全 文 ：利用草地早熟禾改建江河源区“黑土型”退化草地的研究
文金花1 ,马玉寿1 , 2 ,施建军2 ,董全民2 ,王彦龙2
(1.甘肃农业大学 草业学院 ,甘肃 兰州　730070;2.青海省畜牧兽医科学院 ,青海 西宁　810016)
　　摘要:利用正在驯化选育中的野生草地早熟禾 ,进行了“黑土型”退化草地植被改建试验 ,结果表
明:在海拔 4 000 m的地区野生和人工栽培条件下草地早熟禾种子均能成熟;具有较强的有性繁殖和无
性繁殖能力 ,在栽培条件下能形成良好的草皮和植被覆盖度;草地早熟禾人工草地土壤总体含水能力增
强 ,物理性状改善;地上植物量显著高于原生植被 ,达到了垂穗披碱草人工草地水平;实验室研究发现 ,
草地早熟禾具有很强的抗寒性 。可见草地早熟禾是三江源区“黑土型”退化草地植被改建的优良草种。
　　关键词:草地早熟禾;“黑土型”退化草地;植被改建;三江源区
　　中图分类号:S 54;S 812.8　　文献标识码:A 　　文章编号:1009-5500(2006)02-0041-04
　　所谓“黑土型”退化草地 ,是指高寒草甸极度退化
后形成的大面积次生裸地 ,俗称“黑土滩”[ 1 , 2] 。“黑土
滩”的形成是自然因素和人为因素综合作用的结果 ,退
化特征首先表现在生草层秃斑化 ,其次是原生植被毒
杂草化 ,草地生境的干旱与盐碱化以及草地植物根量
锐减化[ 3] 。不断扩大的“黑土滩”面积严重制约着畜牧
业经济发展 ,同时也威胁着长江 、黄河中下游地区的生
态安全。由于高寒草甸草地生态系统极为脆弱 ,一经
破坏很难在短期内恢复 , “黑土滩”植被恢复已成为三
江源区生态恢复与建设的中心内容之一 。多年的试验
研究表明 ,嵩草属(K obresia)植物种子生产难度较大 ,
在生产中难以推广应用[ 4 , 5] ,可见“黑土滩”原生植被恢
复存在很大困难 ,只有通过改建多年生禾草人工 、半人
工草地 ,才能快速恢复“黑土滩”植被[ 2 , 4 , 6 ～ 11] 。在人工
植被改建中目前选用的一些优良牧草 ,如垂穗披碱草
(E lymus nutans)、短芒老芒麦(E.breviaristatus)、冷
地早熟禾(Poa crymophi la)、中华羊茅(Festuca sinen-
sis)等已在生产中得到了大面积的推广和应用 ,这些草
种虽然前期生长较快 ,在短期内易形成较好的植被 ,但
根系的无性繁殖能力较差 ,很难形成密结型草皮 ,特别
　　收稿日期:2005-12-01;修回日期:2006-03-03
　　基金项目:国家“十·五”攻关项目(2001BA606A-02);教
育部博士学科点专项科研基金(20040733004)
　　作者简介:文金花(1979-), 女 , 甘肃省临洮县人 , 在读硕
士。马玉寿为通讯作者。
在单播遇到过牧 、鼠害 、毒杂草侵入时很容易发生退
化[ 3 , 4] 。因此 ,利用正在驯化中的当地根茎型野生草地
早熟禾(Poa pratensis),进行了“黑土型”退化草地植
被改建试验 ,旨在寻求三江源区退化草地生态恢复的
新途径。
1　材料和方法
1.1　试验地自然概况
　　试验地位于三江源国家自然保护区的果洛州乳品
厂 ,地处 N 32°31′～ 35°37′, E 96°54′～ 101°51′,海拔
3 780 m 。年均温-3.9 ℃, 最冷月 1 月均温-12.6
℃,最热月 7月均温 9.7 ℃, ≥5 ℃年积温 850 ℃,牧
草生长期 156 d ,无绝对无霜期。年均降水量 513.2
mm ,多集中在 6 ～ 9月 ,年蒸发量 2 471.6 mm 。土壤
为高山草甸土 。以嵩草属植物为建群种的草地植被严
重退化后已被铁棒锤(Aconi tum pendulum)、鹅绒萎
陵菜(Potenti l la anserina)、甘肃马先蒿(Ped icularis
kansuensis)、黄帚橐吾(Ligularia v irgaurea)、细叶亚
菊(A jania tenui f ol ia)等代替 , 优良牧草盖度不足
10%,基本没有牧用价值。夏季植被总盖度可达
70%,但多以阔叶毒杂草为主 ,在冬 、春季节地面基本
处于裸露状态 ,是典型的“黑土型”退化草地[ 7] 。
1.2　试验材料
　　供试草种:草地早熟禾 、冷地早熟禾 、青海扁茎早
熟禾(P .pratensis var.anceps)和中华羊茅 。
41草原与草坪　　2006年　　第 2期　　总第 115期DOI :10.13817/j.cnki.cyycp.2006.02.010
1.3　研究方法
　　试验于 2005年进行 ,选择 5类草地 ,分别为原生
植被 、5年生草地早熟禾人工草地 、6年生草地早熟禾
人工草地 、6年生垂穗披碱草人工草地及“黑土滩” 。
　　地上植物量采用收获法 ,不固定样方 ,取样面积
50 cm×50 cm ,随机取 5次;地下植物量采用挖土块
法 ,在测地上生物量的样方里取样 ,取样面积 10 cm×
10 cm 。所取样品均在 60 ℃烘干 24 h 。
　　土壤含水量测定采用经典烘干法 ,每样地任意定
3个样点 ,分 0 ～ 10 cm 、10 ～ 20 cm 2个土层分别测定 。
　　土壤坚实度采用土壤坚实度计测定 ,在测定土壤
含水量的每个样点周围测 10个数据。
　　群落盖度采用目测法 。
　　电解质外渗率的测定参照参考文献[ 12] 的方法 ,
样品在-20 ℃处理 30 min。
1.4　数据处理
　　数据通过 Microso f t Excel和 DPS 软件进行统计
分析 。
2　结果与分析
2.1　生育期
　　2000年 6月 17日播种 ,15 d后出苗 , 30 d后进入
分蘖期 ,此后整个生育期基本上处于营养生长阶段 , 9
月下旬个别植株抽穗 。栽培第 2年后 ,每年 4 月下旬
返青 ,返青后立即进入分蘖期 ,直到 7月下旬抽穗前 ,
一直处于营养生长阶段 ,而后进入生殖生长阶段 ,9月
下旬种子成熟 ,整个生育期历时近 150 d ,比野生条件
下生育期延长了 10 d[ 7](表 1)。草地早熟禾能在极短
的天数内完成生命周期 ,在果洛玛沁地区经过 2 年的
生长已适应当地气候条件 ,而且长势良好。
表 1　草地早熟禾生育期观测
Table 1　Observation of growth stages of P.pratensis 月-日
年份 播种时间 出苗/返青期 分蘖期 拔节期 抽穗期 开花期 灌浆期 完熟期
野生 04-25 05-10 07-05 07-20 08-05 08-15 09-12
2000 年 06-17 07-02 07-18 09-15 09-22
2001 年 04-23 06-13 07-05 07-25 08-10 08-25 09-19
2002 年 04-23 06-10 07-06 07-25 08-10 08-25 09-22
2.2　土壤水分
　　原生植被的土壤含水量显著高于其他类型草地
(P <0.05), 3种人工草地的土壤含水量均高于“黑土
滩” ,但 0 ～ 10 cm 的土壤含水量差异不显著(P >
0.05)。这是由于人工草地虽然已经有了较好的地表
植被 ,但还没有形成具有良好保水能力的草皮层 。另
外 ,人工植被的蒸腾作用也降低了表层土壤的含水量 。
10 ～ 20 cm 土层的含水量 ,3种人工草地与“黑土滩”之
间存在显著差异(P <0.05),说明人工草地在较深层
的土壤已得到了改善 ,比裸露的“黑土滩”具备了比较
好的保水性 ,人工草地的生态功能已经有一定程度的
表现(表 2)。
2.3　土壤坚实度
　　土壤坚实度是土粒排列的密实程度 ,它的大小可
影响植物根系的穿孔和生长 ,是一个重要的土壤物理
特性指标。各类草地的土壤坚实度见表 3。经方差分
析 ,3类人工草地的土壤坚实度间无显著差异 ,但 2类
草地早熟禾人工草地的土壤坚实度均差异显著(P <
0.05)高于“黑土滩” 。这说明草地早熟禾发达的地下
根茎已经改变了“黑土滩”的土壤物理性状 ,使退化了
的土壤在逐步向恢复的方向演替 ,土壤的耐践踏能力
得到了明显的提高 ,用草地早熟禾建植的人工草地已
适于放牧 。
表 2　不同草地类型土层含水量
Table 2　Siol water content of different type of pasture %
草地类型 0 ～ 10 cm 10 ～ 20 cm
原生草地 38.57 a 27.47a
6 年生草地早熟禾 19.13 b 18.93b
5 年生草地早熟禾 17.97 b 18.73 b
6 年生披碱草 17.53 b 17.33 b
黑土滩 17.40 b 16.20 c
表 3　不同类型草地土壤坚实度
Table 3　Soil compactness in different kind of pasture
kg/ m3
草地类型 土壤坚实度
原生草地 3.26a
6 年生草地早熟禾 1.82bc
5 年生草地早熟禾 1.57bc
6 年生垂穗披碱草 0.98cd
黑土滩 0.17d
42 Grassland and Turf　　(Bimonthly)　　2006　　No.2　　(Sum 　No.115)
2.4　植被盖度
　　三江源区的高寒草甸原生植被由于具备良好的草
皮层 ,返青后植被盖度即可达到 85%,良好的植被覆
盖度在高寒草甸生态系统中发挥了巨大的生态功能 ,
使之成为了青藏高原的生态主体。而极度退化后形成
的“黑土滩”的植被盖度不足原生植被的 30%,而且物
种构成多为毒杂草 , 生态功能和牧用价值已基本消
失[ 13] ,用草地早熟禾建植的人工草地 ,植被盖度已恢
复到原生植被的 82%,比垂穗披碱草人工草地高出
10%,也就是说 ,草地早熟禾人工草地的生态功能和牧
用价值已经得到了良好的恢复(表 4)。
表 4　不同类型草地的植被盖度变化
Table 4　Chang of vegetation coverage in different type of pasture
%
草地类型 总盖度 占原生植被的
原生草地 85 100
6 年生草地早熟禾 70 82
5 年生草地早熟禾 70 82
6 年生垂穗披碱草 60 70
黑土滩 25 29
2.5　植物量
　　作为体现植物群落生产能力的草地植物量 ,是草
地最重要的数量特征[ 14] 。由表 5看出:人工草地地上
总植物量与“黑土滩”和原生植被 2类草地均差异显著
(P<0.05),其中 5年生草地早熟禾人工草地与其他 2
类人工草地差异显著(P <0.05),说明草地早熟禾生
产性能好 ,牧用价值高;草地早熟禾人工草地地下总植
物量与其他草地差异显著 ,垂穗披碱草人工草地与“黑
土滩”差异不显著 ,说明草地早熟禾人工草地的根量多
于其他人工草地和“黑土滩” ;5年生草地早熟禾人工
草地总植物量与原生植被无差异 ,其他各类间差异显
著。可见 ,对于恢复“黑土滩”植被 ,不管是生态效益还
是牧用价值 ,草地早熟禾更适宜。
表 5　不同类型草地植物量变化
Table 5　Phytomass in different type of pasture g/ m2
草地类型 地上植物量 地下植物量 总植物量
原生草地 147.87c 2 088.50a 2 236.37a
5 年生草地早熟禾 640.83a 1 628.00b 2 268.83a
6 年生草地早熟禾 470.94b 1 408.00b 1 878.94b
6 年生垂穗披碱草 414.80b 1 096.77c 1 511.57c
黑土滩 210.28c 930.38c 1 140.66d
2.6　草地早熟禾的抗寒性
　　在环境条件极其恶劣的三江源区进行植被恢复治
理必须要求草种有相当强的抗性 ,尤其是抗寒性 。低
温条件下 ,电解质外渗率与植物的抗寒性呈负相关 ,电
解质外渗率越大 ,说明植物体细胞被破坏的越严重 ,其
抗寒性就越弱[ 15] 。草地早熟禾与其他草种在低温处
理下电解质外渗率的变化如表 6。
表 6　低温处理下电解质外渗率的变化
Table 6　Variation of membrane permeability
under low temperature stress %
项目 草地早熟禾
冷地早
熟禾
青海扁茎
早熟禾 中华羊茅
室温对照 69.38 66.47 61.99 56.97
低温处理 96.81 95.53 96.99 95.57
增加量 39.57c 43.71c 55.99b 67.81a
　　在经过低温处理后 ,各种草的电解质外渗率都有
不同程度的增加。与室温相比电解质外渗率的增加顺
序为:草地早熟禾<冷地早熟禾<青海扁茎早熟禾<
中华羊茅 。显然 ,草地早熟禾的抗寒能力最强 ,与正在
大面积推广的青海扁茎早熟禾和中华羊茅差异显著
(P <0.05)。因此 ,草地早熟禾更适合三江源区 。
3　结论
　　草地早熟禾在海拔 4 000 m 的地区 ,野生和人工
栽培条件下种子均能成熟。发达的根茎具有较强的有
性繁殖和无性繁殖能力 ,分蘖期较长 ,在栽培条件下不
仅能形成良好的草皮和植被覆盖度;另外表现出了良
好的生产性能 ,生态性能和牧用价值 ,是三江源区“黑
土型”退化草地植被恢复与改建的优良草种 。草地早
熟禾的抗寒性明显强于其他一些推广草种 ,更适合于
三江源区种植 。
　　多项引种试验研究结果表明[ 16] ,外来草种(包括
正在推广的多种草地早熟禾品种)在青藏高原高海拔
地区的引种均不能成功 ,播种当年虽然生长良好 ,但无
法度过干旱 、寒冷的冬季 ,越冬率极低。对乡土草种草
地早熟禾的驯化选育 ,不仅能丰富适宜“黑土滩”植被
恢复的草种资源 ,有望将其培育成适宜高寒地区城市
绿化的优良草坪品种 ,改善该地区城市草坪草种严重
缺乏的局面。
　　草地早熟禾是一种优良的牧草和草坪草 ,广泛分
布于世界各地 ,我国各地均有分布 ,拥有丰富的种质资
43草原与草坪　　2006年　　第 2期　　总第 115期
源 ,但驯化研究仍处于起步阶段。青藏高原分布的草
地早熟禾为我国特有的生态型 ,目前对这一草种的研
究涉及甚少 ,如果通过对其地理分布 ,生物学特性 、抗
寒性机理 、驯化选育 、栽培技术等方面进行深入细致的
研究 ,可为三江源区种质资源的利用提供优质材料 。
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Study on vegetation rebuilding of “black soil type”
degraded grassland with Poa pratensis
in the riparian areas of rivers
WEN Jin-hua1 ,MA Yu-shou1 , 2 ,SHI Jian-jun2 ,
DONG Quan-min2 ,WANG Yan-long2
(1.College o f Grassland Science ,Gansu Agricul tural Univ ersity , Lanz hou 730070 , China;
2.Qinghai Academy of Animal and Veterinary Sciences , X ining 810016 ,China)
　　Abstract:The six-year “black soi l type” deg raded g rassland revegetated wi th wi ld Poa pratensiswas used to
carry out the vegetation rebuilding experiment .The results show ed that the seeds of Poa pratensis were curing
under natural and cul tivating condit ions in the reg ion where the alti tude w as around 4 000 m;the po tency o f sex-
ual propagation and asexual propagation w ere excellent and i t could fo rm a fine sod and vege table cover;the to-
tal capacity of soil and w ater conservation of Poa pratensis a rtificial g rassland w as increased and the soil phy sical
characteristic w as improved as w ell;the aboveg round phy tomass w as higher than native vegetation and could
reach the level o f Elymus nutans artif icial g rassland;the cold resistance of Poa pratensis was strong.It could be
concluded that i t w as a superior species for vegetation rebuilding of the “black soil type” deg raded grassland in
the riparian a reas of the Changjiang Rive r , Lantsang River and Yellow River.
　　Key words:Poa pratensis ;the“black soi l type” deg raded g rassland;vege tation rebuilding;Changjiang River;
Lantsang River;Yellow Rive r
44 Grassland and Turf　　(Bimonthly)　　2006　　No.2　　(Sum 　No.115)