短期围栏封育对藏北3类退化高寒草地群落特征的影响

赵景学,祁 彪,多吉顿珠,尚占环

(1.兰州大学草地农业科技学院，甘肃 兰州 730020； 2.西藏自治区农牧科学院畜牧兽医研究所，西藏 拉萨 850009)

短期围栏封育对藏北3类退化高寒草地群落特征的影响

赵景学1,祁 彪1,多吉顿珠2,尚占环1

(1.兰州大学草地农业科技学院，甘肃 兰州 730020； 2.西藏自治区农牧科学院畜牧兽医研究所，西藏 拉萨 850009)

为了解藏北地区退化高寒草地植物群落对短期围栏的响应，本研究以当地的3类高寒草地植被为研究对象，分析了围栏封育对草地群落的影响。结果表明，围栏封育措施能显著提高3类草地群落高度、盖度和地上生物量，物种数也有不同程度的增加。高寒荒漠植被群落盖度、高度变化对围封措施响应较快，但物种数变化的响应较慢；高寒草原和高寒草甸群落盖度和高度变化对围封措施响应较慢，而物种数变化响应较快；3类草地地上生物量变化对短期围封均表现出了较快响应。短期围栏封育对退化高寒植被群落多样性影响不显著。建议对退化高寒草甸和高寒草原可进行短期围栏与施肥相结合的草地恢复方式；对于退化高寒荒漠草地可适当延长其围栏封育的时间，结合补播、追肥等措施，使草地植被能尽快恢复。

藏北地区；围栏封育；退化草地；高寒草甸；高寒草原；高寒荒漠；植物群落

藏北草地总面积约42.1万km2,是西藏最重要的草地畜牧业基地[1]，分布有约12个草地类型, 是西藏草地类型分布最多的地区[2]。其中，高寒草原分布最多，其次是高寒荒漠和高寒草甸[3]。近年来，受全球变暖及人类活动日益增强的影响，藏北高原极为脆弱的高寒草地生态系统遭到不同程度的人为干扰和破坏，以草地盐碱化、黑土滩化、毒杂草化、沙漠化等为主的各种草地退化现象日益加剧[4]。高寒草地生态系统比较脆弱，破坏后很难恢复，直接导致放牧家畜可利用草地面积的减少。再之，藏北高原冷季雪灾频发，暖季干旱少雨，家畜饲草料短缺，激化了本已十分严重的草畜矛盾，直接影响草地畜牧业的发展，不利于西藏经济的持续稳定健康发展[5]。

围栏封育作为有效的退化草地恢复措施，在我国草地管理中已得到广泛应用。目前国内已开展了许多有关围栏封育措施对单一草地类型植被恢复方面的研究，提出封育措施可以显著提高退化草地的生产力[6-17]。然而，关于不同类型草地间围栏封育效果的比较研究尚不多见。本研究以藏北退化高寒草甸、高寒草原和高寒荒漠3类草地为研究对象，分析不同高寒草地类型对短期围栏封育响应，以期为藏北地区不同类型退化草地的恢复和管理提供一定的科学依据。

1 材料与方法

1.1研究区域概况 研究地位于藏北高寒地区，该区气候特点为高寒缺氧、干燥、风沙大、风季长、雨季短、年平均气温在0 ℃以下。最冷时气温-18～-10 ℃，日平均最高气温仅7～12 ℃；全区年降水量仅为100～200 mm[18]。本研究选择藏北地区高寒草甸草原、高寒荒漠草地、高寒草原3类退化草地。其中，高寒草甸草原(30°17′24″ N，90°24′00″ E，海拔4 318 m)优势种为冷蒿(Artemisiafrigida)、青藏苔草(Carexmoorcroftii)、矮火绒草(Leontopodiumnanum)、紫花针茅(Stipapurpurea)、矮嵩草(Kobresiahumilis)、狼毒(Stellerachamaejasme)、青藏龙胆(Gentianafuttereri)等。高寒荒漠草地(30°51′00″ N，91°37′12″ E，海拔4 692 m)优势种为青藏苔草(C.moorcroftii)、凤毛菊(Saussureaeopygmeea)、矮火绒草(L.nanum)、垫状点地梅(Androsacetapete)等。高寒草原(32°09′ N，91°24′ E，海拔4 780 m)优势种为紫花针茅、青藏苔草、金露梅(Potentillafruticosa)、翠雀花(Albocoeruleummaxim)、高原早熟禾(Poaalpigena)、凤毛菊(Saussureaeopygmeea)等。

1.2样地设置与植被调查 2008年6月，分别在藏北地区选择高寒草甸草原、高寒荒漠草地、高寒草原3类退化高寒草地。围栏封育后作为围封样地，围栏外草地设置对照样地，围栏内草地禁牧。2009年6月，分别在各个样地内随机设置5个面积为50 m×100 m的样带。8月中旬，在每个样地的样带内随机设置10个50 cm×50 cm的小样方，记录每个样方内的植物种类，然后采用样方法(由100个面积为5 cm×5 cm的网格组成)，分别测量群落盖度、物种分盖度和频度，以及样方内各物种高度。将小样方内的植物地上部分齐地面刈割称量。

1.3数据处理

物种多样性指数(diversity index)、丰富度指数(richness index)和均匀度指数(evenness index)的计算公式如下[19]：

群落多样性指数采用Shannon-Wiener指数：

H=-∑Pi(lnPi)

丰富度指数的运算采用Margalef指数：

均匀度指数的运算采用Pielou指数：

式中，S为每个样地的总物种数，N为每个样方中的全部物种的总个体数，Pi为种i的重要值。

采用SPSS 13.0对数据进行方差分析，比较围栏内和围栏外草地的平均植被高度、盖度、物种数、地上生物量、丰富度指数、多样性指数、均匀度指数的变化。

2 结果与分析

2.1围栏禁牧对草地群落盖度和高度的影响 围栏封育后，3类高寒草地植物群落不论是盖度还是高度都出现不同程度的变化，且围栏内样地的植被总盖度明显高于围栏外样地的植被总盖度。高寒荒漠草地群落盖度对围栏封育响应较快，短期围栏后植被盖度极显著(P<0.001)增加，围栏内较同期围栏外草地群落盖度增加了61%；高寒草甸草原和高寒草原群落盖度对围栏封育响应较慢，但是围栏内植被盖度仍显著(P<0.05)增加，围栏内草地群落盖度较同期围栏外分别增加了41%和28%。经过短期的围栏封育后，高寒荒漠草地群落高度对围栏封育的响应很大，围栏后植被平均高度显著(P<0.05)增加，围栏内草地群落高度较围栏外增加了38%；而高寒草原和高寒草甸草原草地群落高度对封育的响应不大，围栏内外植被平均高度差异不显著(P>0.05)，围栏内比同期围栏外的草地群落高度分别增加了11%和13%。调查发现，3类高寒草地围栏内草地各植物高度均表现为层次不齐，围栏外放牧草地各植物高度比较整齐,除了零星分布的毒杂草较高外,其余物种的平均高度都较低。

图1 围栏内外草地群落高度、盖度和生物量

注：同一类型草地处理间不同小写字母标记的值之间差异显著(P<0.05)，不同大写字母标记的值之间差异极显著(P<0.01)。下同。

2.2围栏禁牧对草地地上生物量的影响 围栏封育后，3类高寒草地植被地上生物量发生显著变化，对围封措施响应很大。围栏内高寒草甸草原、高寒荒漠草地和高寒草原地上生物量分别为341.10、182.17和396.43 g/m2。围栏内3种类型的高寒草地地上生物量较围栏外均有明显的增加。与各自围栏外的对照样地相比，高寒草甸草原和高寒荒漠草原地上生物量增幅较大，达到极显著(P<0.01)差异，围栏内较围栏外分别增加了58%和56%；高寒草原地上生物量增幅较小，且呈显著(P<0.05)增加，围栏内较围栏外增加了32%。

表1 围栏内外草地多样性指数、均匀度指数和丰富度指数

2.3围栏禁牧对草地群落多样性的影响 围栏封育后，藏北3类高寒草地群落物种数呈现了不同程度的增加(表1)，且多为家畜喜食的禾本科牧草。高寒草甸草原、高寒草原植被群落物种数围栏内较围栏外显著(P<0.05)增加；高寒荒漠草地植被群落物种数差异不显著(P>0.05)。短期围封后，3类高寒草地植被群落对围封措施响应不大。比较3类高寒草地围栏内外群落多样性指数，高寒荒漠草原围栏内较围栏外显著(P<0.05)增加，高寒草甸草原和高寒草原围栏内外群落多样性指数差异不显著(P>0.05)。围栏后3类高寒草地丰富度指数均有增加的趋势，但是围栏内外植被丰富度指数差异均不显著(P>0.05)。与丰富度指数类似，围栏后3类高寒草地均匀度指数均表现为增加的趋势，围栏内外植被差异性也均不显著(P>0.05)。

3 讨论

围栏封育是一种广泛使用的退化草地恢复措施，并取得了较好的生态和经济效益。国内对退化草地的研究表明，围栏封育措施可以明显提高草地群落地上生物量,显著增加草地植被盖度和牧草产草量[6,20]，逐步缓解草地沙化程度, 有效控制土壤养分流失[21-22]。此外,草地围栏封育还可改善草地土壤结构和营养资源状况[23],促进优质牧草生长[21]。

本研究表明，短期围栏封育后，3类高寒草地群落高度、盖度、生物量均有明显变化。受气候、土壤和植被组成等因素影响，高寒荒漠植被群落盖度和高度对围封措施响应较快，而物种数对其响应则较为迟缓；高寒草原和高寒草甸群落盖度和高度对围封措施响应较为缓慢，而物种数响应较迅速；3类高寒草地地上生物量对围封措施均响应较快。长期围栏一定程度上降低草地群落的物种多样性[24]，而短期围栏封育对退化高寒植被群落多样性影响不明显。这是因为，在围栏封育前，退化高寒草地经常处于过度放牧之下，草地植被长期受家畜踩踏和过度采食的影响，生长发育受到抑制，降低了优势种的优势度，为非优势种的生存拓宽了空间，使物种在种类和数量配置上发生变化，导致物种多样性发生变化[25]。围栏封育可消除放牧干扰的影响，延长草地休养生息的时间，有效改善植被群落结构，增加地上生物量。另外，3类退化高寒草地的恢复也受降水、温度、风速和土壤养分等因素的影响，藏北地区气候条件严酷、水热资源短缺、土壤贫瘠等不利因素均可严重影响高寒牧草的正常生长发育，受上述因素综合影响，不同类型高寒草地的围封效果不同。

总之，藏北退化高寒草原和高寒草甸经过短期围封后，其群落盖度和地上生物量显著增加，可考虑对其进行短期围栏与施肥相结合的退化草地恢复方式。对高寒荒漠类草地，短期围栏后，其盖度和地上生物量亦有增加，但是物种多样性变化不大，可考虑延长围栏期限，并与施肥、补播等恢复方式结合，恢复效果会更为明显。杨晓晖等[26]研究表明，长期围栏封育并不能增加草地群落的生产力。因此，完全围栏封育的时间不宜过长，应将其与合理放牧相结合。对围封措施响应较快的草地类型，可考虑围栏封育与轮牧配合实施，以达到草地的合理利用，草地恢复到一定程度便可以进行季节性放牧，逐步建立起植物生长与放牧家畜采食间的合理关系。

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Effectsofshort-termencloseonthecommunitycharacteristicsofthreetypesofdegradedalpinegrasslandsinthenorthTibet

ZHAO Jing-xue1, QI Biao1, Duojidunzhu2, SHANG Zhan-huan1

(1.College of Pastoral Agriculture Science and Technology, Lanzhou University, Gansu Lanzhou 730020, China; 2.Institute of Livestock Research, Tibet Academy of Agriculture and Animal Husbandry Sciences, Tibet Lhasa 850009, China)

An experiment was conducted to determine the response of alpine grassland communities to enclose in the northern Tibetan by monitoring the community change of three types of degraded alpine grasslands. The results of this study showed that the short-term enclose greatly increased vegetation height, cover and above-ground biomass, and the number of plant species in the three types of degraded alpine grasslands. The response of cover and height of alpine steppe and alpine meadow to the short-term enclose was slower than the response of the number of plant species of alpine steppe and alpine meadow to the short-term enclose. The short-term enclose quickly increased the above-ground biomass of the three alpine grasslands, but did not affect the plant species diversity of alpine grassland communities. This study suggested that the combination of the short-term enclose and fertilizer was the effective way to restore the degraded alpine steppes and alpine meadows and the combination of the long-term enclose and fertilizer and reseeding benefited the restoration of degraded alpine desert grassland.

northern Tibet; enclose; degraded grassland; alpine meadow; alpine grassland; alpine desert; flora

S812；Q948.15+8

A

1001-0629(2011)01-0059-04

2010-01-11 接受日期：2010-03-15

国家科技支撑项目(2007BAD63B03)

赵景学(1985-)，男，甘肃会宁人，硕士，主要从事草地生态学方面研究。E-mail:zhaojxue08@lzu.cn

尚占环 E-mail:shangzhh@lzu.edu.cn