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本研究于2004~2005年在中国农业大学沽源草地生态野外试验站以2001年起围封、浅耕翻改良的天然羊草草甸草地为研究对象,以常年放牧草地作为对照,较为系统地研究了退化天然羊草草甸草地在植被恢复过程中的地上植被群落特征以及围封、浅耕翻改良措施对土壤理化特性、土壤种子库的影响,为我国北方农牧交错带地区草地植被恢复提供理论上的依据,结果表明:
1.围封、浅耕翻措施均能促进退化羊草草甸草地的植被恢复,经过3~4年的恢复,退化草地地上植被盖度、高度、地上生物产量均显著提高,其中浅耕翻措施的效果更为显著;羊草在草地植被中的重要值显著提高,围封样地、浅耕翻样地羊草的重要值分别上升至0.6725,0.7063,较对照草地分别提高56.03%和63.87%;围封、浅耕翻样地较放牧样地物种丰富度指数、物种多样性指数和物种均匀度指数显著下降,浅耕翻样地物种多样性最低。
2.围封、浅耕翻改良措施均能改善退化羊草草甸草地土壤物理特性,提高了土壤含水量、土壤总空隙度,降低了土壤容重,其中浅耕翻措施较围封措施更为有效;围封措施对提高草地土壤中>0.25mm粒径的干筛土壤团聚体总量无明显促进作用,但是可以显著提高10~30cm土层中>0.25mm粒径的水稳性土壤团聚体含量,其土壤团聚体结构破坏率最低:浅耕翻措施对土壤0~20cm土层中的干筛土壤团聚体及水稳性土壤团聚体具有一定破坏作用,对20~30cm土层中>0.25mm粒径的干筛土壤团聚体含量及水稳性土壤团聚体总量无明显促进作用;放牧导致草地10~30cm土层中土壤团聚体结构破坏率增大,>0.25mm粒径水稳性土壤团聚体含量急剧下降。
3.围封、浅耕翻改良措施可以显著降低羊草草甸草地土壤pH值;提高土壤中尤其是10~20cm、20~30cm土层中有机质和土壤全氮的含量,其中围封措施对土壤有机质的积累更为有利;围封措施对提高草地土壤表层的速效磷、速效钾含量无明显促进作用,放牧样地土壤中速效磷、速效钾含量最高;围封样地较浅耕翻样地和放牧样地在牧草生长期末期,能存储更多的速效磷;围封、浅耕翻、放牧样地中速效钾含量均处于较高水平:围封、浅耕翻措施能够促进土壤中微生物的活动,对于提高10~20cm、20~30cm土层中微生物碳、氮含量效果显著,其中浅耕翻改良的促进效果较围封改良更为明显。
4.地下生物量在6~9月间呈现明显的双峰值变化规律;草地地下生物量主要集中在表层0~10cm土壤中;浅耕翻、围封改良措施显著提高了草地地下生物量;各土层中植被地下生物量均以浅耕翻样地最高,围封样地次之,放牧样地最低,三者之间差异显著(P<0.05)。
5.围封、浅耕翻改良措施均可显著提高羊草草甸草地土壤种子库的密度,改善土壤种子库的物种组成,增加了土壤种子库中羊草等禾草、多年生牧草种子的数量和比例;采用Sorensen指数计算土壤种子库与地上植被的物种相似性,围封样地、浅耕翻样地和放牧样地分别是0.3880、0.5000和0.4545;相比较而言,围封措施较浅耕翻措施对土壤种子库的补偿和修复更为有利。