全 文 ：不同时间火烧后草原一些特征的变化*
周道玮* * 张宝田 郭 平 岳秀泉 田洪艳
(东北师范大学国家草地生态工程实验室, 长春 130024)
摘要 草原不同时间火烧后, 一些特征发生了明显的不同变化. 秋烧后土壤含水量比未烧和春烧低,春季不
同时间火烧后的差别不大. 秋烧地产量及群落组成和物种多样性都明显比未烧地和春烧地低, 但一年生植物种
类增多.春季不同时间火烧后产量变化差异不显著, 但晚春火烧后顶芽植物种类减少. 不同生活型的种类对同
一次火烧的反应不同, 这不仅表现在个体生长方面, 也表现在种群产量方面.
关键词 火烧 产量 种类组成 多样性 草原
Variation of some characters of Songnen grassland after firing in dif ferent seasons. Zhou Daowei, Zhang Baot ian, Guo
Ping , Yue X iuquan and T ian Hongyan ( National L aboratory of Grassland Ecological Engineer ing , Nor theas t Normal
University , Changchun 130024) . Chin. J . A pp l . Ecol . , 1999, 10( 5) : 549~ 552.
After firing in different season, some characters of Songnen grassland varied obviously. As compared with unfir ed or
fired in Spring, the soil w ater content w as lowered after fired in Autumn, but little difference was found after fired at
different per iods of Spring . The g rass y ield, population composition and species div ersity after fired in Autumn were
significantly low er than those after unfired o r fired in Spr ing , but the species of annual plant increased. No significance
difference was found in g rass yield after fir ed at different periods of Spr ing , but top bud species decr eased after fired in
late Spring. Different life form species had different response on the same firing, not only in their individual growth,
but also in their yields.
Key words Burning, Production, Composition, Diversity, G rassland.
* 国家自然科学基金资助项目( 39300023) .
* * 通讯联系人.
1998- 03- 17收稿, 1998- 04- 22接受.
1 引 言
草原火烧后,草地生态系统的植物群落组成相应
发生不同程度的变化[ 1, 3, 4] .草原火发生的季节- 时间
是重要的火状况组份之一.季节一般分为秋季和春季,
春季时间是指以植物萌动期为参考点的前或后及距萌
动物候期的时间间隔.植物自秋季枯黄后,当体内含水
率降到能着火的阈值 30%左右时[ 5] , 气候很快进入冬
季,土壤结冻,并在某些地区被降雪覆盖,因此,秋季不
同时间发生的火在秋季那一段时间里产生的差别不
大.不管秋季火何时发生,到了春季后都面临着同样的
气象条件,接受同样的影响. 春季是植物的萌发季节,
并且土壤已解冻,火烧时间早晚对植物生长都产生深
刻影响.距萌动期过早与秋烧相似, 因无枯落层保护,
土壤水分蒸发损失多,不利于生长;过了萌动期的火烧
将杀死已萌动者的地上部分,对植物直接产生物理伤
害,因此说春季不同发生时间具有重要意义. 本文研究
了秋季火烧和春季不同时间火烧的影响程度,并讨论
了不同生活型植物对同一时间火烧的不同反应.
2 研究地点与研究方法
研究地点位于吉林省长岭种马场羊草草原自然保护区, 地
理坐标为 44!45∀N, 123!45∀E. 该区年平均降水 470mm, 蒸发
1600mm, 年均温 4. 9# . 由于土壤中含有大量的盐离子, 微地形
的起伏差异维持该区草原形成羊草或碱茅或獐毛等非常纯的
群落类型,镶嵌分布. 在每一群落类型中, 优势种生物量都能达
95%以上.
1993 年夏季,经踏查和调查, 选择了一块地势平坦, 羊草
( A neurolep idium chinense)群落组成均匀的样地, 分别于 1993
年 11 月30 日和1994 年3 月 14 日、4 月 28 日和 5 月10 日进行
不同块火烧,形成秋烧和春烧及春季不同时间火烧处理的系列
对比样地.并于 5 月 10 日对牛鞭草( Hemar thria j ap onica )和獐
茅( Aeluropus littoralis)群落进行火烧处理, 以探讨不同物种对
同一时间火烧的反应. 1994 年自 5 月 1 日分别就上述火烧处理
地进行生产力测定和群落组成调查,并相应测定了土壤含水率
的变化,同时对附近∃ 未烧地%进行调查, 进行∃对比%研究.
3 结果与分析
3. 1 种类组成
与未烧地相比, 除秋烧外,春季不同时间火烧后种
类数普遍增多, 其中早春火烧后增加了 3种, 其它火烧
处理增加了 1种.但这种增加不是哪一种一定在哪一
火烧地中出现, 而是一个平均结果,不排除其它不确定
应 用 生 态 学 报 1999 年 10 月 第 10 卷 第 5 期
CH INESE JOURNAL OF APPLIED ECOLOGY , Oct. 1999, 10( 5)&549~ 552
因素产生的影响.多样性指数的计算结果表明,早春火
烧地多样性指数最高,秋烧地最低,中春火烧地和晚春
火烧地的多样性指数相差不大, 都低于未烧地(表 1) .
火烧后, 羊草种群密度发生了较大变化, 5月 10日火
烧地羊草最多,其次为 4月 28日的火烧地和 3月 14
日的火烧地,秋烧地最少,比未烧地还少 131株∋m- 2.
密度变化较大的种还有寸草苔,秋烧地达到 1524株∋
m- 2,其它各处理的样地中有数量变化, 但差别不突
出.另外 2个一年生种细叶白前和稗草仅出现在秋烧
地和早春火烧地( 3 月 14日火烧地) . 调查表明, 这种
变化的原因是因为晚烧杀死了它们的顶生生长点. 鸡
儿肠和狗尾草的分布也类似于细叶白前和稗草.羊草
密度的变化非常好理解, 晚春火烧直接杀死了地上所
有已萌发的植株,包括羊草, 烧后由于地温加大,又重
新从地下茎萌发出了新的个体, 以前地上被杀死的那
些因其生长点并未遭破坏,也同时萌发出来. 即是说火
烧杀死地上部分以后,又∃憋%出了一些新生苗.
表 1 羊草群落种类组成( 1994. 8. 4,长岭)
Table 1 Composition of sheepgrass community( plant∋m- 2)
种 类
Species
未烧
Ub
秋烧
AB
早春烧
ESb
中春烧
MSB
晚春烧
LSB
羊草 A . chinense 671 540 697 789 877
苔草 Carex dur iuscula 64 1524 111 59 164
虎尾草 Chloris vi rgata 28 11 14 31 10
马兰 K alimeris int eg rif olia 1 5 31 1 2
蓼草 Polygonum sibi ricum 4 9 7 5 8
狗尾草 Setaria v iridi s 14 0 5 1 1
獐茅 Aelurop us l it toralis 151 8 118 87 212
黄花蒿 Ar temisia an nua 1 0 7 1 3
稗草 Echinochloa caudata 0 110 20 0 0
火绒草 L . l eontopodiodes 13 0 9 87 7
合掌消 C . amplex icaule 0 7 8 0 0
总计 T otal 947 2214 1027 1060 1284
多样性 0. 98 0. 85 1. 17 0. 93 0. 95
Diversity( Shannon in dex)
U b: Unburned, AB: Autumn burning ( 1993. 11. 30) , ESB: E early spring (
1994. 3. 14 ) MSB: Middle spring burning ( 1994. 4. 28) , LSB: Late spring
burning ( 1994. 5. 10) .
3. 2 羊草种群对不同时间火烧的反应
4月初,羊草开始地上生长, 4 月 28日和 5月 10
日火烧杀死了地上已有的高生长, 羊草种群高生长从
0开始, 分别在 10d左右,高生长与早春火烧地高生长
一致, 并超过了秋烧地. 未烧地高生长一直高于火烧
地,而秋烧地的高生长一直低于未烧地和春烧地. 春烧
处理的高生长除在初期有差别以外,后期基本一致(图
1) .
羊草种群地上产量是未烧地一直较高,但 4月 28
日火烧处理地的产量在春季的一段时间内一度高于未
烧地,其它季节里也一直较早春和晚春处理地的高一
些.秋烧地产量一直最低,早春火烧地的羊草产量高于
秋烧地,但比其它火烧处理和未烧处理都低. 晚春 ( 5
月 10日) 火烧地产量尽管在 5 月 10 日从零开始生
长,但后期生产累积较快, 仅比中春( 4月 28日)和未
烧地低(图 2) . 8月末,未烧地产量为 294g∋m- 2,秋季
火烧地仅为136g∋m- 2,早春火烧地为173g∋m- 2, 中春
火烧地为 267g∋m- 2,晚春火烧地为 203g∋m- 2.
图 1 羊草种群高生长( 1994年,长岭)
Fig. 1 Height growth of sh eepgrass populat ion.
I.未烧 Unburned, ( . 秋烧 Autumn burning, ) . 早春烧 Early spring
burning, ∗.中春烧 Middle zpring burning, + . 晚春烧 Late spring burn
ing.下同 T he same below.
图 2 羊草种群地上产量( 1994年,长岭)
Fig. 2 Product ion change of sheepgrass populat ion.
3. 3 獐茅和牛鞭草对同一时间火烧的反应
獐茅和牛鞭草群落在 5月 10日分别被火烧以后,
相对于各自的未烧对照地各自的反应不同. 共同的特
点是,火烧后,优势种密度都增加, 獐茅密度比未烧地
增加 36. 4%, 牛鞭草密度比未烧地增加 56. 1% .獐茅
群落虎尾草侵入火烧地, 而西伯利亚蓼退出火烧地.在
牛鞭草群落的火烧地中, 寸草苔和羊草侵入, 豆科的山
黧豆增加,顶芽植物鸡儿肠退出火烧地(表 2) . 无论是
獐茅群落还是牛鞭草群落,二者相对的未烧地中都存
550 应 用 生 态 学 报 10卷
表 2 獐茅和牛鞭草群落组成( , 1994年 8月 4日,长岭)
Table 2 Composition of Aeluropus and Hemarthria community( plant∋m- 2
獐茅群落 Comm. A elur opus
物种 Species 火烧 Burned 未烧 Unburned
牛鞭草群落 Comm. Hemar thria
物种 Species 火烧 Burned 未烧 Unburned
獐茅 Aelurop us l it toralis 689 505 牛鞭草 Hem ar thria j ap onica 459 294
兰草 A neurol ep idiu mchinense 53 54 山黧豆 Lathyr us quinquenerv ius 13 7
芦苇 Phragmi tes aut rali s 2 4 针蔺 Heleochar is inter sida 74 73
虎尾草 Chloris vi rgata 5 0 苔草 Carex d uriuscu la 79 0
蓼草 Polygonum sibi ricum 0 5 马兰 K al imeri s integrif ol ia 0 2
羊草 Aneur olepidium chinense 68 0
总计 T otal 749 568 总计 Total 693 376
枯落物 Lit ter 560 枯落物 Litter 492
多样性 Diversity( Shannon index) 0. 31 0. 40 多样性 Diversity( Shannon index) 1. 06 0. 61
有多量的立枯体.
牛鞭草群落火烧后, 牛鞭草种群的地上产量在当
年下降,并且一直低于未烧地; 而獐茅群落火烧后, 火
烧地獐茅种群初期产量低于未烧地, 后期火烧地獐茅
种群产量一直高于未烧地(图 3) .
图 3 獐茅和牛鞭草种群地上产量
Fig. 3 Product ion dynamics of A elur opus and Hemar thria populat ion.
+ 火烧 Burned,∋ 未烧 Unburned; Hj:牛鞭草 H emarthria japonica , A l:
獐茅 Aelurop us l it toralis . 下同 T he same below .
火烧后,初期阶段,无论是牛鞭草还是獐茅,茎叶
产量比都是火烧地高于未烧地, 持续到 6 月中旬开始
发生转折性变化.火烧地牛鞭草茎叶比下降以后, 稳定
上升,一直高于未烧地牛鞭草茎叶产量比.而火烧地獐
茅种群茎叶产量比一直下降, 至 6月中旬以后维持稳
定,并一直低于未烧地(图 4) .
3. 4 土壤含水量的变化
火烧后去除了地上枯落物, 土壤各项理化特性都
发生了一系列变化, 尤其是地温升高,温差加大[ 7] . 土
壤含水率同样也发生不同程度的变化. 秋烧和春季不
同时间火烧后, 地表 0~ 20cm 层土壤含水率在 6月 1
日之前的一段时间里没有多大差异, 甚至未烧地还略
低于火烧地,这可能是春季融雪补充及春季蒸发相对
少,而未烧地的融雪水被枯落物吸收未补充到土壤中
去的缘故,并由于火烧地表面在冬季无降雪积累. 自 6
图 4 獐茅和牛鞭草种群茎叶生物量之比
Fig. 4 Biomass rat io of stem to leaf of A elur opus and H emarthria popula
t ion.
月中旬开始,未烧地土壤 0~ 20cm 层含水量明显高于
火烧地,并一直持续到生长季末期.而秋烧地土壤含水
量自春季一直低于未烧地和春季火烧地. 早春火烧地
和中春火烧地的土壤含水量基本相同, 变化方式也一
致.晚春火烧地土壤含水量低于早春和中春火烧地土
壤含水量或许与群落蒸腾有关(图 5) .
图 5 羊草群落土壤含水量的变化
Fig. 5 Change of soil w ater content in sheepgrass community.
5515 期 周道玮等: 不同时间火烧后草原一些特征的变化
火烧地獐茅群落和火烧地牛鞭草群落的土壤含水
率同样都低于二者的未烧对照样地. 由于 2 个群落所
处的地形位置不同(牛鞭草群落处于平地,而獐茅群落
处于起伏处) , 无论是火烧地还是未烧地, 2个群落的
土壤含水率变化程式不同. 但是, 对于同一群落,火烧
地和未烧地的含水率变化程式一致(图 6) .
图 6 牛鞭草和獐茅群落土壤含水量的变化
Fig. 6 Change of soil w ater content in H . j ap onica ( a) and A . li t tor al is ( b) community.
+ 火烧 Burned,∋ 未烧 Unburned.
4 结 语
降水欠年, 秋烧对产量形成不利,由于土壤含水量
一直低,相应地产量也一直低于未烧地和春烧地. 其它
群落指标,如高度和密度也是如此.春季不同时间火烧
对羊草种群的产量影响不大,但其差别由于密度的增
加而得到了祢补.火烧后, 一年生植物种类增多,秋烧
尤其如此;而顶芽植物减少,晚烧更甚. 在寒冷地区,火
烧后制约产量形成的主导因素是地温提高, 而在干旱
地区, 火烧后制约产量形成的主导因素是土壤含水
量[ 6] .在同一地区, 不同降水年份, 火烧后产量的变化
行为同样受水热状况影响.降水丰年, 火烧后产量增
加[ 2] ,而降水欠年, 火烧后产量降低. 不同物种对同一
时间火烧后的反应不同. 火烧后土壤含水量下降, 以秋
烧地含水量最低.早春火烧后产量不如中春和晚春的
高.
参考文献
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作者简介 周道玮, 男, 1963 年 6 月生, 博士, 教授, 博士生导
师.从事扰动生态学和恢复生态学研究. 出版著作 4 部, 发表论
文 40 余篇. Email: zhoudw@ nenu. edu. cn
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