本发明涉及一种在干旱区退化山地草原进行人工种植和保育，以实现生态修复效果的方法，该方法将为干旱区退化山地草原科学合理开展生态修复提供技术保障，从而为干旱区脆弱生境下退化草地人工生态修复提供新的途径。
背景技术：
草原生态系统，特别是干旱区山地草原在保持水土、防风固沙、生物多样性保护、承载畜牧业发展等方面具有重要的生态功能。新疆阿勒泰地区分布有大面积的草地生态系统，总面积约9.87×106hm2，山地草地是该系统重要组成部分，占比超过32％，其建群种主要由旱生丛生小禾草组成，生境内生态环境脆弱，是防止土地荒漠化和水土流失的重点保护对象；同时山地草原作为当地畜牧业生产和发展的基础，在社会经济发展中具有不可替代的作用。但长期以来，由于过度放牧和区域气候变化等因素影响，阿勒泰地区山地草原遭受到严重破坏，鼠虫害频繁发生，草地生产力明显下降，生态环境持续恶化，严重影响了当地畜牧业发展。科学合理开展山地草原修复，既可以为当地提供良好的饲料和牧场地，促进畜牧业发展，增加牧民收入，又可将山地草原构建成生态安全屏障。近年来，随着退牧还草和牧民定居等项目的实施，荒漠草原生态环境和草地生产力得到改善，牧民生活也有所改观，但山地草地在遭受破坏后，退化程度严重，自然恢复效果普遍较差。
在这一背景下，开展山地草原生态修复关键技术研究是当前恢复生态学研究的热点领域，受到国内外学者的广泛关注。但山地草原气候恶劣，生态脆弱，阿勒泰富蕴县的山地草原受自然环境和过度放牧的双重影响，开展草地生态修复困难。因此，亟待探索一种适合当地自然环境特征和放牧规律的生态修复技术。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是，提供一种干旱区退化山地草原生态修复的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，一种干旱区退化山地草原生态修复的方法，包括以下步骤：
(1)选种及预处理：在对当地气候水文和人工种植牧草生活史特征进行综合分析研判的基础上，确定并筛选适合于退化山地草原生态修复种植的耐寒、耐旱、速生的草本植物种子；然后对筛选出的草本植物种子进行预处理；
(2)土地翻耕及混播：在首次降雪前1～2周，将保存的草本植物种子按照三种混播模式各自混种比例混合，同时利用拖拉机携带100cm钢制针式6行犁耙犁地，翻耕深度在4～5cm；并采用三种混合模式间隔人工将混合种子散播覆土；其中，三种混合模式间的间隔为25～35cm，混播模式一的行间距为13～15cm，混播模式二、三的行间距为15～17cm；
(3)生态保育：在春季萌发过程中，应采取封育和人工看护措施，确保幼苗扎根并迅速生长；在秋季播种牧草成熟后，进行放牧活动，应保留地上2～3cm草本根部；在第二年春季经过融雪灌溉后，退化山地草原生态即修复完成。
进一步，步骤(1)中，所述筛选确定的退化山地草原生态修复种子品种为披碱草(Elymus dahuricus)，羊茅(Festuca ovina)，扁穗冰草(Agropyron cristatum)，木地肤(Kochia prostrata)和冷蒿(Artemisia frigida)5种草本植物。
进一步，所述草本植物种子预处理为对披碱草、羊茅和扁穗冰草进行去芒处理，确保种皮破裂；对木地肤和冷蒿种子进行晾晒和烘干处理。这是由于披碱草、羊茅和扁穗冰草为禾本科多年生草本，种子硬实率较高，播种前利用去芒机对种子进行去芒处理，通过划破种子，有利于种子对水分的吸收，从而提高种子的发芽率。木地肤和冷蒿分别为藜科和菊科多年生草本植物，进行播种前对种子进行晾晒烘干处理，有利于提高种子萌发率。
为保证种植牧草连续高产和提高应对变化气候条件的能力，同时充分考虑不同牧草在形态学方面的特点和差异，如禾本科牧草丛生且叶片细长，藜科则多为互生肉质小叶等，根据叶片和枝干的成层分布和叶片不同空间的排列特征，建立三种较为优良的混播组合，第一为披碱草、羊茅、扁穗冰草、木地肤和冷蒿组合而成的混播模式一；第二为披碱草、羊茅和扁穗冰草组合而成的混播模式二；第三为木地肤和冷蒿组合而成的混播模式三。进一步，步骤(2)中，所述三种混合模式为混播模式一为披碱草、羊茅、扁穗冰草、木地肤、冷蒿5种种子按照4:2:4:2:3混播，其犁耙行宽为5cm，行深4cm，播种量为每亩7.5kg混合草种，覆盖土厚度为3.0cm；混播模式二为披碱草、羊茅、扁穗冰草3种种子按照3:2:1混播，其犁耙行宽为3cm，行深5cm，播种量为每亩6.0kg混合草种，覆盖土厚度为2.0cm；混播模式三为木地肤、冷蒿2种种子按照1:1的比例混播，其犁耙行宽3cm，行深4cm，播种量为每亩8.0kg混合草种，覆盖土厚度为2.0cm。
进一步，步骤(2)中，犁地时将犁耙上覆盖148～152kg石块。
本发明在对当地气候水文和人工种植牧草生活史特征进行综合分析研判的基础上，确定退化山地草原生态修复种植品种，然后在种植前种子预处理，接着利用混种散播模式实现不平坦山地种子翻耕、播种及覆土，进而利用春季融雪和种子耐寒、耐旱和速生特征，实现人工种植牧草春季高效生长模式，最后结合后期生态保育工作，达到山地草原生态保育效果，为阿勒泰地区山地草原生态修复提供实践方法和途径。
本发明操作简单、使用方便、成本低廉、效益良好。
附图说明
图1退化草地混播模式图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步加以说明。
实施例1
试验地点在新疆阿勒泰地区富蕴县库尔特乡260亩退化山地草原生态修复示范基地，富蕴县地处阿勒泰地区东部，阿尔泰山南麓，北接准噶尔盆地，是一个以草原畜牧业为主的牧业县，该区域属大陆性寒温带干旱气候，冬季寒冷漫长，夏季炎热，春秋季短暂，日照充足，年平均日照时数2700～2900h，平均气温1.9℃，极端最高气温40.6℃，极端最低气温-51.5℃，无霜期由北向南78～131d，主要农区无霜期年均108d，年均降水量158.3mm，年均蒸发量1734mm。全县草地面积辽阔，草地资源丰富，具有发展畜牧业得天独厚的优势，山地草原面积约3.65×105hm2，是富蕴县重要的春秋放牧场。
(1)选种及处理：首先，通过分析当地气候水文资料，发现试验区冬季寒冷(极端低温约-50℃)，夏季炎热(极端高温约40℃)，春季降水较少(约占全年降雨量的15％)，冬季降雪较多(多年平均约50mm)，6～8月连续数日干旱下土壤湿度下降明显(30～50cm平均湿度约4％)，同时对退化山地草原现有乡土种调查发现，主要植物种类为：绒藜(Londesia eriantha)、针裂叶娟蒿(Seriphidium sublessingianum)、白茎娟蒿(Seriphidium terrae-albae)、羊草(Leymus chinensis)、戈壁藜(llijinia regelii(Bunge)Korov.)、胀萼黄芪(Astragalus ellisoideus)、苦马豆(Sphaerophysa salsula)共7种。综合考虑种子休眠、萌发、幼苗生长、种间竞争和根系特征，确定人工种植植物必须满足其种子耐寒、低温萌发、春季速生、浅根系且夏季耐旱、产量较高等要求。因此，共筛选出披碱草(Elymus dahuricus)，羊茅(Festuca ovina)，扁穗冰草(Agropyron cristatum)，木地肤(Kochia prostrata)，冷蒿(Artemisia frigida)共5种草本植物开展人工种植工作，见表1；然后对披碱草、羊茅和扁穗冰草种子利用去芒机进行去芒处理，对木地肤和冷蒿种子进行晾晒，各类种子在进行烘干后妥善保存。
土地翻耕及混播：在11月中下旬示范区降雪前1～2周，利用容器将保存的种子按照比例混合，见表2，同时对播种土地利用拖拉机携带100cm钢制针式6行犁耙犁地，犁耙为钢质钉式，犁地时将犁耙上覆盖148～152kg石块(重量可根据实际土质进行调整)，拖拉机按照圈转回旋的方式对拟种植区域进行翻耕，以确保翻耕深度在4～5cm，深度不亦过深，可有效保护乡土种多年生草本根系完整。由于山地草原地势起伏交明显，不适合进行条播和点播，故采用人工散播方式，散播时，拖拉机在前方耙地，牧民跟在拖拉机后方约1m处，将混合均匀的草种按照爬犁行距进行均匀撒播。待全部种子散播完成后，将拖拉机后部犁耙换装成不同重量的圆柱形树干，按照与翻耕方向垂直的方向对种子进行覆土作业，此覆土方式成功率高且遗漏少，适合山地草原播种覆土。其中，将5种草种共划分为三种混播模式，见表2，分别为混播模式一：披碱草、羊茅、扁穗冰草、木地肤、冷蒿按4:2:4:2:3混播，其犁耙行宽为5cm，行深4cm，播种量为每亩7.5kg混合草种，覆盖土厚度为3.0cm；混播模式二：披碱草、羊茅、扁穗冰草按3:2:1混播，其犁耙行宽为3cm，行深5cm，播种量为每亩6.0kg混合草种，覆盖土厚度为2.0cm；混播模式三：木地肤、冷蒿按1:1比例混播，其犁耙行宽3cm，行深4cm，播种量为每亩8.0kg混合草种，覆盖土厚度为2.0cm。采用犁耙长度为100cm，共6行，可更改每行犁宽度，见图1，三种混合模式间隔播种，不同模式间的间隔为30cm，混播模式一的行间距为14cm，混播模式二、三的行间距为16cm。
(2)生态保育：随着冬季降雪的来临，让降雪覆盖播种后的土地，此时播散的种子在雪被下土壤层中休眠，并在第二年开春时经过春化作用开始大量萌发，此时融雪给土壤种子萌发和早期生长提供了充足的水源，在春季萌发过程中，应采取适当封育和人工看护措施，确保草地范围内不存在大面积的放牧现象，不需要额外进行灌溉处理，将草地划定为夏秋牧草，确保幼苗扎根并迅速生长；在秋季播种牧草成熟后，可作为秋季牧草进行放牧活动，此时不要让牲畜过分啃食，应保留地上2～3cm草本根部，在完成一整年的生态保育工作后，在第二年春季经过融雪灌溉后，人工播种草本与乡土种均进入牧草高产期，即保育第2年试验区退化草地即可达到较好的生态修复效果。
表1-退化草地生态修复筛选草种植物特性
表2-退化草地耕作模式与技术规格表