封育对退化草场植被恢复的影响研究

来源 :北京林业大学 | 被引量 : 11次 | 上传用户:xuthusboy
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由于不合理的人为因素叠加脆弱的自然环境条件,造成北方农牧交错带草场退化严重,其中草场沙化是草场退化的主要形式,为了治理沙化草场,国家逐步实施退耕还林(草)、退牧还草等生态治理工程,使得沙化草场得到不同程度的生态恢复。退化草场植被恢复采取的重要措施之一就是围栏封育。为了探索总结北方农牧交错带草场封育管理问题,评价草场封育治理效果,研究不同封育类型、封育时间对退化草场植被恢复的影响,本文结合国家林业局荒漠化定位监测(宁夏盐池)项目,选取宁夏盐池县北部,毛乌素沙地西南缘典型沙化草场治理区——柳杨堡封育示范区为研究区,在3种封育类型(完全封育、季节封育、未封育)草场上分别设置固定样地,采用样线和样方结合法进行常规植被、土壤调查,并开展空间异质性、生物结皮等科学试验研究,基于2003年-2014年连续监测与试验数据,利用植被恢复学、群落生态学、群落动态学等理论,研究封育对退化草场植被恢复的影响,通过研究系统阐述封育草场恢复生态学与植物群落动态学机理,为退化草场恢复与重建、草场动态研究以及草场经营管理提供参考依据。本文首先从群落尺度对比分析研究不同封育类型、封育时间下草场植被恢复过程中不同类型草场物种组成、群落演替、植被波动、种群生态位、物种多样性、群落复杂性、群落空间异质性等方面植被群落特征变化规律及其变化原因,其次从生态系统角度,进一步分析研究不同封育条件下草场生态系统健康状况,并对长期完全封育草场出现退化问题而采取人工改良措施效果进行了评价,最后分析评价盐池退化(沙化)草场封育治理措施的综合效益。研究主要结论如下:(1)完全封育草场植被波动率相对平稳,但波动率以负向波动较多,说明长期封育并未使封育草场植被生长较好;季节封育草场波动率相对平稳,正向波动较多,显示植被处于恢复阶段;而未封育草场波动率变化幅度较大,说明未封育草场由于受到干扰较多,植被生长状况波动性较大,群落稳定性差。(2)各封育类型草场生态位宽度研究表明,长期完全封育草场一年生草本植物生态位宽度有增大趋势,与多年生草本及半灌木等植被争夺资源空间,物种间生态位宽度差异增加,生态位分化严重,群落结构变差,草场植被出现退化;季节封育草场,物种间生态位宽度值差异较小,对环境资源竞争比较适度,植被恢复效果较好;未封育草场由于受到一定程度的人为干扰,草场生存环境较差,优势种的优势地位较为明显,物种对生存资源的竞争程度激烈,物种间生态位宽度差异大,物种数量较少,群落结构较为单一,群落稳定性不高。各封育类型草场种群生态位重叠分析表明,生态位宽度较大的物种之间具有较高的生态位重叠,而生态位重叠最大值却均出现在低生态位宽度物种之间,说明植物的生态位宽度和重叠并不存在直接的线性相关关系。(3)封育条件下,由于受人为干扰减少,植被的多样性指数、复杂性指数相对较高,如完全封育草场、季节封育草场。未封育草场由于受到一定程度的外界干扰,植被多样性指数、复杂性指数相对较低。2003年~2014年群落多样性、复杂性指数均呈现出波动变化趋势,低峰值和高峰值出现频率约为3~5年/次,说明封育草场不是随着封育时间的延长,植被生长就越好,生物多样性、群落复杂性水平就越高。(4)利用幂乘方法则模型在分析研究区封育草场的空间异质性时具有很好的适用性,3种封育类型草场空间异质性均较强,其中季节封育草场整体空间异质性指数最大,完全封育草场次之,未封育草场最小。(5)采用草场生态系统健康指数评价表明:封育草场生态系统健康水平主要处于警戒状态,说明退化草场虽然得到恢复,但生态环境仍较为脆弱。从整体健康水平来看,季节封育草场健康水平最好,完全封育草场次之,未封育草场健康水平较差。研究也表明长期封育,并不能使草场生态系统健康水平恢复越好。(6)由于长期封育,完全封育草场植被生长较差,对其实施人工改良如浅翻耕等措施,可改善土壤水分条件,提高草场生物多样性,促进植被恢复,但实施人工改良3~5年以后,翻耕带草场的生物多样性并不能有效提高。(7)退牧还草、封育治理工程的实施,使得退化草场恢复效果良好,这不仅可以改善草原的环境,也可以促进区域生态环境的可持续发展。国家应继续实施退耕还林还草,禁牧封育政策。但在封育草场有效管理过程中,应注意封育年限、生物结皮干扰、草场资源利用等问题,力争做到生态、经济、社会三大效益最优。综上所述,研究区草场管理中实施季节封育或轮牧等保护性利用是较为合理的草场管理方式,而长期单一封育措施并不利于完全封育草场植被恢复,应根据草场植被恢复情况,考虑周期性(3-5年左右)实施适度人为干扰(如浅翻耕、放牧、刈割等),可使完全封育草场生态系统维持健康稳定状态。
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