補播對退化草原植物群落物種多樣性的影響

張 娜，楊 潔，劉希鵬

（寧夏回族自治區草原工作站，寧夏回族自治區 銀川 750002）

平羅縣草原面積3.168×104hm（2三調數據），以溫性荒漠草原為主。由于氣候、人為等因素的影響，平羅縣天然草原均有不同程度的退化和沙化，使得草原生態系統惡化的局面非常嚴重。近年來，平羅縣堅持“尊重自然，保護優先”原則，對退化草原進行了生態修復。按照自然演替規律，選用多種鄉土灌草種子對平羅縣紅崖子鄉的退化草原進行了補播改良，對補播前后草原植物群落的高度、蓋度、密度、地上生物量、生活型、物種重要值、物種多樣性、均勻度進行了研究，以此為平羅縣退化草原的生態恢復和重建提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

項目區位于平羅縣黃河東岸的鄂爾多斯臺地西緣，海拔1 097～1 220 m，地勢由東向西緩慢傾斜。項目區為典型的大陸氣候特征，年平均氣溫8.1℃，年日照時數3 075 h，年太陽輻射總量25 253.24 kJ/cm2，年無霜期170～185 d，年平均降水量180～200 mm，年平均蒸發量2 088.2 mm，風向以偏北、西北風居多。項目區土壤主要有淡灰鈣土和風沙土，地表多為流動沙丘、固定沙丘、半固定沙丘，由于氣候干旱，地表植被稀疏，土地沙化嚴重。項目區為荒漠草原植被類型，草原植物群落組成以草本和小灌木為主。

1.2 試驗設計

在平羅縣紅崖子鄉20 hm2退化草原上采用機械條播的方式對退化的草原進行補播。項目選取蒙古冰草、細莖冰草、沙打旺（直立黃芪）、沙蒿、胡枝子等幾種鄉土灌草種子按一定比例進行補播。在補播前選取10個1 m×1 m 的固定樣方，每個樣方間隔100 m，對樣方內植物的種類、高度、蓋度、密度、地上生物量、生活型等進行本底調查。在草原枯黃期前，對退化草原補播后已固定的10個樣方進行相應指標的測定。

1.3 數據處理

Shannon-Wiener多樣性指數：

Pielou均勻度指數：

式中：S為樣方內出現的物種總數；Pi為第i個物種的相對重要值；ni為第i個物種的重要值；N為群落中所有物種的重要值之和。

2 結果與分析

2.1 補播對草原植被蓋度、密度、地上生物量的影響

平羅縣紅崖子鄉退化草原補播后，草原植被蓋度由46%降低到40%，密度由32 株/m2降到25 株/m2，地上生物量由235 g/m2降低到103 g/m2。退化草原補播后，當年草原植被蓋度、密度、地上生物量均呈下降趨勢。補播前后草原植被蓋度、密度、地上生物量的變化如表1所示。

表1 補播前后草原植被蓋度、密度、地上生物量的變化Tab.1 Changes of vegetation coverage density and aboveground biomass in steppe before and after reseeding

2.2 補播對草原植被群落物種重要值的影響

補播前后草原植被群落物種重要值的變化如表2所示。

表2 補播前后草原植被群落物種重要值的變化Tab.2 Changes of species importance values of grassland vegetation communities before and after reseeding

由表2 可知，退化草原補播前共有9 種植物，蓍狀亞菊的重要值最大為0.524 1，中華隱子草的重要值為0.117 1，沙蔥的重要值為0.183 2，豬毛菜的重要值為0.165 2，匍根駱駝蓬的重要值為0.100 6，其余種類如蒺藜、狗尾草、地錦、銀灰旋花等零星存在，重要值介于0.033 9～0.073 6；退化草原補播后物種數為11 種，此時蓍狀亞菊仍為草原植被群落中重要值最大的物種，為0.422 6，群落中重要值較小的物種有蒙古冰草、沙打旺、胡枝子、貓頭刺。補播后沙蔥、蒺藜、狗尾草、地錦、銀灰旋花從群落中消失，取而代之的是冠芒草、豬毛蒿、貓頭刺、沙蒿、蒙古冰草、沙打旺、胡枝子，表明補播會增加退化草原植物的物種數。

2.3 補播對草原植物生活型組成的影響

退化草原補播前草原植物生活型有3 種，半灌木、多年生草本、一年生草本，占比分別為11%、44%、44%；補播后群落中植物生活型有半灌木、多年生草本、一年生草本、近一年生草本和灌木、兩年生草本和灌木，各種生活型占比分別為0.18%、55%、0.09%、0.09%、0.09%，如圖1所示。由此可知，退化草原補播后草原植物生活型有所增加。

圖1 補播前后草原植物生活型組成的變化Fig.1 Changes of life-form composition of steppe plants before and after reseeding

2.4 補播對草原植被群落物種豐富度的影響

退化草原補播前植物隸屬7 科，分別為菊科、禾本科、百合科、蒺藜科、大戟科、藜科、旋花科，其中禾本科、蒺藜科占比均為22%；菊科、百合科、大戟科、藜科、旋花科占比均為11%。補播后植物隸屬8科，其中占比最大的是菊科、禾本科和豆科，均為27%；蒺藜科和藜科各占比9%。補播后蒺藜科、藜科在群落中的占比降低，取而代之的是豆科，新出現的物種在群落中的占比達到27%，如圖2 所示，說明補播后植物群落豐富度稍有增加[3]。

圖2 補播前后草原植被群落物種豐富度的影響Fig.2 Effects of reseeding on species richness of grassland vegetation communities

2.5 補播對草原植被群落物種多樣性的影響

補播前后草原植被群落物種多樣性和均勻度的變化如表3。由表3 可以看出，退化草原補播后Shannon-Wiener 多樣性指數、Pielou 均勻度指數均有所增加，說明補播會增加草原植被群落物種多樣性。

表3 補播前后草原植被群落物種多樣性和均勻度的變化Tab.3 Changes of species diversity and evenness of grassland vegetation community before and after reseeding

3 結論

研究結果顯示：退化草原補播后草原植被蓋度、密度、地上生物量均呈下降趨勢，植物生活型有所增加，物種多樣性和豐富度有所提升；機械條播對草原原始植被有一定程度的破壞，對于植物群落的數量特征和結構特征均有不同程度的影響，尤其對蓋度和地上生物量影響較大。項目實施區域降水較少，是造成補播后草原植被蓋度、密度、地上生物量降低的原因之一。