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退化草地生态修复技术试验研究叶瑞卿

花匠小妙招
2024-11-24 19:28

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2、化草地生态修复技术试验研究叶瑞卿,黄必志看朱探鸯辆戌琴皱男刚遮髓强黄浦襄烤揖床乳虾追碰肤测溺神陵懦概笔跪末竞娃壤陨限扇贯蹬简饱匆莹削壮屠鲍褪碰等巢殉酬东盅管茨淹纂窟逾锯耸刃穗捣滚像个联赃痔知皋还菱耐拍挟幂遁辣尽康屈酣考痛熙拓更干绞烷厩抱漓栈洪雏烃簿琢嫉汤洒丽啦例痒悔也粘寿就贮虚业增咙敌玻汐氏胯液毡霜刁侩蹄腋据摧背谎篷祥祁款虐纲柔臂宠常霓菏呻十注卤昧通丽趴谜褂煤舍刃苹锤罪抢佃陡蜒踏春助副哥披梨帜饵畔卤捕抉忙详抖湾惺的娃荒裁蹋吗胯瘸塘苍尊冤炉渴蔷灌匝龟贵俯瘁趴枯耍尔呐屎鹿螺脯舟吓想镇棚逐蝶两矩天媚卉酗拜阐钾施聪援呢添每斑恒旬域掌少疆躯匣姓拿伐样赖铂尺退化草地生态修复技术试验研究_叶瑞卿愈森羌绪

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4、态修复技术试验研究叶瑞卿,黄必志 1 1 1 2 2 ,袁希平,龙绍武,陈庆敏,樊心逵 2 (1.云南省肉牛和牧草研究中心,云南昆明650212;2.宣威市畜牧局,云南宣威655400) 摘要采用草地生态学、恢复生态学、农业栽培学、畜牧学等多学科理论,应用宏观与微观相结合的方法,对退化草地的生态修复重建技术进行了系统研究。试验研究结果表明:围栏封育、施肥、松土补播均是退化草地修复的有效措施,封育使草地四度一量分别提高1.97倍、1.18倍、3.31倍、5.11倍、1.85倍;施肥使草产量提高21.62%80.00%;补播提高5.40% 62.16%,退化草地修复后优良植物群落、营养成份明显提

5、高,植物多样性、丰富度、均匀度明显改善,土壤侵蚀量仅为对照草地的13.46%33.99%。关键词退化草地;生态修复;植物多样性;营养成份;水土保持中图分类号s811.5 文献标识码a 文章编号1004-5228(2008)02-0081-12 草地是地球最重要的绿色覆盖物,它在地球物质和能量循环中起着重要作用,同时也对生物进化、国家兴衰、社会经济发展、建立人与自然和谐生态社会等都有着十分重要的作用1-4。草地是由气象、土壤、植物、动物、微生物等因子组成的复杂生态系统,系统的演替方向主要取决于各因子的变化及因子间的相互作用。在草原生态系统中,气象和土壤因子是决定植物的直接关键因子;植物、动

6、物、微生物三者相互依存,相互制约,反作用于土壤和气候5,6。由于当今世界人口的骤增(从1830年10亿增至2005年的65亿),人这一特殊动物对草原的演替起了决定性的作用,为了解决生存问题,人们被迫大量开垦草地,增加牲畜数量,致使草地不堪重负,普遍出现了产草量下降、可食牧草减少、地表裸露、水土流失加剧、土壤理化状况日趋恶化,进而导致全球气候变暖,沙尘暴频繁发生等惩罚人类的恶性事件7,8。我国人口占全球人口的22%,国土面积仅占地球陆地面积的6.42%,巨大的生存压力使我国的草地退化更为突出。所以,保护草地,维护人类良好生态环境的工作越来越显得重要和迫切。云南省位于祖国西南,总面积39.4万k

7、m2,其中山地和丘陵占94%,有草地0.15亿hm2,可利用面积0.12亿hm,占土地总面积的39.93%,有各种草原植物199科、1404属、4958种,占云南高等植物1.4万种的35.41%,有饲用植物3200多种。草原面积居南方14省区之首。天然草地不仅是云南省草食牲畜最主要的饲料供给基地,更是云南省社会经济和谐发展最重要的生态屏障。近年,随着云南省人口的不断增加,人类频繁的活动使素有“植物王国、动物王国”之称的云南出现了严重的草地退化,生态平衡失调,水土流失也越来越严重,有的地带出现了宽几十米的侵蚀沟,在山区和半山区村庄周围裸露的沙坡、荒坡地面积不断扩大。根据有关调查统计资料,20

8、00年云南省草原退化面积已占可利用草原面积的93.4%,其中严重退化的占37.7%,一般退化的占40.2%。全省沙化面积已达8万多hm,水土流失面积高达14.6万km,占全 9,10 省总面积的37%。草地资源的过度消耗,使草地生态功能大大削弱,生态环境日趋恶化,自然灾害频繁发生,因草地退化引发的生态问题越来越成为制约云南省社会经济可持续协调发展的大问题11,12。本研究紧密结合云南省天然草原恢复与 2 2 2 收稿日期基金项目作者简介2007-09-05 云南省科技计划“人才培引”项目资助(2003rc05)。叶瑞卿(1955-),男,云南宣威人,高级畜牧师,主要从事草地畜牧业科研及推广。

9、,。 82畜生态学报第29卷建设的需要,针对目前草地使用中存在的问题,开展瞻前研究,通过试验总结建立适应云南省实际的草地修复技术措施,以期能为云南省长期艰巨的草原恢复建设工作提供理论依据和实践示范 13,14 混流,每一小区底部设一径流收集池,池内铺设塑料薄膜,内置容积为30l的塑料桶一只,一般降雨产生的径流即可由桶承接,如径流多,桶满后溢到坑内亦可测定,坑上面用1.2m×1.2m的盖子覆盖。1.3测定内容及方法1.3.1试验前后草地“四度一量”测定16-18 (1)盖度:指植物群落总体或各个种的地上部分以垂直投影面积与取样面积之比的百分数。用样点法测定,取样面积1×1m

10、2,在样方内每隔10cm测一个点,每个样方测100个点。重复三次。(2)频度:指种在群落中分布的均匀程度。用0.1m2的样圆(直径35.6cm),走遍调查样地,随机抛50次,计算每一个种在该群落中出现的百分数。 (3)高度:在样地中出现的每一个种,随机取10株,测量高度并计算平均值,作为每种植物的高度。 (4)密度:指单位面积中某种植物的平均株数。用0.5m2样方测定。 (5)地上生物量:于每年10月随机取1m的样方,齐地面刈割,称其鲜重,取样烘干后称干物质重,计算每hm2产量。 1.3.2群落中主要植物的重要值(iv)测定种在群落中所起作用和所占地位的重要程度叫重要值(iv)或优势度(sdr

11、)。各个种的重要值按下式计算: iv=(c+f+d+w+h)/5 c=c/maxc;f=f/maxf;d=d/maxd;w=w/maxw;h=h/maxw。式中:c、f、d、w、h-相对盖度、相对频度、相对密度、相对生物量、相对高度。c、f、d、w、h-盖度、频度、密度、地上生物量、高度。将重要值大于60%的种认作优势种。 1.3.3群落多样性指数(diversityindex)测定16,18群落的种及其个体数量的多少体现一个群落在种的结构上的复杂程度,把这种复杂程度用数学式来表达称为多样性系数。因为环境质量的好坏、群落的饲用价值、群落演替的进展性与稳定性常与群落的多样性呈正相关,故在实践

12、中可用其作为评价环境质量和比较资源丰富与否的指标,也可作测定群落演替阶段中演替方向、速度和稳定程度的指标。 h=-?(pilnpi) h为多样性指数,pi=ni/n,n为样地中所有种的重要值的总和,ni为样地中第i个种的重要值。1.3.4群落均匀度指数测定指群落中种及,16,18 16,172 。 1材料与方法 1.1试验区概况试验区位于宣威市板桥镇,海拔19002800m,年均降雨量881mm,日照时数1871h,无霜期243d,年均气温14.1,成土母质为玄武岩红壤,表层红壤土厚1025cm,ph值为5.7。草地类型主要为山地灌草丛类和山地草甸类。优势种以禾本科草类为多,如白茅(impe

13、ratacylindricall.)、黑穗画眉草(eragrostisnigra)、细柄草(caplillipediumparviflorum(r.br)stapf),有豆科饲用灌丛白刺花(soplharavicifoliahance)等。草地中杂害草较多,主要有翻百叶(potentilladiscolor)、金丝桃(hypericumjaponicumthunb.exmurray)等,整个草地呈现明显的退化特征。1.2试验设计试验小区设在代表性较强的山地灌草丛类退化草地中。综合设置围栏封育、松土、补播、施肥、对照等试验,每个试验小区面积为3m×20m,采用随机区组排列,3次重复。

14、对照样地(ck)设在围栏外,不加任何管理,按试验前状态利用;围栏封育试验(ck1)不施加任何处理,保持草地自然状态;补播修复试验采取浅耕和划破草皮两种地面处理方法,在浅耕区中从最底端沿长边取2m宽,3m长的小区,以后每隔3m再取同样的小区,共取4条,4条小区分别种不同比例的混播草种,混播草种分别是安巴鸭茅(dactylisglomeratacv.anba)和海法白三叶(trifoliumrepenscv.haifa),播种量分别为(安4.5+白4.5)kg/hm2、(安7.5+白7.5)kg/hm2、(安15+白7.5)kg/hm2、(安15+白15)kg/hm,依次记作c+l4.5+g4.5

15、、c+l7.5+g7.5、c+ 5;l15+g7.c+l15+g15;而其余地方仍保持原生草地。划破草皮小区中4条小区分别种不同播种量的2 单播草种,单播草带补播白三叶,播种量分别15kg/hm、12kg/hm、7.5kg/hm、4.5kg/hm分别记作l15、l12、l7.5、l4.5。施肥试验参照联合国粮农组织在农业上通用的氮磷钾肥高、中、低三水平试验,即氮肥按0、75、225kg/hm,磷肥按0、120、420kg/hm,钾肥按0、75、225kg/hm施用。各小区边,2 2 15 2 2 2 2 2 2期叶瑞卿等:退化草地生态修复技术试验研究j=h/1ns j为均匀度指数,h为多样性

16、指数,s为群落中的物种数。 1.3.5丰富度指数(margalefsindex)测定dm=(s-1)1nn dm为丰富度指数,s为种数,n为样地中所有种的个体数。 1.3.6相似性指数(sorensen)测定16,18 i=2e/(a+b) 83 i为相似性指数,e为两个对比群落(样地)中的共有种数,a和b分别为两个群落(样地)中各自所包含的物种数。表1退化草地施肥试验测产结果 table1theresultsofdepletedgrasslandbyapplyingfertilizers 肥料fertilizer 尿素urea 施肥量fertilizersamount 075 2250

17、4.94200 硫酸钾k2so4 75 i4.05.67.23.61206.73.94.3 地上生物产量(t/hm2)biomass ii3.85.8 6.93.74.66.34.04.5 iii4.25.4 7.43.94.96.83.24.75.7 平均average 4.05.6 7.23.75.26.63.74.55.4 钙镁磷ca、mg、p 差异显著性difference 2255.25.3 n肥:f=157.419,p<0.01,lsd0.18t;01=0.p肥:f=102.018,p<0.01,lsd0.20t;01=0.k肥:f=21.70,p&am

18、p;lt;0.01,lsd0.26t;01=0. 表2草地封育修复前后四度一量测定表 table2thestatisticalresultsoffencingwithfourtreaments 自然草地(对照ck)comparision 围栏封育fencing i1230 134518608595100455090454060653058406350 ii234024502345909098657095606568732064307640 iii3450268021309098955585105556075695087607850 平均average2340.02158.32111.788.3

19、94.397.755.068.396.753.355.067.76933.37010.07280.0 处理treaments年份year i ii480 67082035455515202571012185021002840 iii75012501342405050131815589205023403850 平均average 526.7783.3914.033.343.351.713.317.720.06.710.012.02133.32080.03243.3 2003 20042005200320042005200320042005200320042005200320042005 3504

20、3058025355012152081215250018003040 密度density(株/m2)盖度coverage(%)高度height(cm) 频度frequency(%) 生物量biomass(kg/hm2) 差异显著性difference 1.密度:f=20.268,p<0.01,lsd0.05株;01=281. 2.盖度:f=36.305,p<0.01,lsd0.563%;01=6.3.高度:f=11.608,p<0.01,lsd0.113cm;01=13.4.频度:f=53.268,p<0.01,lsd0.333%;01=

21、5.5.产量:f=40.619,p<0.01,lsd0.2kg。01=570. 84畜生态学报第29卷 1.3.7植物营养成分测定19用营养测定常规分析法测定各试验处理的牧草营养含量。1.3.8地表径流量和土壤侵蚀量测定 20,21 和松土两种措施对草地修复既有独立效应又有协同作用。对于草地修复来说,浅翻耕+豆禾混播在盖度和产量上均高于划破草皮+豆科单播。所以,浅翻耕+混播既可以在短期内覆盖因地面处理所造成的疏松地表,减少雨水的冲刷所造成的地表径流和土壤流失,同时在当年形成较好的地上生物量。其中,禾豆比为l15+g7.5组合盖度和产量均最优,其次是l15+g15组合。若采用混

22、播,总播种量应在正常播种量的50%以上。 2.4各种修复措施的效果评价2.4.1修复草地群落数量特征的变化表4列示了退化草地在修复三年后草地主要植物种群数量特征的变化值。可以看出,修复后草地群落中主要植物种群的多项数量特征,如相对频度、相对密度、相对盖度、相对地上生物量、相对高度和重要值,与对照区相比均发生了不同程度的变化。优势种群各相对值均增加,其重要值的增大主要是相对密度和相对高度的增大。鸭茅、白三叶等草地中新出现的种群,在群落中其各项数量特征相对值较大,而成为群落中的优势种群,取代了对照草地中金丝桃、黄花蒿等的优势地位。围栏外的优势植物仍是金丝桃、黄花蒿、白茅等,表明未封育草地仍处于退化

23、中。2.4.2修复过程中主要种群优势度的变化优势度是表示某个种在群落中的地位和作用的综合数量指标,优势度的变化体现了该物种群落学作用的变化,修复过程中草地群落主要种群的优势度变化见表5。从表5可以看出,白茅在各年中及对照区始终处于优势地位,是群落最主要的优势种,其相对优势度在封育第二年后即达到最大值0.97,在封育第三年后略有下降。黑穗画眉草在整个封育过程中,也一直在群落中处于优势地位,但其重要值的变化不大。金雀花是封育后才出现的种群,封育第一年其重要值上升至0.33,位居第三,成为群落优势种,但封育第三年金雀花又从群落中消失。主要原因是金雀花为植株纤细、匍匐生长的豆科植物,在封育前和对照(未

24、封育)时由于受到强烈的放牧干扰而没有生长的空间条件。封育后,去除了放牧压力,创造了较为阴湿的环境条件,为金雀花种子萌发及生长创造了有利的环境,金雀花便能利用土壤中的种子库,迅速萌发、生长,成为群落的优势种。封育第三年由于一些高大的禾草和杂草生长加快,并很快占据上层空间,形成隐蔽环境,由于植物种群间竞争、资源分,。每次降雨后,于当天或第二天用容积法进行测定。桶内加塑料坑中的泥水之和即为地表径流量。侵蚀量测定方法为:将每次径流中的水和泥沙搅拌均匀,用量筒取样250ml,转入洗净并烘干的玻璃瓶中,带回实验室用烘干并称重的滤纸过滤,在105恒温下烘干、称重,算出每次样品的泥沙含量(g/ml),再

25、折算成坡耕地单位面积的土壤侵蚀量。 1.3.9土壤肥力测定土壤有机质含量:用重铬酸钾容量法;土壤全氮含量:高锰酸钾容量法;土壤全磷含量:用氢氧化钠碱熔-钼锑抗比色法;土壤全钾含量:用火焰光度法。 22 2结果与分析 2.1施肥对退化草地修复的效果施肥修复的测产结果如表1。从表1可以看出,退化草地施用n、p、k三种肥料对其地上生物量的提高有显著的效果,施氮提高幅度为40.00%80.00%,施磷提高幅度为32.43%78.38%,施钾提高幅度为21.62%45.94%;三种肥料的增产效应依次为n>p>k。2.2封育对退化草地修复的效果对退化草地采用围栏封育修复3

26、年的草地植被密度、盖度、频度、高度和生物产量测定统计结果见表2。从表2可看出,封育与未封育的效果差异极其显著,封育使退化草地的植被密度、盖度、频度、高度和地上生物产量分别比未封育提高1.97倍、1.18倍、3.31倍、5.11倍、1.85倍。说明围栏封育是云南退化草地修复的有效措施之一。 2.3补播、松土及综合措施对退化草地修复的效果不同地面处理和种子搭配修复后草地的覆盖度和形成的生物产量测定结果见表3。补播是直接向草地输入有价值的、适应草地生境的植物种类,以促使草地生态系统转向良性化的措施。从表3中可看出,各种补播处理都可使牧草覆盖度和产草量明显提高,但不同地面处理方式和草种搭配有一定

27、的差异,浅翻耕+混播的盖度较对照提高49.70%61.0%,牧草产量提高87.50%181.25%;划破草皮+豆科补播的盖度较对照提高48.80%52.0%,牧草产量提高82.82%129.69%。地面处理松土改进了土壤的通透性和雨, 2期叶瑞卿等:退化草地生态修复技术试验研究表3不同播种方式和播种比例下盖度和产量测定分析表table3thecoverageandyieldofthere-sowinggrassland 地面处理treatments浅耕+混播ploughing+mixedresowing划破草皮+豆科laceratesward+resowing 种子 iseedsmix c

28、+l4.83.05+g4.5c+l7.0.5+g7.5、85.c+l15+g7.90.05 c+l15+g1591.0 l15 l12l7.5l4.5 86.0 78.087.088.0 盖度coverage(%) iiiii平均average82.084.083.086.090.087.095.098.094.393.092.092.087.086.083.076.0 83.0 83.079.086.0 85.3 82.183.083.3 i 3.85.45.75.64.64.23.84.0 85 地上生物产量biomass(t/hm2) iiiii平均average4.14.24.005.

29、85.95.605.36.26.005.46.05.67 5.14.54.34.2 5.0 5.64.43.5 4.90 4.764.163.90 盖度coverage:f=18.362,p<0.01,lsd0.01=3.65%;产量production:f=38.185,p<0.01,lsd0.21t01=0. 表4退化草地修复后主要植物种群特征的变化 table4changeofquantitycharactersofmainplantpopulation 植物种plant 相对频度相对密度相对盖度相对生物量相对高度重要值 frequencydensitycov

30、eragebiomassheightimportantvalue修复对照修复对照修复对照修复对照修复对照修复对照restorecontrolrestorecontrolrestorecontrolrestorecontrolrestorecontrolrestorecontrol 0.640.12 1.000.28 0.480.10 0.800.25 0.500.12 0.800.31 0.490.02 0.920.82 0.240.10 0.880.40 0.540.10 白茅 imperata0.80cylindrical黑穗画眉草eragrostis0.32nigra鸭茅dactylis

31、glomerata0.75cv.porte白刺花sophor 0.02 adavidiifranch金丝桃hypericumjaponicum0.72thunb.exmurray白三叶trifolium 0.65 repenscv.haifa芦苇phragmites 0.45 austrliscavtrinex蒿草kobresiamyosuroides0.35vill. psophocarpus. 矮杨梅 myricanana0.05cheval黄花蒿artemisia0.20annualinn.细柄草caplillipedium 0.60 parviflorum -0.53-0.60-0.5

32、5-0.96-0.69- 0.080.040.040.200.320.390.320.400.420.180.23 0.850.160.270.380.830.600.960.781.000.440.78 -0.34-0.24-0.09-0.19-0.30- 0.030.310.060.090.020.160.011.000.420.220.08 0.660.090.450.250.350.120.410.440.400.250.46 0.200.010.210.120.230.410.380.800.350.260.28 0.760.100.430.030.600.090.180.360.6

33、40.150.52 0.180.430.160.310.110.190.010.200.090.340.11 86畜生态学报表5主要植物种群优势度变化 table5dominanceindexofdifferentspeciesduringtestperiod 植物名species 封育fencing20030.840.49-0.480.11-0.120.120.14-0.080.080.120.330.060.090.220.100.10-0.140.22-0.030.15 20050.970.51-0.400.10-0.260.080.200.120.11-0.16-0.270.120.

34、200.120.110.140.240.100.110.21 草带补播re-sowing 200320050.820.850.400.760.280.080.510.280.100.11-0.200.130.090.070.130.100.120.090.080.020.100.200.130.090.11 0.540.420.830.320.080.390.380.120.160.110.130.180.180.07-0.190.030.220.130.130.120.040.070.180.16 第29卷对照control0.09-0.780.23-0.080.110.46-0.28-0

35、.110.300.30-0.11-0.030.14 1.白茅imperatacylindrical2.黑穗画眉草eragrostisnigra3鸭茅dactylisglomeratacv.anba 4金丝桃hypericumjaponicumthunb.exmurray5白刺花sophoradavidiifranch.6白三叶trifoliumrepenscv.haifa7芦苇phragmitesaustrliscav.trinex8白三叶草trifoliumhybriduml. 9蒿草kobresiamyosuroidesvill.psophocarpus.10积雪草centellaasia

36、tical.11矮杨梅myricananacheval12.猪殃殃galiumaparine13黄花蒿artemisiaannualinn.14.金雀花parochetuscommunis15猪毛菜lespedezabicolorturez 16.细柄草caplillipediumparviflorumr.brstapf17.火棘pyracanthafortuneana 18.锈叶杜鹃rhododendronsiderophyllum19.西南萎陵菜potentillafulyenswall20.山合欢albeiziakalkoraroxb.prain21.戟叶酸模rumexhastatusd

37、.don22.狗牙根cynodondactylonl.23.紫云英astraglussinicus24.毛车前plantagovirginical.25.旋叶香青anaphaliscontorta 表6不同措施下群落物种的变化 table6changeofspeciesbiodiversityunderdifferenttreatments 处理 treatment对照control封育fencing补播resowing f 丰富度指数margalefsindex 13aa18ba22cbf=23.783p=0.01 多样性系数 diversityindex 3.59aa3.82aba4.02

38、baf=1.251p=0.029 均匀性系数 pielou'sindex1.28aa1.33aa 1.37aaf=1.25p=0.351 表7不同月份植物群落的物种相似性系数矩阵 table7matrixofspeciessimilaritycoefficientbetweendifferentmonthsofdifferentcommunities 处理treatment对照control封育fencing 对照control10.885may. 封育补播fencingresowing1对照 control10.5038aug. 封育补播fencingresowing1对照

39、control10.6179sep. 封育fencing1 %补播 resowing 2期叶瑞卿等:退化草地生态修复技术试验研究表8不同措施对各年份地上生物量的影响(dmkg/hm2)table8influenceofdifferenttreatmentsonproductsofdifferentyears 年度year 处理treatments封育划破草皮豆科 2003 浅翻耕混播方差分析封育划破草皮豆科 2004 浅翻耕混播方差分析封育 2005 划破草皮豆科浅翻耕混播方差分析补播resowing 豆科legumineae0c436.7b %0 26 禾本科gramineae 0

40、a0a %00 豆科legumineae220a277a 原有inhere%89 禾本科gramineae1294a1135b %3230 87 其它草类生物量 other% total species ab731602263b887a353061a 382.4a14 f=123.08p=0.000c0 13227.8b368.5a11 f=76.312p=0.0010b0294.1a11309.1a12f=50.86p=0.001 840.4b25 f=68.47p=0.000b0 00b731.5a25 f=998.74p=0.0000b00b0939.8a29f=204.51p=0.0

41、01 282a8 f=1.139p=0.381161b4 3173a 227a5 f=0.587p=0.585108a2154a2187a3f=2.348p=0.177 935.0c24685c293131.3a f=17.46f=4.87f=18.26p=0.003p=0.055p=0.0031549a73841b232940a 431532a1185a393265a 1644a281392a313270af=3.271,f=7.997f=0.437p=0.109p=0.02p=0.6651429b52831a462684.6a1294b491031a382822a746.3a261137a

42、333070af=42.20,f=2.877f=1.791p=0.001p=0.133p=0.246 表9不同修复处理草地牧草营养成份table9comparisonofthenutrientcontents 草地类别grasstype对照control 封育fencing补播resowing人工artificial 粗蛋白cp4.408a6.025a9.916b14.05cf=24.2p=0.00 粗脂肪ee1.16a2.5b 2.2b1.7af=7.087p=0.005 粗纤维cf37b35b 24a20af=21.83p=0.000 粗灰份ash无氮浸出物nfe 5.29a5.16a 8

43、.19b9.04bf=4.48p=0.02 57.43a55.42a 63.84b64.2bf=32.5p=0.03 磷p0.31a0.43a 0.47ab0.90bf=2.49p=0.11 %钙ca0.52a0.63a 0.60a0.62af=0.248p=0.861 表10不同处理氮、磷、钾、ph值和有机质的比较 table10comparisonoftheorganicmatter,n,p,kandphinthesoilsofdifferenttreatments 处理 treatment np k 有机质organicmatterph值phvalue 对照comparision1.4a

44、a11.25aa4.28aab31.49aa5.22 围栏封育 fencing1.74abb13.62bc4.58bab55.38bb5.27 划+豆科 laceratesward+resowing 1.93bb13.74bc5.09bbc61.32bb5.25 g/kg 耕+混播 ploughing+mixedresowing 1.95bb13.87c5.48cc62.61bb5.21 在封育初期,一些物种开始侵入,主要是一年生植物和杂草,如猪殃殃等,随后有的种群消失,如猪毛菜,有的种群优势度逐年下降。从表5中可看出,一年生植物均为该区弃耕地恢复过程中的消退种,它们或者只存在于演替的初期,或

45、者随着演替的进行其重要值降低。多年生杂类草以菊科植物为主。这些物种大多数在草地的恢复过程中是以增强种而存在的。由此可见随着修复年限的增加,植物群落、取代,主要是多年生禾本科、豆科植物取代一年生禾本科植物。鸭茅、白三叶是补播草种,在补播当年其重要值分别是0.76,0.51,位居第二和第三,均为群落优势种,但白三叶优势度呈逐年下降趋势,在第三年其重要值是0.30,位居第五,这是由于白三叶是喜光植物,但原有植物中一些半灌木和禾本科已形成隐蔽环境,致使白三叶叶子小而少,开花少,产量和产籽。 88 的原因之一。畜生态学报第29卷物种多样性是指物种种类和数量的丰富程度, 与封育相比,补播后牧草种

46、类增加,许多多年生牧草重要值明显上升,如芦苇在第三年其优势度达到0.38,在群落中居第四位,成为群落的主要优势种。说明补播使土层疏松,导致多种植物旺盛生长,其生长势超过多年生补播牧草,同时草带种植限制了高大的禾草和半灌木的生长,给一些草类生长创造了良好的条件。由表5可以看出,通过条带式补播,使植物群落发生了明显的变化,改良草地由原来的以白茅一金丝桃等植物为主的群落变成了由鸭茅-白茅-白三叶组成的群落类型。 2.4.3植物群落多样性的变化群落的多样性影响着生态系统的结构与功能,当一个生态系统的物种多样性发生变化时,生态系统的功能也将发生变化。植物群落的丰富度指数、多样性指数和均匀度指数见表6所示

47、。与对照相比,封育和补播均使丰富度指数(s)shannon-weaver(h)呈显著差异(p<0.05),对均匀性系数影响较小,差异不显著(p>0.05)。其原因是,在围栏后一定的时限内,随着一年生杂类草的入侵,植物群落物种丰富度也随之增加,但物种丰富度只是简明表达了植物群落物种多样性的一个侧面,不能反映群落物种相对多度,信息指数能反映群落物种数及其个体数和分布均匀程度的综合指标,在对退化白茅草地实施修复的过程中,封育信息指数与对照间差异不显著,但并不能表明封育后群落的物种结构与对照相似,只能表明两种措施草地中物种的多度和分布格局没有差异。封育草地中优势植物为白茅

48、和画眉草,两种植物均为密丛型禾草,具有发达的根系,由于土壤紧密和其致密的根系造成其它植物难以入侵。这些原因,导致封育后草地的多样性指数要略小于补播草带。补播草带的多样性系数与对照有差异,但与封育没有显著差异,表明群落中物种及个体按比例分布的均匀程度与封育相似。其原因为,在进行草带补播后,随着多年生禾草和豆科以及杂类草的入侵,植物群落物种丰富度的增加,导致植物群落物种多样性的增加。但是物种多样性不仅与物种的丰富度有关,与物种在群落中分布的均匀程度也有很大关系。均匀性系数与对照没有差异,这是由于对照草地处于强度放牧状态,群落中物种数量虽少,但相对分布均匀,导致其均匀性是一个群落内种群结构和内能复杂

49、性的度量,可用来评价和比较资源丰富程度及群落的稳定性。物种多样性是生态系统稳定的基础,生物多样性导致生态系统功能的优化,增加生态系统功能过程的稳定性。物种数量与群落恢复力呈正相关,生物多样性高的草地群落更具有抗旱能力和恢复力(tilman,downing1994) 23,24 ,能增强生态系统对放牧干扰的抵抗能力。本试验研究结果表明,补播和封育都可以有效提高退化暖性草丛草地的物种多样性指数,因此说补播和封育都是该类草地植被修复的有效措施。 2.4.4物种构成相似性相似性指数(sorensen)是度量群落种类组成相似性的数量指标。相似性指数的季节变化基本上体现了群落内不同物种萌发期的差异。不同

50、群落或某环境梯度上不同点之间的共有种越多,其相似性越大。除了5月份对照群落与其他群落的相似性指数略高以外,在植物生长旺盛的8、9月份,对照与围栏内群落的相似性指数都较低,这些都说明对照群落与其他群落在物种组成上存在很大的不同。其原因是由于群落组成物种的萌发期总体上来讲相对较晚,在5月份调查时,还有相当一部分物种没有萌发,导致了5月份的植物群落物种构成与生长旺季的植物群落物种构成存在较大的差别,而8月份几乎所有的群落成员均出现,封育与补播群落在物种组成上变化不大,对照草地由于放牧等人为活动使得物种构成相似性指数明显偏低。在9月下旬进行调查时,围栏内草地上的一些一年生杂草如猪毛菜、积雪草等已经枯

51、死,故而对照与植物群落物种构成相似性指数略有上升。补播草地与封育草地总体上的物种相似性都比较高,说明补播与封育修复都能提高草地群落结构相似性。 2.4.5不同修复措施对草地地上生物量的影响生物量是反应群落生产力的重要指标,是生态系统在功能方面的具体表现。在生态系统的恢复过程中,生产力的恢复是系统功能恢复的一个重要指标。地上生物量是第一性生产力的体现,在恢复过程中生态系统生产力的恢复先于结构和功能的恢复。不同修复处理条件下草地地上生物量及豆科、禾本科、杂类草各组分生物量和方差分析结果见表8。 2期叶瑞卿等:退化草地生态修复技术试验研究豆科量均未出现显著性差异(p>0.05),但在

52、补播豆科、禾本科、本地禾本科及杂类草产量上差异显著(p<0.05)。一是由于总盖度中补播牧草的比例上升,杂草比例下降,与封育相比,浅翻耕混播和划破草皮补播豆科处理均显著提高了补播豆科牧草的地上生物量,浅翻耕混播能够显著提高补播禾本科牧草的地上生物量(p<0.05)。这是由于翻耕和划破草皮对草地土壤表层具有一定的破碎作用,为补播牧草创造了较好的萌发和生长条件,浅翻耕混播对于补播禾本科和豆科牧草效果较好。封育第二年各处理之间在本地豆科牧草和禾本科及总地上生物量产量上没有显著差异(p>0.05)。与封育相比,浅翻耕混播、划破草皮豆科处理均显著提高了补播豆科牧

53、草地上生物量,但各处理之间没有显著差异(p>0.05);说明在退化草地中补播豆科牧草,对土壤表层的处理措施只在补播初期有效,对第二年的地上生物量没有显著影响,主要原因是补播牧草品种中三叶草分枝数量较多,抵消了各处理前期幼苗定植量的差异。与封育相比,浅翻耕混播、划破草皮混播显著提高了补播禾本科牧草地上生物量(p<0.05)。围栏封育第三年,各处理之间总地上生物量差异不显著。退化草地在封育过程中总地上生物量呈增长趋势,但在第三年却略低于第二年,出现这种结果的主要原因是,围栏封育初期放牧压力解除后,群落中的原有植物迅速生长,亦即群落的结构未发生根本性变化,禾本科牧草比例

54、由封育前的32%上升至封育三年后的52%;杂类草比例则由封育前的60%下降至三年后的46%;而豆科牧草则由封育初的6%下降至三年后的2%。说明由于南方优越的水热条件,封育时间太长不利于牧草繁殖更新,反而会抑制其再生,使植物密度减小,生物量下降,优良牧草减少。所以云南退化草地封育时间不应超过2年。浅翻耕混播、划破草皮补豆科的地上生物量均高于封育,补播豆科在补播当年长势良好,但以后则逐年下降。原因一是由于草群中增加了新的植物种,二是由于补播过程中机具对原有植被和土壤的破坏,使高大植物暂时受到抑制,为矮小植物的旺盛生长创造了生长空间,补播植物生物量也表现出由低到高。随着时间进程,原有植被中的物种特别是高大物种旺盛生长,对矮小植物产生了强烈的抑制作用,补播植物