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云南省迪庆地区的冬季高山牧场长年以来由于高强度、高频率长时间的过度放牧,草场已经发生了严重的退化。在该地区德钦县的一项调查表明过去14年来牲畜种群数量增加了8.51%,尤其是牦牛(犏牛)增加了16.79%,对草甸生态系统的压力愈来愈大,给该县草地带来了严重的后果。草场利用面积14年来虽然增加了约15%,但草地总可食生物量却下降了1.7%。其中,高山草甸可食生物量下降了28.4%,亚高山地段的林间草地、疏林草地、亚高山灌丛草地分别下降了12.6%、17.2%和6.9%,生态系统生产力退化明显。草场整体呈退化趋势,局部退化已经相当严重。长期的过牧已经导致了一些退化指示植物如杜鹃、鸢尾、橐吾、高山大戟在德钦县形成占优势的群落类型,虽增加了德钦草甸群落的多样性,但降低了草地物种的多样性,引起了德钦畜牧业产品的减少,导致近年来德钦县肉、奶等畜牧产品产量明显下降,严重限制了德钦草地畜牧业系统的持续发展。
针对目前草场资源的生物量降低,杂草和灌丛增加所带来的草场退化等问题,我们设计了利用火烧进行草场生态恢复的科学试验,具体目标为:(1)通过试验对火管理在降低杂草、灌丛数量,提高草场质量和牧草生物量方面进行定量研究;(2)根据当地的地理气象和植被条件,研制出能满足牧场管理目标的火烧配方和用火技术。(3)对火烧后的效果,生物多样性和生物量变化做出合理评估。
火烧试验样地选在小中甸乡和平村拖木南和支梯社的冬季牧场上(GPS269,323l米),坡度为0-3。,基岩类型为砂岩基质,土壤为亚高山草甸土(泥炭土),排水性差。植物群落为灰背杜鹃/灯芯草群落,植被类型为冷性一落叶植物+多年生草本层组成的矮小灌丛。为了对比最佳的烧除时机,本次试验分两次进行火烧,时间分别选在1月初和4月末。烧除方法为选择40米×40米的地块作为火烧试验地。测定地表可燃物,以及火环境因子。沿试验地四周开设宽度足够的防火线,并派扑火队员守卫,以防止跑火。最后采用围栏(防止牲畜干扰)的办法来对比分析火烧后的结果。
火烧试验表明,滇西北高山冬季牧场的火行为取决于三个关键因素:草场特征、地表可燃物特征和火环境。草场被一些不可食性木本植物严重侵入如杜鹃、大狼毒、西南鸢尾等等平均高度为90-100cm。地表可燃物有许多表征燃烧性的指标,如含水率、种类、载量、粗细、高度、连续性以及化学组成等,它们对燃烧性都有很大的影响。火环境是一系列影响火行为的重要因子。其中气象因子决定死可燃物的含水率,并严重影响活可燃物的含水率,在本案例中,土壤的封冻期的长短又成为火环境的一个很特殊重要因子,一方面低温会抑制燃烧,另一方面冻土期间可燃物含水率会急剧下降、增加可燃物的燃烧性。如1月初由于土壤冻结,地表可燃物含水率非常低,从外表来看已经接近于枯黄死亡的状态,而到了4月末解冻后由于土壤中的水分又重新释放出来,樱草杜鹃等植物又发生了返青的现象。因此,1月初的火烧强度要明显高于4月末。基于以上叙述,本文以草场特征(以杜鹃为主的木本植物侵入)地表可燃物特征与火险天气指数为主要指标提出了在滇西北高山牧场进行计划烧出的建议配方,具体烧除的对象应该是已经被灌木入侵并占据优势地位的牧场。由于4月份土壤解冻,土壤中的水分被释出来,地面上的相对湿度和植被含水率都要比1月份高,火险指标很低难以点火,所以适宜的用火时间应在冬春季土壤上冻后和解冻前进行,而且可燃物含水率应该在30%-45%之间、根据温湿法计算的火险指标值应在40—50之间,风速小于3.5m/s的情况在才可以产生足够大的火烧来完成所要达到的土地管理目标。
9月份对火烧迹地的回访表明:火烧样地物种数量和对照样方相比没有显著差异,但是本次火烧清除了牧场上多年生的杂草和灌木(灰背杜鹃等)的地上部分,因此火烧迹地生物量均比对照样地低,这使得可食用牧草有了更多的生长空间。由于在烧掉的灌木的根部仍然有新的嫩枝重新长出来,说明一次烧除还不能将灌木彻底清除,是否需要多次的火烧还需要进一步的研究才能得出结论。从草本生物量烘干重来看,在围栏内,烧除样方均大于对照样方;而在围栏外,则是对照样方高于烧除样方。而对于鲜重,情况则比较复杂。4月份烧除围栏内和1月份烧除的围栏外均是烧除样方大于对照样方。但是在4月份烧除的围栏外和1月份烧除的围栏内,则是对照样方高于火烧样方。从目前的烧除结果分析中还不能就火烧对草场植被更替的影响作出最后定性的结论,不过从火烧的生态学意义上来看火烧在许多方面依然是有益于草场生产的。如火烧后所产生的植物和牛粪灰烬可以作为肥料,使下一年的草长得更好,对牲畜而言也更有营养;牧场的草虽然品种没变,但长出的草中粗脂肪、粗蛋白、无氮浸出物等含量都比未火烧地要高,吃了火烧以后长出来的草,牛的奶产量和质量明显获得提高;火烧牧场还能消灭害虫,极大地减少牧场得虫害的可能性;过多的牛粪会影响牧草的生长,火烧也可以将其焚毁促进物质能量的再循环。以前有很多研究报道,在草地生态系统中,适度的火烧能够增加生物多样性。所以,出现本观测结果的原因可能与试验火烧强度和评估时机有关。根据国内外的实践经验,要消除牧场上的灌木,往往需要多次连续烧除。在本次烧除的样地内,无论1月份烧除还是4月份烧除的样地上,90%以上地上部分已经被烧除掉的灌木丛都从基部萌发出了嫩枝条,这与我们在其他地方观察到的情况一致。所以,从这个角度出发,也建议继续开展相关研究,以便使研究结果具有更好地指导意义。
需要进一步研究的是:如果火烧有效但一次火烧只能去除部分灌木,则需进行第二或第三次火烧,直到达到预期目标。有些种类的灌木经过火烧刺激不能去除,在此情况下则需采用其他的技术手段如用杀灌木的除草剂。去除灌木成功后,不见得牧草就能自动恢复,占据原来灌木留下的位置,为此可考虑采用人工补植牧草的措施以期达到改良牧场的目标。对虽然没有被灌木侵占但牧草产量低下的草场,也可采用低强度火来刺激牧草的产量。