克草原围栏封育后的土壤含水量、土壤有机质含量上升，使土壤环境得到较大的改善。但是围栏封育的时间需要根据当地草地退化情况以及围栏封育后的恢复情况来制定，不然会适得其反。

2.2 补播

草地补播是在不破坏或少破坏原有植被基础上，通过补播一些优势草种来提高退化草地的物种多样性以及生产力，适用于轻度和中度的退化草地，在沙质土壤地区更为适用。阎子盟等[24]研究表明，以禾本科为主的草地上补播豆科牧草，可以提高草地的产量与品质、改善草地群落的营养成分以及土壤的理化性质。孙磊等[25]研究表明，通过免耕补播能够提高草地的地上生物量、植被高度和覆盖度以及草地生产力，而且对草地多样性起到较好的保护作用。程金芝等[26]研究表明，免耕深松补播能够促进土壤有机质的分解，增加土壤的营养成分，促进草地植被生长。张强强等[27]研究表明，补播后的牧草出苗率、越冬率、返青率都较好，草地产量和品质得到提高，促进草地生态平衡。因此，适当的补播能够提高草地物种多样性以及土壤营养成分，促进退化草地的恢复。

2.3 施肥、灌溉

施肥和灌溉都是治理退化草地的有效措施，谢文栋等[28]认为施肥能够提高牧草产量，肥料以农家肥为主，根据不同草地的施肥量进行均匀撒施；灌溉可保证供水充足，满足牧草对水分的需要，促进牧草的生长从而提高牧草的产量。

2.4 鼠害防治

老鼠的繁殖和入侵会使土壤里大量出现鼠洞，导致牧草根系被切断而死亡，因此，灭鼠是退化草地治理的关键技术措施。在进行退化草地治理前必须先进行灭鼠处理。灭鼠有物理防治、化学防治和生物防治等方法。物理防治又称机械防治，即使用各种捕鼠器进行捕捉，或者设置招鹰架进行灭鼠。化学防治即通过化学试剂注射到鼠体内使其致死来控制或消灭鼠害。涂雄兵等[29]认为向老鼠注射微生物可以使其产生某种疾病致死，以此达到灭鼠目的。生物灭鼠以及生态学灭鼠是生物防治的两大部分，生物灭鼠是利用老鼠的天敌减少鼠害，生态学灭鼠是通过破坏鼠的栖息环境达到灭鼠效果。洪军等[30]认为，高原鼠兔密度与植被密切相关，可以通过控制植被覆盖度来达到灭鼠的目的。

3 总结与对策

目前，在自然因素和人为因素的影响下，我国草地已经出现了物种多样性、草地生产力、土壤肥力以及草地动物生产水平不断下降等问题，加剧了草地的退化。我国对于草地生态系统的重视不断加强，生态文明建设体系也日趋完善，目前我国已掌握围栏封育、补播、草地施肥等20种草地修复技术。退化草地的主要修复技术包含围栏封育、补播、草地施肥灌溉和鼠害防治等，围栏封育是应用频率最广的修复技术，草方格沙障和草地灭鼠是我国特有的退化草地修复技术。根据不同环境以及退化程度等条件使用不同的草地植被修复技术，补播、施肥灌溉以及鼠害防治等草地修复技术适用于轻度以及中度退化的草地修复；围栏封育、建立人工草地适用于重度退化的草地修复。退化草地修复技术还有明显的地域性特征，东北草原区使用最多的是栽培草地；蒙宁区、青藏高原区以及西北区使用最多的是围栏封育和补播；中原区使用最多的是退耕还草。进行补播前需要做好充足的准备，如确定补播地域，调查当地降水量、土壤、地形等条件。从补播牧草种类来看，具抗干旱及根深特点的牧草适合干旱地区的草地，具耐水性特点的牧草适合水涝区的草地，具耐寒及越冬性好的牧草适合寒冷地区的草地。播种期一般选择在初夏和雨季开始补播，经过3～4个月生长后根系入土较深，可提高牧草的成活率和越冬率。

我国特有的修复技术是草方格沙障和草地灭鼠，但在草皮移植和干草覆盖这两种技术上远不如美国和德国。我国草地类型丰富，但优良种子的培育和供给不足，导致草种业极其落后，依赖进口种子来进行退化草地修复。加大对草地植被修复优良品种的研究、培育和推广，是我国需要解决的重要难题之一。虽然我国已经陆续开发了一系列新型的草地改良机械，但还存在很多不足且需要配套国外进口的草地作业机械。我国草地退化程度和类型差异大，且地形崎岖不平，交通、机械设施落后，如何在恶劣自然条件下进行草地机械作业、摆脱对进口修复机械的依赖，以及如何实现不同种类大小的种子在修复中一次性作业是我国急需突破的技术难题。退化草地植被修复是漫长的过程，草地退化修复完成后还需要及时进行评价、维护和利用，在这些方面我国还有所欠缺，需要进一步的完善和发展。