不同改良措施對祁連山北麓3種類型退化草地的修復(fù)效果

甘輝林 陳斌 魯延芳 馬埡杰 馬劍 占玉芳

摘 要 為探索退化草原最佳的改良措施，以祁連山北麓山地草原、溫性草原和溫性荒漠草原為研究對象，采用對比實(shí)驗(yàn)法對不同改良措施下的植被蓋度、植株高度、產(chǎn)草量等指標(biāo)進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：溫性草原實(shí)施切根+施肥+補(bǔ)播（處理4）改良效果最優(yōu)，溫性荒漠草原實(shí)施補(bǔ)播改良+種子包衣（保水劑）+淺耙（處理3）改良效果最優(yōu)，山地草原實(shí)施切根+補(bǔ)播改良（處理2）改良效果最優(yōu)；改良后，植被蓋度、植株高度和產(chǎn)草量均有明顯提高。

關(guān)鍵詞 退化草地修復(fù)；植被蓋度；植株高度；產(chǎn)草量；甘肅省祁連山北麓

中圖分類號：S812.6 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.12.073

甘肅省草地總面積1 790萬hm2，位居全國第6[1]。祁連山區(qū)地處甘肅省西部的河西走廊南部，東起天祝藏族自治縣，南至甘青邊界，北臨河西走廊，西至玉門市，總面積272.2萬hm2。由于處于青藏高原、黃土高原和蒙古高原三大高原的交匯地帶，是三大高原生物交流的中心和植物區(qū)系交匯中心，其植被建設(shè)、生態(tài)恢復(fù)對甘肅省乃至西北地區(qū)的經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展均具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[1]。

祁連山區(qū)畜牧業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)是天然草地，隨著經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展對環(huán)境的需求不斷增加，使得原本就脆弱的祁連山區(qū)草地生態(tài)系統(tǒng)承受了巨大的壓力，導(dǎo)致草地嚴(yán)重退化和環(huán)境惡化，主要表現(xiàn)在生產(chǎn)力下降、生物多樣性減少、雜草增多、土壤“三化”現(xiàn)象加劇、生物災(zāi)害和自然災(zāi)害頻發(fā)等，嚴(yán)重阻礙了草地畜牧業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展[2-3]。自2003年以來，國家實(shí)施了一系列天然草原保護(hù)措施、草原生態(tài)保護(hù)獎勵機(jī)制、退牧還草項(xiàng)目、山水林田湖草工程等，有效促進(jìn)了全國草原的保護(hù)與建設(shè)，綜合植被蓋度有所提高。但是以往單一的恢復(fù)措施恢復(fù)周期長、實(shí)施效果不穩(wěn)定，草原退化問題依然存在[4]。因此，要通過長期實(shí)踐總結(jié)出一套科學(xué)合理的修復(fù)技術(shù)，針對不同類型退化草地采取不同的綜合性修復(fù)措施，為我國退化草原植被生態(tài)修復(fù)提供理論和技術(shù)支撐。

鑒于此，本研究對祁連山北麓山地草原、溫性草原和溫性荒漠草原實(shí)施不同改良措施，探討其對不同類型退化草地的改良效果，旨在為精準(zhǔn)科學(xué)改良祁連山北麓草地環(huán)境提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)地有3處，分別為溫性草原、溫性荒漠草原和山地草原。

1）溫性草原。山丹縣老軍鄉(xiāng)花草灘，地處北緯38°40′36.437″，東經(jīng)101°13′51.726″，海拔1 940 m，屬溫帶大陸干旱氣候，多年平均氣溫5.7 ℃，1月平均氣溫-12.9 ℃，7月平均氣溫19.0 ℃。年平均無霜期116 d，年平均生長期108 d。年平均日照時間2 993 h，年平均降水量213 mm。草地類型屬短花針茅型溫性草原，土壤質(zhì)地為砂質(zhì)，主要植被為驢驢蒿、芨芨草、醉馬草、駱駝蓬和冰草等，植被蓋度為55%。草原利用方式為全年放牧，蝗蟲中度為害，為中度退化草原。

2）溫性荒漠草原。高臺縣合黎鎮(zhèn)北山，地處北緯39°24′39.39″，東經(jīng)99°52′52.281″，海拔1 321 m，溫帶大陸氣候，多年平均氣溫7.6 ℃，年平均無霜期175 d，年平均生長期190 d，年平均日照時間3 088 h，年平均降水量104.4 mm。草地類型屬沙米+合頭草型溫性荒漠草原，土壤質(zhì)地為砂質(zhì)，主要植被為沙米、霸王、糙葉黃芪、中亞紫菀木等，植被蓋度為40%。草原利用方式為全年禁牧，蝗蟲輕度為害，為中度退化（沙化）草原。

3）山地草原。肅南縣皇城鎮(zhèn)長溝寺，地處北緯37°54′32″，東經(jīng)101°48′34″，海拔2 577.6 m，屬溫帶濕潤氣候，降水較多，光照充足，太陽輻射強(qiáng)，晝夜溫差大，年平均氣溫2 ℃，年平均生長期120 d，無霜期95 d，年平均降水量260 mm。草地類型屬西北針茅型山地草原，土壤質(zhì)地為壤質(zhì)，主要植被為西北針茅、野苜蓿、狼毒、薹草，植被蓋度65%。草原利用方式為冷季放牧，蝗蟲和喜馬拉雅旱獺輕度為害，為輕度退化草原。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2021年4月在山地草原、溫性草原和溫性荒漠草原選取地勢平坦、土壤和植被基本一致的3塊區(qū)域作為試驗(yàn)樣地，進(jìn)行野外試驗(yàn)樣地的選擇和布設(shè)，2021—2022年進(jìn)行系統(tǒng)試驗(yàn)處理、樣品收集和數(shù)據(jù)采集，共設(shè)置3個試驗(yàn)小區(qū)，每塊區(qū)域面積約100 m2，3次重復(fù)，具體見表1。

1.2.1 切根和淺耙

切根選擇破土切根機(jī)，淺耙選擇拖拉機(jī)牽引式圓盤耙，鎮(zhèn)壓選擇拖拉機(jī)牽引式狼牙棒。采用機(jī)引方式利用破土切根機(jī)沿等高線進(jìn)行草皮劃切，劃破應(yīng)結(jié)合補(bǔ)播、施肥等措施。劃破深度為5～10 cm，以把上層根系切斷為度，不可使草皮翻轉(zhuǎn)或覆蓋，無壅土、破壞草皮等現(xiàn)象，劃破裂縫寬度在1.5 cm以下，行間距30～50 cm。劃破草皮的適宜時間視當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件而定，應(yīng)在4—6月土壤解凍、土壤水分適當(dāng)時進(jìn)行，耙深8～10 cm。以同區(qū)域未做處理為對照（CK），每個CK區(qū)設(shè)置3個直徑6 m的金屬移動圍籠，用于對比觀測（見表1）。

1.2.2 施肥

肥料選用磷酸二銨，表面撒施，用量為10 kg/667 m2。

1.2.3 補(bǔ)播改良

1）溫性草原：草種選擇中間偃麥草、新麥草和黃花苜蓿，按照1.0∶1.0∶0.3的比例進(jìn)行混播，每667 m2播種3 kg。2）溫性荒漠草原：草種選擇沙蒿、木地膚和草木樨，按照1.5∶1.0∶1.5的比例進(jìn)行混播，每667 m2播種4 kg。3）山地草原：草種選擇草地早熟禾、新麥草、黃花苜蓿，按照1∶1∶3的比例進(jìn)行混播，每667 m2播種3 kg。

結(jié)合不同地面處理方式，采用人工撒播方式，在6—7月降水集中時間段進(jìn)行補(bǔ)播。

1.2.4 管護(hù)措施

溫性草原和山地草原改良后90 d內(nèi)實(shí)行禁牧管理，之后按照原利用方式進(jìn)行管理；溫性荒漠草原全年禁牧，苗期對鼠蟲害進(jìn)行適時防治，確保不造成較大影響。

1.3 指標(biāo)測定及方法

于每年牧草生長旺盛期（8—9月），對各小區(qū)用樣方法進(jìn)行隨機(jī)取樣，每小區(qū)設(shè)置3個樣方，每個樣方3個重復(fù)，樣方大小50 cm×50 cm。分別進(jìn)行各物種蓋度、高度、產(chǎn)草量測定。

1）蓋度：植物莖葉的垂直投影面積與樣方面積之比，采用目測法，取平均值。2）高度：在樣方內(nèi)用直尺測定各植物植株自然高度，取平均值。3）產(chǎn)草量：將樣方0.25 m2內(nèi)各物種齊地面刈割后密封帶回室內(nèi)，鮮重即為產(chǎn)草量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel整理數(shù)據(jù)，SPSS 19.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行t檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 對不同類型草原植株蓋度的影響

對不同類型草原實(shí)施不同措施均有助于植被蓋度的提高，具體改良效果詳見圖1。

溫性草原植被蓋度由高到低分別為處理4、處理3、處理5、處理2、處理1，改良當(dāng)年（2021年）植被蓋度分別比對照提高了14.7%、9.7%、5.6%、3.7%及2.0%，但處理組之間差異不顯著；改良第2年（2022年）植被蓋度分別比對照提高了17.3%、12.7%、8.0%、6.3%及4.7%，處理組與對照組差異達(dá)到顯著水平（p＜0.05）。與奇立敏等對退化羊草草地改良效果研究的結(jié)果一致[5-6]。這種情況可能與肥效發(fā)揮作用慢及劃破草皮致使植株短期內(nèi)無法正常生長有關(guān)。

溫性荒漠草原植被蓋度由高到低分別為處理3、處理4、處理1、處理2、處理5，改良當(dāng)年植被蓋度分別比對照提高了11.0%、9.0%、5.7%、4.0%及2.3%，各處理差異均未達(dá)到顯著水平；改良第2年植被蓋度分別比對照提高了14.0%、12.0%、5.3%、5.0%及3.0%，其中處理3、處理5與其他處理組差異顯著（p＜0.05）。對溫性荒漠草原進(jìn)行綜合改良均能取得一定的效果，但是溫性荒漠草原的主要問題是氣候干旱缺水導(dǎo)致不同程度的退化，采用補(bǔ)播改良+種子包衣（保水劑）+淺耙措施效果最佳，另外在苗期噴灑AM菌劑也能達(dá)到改良效果。

山地草原植被蓋度由高到低分別為處理2、處理1、處理3、處理5、處理4，改良當(dāng)年植被蓋度分別比對照提高了7.6%、6.3%、5.3%、3.3%及2.0%，各處理差異均未達(dá)到顯著水平；改良第2年植被蓋度分別比對照提高了8.3%、6.7%、5.0%、3.3%及2.0%，差異顯著，但各處理組之間差異未達(dá)到顯著水平。對山地草原進(jìn)行綜合改良措施均能取得一定的改良效果，以包括切根處理的措施綜合改良效果最佳。

2.2 對不同類型草原植株高度的影響

對不同類型草原實(shí)施不同措施均有助于植被高度的提高，具體改良效果詳見圖2。

溫性草原植株高度由高到低分別為處理4、處理3、處理5、處理2、處理1，改良當(dāng)年植株高度分別比對照提高了12.8%、11.3%、9.5%、5.9%及2.3%，處理4、處理3、處理5與對照差異顯著（p＜0.05），處理2、處理1與對照差異不顯著；改良第2年植株高度分別比對照提高了11.6%、9.1%、6.9%、5.7%、4.3%，各處理組與對照組差異均達(dá)到顯著水平（p＜0.05）。說明改良措施促進(jìn)根系健壯生長，導(dǎo)致第二年植株高度明顯高于第一年。

溫性荒漠草原植株高度由高到低分別為處理3、處理4、處理1、處理2、處理5，改良當(dāng)年、植株高度分別比對照提高了7.7%、6.2%、5.3%、3.1%及1.7%，各處理差異均未達(dá)到顯著水平；改良第2年植株高度分別比對照提高了10.5%、5.2%、3.8%、2.0%、1.4%，其中處理3、處理4與其他處理組差異達(dá)到顯著水平，所有處理組與對照組差異顯著（p＜0.05）。

山地草原植株高度由高到低分別為處理2、處理1、處理3、處理5、處理4，改良當(dāng)年植株高度分別比對照提高了5.3%、4.2%、3.2%、2.8%、0.7%，各處理差異均未達(dá)到顯著水平；改良第2年植株高度分別比對照提高了12.8%、7.3%、5.3%、4.1%、2.6%，各處理組之間差異均未達(dá)到顯著水平，但與對照組差異顯著。由于山地草原降水量充足，土壤有機(jī)質(zhì)含量高，植被生長良好，對山地草原實(shí)施改良措施具有一定的積極作用，但是改良效果不顯著。

2.3 對不同類型草原植株產(chǎn)草量的影響

對不同類型草原實(shí)施不同措施均有助于植被產(chǎn)草量的提高，尤其對溫性草原和溫性荒漠草原改良效果明顯，具體改良效果詳見圖3。

溫性草原植株產(chǎn)草量由高到低分別為處理4、處理3、處理5、處理2、處理1，改良當(dāng)年植株產(chǎn)草量分別比對照提高了61.7%、23.5%、19.3%、19.0%、5.2%，各處理組合之間、處理組與對照組之間差異均達(dá)到顯著水平（p＜0.05）；改良第2年植株產(chǎn)草量分別比對照提高了65.6%、38.0%、18.8%、16.6%、7.1%，各處理組合之間、處理組與對照組之間差異均達(dá)到顯著水平（p＜0.05）。

溫性荒漠草原植株產(chǎn)草量由高到低分別為處理3、處理4、處理1、處理2、處理5，改良當(dāng)年植株產(chǎn)草量分別比對照提高了7.8%、4.0%、3.8%、3.0%、1.1%，除處理5與對照組未達(dá)到顯著水平，其他處理組均與對照組差異顯著（p＜0.05）；改良第2年植株產(chǎn)草量分別比對照提高了9.1%、5.6%、4.5%、3.5%、1.9%，各處理組合之間、處理組與對照組之間差異均達(dá)到顯著水平（p＜0.05）。

山地草原植株產(chǎn)草量由高到低分別為處理2、處理1、處理3、處理5、處理4，改良當(dāng)年植株產(chǎn)草量分別比對照提高了19.8%、17.8%、17.1%、12.5%、2.8%、0.7%，除處理4與對照組差異不顯著外，其余各處理組與對照組差異均達(dá)到顯著水平（p＜0.05）；改良第2年植株產(chǎn)草量分別比對照提高了48.3%、6.7%、5.0%、3.0%、1.7%，各處理組與對照組差異均達(dá)到顯著水平（p＜0.05）。

3 結(jié)論與討論

本文通過對不同類型草原進(jìn)行不同措施改良，分別對植被蓋度、植株高度、植株產(chǎn)草量進(jìn)行分析比較。結(jié)果表明，切根+施肥+補(bǔ)播改良能顯著提高植被蓋度，這與遲曉雪、董祺等前期研究結(jié)果一致[7-8]。說明對溫性草原實(shí)施淺耙+施肥、切根+施肥、淺耙+施肥+補(bǔ)播改良、切根+施肥+補(bǔ)播改良、切根+補(bǔ)播改良等改良措施對提高植被蓋度、高度、產(chǎn)草量具有積極的作用，且以切根+施肥+補(bǔ)播改良效果最優(yōu)。對溫性荒漠草原實(shí)施不同改良措施對提高植被蓋度、高度、產(chǎn)草量均能產(chǎn)生積極的作用，且以補(bǔ)播改良+種子包衣（保水劑）+淺耙改良效果最優(yōu)。對山地草原實(shí)施不同改良措施對提高植被蓋度、高度、產(chǎn)草量均能產(chǎn)生積極的作用，尤其切根+補(bǔ)播改良效果

最優(yōu)。

溫性草原和山地草原由于長時間受牲畜踐踏，土壤緊實(shí)度高，通氣透水性差，存在根系盤結(jié)等情況，切根能顯著提高植物特別是禾本科植物的根系分蘗、繁殖與復(fù)壯，增加群落蓋度、密度、生物量和競爭能力，改善土壤理化性質(zhì)，加快退化草地的恢復(fù)演替；另外，山地草原土壤有機(jī)質(zhì)含量高，對山地草原進(jìn)行施肥效果不顯著?；哪菰嘶脑蛑饕侨彼虼藢哪菰扇⊙a(bǔ)播改良+種子包衣（保水劑）+淺耙能達(dá)到顯著的改良效果。由于項(xiàng)目實(shí)施年限短，有關(guān)改良措施對植物生物量、生物多樣性、牧草飼用價值及土壤的影響還有待于進(jìn)一步驗(yàn)證。

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（責(zé)任編輯：張春雨）