短花针茅荒漠草原群落特征和土壤对放牧强度季节调控的响应

摘要

放牧是荒漠草原最主要的利用方式之一。近年来，由于人类从草地上获得越来越多的物质和能量，对草地的干扰活动越来越剧烈，牧区牲畜数量也大幅度增加，草地出现超载过牧现象，草地以前所未有的速度在退化，生态环境受到了严重的破坏。本文以短花针茅荒漠草原为研究对象，对不同放牧强度季节调控处理下各处理区植被特征、空间格局、土壤理化性质及生态化学计量学进行了研究。2010-2013年4年的实验得出以下主要结论:
　　1不同物种对放牧强度季节调控的响应有所差别。全年重度放牧下短花针茅（Stipa breviflora）和碱韭（Allium polyrhizum）的密度有降低的趋势，无芒隐子草（Cleistogenes songorica）和银灰旋花（Convolvulus ammannii）密度有所增加。春季休牧+夏季重牧+秋季适牧下短花针茅和碱韭的密度较春季休牧+夏季适牧+秋季重牧高。全年重度放牧下生长比较低矮的物种无芒隐子草和银灰旋花的盖度和密度较春季休牧+夏季重牧+秋季适牧高，而全年重度放牧处理短花针茅和碱韭的盖度和密度较春季休牧+夏季重牧+秋季适牧处理较低。短花针茅地上现存量全年重度放牧下低于春季休牧+夏季重牧+秋季适度放牧处理，无芒隐子草地上现存量全年重度放牧区高于春季休牧+夏季重牧+秋季适牧区。碱韭的地上地上现存量在重度放牧下较其它放牧处理低，放牧处理区银灰旋花地上现存量较对照区有所提高。
　　2春季休牧的处理下短花针茅和碱韭的营养枝数和生殖枝数较其它处理高。全年重度放牧下短花针茅营养枝与生殖枝的比例较低，这是短花针茅对重度放牧的适应性调节。春季休牧能够增加碱韭生殖生长的比例。
　　3短花针茅、无芒隐子草和碱韭的Levins生态位宽度指数较其它植物高。短花针茅和碱韭的生态位重叠指数在春季重牧+夏季重牧+秋季重牧处理下最大，短花针茅和无芒隐子草的重叠指数在重度放牧区较小。碱韭和无芒隐子草的生态位重叠指数在春季重牧+夏季重牧+秋季重牧处理下最小。
　　4短花针茅在较小尺度上为随机分布，随着尺度的增加短花针茅种群表现为集群分布。春季重牧+夏季重牧+秋季重牧使得短花针茅在较大尺度上才出现集群分布现象。春季重牧+夏季重牧+秋季轻牧和全年重度放牧处理下无芒隐子草在较大尺度上才表现为集群分布。全年重度放牧下碱韭在较大尺度上表现为集群分布，而其它放牧处理下250cm尺度以内没有出现集群分布方式。短花针茅和无芒隐子草在小尺度上就表现出斑块化特征，而碱韭在较大尺度上才出现斑块。短花针茅和碱韭在春季重牧+夏季重牧+秋季重牧处理下0-250cm尺度上均无关联性，春季休牧+夏季重牧+秋季轻牧和春季休牧+夏季适牧+秋季重牧处理下短花针茅和碱韭随着尺度的增大表现为正关联。
　　5春季休牧+夏季重牧+秋季轻牧处理下短花针茅的重要值有降低的趋势，但是无芒隐子草重要值高于春季休牧+夏季轻牧+秋季重牧处理，碱韭重要值低于春季休牧+夏季轻牧+秋季重牧处理，银灰旋花则相反。从功能群角度分析，多年生杂类草重要值在春季重牧+夏季重牧+秋季重度下重要值最低，然而，一、二年生草本的重要值在春季、夏季和秋季都重度放牧下最高。全年重度放牧显著的降低了群落的生产力，但群落的多样性有所提高。全年重度放牧处理下群落地上现存量变异系数最高。春季休牧+夏季重牧+秋季轻牧处理地上现存量变异系数低于春季轻牧+夏季轻牧+秋季重牧。多年生杂类草、多年生禾草地上现存量变异系数较小，如灌木、半灌木和一二年生草本变异系数较大。
　　6全年重度放牧区全氮有降低趋势，速效氮含量全年重度放牧处理高于春季休牧+夏季重牧+秋季轻牧和春季休牧+夏季重牧+秋季重牧。适度的放牧能够增加土壤的有机质，全年重度放牧下土壤有机质有降低的趋势。草地生态系统内部的养分是相互影响的，有机质与速效钾、全氮极显著相关;速效磷与铵态氮、硝态氮极显著相关，铵态氮与硝态氮之间具有极显著相关关系。
　　7荒漠草原植物N/P均小于14，生长主要受到N素的限制。植物种C、N、P含量及其计量比的季节变异分析表明，植物叶片P含量的变异系数最大，其次为C∶P和N∶P的变异系数，接下来为植物叶片N含量及C∶N的变异系数，植物叶片C含量的变异系数最小。物种C、C/N的季节变异范围较小，分别为2.58-14.09、14.85-29.92，植物P的变异范围为26.39-51.56，植物N的变异范围为18.39-36.51，植物C/N、C/P的变异范围分别为14.85-29.92和26.29-43.38。土壤C∶N分布在7.86-11.60之间，低于我国土壤C∶N平均值（10∶1-12∶1之间），C∶P分布在19.54-38.22之间，低于我国平均值105，N∶P分布在2.42-4.43之间，低于我国平均值8。
　　8综合以上的结论得出在短花针茅荒漠草原春季休牧+夏季重牧+秋季适牧的季节调控方式较其它调控方式合理。

目录

声明

摘要

1 引言

1．1 放牧强度对草地植被的影响

1．1．1 种群数量特征研究

1．1．2 群落多样性研究

1．1．2 功能群研究

1．1．3 草地生态位研究

1．1．4 空间分布格局研究

1．2 放牧强度对草地土壤理化性质的影响

1．2．1 土壤物理性质研究

1．2．2 土壤化学性质研究

1．3 放牧强度季节调控对草地生态化学计量学特征的影响

1．3．1 生态化学计量学涵义

1．3．2 生态化学计量学基本理论

1．3．2 生态化学计量学研究

1．4 研究目的与意义

1．4．1 内蒙古荒漠草原的独特性

1．4．2 研究目的与意义

2 试验区概况与研究方法

2．1 实验区概况

2，1．1 地理概况

2．1．2 气候特征

2．1．3 土壤状况

2．1．4 植被状况

2．2 试验设计

2．3 试验方法

2．3．1 植物种群、群落特征

2．3．2 群落重要值

2．3．3 植物群落α多样性

2．3．4 群落及主要植物种群地上现存量

2．3．5 植物功能群划分

2．3．6 种群空间分布格局

2．3．7 生态位宽度

2．3．8 生态位重叠

2．3．9 土壤理化性质的测定

2．3．9 生态化学计量学测定

3 放牧强度季节调控对主要植物种群的影响

3．1 主要植物种群特征

3．1．1 高度

3．1．2 盖度

3．1．3 密度

3．1．4 重要值

3．1．5 地上现存量

3．2．主要植物种群繁殖特性

3．2．1 营养枝高度

3．2．2 生殖枝高度

3．2．3 营养枝数量

3．2．4 生殖枝数量

3．2．5 营养枝与生殖枝的比例

3．2．6 短花针茅分蘖节分布深度

3．3 主要植物种生态位

3．3．1 生态位宽度指数

3．3．2 生态位重叠指数

3．3 讨论

3．3．1 主要植物种群数量特征

3．3．2 种群繁殖特性

3．3．3 种群生态位

4 放牧强度季节调控对种群空间分布格局影响

4．1 种群空间分布格局研究

4．1．1 短花针茅空间分布格局

4．1．2 无芒隐子草空间分布格局

4．1．3 碱韭空间分布格局

4．1．4 主要植物种群关联性

4．2 讨论

5 放牧强度季节调控对功能群及群落的影响

5．1 放牧强度季节调控对功能群的影响

5．1．1 物种及功能群重要值

5．2．1 功能群地上现存量

5．2．2 功能群盖度

5．2．3 功能群Shannon多样性指数

5．2 放牧强度季节调控对群落的影响

5．1．2 群落地上现存量

5．1．2 群落多样性

5．2．4 群落及功能群地上现存量变异系数

5．3 讨论

6 放牧强度季节调控对土壤的影响

6．1 土壤物理性质

6．1．1 土壤含水量

6．1．2 土壤容重

6．2 土壤化学性质

6．2．1 土壤氮

6．2．2 土壤磷

6．2．3 土壤钾

6．2．4 土壤有机质

6．2．5 土壤pH值

6．2．7 土壤养分之间相关性分析

6．3 讨论

7 放牧强度季节调控对草地生态化学计量学特征的影响

7．1 主要植物种生态化学计量学特征

7．1．1 主要植物种生态化学计量学特征月动态

7．1．2 植物含水量与C、N、P化学计量学特征关系

7．2 放牧强度季节调控对种群及群落生态化学计量学特征

7．3 土壤生态化学计量学特征

7．4 讨论

7．4．1 主要植物种化学计量学动态特征

7．4．2 种群及群落化学计量学特征

7．4．3 土壤化学计量学特征

8 结论

9 展望

致谢

参考文献

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