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不同季节放牧对高寒草甸植物群落多样性和生产力的影响
布仁巴音
2012-05
摘要青藏高原作为公认的世界第三极,其草原生态系统的脆弱性及对气候变化影响的敏感性使得该地区成为全球变化研究的典型区域之一。放牧活动作为青藏高原高寒草甸最重要的利用方式之一,其相关研究已在国内外许多研究中报道过。已有的研究表明,重度或过度放牧已经导致了高寒草甸生态系统的退化,而且冬季草场退化程度比夏季草场更严重。因此,如何才能维持高寒草甸生态系统的稳定性就成为草地畜牧业可持续发展的关键科学问题。本文主要研究适度放牧条件下不同季节放牧对高寒草甸植物群落多样性和生产力及其稳定性的影响,探讨维持高寒草甸生态系统群落稳定性的过程和机理。我们假设适度的放牧干扰有利于维持高寒草甸植物群落的稳定,而且冬季放牧干扰由于处在非生长季,对植物群落的影响相对更小。本研究是在中国科学院海北高寒草甸生态系统定位研究站完成的。以青藏高原高寒矮嵩草草甸生态系统作为放牧研究对象,设计了三个处理:不放牧(No Grazing,NG)、夏季放牧(Summer Grazing,SG)和冬季放牧(Winter Grazing,WG),每个处理设置三个重复并进行随机区组设计,通过对植物群落物种组成、多样性、地上现存量和净初级生产力、以及地下生物量等植物群落特征长期观测(2006~2011年),得出如下试验结果:
1.夏季放牧和冬季放牧处理的牧草利用率 2007、2008、2009、2010、2011年,夏季放牧处理的牧草利用率分别为51.5、53.0、53.3、62.4和60.4%,冬季放牧处理的牧草利用率分别为30.6、38.7、37.1、46.1和49.3%,因此,各年份不同季节放牧处理的牧草利用率基本都处在35~60%之间,属于适度放牧强度。
2.植物多样性的变化
不同季节放牧对植物群落物种丰富度、多样性指数以及均匀度指数的影响不显著,但对物种丰富度、多样性指数及均匀度指数的影响随年际的变化而变化。不同季节放牧处理条件下不同物种在群落中的生物量比例(相对生物量)及其重要值产生了显著影响。与不放牧相比,夏季和冬季放牧均增加了鹅绒委陵菜(Potentilla anserina)和蒙古蒲公英(Taraxacum mongolicum)种群在群落中的比例,但降低了高山唐松草(Thalictrum alpinum)、异针茅(Stipa aliena)、草地早熟禾 (Poa pratensis)和紫羊茅(Festuca rubra)种群在群落中的比例,而对矮
不同季节放牧对高寒草甸植物群落多样性和生产力的影响
- II -
嵩草(K. humilis)、二柱头藨草(Scirpus distigmaticus)、花苜蓿(Trigonella ruthenica)、垂穗披碱草(Elymus nutans)种群的影响不显著。不同季节放牧对矮嵩草、鹅绒委陵菜、二柱头藨草、草地早熟禾、紫羊茅重要值的影响差异显著;处理与年的交互作用除对高山唐松草、垂穗披碱草和异针茅3种植物没有达到显著水平外,对上述其余植物重要值均有显著差异;而且年际间存在显著的差异。
3.功能群的变化
夏季放牧和冬季放牧对豆科植物地上生物量的影响不显著,对莎草科植物地上生物量的影响先减少后增加;夏季放牧和冬季放牧均显著减少了禾本科植物地上生物量,而增加了杂类草植物地上生物量,并且夏季放牧处理对功能群地上生物量的影响幅度大于冬季放牧处理。
4.地上和地下生物量的变化
2007和2008年,夏季放牧和冬季放牧与不放牧相比显著降低了群落8月份地上现存量;从2009~2011年随着放牧年限的延长,夏季放牧和冬季放牧与2007和2008年的群落8月份地上现存量相比均显著增加了群落的地上现存量。而且夏季放牧对地上现存量的影响幅度大于冬季放牧。2007和2008年,夏季放牧显著降低了地上净初级生产力,而冬季放牧对地上净初级生产力没有显著影响; 2009~2011年,夏季放牧和冬季放牧均显著增加了地上净初级生产力,而且夏季放牧的影响幅度较大。夏季放牧和冬季放牧对植物群落地下总生物量的影响不显著,但夏季放牧和冬季放牧显著增加了0~10 cm地下生物量占0~40 cm地下总生物量的比例,表明地下生物量分布有明显表层化的趋势。不论是夏季放牧或者冬季放牧都增加了地下生物量与地上现存量的比例,对群落总生物量的影响不显著。
5.高寒草甸净初级生产力的主要影响因素。
地上净初级生产力与多样性指数、豆科类、莎草科、杂类草植物地上生物量呈正相关,其中多样性指数、杂类草植物地上生物量与地上净初级生产力的相关性达到显著水平,地上净初级生产力与豆科和莎草科植物地上生物量的相关性没有达到显著水平;尽管地上净初级生产力与大气温度、降水量、禾本科植物地上生物量呈负相关,但只有降雨量与地上净初级生产力的相关性达到显著水平。逐步分析结果表明,杂类草植物地上生物量、降雨量和多样性指数是不同季节放牧
摘要
- III -
处理条件下影响植物群落地上净初级生产力的主要影响因素,并且贡献达到43.7%。不放牧、夏季放牧、冬季放牧处理的地上净初级生产力与多样性指数的相关系数分别为0.18、0.41、0.25。物种多样性指数在放牧处理下始终高于不放牧处理。不论是夏季放牧还是冬季放牧均有利于维持植物群落的稳定,使群落不至于受温度、降水等环境因子的改变而受更大的影响。
文献类型学位论文
条目标识符http://210.75.249.4/handle/363003/31636
专题中国科学院西北高原生物研究所
推荐引用方式
GB/T 7714
布仁巴音. 不同季节放牧对高寒草甸植物群落多样性和生产力的影响[D],2012.
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