發(fā)布時間：2018-04-26 15:33

  本文選題：高寒草甸 + 植物群落特征�。� 參考：《甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：在過度放牧干擾下,高寒草甸植物群落優(yōu)勢種發(fā)生由禾本科-莎草科到雜類草的更替,并伴隨著地表斑塊(土壤草氈表層和生物土壤結(jié)皮等)和景觀特征的改變,這一過程中,高寒草地生態(tài)系統(tǒng)土壤和植物因子對放牧脅迫的響應(yīng)與適應(yīng)過程?高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)土壤和植物因子對放牧脅迫的敏感性?不同恢復(fù)措施對草地生態(tài)系統(tǒng)功能恢復(fù)的時效性?如何利用草地過程學(xué)理論指導(dǎo)其可持續(xù)利用與良性發(fā)展?等系列問題一直是制約高寒草甸演替理論和受損生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)實踐的瓶頸,是高寒草甸適應(yīng)性管理亟待解決的關(guān)鍵科學(xué)問題與技術(shù)難點(diǎn)。本研究選取高寒嵩草草甸退化演替過程的四種狀態(tài),以植物群落數(shù)量特征和土壤理化特征對放牧干擾的響應(yīng)過程為主線,綜合使用時空替代與定位監(jiān)測的研究方法,探討高寒草甸系統(tǒng)養(yǎng)分物質(zhì)在不同界面分布的濃度,高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境表觀要素、植物群落和土壤理化特征與草地退化的協(xié)同演化關(guān)系,明晰影響高寒草甸穩(wěn)定性維持的過程與機(jī)制。為豐富高寒草甸退化理論內(nèi)涵,進(jìn)行高寒草甸適應(yīng)性管理提供理論依據(jù)。研究區(qū)域主要位于青海省海北藏族自治州門源回族自治縣皇城鄉(xiāng),研究樣地位于山間平地上彼此相連的4塊草地,隸屬于4戶牧民。調(diào)查資料表明,該區(qū)1995年前,4塊草地?zé)o圍欄分割,為同一片草場,植被類型為禾草-矮嵩草草甸。1995年后該草場分給4戶牧民,以圍欄分割,分別經(jīng)營,經(jīng)過近20年的區(qū)別化經(jīng)營,各牧戶草場地表特征、植物群落組成、結(jié)構(gòu)及景觀特征發(fā)生了明顯的分異,形成了高寒草甸退化演替過程中的4個演替狀態(tài),植被類型分別為禾草-矮嵩草草甸狀態(tài)、矮嵩草草甸狀態(tài)、小嵩草草甸草氈表層加厚狀態(tài)、小嵩草草甸草氈表層開裂狀態(tài)。將每種草地劃分成3個區(qū)域,進(jìn)行“維持原有放牧強(qiáng)度”(自由放牧)、“放牧強(qiáng)度減半”(減牧)和“禁止放牧”(禁牧)處理,同期對不同演替狀態(tài)及其處理的植物群落數(shù)量特征和土壤理化特征進(jìn)行為期3年的動態(tài)監(jiān)測,取得如下研究結(jié)果:1)演替狀態(tài)不同導(dǎo)致植物群落地上生物量發(fā)生分異。其中禾草-矮嵩草草甸狀態(tài)、矮嵩草草甸狀態(tài)、小嵩草草甸草氈表層加厚狀態(tài)和開裂狀態(tài)地上生物量依次為257.1±27.4g/m~2、248.9±21.8 g/m~2、225.9±24.2 g/m~2和228.3±18.8 g/m~2,其中年際間變異度對總體變異度的貢獻(xiàn)率為9.2%,遠(yuǎn)小于不同演替狀態(tài)生物量之間的變異度對總體變異度的貢獻(xiàn)率(83.6%),且4種演替狀態(tài)地處相同氣候區(qū)及地形、地貌、土壤特征條件下,說明造成不同演替狀態(tài)生物量之間差異的主控因子為放牧干擾強(qiáng)度。2)植物功能群對放牧干擾的響應(yīng)模式不同,其消長變化對放牧具有一定的指示功能。依據(jù)植物功能群對放牧強(qiáng)度響應(yīng)模式的不同,禾本科、雜類草和豆科功能群為放牧抑制型功能群,莎草科為一定放牧強(qiáng)度促進(jìn)型功能群,植物功能群在群落中的生態(tài)位寬度及生態(tài)位重疊度變化同放牧強(qiáng)度具有一定的耦合關(guān)系,而植物功能群對放牧干擾的響應(yīng)類型,決定了其在群落中的地位和作用,是導(dǎo)致植物功能群生態(tài)位寬度以及功能群間重疊度發(fā)生變化的根本原因。一方面說明植物群落對外界干擾的適應(yīng)策略是影響未來植物群落演替方向的基礎(chǔ),另一方面反映了植物群落具有利用系統(tǒng)自組織結(jié)構(gòu)改變維持草地相對穩(wěn)定的能力。3)從禾草-矮嵩草草甸狀態(tài)演替到小嵩草草甸草氈表層開裂狀態(tài),植物群落信息多樣性指數(shù)(Shannon-Wiener指數(shù))由2.58±0.01顯著降低到2.03±0.05,Simpson優(yōu)勢度指數(shù)由0.31±0.01顯著升高到0.44±0.01,JSW均勻度指數(shù)由0.88±0.01顯著降低到0.78±0.01,物種數(shù)減少28.2%-35.5%,放牧強(qiáng)度增加強(qiáng)化了耐牧植物在群落中的地位作用,降低了整個群落的均勻度,對群落中物種現(xiàn)存量有減少趨勢。4)處于不同演替狀態(tài)的高寒嵩草草甸,土壤養(yǎng)分含量在垂直剖面同一發(fā)生層中沒有明顯變化。土壤養(yǎng)分對放牧強(qiáng)度改變的響應(yīng)層為過渡層和表層,土壤過渡層和表層養(yǎng)分特征的變化對放牧強(qiáng)度改變較為敏感,推測長期處于不同放牧強(qiáng)度壓力下的相同草場有可能以土壤剖面過渡層和表層為中心,對全剖面養(yǎng)分特征產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。5)研究區(qū)域放牧強(qiáng)度增高可以引起高寒嵩草草甸系統(tǒng)構(gòu)建的改變。放牧強(qiáng)度增加2倍,即可降低優(yōu)良牧草——禾本科功能群地上生物量的28.3%,降低禾本科功能群生態(tài)位寬度24.2%,且可以改變高寒草地不同功能群之間的生態(tài)位重疊程度。相對植物數(shù)量特征,土壤因素相對穩(wěn)定,但該穩(wěn)定性一旦被破壞,亦將成為草地恢復(fù)的瓶頸因素。6)對不同演替狀態(tài)的高寒嵩草草甸實施減牧和禁牧處理,可以顯著影響土壤緊實度、增加土壤濕度、降低土壤溫度,其恢復(fù)的時效性受到草地所處的初始狀態(tài)影響。以土壤緊實度為例,減牧處理可以顯著降低禾草-矮嵩草草甸狀態(tài)、矮嵩草草甸狀態(tài)、小嵩草草甸草氈表層加厚狀態(tài)0-40cm土壤緊實度的2.2%-51.4%,對降低土壤緊實度具有明顯作用。小嵩草草甸-草氈表層開裂狀態(tài)實施減牧措施可提高0-10cm土壤緊實度的17.3%-23.0%,降低10-40cm土壤緊實度5.8%-11.7%,說明單純采取減牧對改善退化較為嚴(yán)重的高寒嵩草草甸土壤緊實度具有不確定性。禁牧措施對改善矮嵩草草甸狀態(tài)土壤緊實度具有顯著作用,可以降低自由放牧條件下土壤緊實度的5.4%-51.6%,對其他演替狀態(tài)土壤緊實度的改善能力有限,甚至沒有。7)對不同演替狀態(tài)的高寒嵩草草甸實施減牧和禁牧處理,對土壤速效養(yǎng)分含量的影響同草地演替的初始狀態(tài)有關(guān)。對禾草-矮嵩草草甸狀態(tài)實施減牧處理,可以分別提高0-5cm和5-10cm銨態(tài)氮含量的33.2%和29.5%,減牧處理對銨態(tài)氮含量提高的效果高于禁牧,說明適度放牧有利于提高草地的土壤可利用氮素濃度。對矮嵩草草甸狀態(tài)實施禁牧處理,可以提高0-30cm土壤銨態(tài)氮和速效鉀含量,其提高的幅度高于減牧;但對土壤速效磷含量的影響較弱,甚至沒有,說明該狀態(tài)實施禁牧處理對提高草地可利用氮素和鉀素具有一定的作用。對小嵩草草甸草氈表層加厚狀態(tài)進(jìn)行禁牧和減牧處理,均可以提高該類草地不同土壤層次的銨態(tài)氮和速效磷含量,且禁牧對土壤中速效養(yǎng)分濃度的提升能力高于減牧。對小嵩草草甸草氈表層開裂狀態(tài)實施禁牧和減牧處理,土壤速效養(yǎng)分含量的提升能力明顯弱于前3個演替狀態(tài),減牧可以提高該狀態(tài)個別層次的土壤速效磷和速效鉀濃度,對銨態(tài)氮含量的影響不大,因此該狀態(tài)僅僅采取禁牧和減牧處理對土壤速效養(yǎng)分的提高具有局限性。8)經(jīng)過2年的禁牧和減牧處理對植物群落數(shù)量特征的影響極為強(qiáng)烈,主要表現(xiàn)在較自由放牧處理,減牧和禁牧可使植物群落總生物量提升0.42倍到3.5倍、本科植物功能群生物量提升1.0倍到4.3倍、豆科功能群生物量提升0.4倍到1.5倍,退化程度越高,其減牧和禁牧處理對地上生物量的提升能力越弱,因此保持合理的放牧強(qiáng)度更有利于草地的可持續(xù)發(fā)展。9)矮嵩草草甸是高寒草甸退化演替過程的一個關(guān)鍵時期,該狀態(tài)草地的物種豐富度最大,草地群落中植物之間對資源的競爭最為激烈,如果對該類型草地采取1-2年的減牧和禁牧處理,可以有效的恢復(fù)優(yōu)良禾本科牧草的生長能力,使得草地得到恢復(fù);同時采取禁牧處理可以同時提升土壤中主要速效養(yǎng)分的含量,并可以有效控制雜類草在群落中的地位作用。但對矮嵩草草甸狀態(tài)采用禁牧和減牧處理對土壤和植物良化作用的效率弱于禾草-矮嵩草草甸,因此該狀態(tài)成為高寒嵩草草甸退化演替系列中能否快速實現(xiàn)自我恢復(fù)的關(guān)鍵狀態(tài)。10)單純對小嵩草草甸實施減牧和禁牧處理有可能降低其濕潤度增加其土壤緊實度。提升禾本科和豆科功能群的生物量,降低莎草科植物的生物量。減牧措施有利于控制雜類草功能群在群落中的地位和作用,而禁牧則會造成雜類草功能群在群落中的地位和作用提升。禁牧對小嵩草草甸植物群落和地表特征具有明顯的恢復(fù)能力,它可以明顯降低黑斑面積和白斑面積(黑斑收縮速度達(dá)到27.2±3.1%/2年,白斑收縮速率達(dá)到23.9±11.2%/2年),顯著提高植物群落中所有功能群的蓋度,且對禾本科和豆科植物的提升能力更強(qiáng),說明小嵩草狀態(tài)是高寒嵩草草甸退化演替過程的另一個關(guān)鍵狀態(tài),在此基礎(chǔ)之上的持續(xù)放牧將造成草地的不可恢復(fù)或增加草地的恢復(fù)難度,采取禁牧或減牧的恢復(fù)方式可以在一定程度上提高草地的放牧承載能力,但其恢復(fù)的時效性還有待于進(jìn)一步研究。
[Abstract]:In this paper , four kinds of grassland , alpine meadow ecosystem soil and plant factor , are divided into three regions , which are divided into three regions . On the other hand , the effect of plant functional group on the ecological niche breadth and ecological niche overlap degree of the plant community were 257.1 鹵 27.4g / m ~ 2 , 248.9 鹵 21.8g / m ~ 2 , 225.9 鹵 24.2 g / m ~ 2 and 228.3 鹵 18.8 g / m ~ 2 . The effects of grazing and grazing treatment on the soil compaction degree of meadow - grass mat in different succession stages can increase the soil compaction degree of 0 - 10 cm . In this paper , it is possible to increase the biomass of grass - grass and increase the biomass of grass - grass , and to increase the biomass of grass - grass and to reduce the biomass of grass - grass .

【學(xué)位授予單位】：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S812

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本文編號：1806612