论文部分内容阅读
本研究以河北省张家口市塞北管理区退化天然草地为研究对象,选取当地野生的无芒雀麦和羊草为补播材料,于2005-2006年依托国家草地生态系统野外科学观测站,对草地植被恢复过程中补播牧草的种苗建植影响因素及其竞争机制进行了研究,探讨了不同管理措施与种苗出苗、存活及生长的关系,空斑大小和空斑类型与补播牧草种苗出苗、存活和生长的关系,以及空斑内种苗间的相互作用,揭示了草地植被恢复过程中补播牧草种苗建植的影响因素及其竞争机制,从而为天然草地植被恢复实践中补播牧草提供科学的理论和实践依据。研究结果表明:
1.不同的管理措施对补播牧草种苗能否成功建植有显著的影响。耙地处理与其它处理相比,显著增加了种苗的出苗率、种苗密度、种苗株高、分蘖数和存活率等所有的观测指标;播种密度、刈割和施氮肥对种苗建植有一定的影响;相比之下,刈割处理的影响最小。
2.第一个生长季种苗密度与播种密度呈线性正相关关系;而第二个生长季植株密度不受播种密度的影响,其存活率随播种密度增加而降低。此外,播种密度对无芒雀麦和羊草的种苗生长产生了显著的影响。施氮肥显著提高了无芒雀麦和羊草的种苗第一个生长季的生长表现,却对返青存活没有影响。补播后刈割对无芒雀麦和羊草的种苗建植影响较小。刈割与其它因素(耙地、施氮肥和低密度处理)的合并处理也有利于种苗建植。
3.直接撒播、对植被不进行扰动,即使施用肥料和增加播种密度也很难使补播的物种种苗成功建植。耙地扰动可以通过降低植被盖度、增加种子与土壤接触、增强光照强度和提高土壤表层温度,从而增加种苗出苗和增强了生长表现,有利于种苗成功建植。因此,为使补播牧草成功建植,补播前对浅层土壤(5-10cm)进行耙地扰动是有必要的。本研究表明了补播前进行耙地的重要性,耙地是退化草地补播牧草种苗成功建植的保证。耙地+施氮肥和低密度的合并处理对无芒雀麦和羊草的种苗出苗、生长和存活相对最为有利,而且可以降低补播成本。
4.空斑大小显著影响了无芒雀麦和羊草种苗出苗、存活和生长表现等所有的观测指标,空斑类型显著影响了种苗的生长表现指标。无芒雀麦和羊草种苗的出苗率、存活率、株高、分蘖和生物量等指标都与空斑大小呈显著的线性正相关关系。空斑促进了无芒雀麦和羊草的出苗和生长,有利于种苗建植。
5.空斑大小和类型对无芒雀麦和羊草种苗出苗、存活和生长表现等指标都有一定的影响,但不同阶段受空斑大小和类型的影响程度不同,即种苗建植的不同阶段的影响因子不完全相同。对种苗的出苗和第一个生长季的存活,空斑大小的影响较大(与现存植被的地上竞争光照强度抑制了出苗),而空斑类型的作用小一些。而对株高和生物量等生长指标,空斑类型(根空斑)比空斑大小的影响要强一些,也就是说地下竞争对种苗生长的影响比地上竞争对种苗生长的影响要强。地上和地下竞争限制种苗生长,尤其是来自现存植被的地下竞争是限制种苗建植的最主要因素。
6.羊草和无芒雀麦在空斑中的山苗和生长表现与空斑内的微气候因子变化有关。研究认为光照强度和温度的变化是控制萌发的主要因子,而土壤含水量只起到很小的促进作用。土壤温度和水分的增加促进了种苗生长。
7.在半干旱退化草地中,来自现存植被的地上和地下的非对称性竞争对无芒雀麦和羊草的种苗产生了较强的抑制作用。无芒雀麦和羊草都是空斑增强型物种。能使无芒雀麦种苗成功建植的最小空斑是直径不小于10cm的光空斑;而保证羊草种苗成功建植的最小空斑是直径不小于20cm的光空斑。因此,为使退化草地补播牧草种苗成功建植,制造空斑和降低地下竞争是很有必要的。
8.混播牧草其种苗建植过程中种苗间存在相互作用,无芒雀麦种苗出苗早、生长快,对羊草种苗生长具有抑制作用。分析表明空斑内无芒雀麦和羊草种苗间存在相互作用,即混播时无芒雀麦和羊草种苗间存在着对无芒雀麦种苗的生长具有促进作用和对羊草种苗的生长具有抑制作用干扰(负作用);无芒雀麦的竞争攻击力系数A>0,表明无芒雀麦种苗的竞争攻击力比羊草种苗强。空斑混播有利于无芒雀麦种苗的分蘖和第二年生殖枝产生,而对羊草的相应表现却起到了抑制作用;无芒雀麦种苗生长表现的RCI值均低于羊草的相应RCI值,表明空斑种苗建植过程中,无芒雀麦的种苗竞争能力强于羊草的种苗竞争能力。
9.不同的草种其萌发和生长速度不同,导致其补播建植能力不同,从而影响了通过补播植被恢复的成败。无芒雀麦的种苗出苗率高、出苗快、生长快,不覆土(土壤不扰动)出苗率也高于羊草,无芒雀麦的种苗建植能力优于羊草,其补播的效果好于羊草。不同的牧草品种其种苗建植能力不同。补播无芒雀麦的种苗建植能力优于羊草。因此,补播前选择适合的牧草品种对补播能否成功也很关键。