楊 豐1， 張 濤2， 張明婧1， 陳 超3

(1.貴州省草地技術試驗推廣站，貴州 貴陽 550025； 2.貴州省農業(yè)科學院畜牧獸醫(yī)研究所，貴州 貴陽 550005；3.貴州大學動物科學學院，貴州 貴陽 550025)

草地既是一種生產資料，也是畜牧業(yè)發(fā)展的基礎，具有不可替代的生態(tài)屏障功能，對維持區(qū)域性生態(tài)系統的穩(wěn)定具有重要作用[1]。隨著貴州生態(tài)畜牧業(yè)發(fā)展規(guī)模不斷擴大，飼草料短缺、草畜不平衡等矛盾日益突出，加大天然草地開發(fā)利用不僅能夠增加飼草料產量和品質、緩解草畜不平衡矛盾，還可以改善生態(tài)環(huán)境、增加農民收入，為區(qū)域生態(tài)經濟增長做出有力貢獻[2，3]。淺翻耕作為改良草地生態(tài)系統的1項有效措施，在草地集中、面積寬廣的北方研究較多，尤其在以羊草為建群種的草地改良中已得到廣泛應用[4～8]，在南方喀斯特山區(qū)則鮮見報道。本研究采用成對設計研究方法，通過監(jiān)測試驗分析淺翻耕對貴州喀斯特山區(qū)天然草地植被群落組成和生產力的影響，為更好地管理和利用草地提供基礎資料和依據。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況研究區(qū)位于貴州省黔西南州晴隆縣馬場鄉(xiāng)(25°41′～25°44′N，115°19′～105°25′E，海拔1 380～1 421 m)。該地區(qū)屬于亞熱帶濕潤季風氣候，年均溫度16 ℃，無霜期280 d，年均日照時數1 462 h，年均降水量1 350 mm，土壤類型主要為黃壤。研究區(qū)草地以白茅(Imperatacylindrica)為優(yōu)勢種，4月初開始萌發(fā)，11月末枯黃；主要伴生種有野谷草(Arundinellaanomala)、針茅(Stipacapillata)等。草地以放牧為主，放牧強度為4.5只/hm2(山羊)。

1.2 試驗設計與樣品處理試驗樣地南北長200 m，東西寬100 m。以該區(qū)域外相同面積的草地作為對照區(qū)。在2013年草地返青之前，采用1GQN-230ZG型旋耕機與輪式拖拉機配套對試驗地進行草地淺翻耕作業(yè)，翻耕深度為15 cm。草地調查取樣分別于2015年8月和2017年8月進行。在處理區(qū)和對照區(qū)隨機選擇5個1 m × 1 m的樣方，記錄每個樣方內草地植物種類，采用草地調查常規(guī)方法測定各物種的高度、蓋度、密度和地上植物量，將地上植物量按經濟類群(禾草類、雜草類)分開，稱取鮮重后在恒溫箱內80 ℃ 24 h烘干至恒重[9，10]。

1.3 數據處理研究區(qū)植物的重要值和相關指數采用以下公式計算[10]。

重要值(Important value)：Pi=(RH+RC+RD)×100/3

豐富度指數(Margalef index)：M=(S-1)/lnN

多樣性指數(Simpson index)：D=1-∑Pi2

均勻度指數(Pielou index)：J=(∑PilnPi)/lnS

式中：RH為相對高度，RC為相對蓋度，RD為相對密度，S為樣方內物種的總數，N為樣方內植物個體數。

2 結果與分析

2.1 草地植被群落對淺翻耕地的響應采用淺翻耕改良后草地植被群落組成見表1。淺翻耕后第2年和第4年，草地植被科、屬、種均比對照樣地增加4個科、7個屬、9個種。淺翻耕后第2年和第4年，草地植被高度、蓋度、密度均顯著高于對照樣地(P<0.05)，增幅分別為74.18%、31.86%、65.45%和49.47%、16.72%、61.05%。

表1 淺翻耕后草地植被群落組成統計

注：同列(同年)不同字母表示差異顯著(P<0.05)，相同字母表示差異不顯著(P>0.05)。下同

2.2 草地植被多樣性對淺翻耕地的響應植被多樣性是群落演替過程中的1個重要指標，可以客觀地反映群落演替的過程[11]。由表2可見，淺翻耕后第2年和第4年，草地植被物種豐富度顯著高于對照樣地(P<0.05)，增幅分別為124.07%和115.06%；草地植被多樣性指數也顯著高于對照樣地(P<0.05)，增幅分別為20.83%、20.63%；均勻度指數沒有顯著變化(P>0.05)。

表2 淺翻耕后草地植被多樣性隨時間的變化

2.3 地上植物量組成對淺翻耕地的響應地上植物量是群落結構、環(huán)境及人類活動等因素綜合作用的結果，反映群落的生長狀況及生產力水平，在生態(tài)系統中具有重要作用[12]。由表3可見，淺翻耕后第2年和第4年，地上植物量顯著高于對照樣地(P<0.05)，分別提高54.66%和40.58%。從經濟類群看，淺翻耕后第2年和第4年，禾草類牧草占地上植物量比例分別提高10.79、7.41個百分點，禾草類植物量占地上植物量的比例在92%以上，雜草類植物量占地上植物量的比例小于8%。表明通過淺翻耕處理可有效提高草地的地上植物量，增加禾草類植物量占比，有效抑制雜草生長。

表3 淺翻耕后草地地上植物量組成統計

3 結論與討論

3.1本試驗表明，淺翻耕改良措施可以顯著增加貴州喀斯特山區(qū)草地植被高度、蓋度、密度和地上植物量。主要原因是淺翻耕改善了土壤表層水、肥、氣、熱狀態(tài)，為草本植物生長發(fā)育創(chuàng)造了更好的環(huán)境[8，12]。淺翻耕改良措施在破除土壤緊實的基礎上提高了土壤含水量，增加了土壤中蓄水能力和土壤溫度，促進了土壤中有益微生物生長代謝和有機質的分解，加快牧草從土壤中吸收水分和礦物質養(yǎng)分的速度，從而促進了植物生長發(fā)育，使草地植被高度、蓋度、密度、植物量增加[5，13]。本試驗效果優(yōu)于張俊剛[2]在內蒙古錫林浩特市采用淺翻耕、切根改良的效果。

3.2植被多樣性是草地生態(tài)系統中其他生物多樣性的基礎，其發(fā)生正向演替能促進土壤結構、肥力和土壤動物的恢復，進而促進整個草地生態(tài)系統的結構和功能恢復[14]。本試驗表明，淺翻耕改良后第2年草地植被物種的豐富度和多樣性分別顯著高于對照樣地124.07%和20.83%，第4年分別顯著高于對照樣地115.06%和20.63%。主要原因是淺翻耕改變了土壤水、肥、氣、熱等環(huán)境，人為干擾土壤種子庫造成的[15，16]。本試驗對牧草的增產高于管春德[17]在云南省開展的淺翻耕試驗結果，可能是試驗區(qū)氣候環(huán)境差異的原因。