不同利用方式天然草原地上植被特征变化研究

罗天旭, 秦丽萍, 白文丽, 胡发成, 姜有威

(武威市草原工作站 甘肃 武威 733000)

草原是我国面积最大的陆地生态系统,在发展畜牧业和保护生态环境方面具有不可替代的作用。放牧是草地最常见的利用方式,通过家畜采食、践踏和排泄粪便等直接影响草地的生产能力,但过度放牧和不合理利用易造成草地退化、沙化,引发水土流失、水源涵养功能衰减,生产能力下降等问题。为了保护草原生态环境,开始探索实施禁牧、季节性放牧等草原保护利用措施,其中,禁牧主要通过围栏封育禁止放牧利用,从而达到恢复草原生态的目的;季节性放牧则是按照季节限定放牧模式的一种利用措施,其中冷季放牧是季节性放牧较常见方式,指在冬春季气温较低时进行适度放牧,而在牧草生长季进行休牧的一种草地利用方式。常年放牧则是不进行任何干预的自然放牧,天然草原利用方式直接影响到生态系统的平衡与稳定。

近些年,针对不同利用方式天然草原植被特征的变化,大量学者开展了研究。大部分研究发现,随着放牧强度的增加,地上地下生物量均呈减少趋势;刘佳慧等对锡林郭勒典型草原进行研究发现,随着放牧强度的增加,物种丰富度指数呈先增加后降低趋势,在中度放牧区达到最大值,何晴波等对黄土高原典型草原进行研究发现,封育显著降低了地上植被物种丰富度,王化等发现改善放牧管理对物种丰富度增加的作用不明显。综合前人的研究发现,不同利用方式天然草原植被特征变化不尽一致。截至目前,白文丽等对天祝县草原围栏封育期限及利用模式效果进行了研究,利用方式对武威地区天然草原植被特征的影响尚未有更深入的研究报道。基于此,本试验以高寒草甸、温性草原和温性荒漠草原三种代表性天然草原为研究对象,通过对不同利用方式地上植被特征进行调查分析,揭示不同利用方式对天然草原地上生物量和物种丰富度的影响,以期为天然草原合理利用提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

研究区均位于武威市境内,尽量选取植被类型差异较小,土壤类型一致的同种类型草原。在不同利用方式天然草原上,随机选取3个样点,每个样地面积为1 m2。具体试验地分布情况如下:禁牧、冷季放牧和常年放牧高寒草甸选择在天祝县抓喜秀龙镇南泥沟村八支沟,海拔2 900 m左右;禁牧、冷季放牧和常年放牧温性草原选择在天祝县松山镇芨芨滩村,海拔2 800 m左右。禁牧和冷季放牧温性荒漠草原选择在古浪县新堡乡黄蟒塘村,海拔2 100 m左右。

1.2 调查研究方法

8～9月,在植被生长盛期,对地上生物量及物种丰富度进行测定。地上生物量通过将样方内植物齐地面剪割后称其鲜重获得;物种丰富度通过对样方内所有植物种的数量进行调查记录获得。

1.3 数据处理

利用excel 2020进行基础数据的统计和处理,用SPSS24.0对数据进行单因子方差(one-way ANOVA)分析、成对样本T检验和Duncan多重比较。

2 结果

2.1 不同利用方式天然草原地上生物量的变化

从表1可以看出,不同利用方式高寒草甸、温性草原和温性荒漠草原地上生物量之间差异显著(P<0.05)。禁牧天然草原地上生物量最高,禁牧和冷季放牧高寒草甸地上生物量约是常年放牧的4.2倍和3.9倍,禁牧和冷季放牧温性草原地上生物量约是常年放牧的3.8倍和3.4倍,禁牧和冷季放牧高寒草甸和温性草原地上生物量之间差异不显著(P<0.05);禁牧温性荒漠草原地上生物量显著高于冷季放牧(P<0.05)。

表1 地上生物量的变化 g/m2

2.2 不同利用方式天然草原物种丰富度的变化

从表2可以看出,放牧利用高寒草甸和温性草原物种丰富度显著高于禁牧(P<0.05),高寒草甸物种数19～21种,冷季放牧和常年放牧之间差异不显著(P<0.05),温性草原物种数9～11种,放牧利用比禁牧物种数多1～2种。温性荒漠草原物种数3～4种,且禁牧和冷季放牧之间差异不显著(P>0.05)。

表2 物种丰富度的变化 种

3 讨论

地上生物量是衡量天然草原生产能力的重要指标。一般而言,禁牧封育控制了牲畜的采食与践踏,对群落地上植被和表层土壤形成了保护,加大了植物进行光合作用的面积,从而有利于地上生物量的积累。放牧利用由于家畜的采食造成植物合成和吸收营养物质的器官被破坏,影响植物光合效率,进而影响植物生长,导致牧草生物量下降。本研究也发现,封育显著提升了高寒草甸、温性草原和温性荒漠化草原的地上生物量(P<0.05),且由于冷季放牧仅在冬春季节气温较低时进行适度放牧,并未对高寒草甸和温性草原植物生长季牧草产量造成影响,而温性荒漠草原由于本身植被稀疏,植物种类较少,冷季放牧后牧草地上生物量有少量降低。

物种多样性作为生物多样性在物种水平上的表现形式,可衡量群落结构和功能的复杂性,能体现出生物间及其与环境间的关系以及生物资源的丰富性。前人关于禁牧和放牧对物种多样性的影响暂无统一定论。本研究发现,禁牧高寒草甸和温性草原物种丰富度显著低于放牧利用,可能因为禁牧封育后,优势种具有较强的竞争和繁殖能力,在空间上占有明显优势,严重阻碍了其他物种在空间、光照、养分等资源上的竞争,影响了其他伴生种的萌发、生长,从而使物种丰富度下降,而放牧利用在一定程度上降低了优势种的优势地位,为其他物种提供了更多的存活机会,这与何晴波等的研究一致。而温性荒漠草原由于地处干旱少雨地带,且土壤贫瘠,主要以短花针茅、驴驴蒿、骆驼蓬等荒漠植物为主,植被盖度本身较低,种间竞争较弱,禁牧和冷季放牧并未对物种丰富度造成影响。

4 结论

禁牧封育对草地的影响具有双面性,合理封育可以提高物种多样性和草地生产力,利于退化草地的恢复,但长期禁牧封育使优势种的生长优势过于明显,抑制了其他植物的再生和生长,甚至会导致植被的灌丛化。而过度放牧,由于家畜的选择性采食,优良牧草的比例和生物量大幅下降,最终劣质牧草在群落中占优势,降低草原植被质量。本研究发现,天祝地区高寒草甸和温性草原牧草再生能力较强,冷季放牧能保持较高的生产力,并使草原资源丰富度和复杂程度增加,有利于维持草原植物群落的稳定,可适时监测牧草生长状况,封育一定期限后适当刈割或放牧可以促进牧草再生,而古浪县温性荒漠草原由于气候、土壤条件较为恶劣贫瘠,应该在封育禁牧的同时进行补播改良,适度增加物种多样性,提高草原生态的稳定性。