圍欄封育對伊犁河谷中山帶退化草地改良效果研究

李建偉，羅志娜，張生楹，范天文

（1.新疆維吾爾自治區(qū)伊犁州草原工作站，伊寧 835000；2.新疆維吾爾自治區(qū)尼勒克縣草原工作站，尼勒克 835700）

草原與牧草

圍欄封育對伊犁河谷中山帶退化草地改良效果研究

李建偉1，羅志娜1，張生楹2，范天文1

（1.新疆維吾爾自治區(qū)伊犁州草原工作站，伊寧 835000；2.新疆維吾爾自治區(qū)尼勒克縣草原工作站，尼勒克 835700）

2012年至2016年，連續(xù)5年以伊犁河谷中山帶山地草甸類、溫性草甸草原類和溫性草原類退化草地為研究對象，測定其圍欄內(nèi)外的鮮草產(chǎn)量、干草產(chǎn)量、植被蓋度、草群高度和植物種類。結(jié)果顯示：圍欄封育可以有效提高退化溫性草原類、溫性草甸草原類、山地草甸類草地的生產(chǎn)力；能顯著提高3類草地的鮮草產(chǎn)量、干草產(chǎn)量和草群高度；對植被蓋度的影響隨著海拔的升高逐漸降低；對植物種類數(shù)的影響幅度較小，差異不顯著（P＞0.05）。說明圍欄封育可以作為草地改良的措施之一在伊犁河谷退化草地中應(yīng)用。

圍欄封育；伊犁河谷；植被蓋度；草群高度；植物種類；草產(chǎn)量

草地是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主要類型之一，是維護國家生態(tài)安全的綠色屏障，是草地畜牧業(yè)賴以生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。長期以來，受人類活動的影響，許多地區(qū)的草地超出了其所能承受的范圍，導(dǎo)致退化、鹽堿化以及牧草質(zhì)量、高度和產(chǎn)量等降低，草地生態(tài)系統(tǒng)失調(diào)［1-4］。伊犁河谷作為我國草地資源相對比較豐富的地區(qū)之一，草場退化現(xiàn)象日益突出［5］。圍欄封育作為退化草地植被恢復(fù)、重建的重要措施之一，也是提高草地利用效率的有效手段［6-7］。目前，國內(nèi)有關(guān)圍欄封育對不同退化草地影響的研究已有較多的報道。針對伊犁河谷，周斌等［5］對春秋草場草地進行了生態(tài)調(diào)查，提出了恢復(fù)對策，但不能全面闡釋圍欄封育對伊犁河谷退化草地的改良效果。因此，本研究以伊犁河谷中山帶山地草甸類、溫性草甸草原類和溫性草原類草地為研究對象，通過試驗實證圍欄封育對伊犁河谷中山帶草地生產(chǎn)指標(biāo)的影響，從而為圍欄封育在伊犁河谷退化草地改良中的應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

伊犁河谷位于中國天山山脈西部，地處東經(jīng)80°09′～84°56′，北緯42°14′～44°50′，北、東、南三面環(huán)山，構(gòu)成“三山夾兩谷”的地貌輪廓。氣候溫和濕潤，屬于溫帶大陸性氣候，年平均氣溫10.4℃，年日照時數(shù)2 870 h。年降水量417.6 mm，山區(qū)達600 mm，是新疆最濕潤的地區(qū)。試驗區(qū)域位于伊犁河谷中山帶退化草地，草地類分別為山地草甸、溫性草甸草原和溫性草原，植物種類主要為禾草和雜類草。

1.2 材料及試驗設(shè)計

共選擇9個試驗地，通過圍欄分割為18個試驗區(qū)域，圍欄內(nèi)9個，圍欄外9個，詳見表1。

2012年至2016年，每年在生產(chǎn)力高峰期（7月15日左右）對選取的試驗區(qū)域進行監(jiān)測，每次監(jiān)測在試驗區(qū)域內(nèi)選擇3個具有代表性的1 m2（1 m×1 m）樣方，樣方之間的間隔大于250 m，測定其植被蓋度、草群高度、植物種類、鮮草產(chǎn)量和干草產(chǎn)量。為降低枯落物對次年植物生長的影響，在秋季對圍欄內(nèi)進行刈割；圍欄外為自然放牧。

表1 各試驗地的草地類型

1.3 測定項目及方法

1.3.1 鮮草產(chǎn)量及干草產(chǎn)量 在每個試驗區(qū)域內(nèi)選擇3個具有代表性的1 m2（1 m×1 m）樣方，齊地面刈割，測定鮮草重量，風(fēng)干后，測定其干草重量，取3個樣方重量均值，計算該試驗區(qū)域的鮮草產(chǎn)量和干草產(chǎn)量［8-11］。

1.3.2 植被蓋度 采用投影蓋度目測法測定樣方內(nèi)植物地上部分垂直投影的面積占樣方面積的比率［8-11］。

1.3.3 草群高度 指草地植物群落在自然狀態(tài)下的高度。測量樣方內(nèi)大多數(shù)植物枝條或草層葉片集中分布的平均自然高度［8-11］。

1.3.4 植物種類 統(tǒng)計在3個樣方中出現(xiàn)的植物種類數(shù)，計算該試驗區(qū)域的植物種類。

1.4 數(shù)據(jù)處理

通過Excel2010進行圖表制作、計算標(biāo)準(zhǔn)偏差；通過SPSS 16軟件進行方差分析和相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 植被蓋度

植被蓋度可以間接反映植物生長的繁茂程度、綠色植物光合能力的強弱以及群落經(jīng)濟性狀的大小，它是衡量草地植被的重要指標(biāo)之一［6］。由圖1～3可以看出，圍欄對3類草地植被蓋度的影響隨著海拔的升高逐漸降低，影響能力依次表現(xiàn)為：溫性草原類＞溫性草甸草原類＞山地草甸類；這可能與3類草地原本的植被蓋度及降雨量隨著海拔的升高逐漸增多有關(guān)。圍欄對山地草甸類草地植被蓋度的影響最小，5年圍欄內(nèi)外的植被蓋度間均差異不顯著（P＞0.05）；溫性草甸草原類草地僅2014年圍欄內(nèi)外的植被蓋度間差異顯著（P＜0.05）；溫性草原類草地2012年圍欄內(nèi)外的植被蓋度間差異不顯著（P＞0.05），其他4年的植被蓋度間均差異顯著（P＜0.05）。

不同年度間的植被蓋度3類草地表現(xiàn)各異。山地草甸類草地的植被蓋度圍欄內(nèi)5年間均差異不顯著（P＞0.05），圍欄外僅2014年和2016年植被蓋度顯著高于2012年（P＜0.05），其他年度間均差異不顯著（P＞0.05）。溫性草甸草原類草地2012年的植被蓋度最低，圍欄內(nèi)（或圍欄外）植被蓋度均顯著低于其他年份（P＜0.05），其他年份間差異均不顯著（P＞0.05）。溫性草原類草地2012年、2013年和2014年3年圍欄內(nèi)（或圍欄外）的植被蓋度相近，差異均不顯著（P＞0.05），但均顯著低于2015年和2016年（P＜0.05）。

圖1 山地草甸類草地植被蓋度對比

圖2 溫性草甸草原類草地植被蓋度對比

圖3 溫性草原類草地植被蓋度對比

2.2 草群高度

高度是植物群落的主要特征之一，也可作為植物是否健康生長的一種標(biāo)識［6］。由圖4～6可以看出，3類草地各年均表現(xiàn)出圍欄內(nèi)的草群高度顯著高于圍欄外（P＜0.05），這是因為圍欄后能使各種牧草保持其自然的生長狀態(tài)，不受外界的擾動，進而說明圍欄不僅有助于植物的生長，更有利于恢復(fù)植物群落。

3類草地的草群高度圍欄內(nèi)整體呈現(xiàn)出：山地草甸類＞溫性草甸草原類＞溫性草原類，圍欄外整體表現(xiàn)出溫性草甸草原類＞溫性草原類＞山地草甸類，圍欄外的草群高度表現(xiàn)可能與牲畜的采食有關(guān)。

不同年度的草群高度3類草地的表現(xiàn)各異。山地草甸類和溫性草甸草原類草地的草群高度都表現(xiàn)出2013年最高，溫性草原類草地2016年的草群高度最高。3類草地2014年的草群高度均處于較低的水平。

圖4 山地草甸類草地草群高度對比

圖5 溫性草甸草原類草地草群高度對比

圖6 溫性草原類草地草群高度對比

2.3 植物種類

圖7 山地草甸類草地植物種類對比

圖8 溫性草甸草原類草地植物種類對比

生物多樣性是指一個區(qū)域內(nèi)所有的植物、動物、微生物以及各個物種生物與環(huán)境相互作用形成的生態(tài)系統(tǒng)，是生命系統(tǒng)的基本特征［12］，也是診斷草地生態(tài)系統(tǒng)是否健康的主要依據(jù)。由圖7～9可以看出，3類草地圍欄內(nèi)的植物種類數(shù)都高于圍欄外。圍欄后，植物種類數(shù)有所增加，但幅度較小，僅2014年山地草甸類草地和2013年溫性草原類草地圍欄內(nèi)的植物種類數(shù)顯著高于圍欄外（P＜0.05），其他年份各草地類圍欄內(nèi)、外的植物種類數(shù)間均差異不顯著（P＞0.05）。

圖9 溫性草原類草地植物種類對比

3類草地年度間的植物種類差異較小，尤其是溫性草原類草地，圍欄內(nèi)、外植物種類數(shù)年度間均差異不顯著（P＞0.05）；山地草甸類草地圍欄內(nèi)植物種類數(shù)僅2014年顯著高于2013年（P＜0.05），圍欄外僅2012年顯著高于2016年（P＜0.05），其他年份間均差異不顯著（P＞0.05）；溫性草甸草原類草地植物種類數(shù)2012年最少，圍欄內(nèi)（或圍欄外）植物種類數(shù)均顯著低于其他年份（P＜0.05）。

2.4 草產(chǎn)量

地上生物量是衡量草地生產(chǎn)能力強弱的重要指標(biāo)之一，也是進行合理載畜量計算的主要依據(jù)［6］。由圖10～12可以看出，3種草地類的鮮草產(chǎn)量、干草產(chǎn)量均為圍欄內(nèi)顯著高于圍欄外（P＜0.05）；單從草地提供的食物量角度看，建立圍欄對畜牧業(yè)的發(fā)展是有利的。圍欄內(nèi)的草產(chǎn)量整體呈現(xiàn)：山地草甸類＞溫性草甸草原類＞溫性草原類，表現(xiàn)出隨著海拔的升高草產(chǎn)量升高的趨勢，可能與降雨量隨著海拔的升高而增多有關(guān)。圍欄外的產(chǎn)草量整體呈現(xiàn)：溫性草甸草原類＞山地草甸類＞溫性草原類，和圍欄內(nèi)的表現(xiàn)不一致，可能與家畜放牧采食有關(guān)。

不同草地類年度間的鮮草產(chǎn)量、干草產(chǎn)量，表現(xiàn)不一致。山地草甸類草地2013年的產(chǎn)草量最高，其次為2012年和2015年；溫性草甸草原類草地2013年的產(chǎn)草量最高，其次為2016年；溫性草原類草地2016年的草產(chǎn)量最高，其次為2015年；3類草地產(chǎn)草量最低的年份均為2014年，這與2014年伊犁河谷嚴(yán)重干旱有關(guān)。

圖10 山地草甸類草地鮮草產(chǎn)量（A）、干草產(chǎn)量（B）對比

圖11溫性草甸草原類草地鮮草產(chǎn)量（A）、干草產(chǎn)量（B）對比

圖12 溫性草原類草地鮮草產(chǎn)量（A）、干草產(chǎn)量（B）對比

2.5 相關(guān)性分析

由表2可知：3類草地圍欄內(nèi)、外的鮮草產(chǎn)量和干草產(chǎn)量間均存在極顯著正相關(guān)（P＜0.01），其他各項指標(biāo)間的相關(guān)性因草地類和圍欄的原因而不同。說明對草地實施圍欄會使其各生產(chǎn)指標(biāo)間的關(guān)系發(fā)生變化。

溫性草甸草原類草地圍欄內(nèi)、外和山地草甸類草地圍欄內(nèi)各指標(biāo)間的相關(guān)性表現(xiàn)一致。均表現(xiàn)出：草群高度和鮮草產(chǎn)量、干草產(chǎn)量間存在顯著正相關(guān)（P＜0.05），鮮草產(chǎn)量和干草產(chǎn)量間存在極顯著正相關(guān)（P＜0.01），其他指標(biāo)間相關(guān)性不顯著（P＞0.05）。山地草甸類草地圍欄外的植被蓋度和植物種類間存在顯著正相關(guān)（P＜0.05）。溫性草原類草地圍欄內(nèi)、外的植物種類和鮮草產(chǎn)量、干草產(chǎn)量、植被蓋度存在顯著正相關(guān)（P＜0.05），且與植被蓋度的相關(guān)性達極顯著水平（P＜0.01）；圍欄內(nèi)鮮、干草產(chǎn)量與植被蓋度存在極顯著正相關(guān)（P＜0.01），與草群高度的相關(guān)性不顯著（P＞0.05），而圍欄外的鮮、干草產(chǎn)量與草群高度的相關(guān)性均達顯著水平（P＜0.05）。

表2 各草地類生產(chǎn)指標(biāo)的相關(guān)性分析

3 小結(jié)

（1）圍欄封育能減少人類活動和放牧對草地的影響，給予草地自我修復(fù)時間，可以有效提高退化溫性草原類、溫性草甸草原類、山地草甸類草地的生產(chǎn)力，使退化草地的鮮草產(chǎn)量、干草產(chǎn)量、植被蓋度、草群高度和植物種類都有不同程度的提高，進而達到草地生態(tài)系統(tǒng)的逐漸恢復(fù)。圍欄封育可以作為草地改良的措施之一在伊犁河谷退化草地中應(yīng)用。

（2）圍欄封育能顯著提高退化溫性草原類、溫性草甸草原類、山地草甸類草地的鮮草產(chǎn)量、干草產(chǎn)量和草群高度；對植被蓋度的影響隨著海拔的升高逐漸降低；圍欄封育可使植物種類數(shù)小幅增加。

［1］ 錫文林，安沙舟，靳發(fā)蘭，等.不同利用方式下山地高草草甸群落結(jié)構(gòu)的變化［J］.草業(yè)科學(xué)，2010，27（5）：15-18.

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［3］ 扎西文毛，趙建中，嚴(yán)振英，等.圍欄封育對退化草地群落功能群的影響［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（14）：8650-8652.

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［7］ 崔國盈，劉長娥，安沙舟.天山北坡山地草原圍欄封育效果研究［J］.草業(yè)與草坪，2008，130（5）：51-55.

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［9］ 張虎，師尚禮，王順霞.放牧強度對寧夏荒漠草原植物群落結(jié)構(gòu)及草地生產(chǎn)力的影響［J］.干旱區(qū)資源與環(huán)境，2012，26（9）：73-76.

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［11］王建華，李建偉，羅志娜.伊寧縣草原草地生產(chǎn)力變化研究［J］.新疆畜牧業(yè)，2013（12）：22-25.

［12］馬克平.試論生物多樣性的概念［J］.生物多樣性，1993，1（15）：20-22.

Study on the Improvement Effect of Fence on Degraded Grassland in the Middle Mountain of Yili River Valley

LiJianwei1，Luo Zhina1，Zhang Shengying2，etal
（1.The Grassland Workstation ofYiliKazak Autonomous Prefecture，Yining 835000，Xinjiang，China；2.The Grassland Workstation ofNilka County，Nilka 835700，Xinjiang，China）

Mountain meadow，temperate meadowsteppe and temperate grassland degraded grassland in the middle mountain in Yili River valley were used to examine the fresh yield，hay yield，vegetation coverage，vegetation heightand plantspecies inside and outside fence for 5 consecutive years from 2012 to 2016.The results showed that the fence effectively improved the grassland productivity in the degraded temperate grassland，temperate meadowsteppe and mountain meadowgrassland;significantly improved the fresh yield，hay yield and grass heightofthe three types ofgrassland；the influence on vegetation coverage gradually decreased with altitude increasement；the impacton plantspecieswasnotsignificant（P＞0.05）.Itcould be concluded thatfence would be used as a grassland improvementmeasure in degraded grassland in YiliRivervalley.

fence；YiliRivervalley；vegetation coverage；grassgroup height；plantspecies；grassyield

S54

A

2095-3887（2017）05-0036-06

10.3969/j.issn.2095-3887.2017.05.009

2017-05-31

李建偉（1984-），男，畜牧師，碩士研究生，主要從事天然草原監(jiān)測與保護相關(guān)工作。