不同放牧强度对羊草草甸草原生态系统健康的影响研究

摘要

本研究采用样线法对天然草原自由放牧方式下家庭牧场形成的放牧梯度进行了定量划分，定量确定了不同放牧梯度的界限。在此基础上，对草地生态系统的结构和功能进行了年度、季节和放牧强度干扰的响应机制分析。通过对草地生态系统健康评价的理论和研究方法的探讨，对其评价方法进行了一些新的探索，并且对此进行了理论论述。应用模糊数学法和CVOR方法对草地生态系统健康评价进行了评价。在草地健康评价研究的基础上对不同放牧强度的草地生态系统服务价值进行了评估，并且对整个区域的生态系统服务价值进行了评价，研究结果对草地生态系统管理和放牧影响机制的研究具有一定的理论和实践价值。主要的研究结果如下: (1)应用草地植被采食率确定了不同放牧强度的含义，即不放牧的为对照、草地植被采食率为18.66％的为轻度放牧、草地植被采食率为36.27％的为中度放牧和草地植被采食率为53.72％的为重度放牧。 (2)草地普遍存在空间异质性，随着放牧强度的增大草地空间异质性变小。草地基况评价结果为:轻度、中度和重度放牧草地的草地基况分别为44.18、38.03、25.75。建立了可用于草地监测的模型，即VOM读数与草地植被现存量的回归模型:Y=20.13x+35.55，相关系数为R=0.80。 (3)放牧强度和气候对草地净初级生产力都有较大的影响。总的枯落物在各放牧梯度之间的变化显著:CK>LG>MG>HG，并且10月份的量要高于5月份的量，放牧强度的增加可能会促进草地植物的繁殖，是草地植物种群繁衍与放牧的协同适应结果。重度放牧使草地植物发生了小型化现象。 (4)植物功能群中禾草植物功能群的生态作用较大，主要是本样地主要以禾草(包括类禾草)占优势。α多样性指数随放牧强度的增加都表现为先增加后降低的趋势,其值都在LG的草地中最大，支持了“中度干扰理论”，β多样性指数随放牧强度的增加而变大，不同放牧强度的草地植物种类相似性变差。 (5)随放牧强度的增加土壤容重变大，但放牧对土壤容重没有累积效果；年度气候和放牧强度对土壤含水量都有影响，随放牧强度的增加土壤含水量呈现下降的趋势；随放牧强度的增加砂粒含量增加、粉粒含量降低，粘粒变化不显著；随土壤深度的增加砂粒含量增加、粉粒含量降低，粘粒含量变化不明显；随放牧强度的增加土壤pH值升高；随放牧强度的增加土壤有机质降低、土壤全氮有升高的趋势、土壤全磷、全钾变化不显著。土壤速效氮、磷、钾变化更多受其他因素的影响，与放牧强度的关系不明显。 (6)随放牧强度的增加，土壤微生物数量降低，主要是占微生物总数89.19％的细菌降低的结果。土壤微生物生物量随放牧强度的增加呈下降的趋势，土壤脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶、蛋白酶都随放牧强度的增加而呈现降低的趋势。 (7)根据草地生态系统中各指标的稳定性和对放牧的敏感性，共找出了11个“草”系统指标和12个“土”系统指标，应用模糊数学方法与CVOR评价方法得到的不同放牧强度草地生态系统健康指数较为一致。将两种方法评价结果中CK草地生态系统的健康指数化为1，则模糊数学法评价结果为:CK草地为1、LG草地为0.97、MG草地为0.78、HG草地为0.65；CVOR评价法的评价结果为:CK草地为1、LG草地为0.88、MG草地为0.73、HG草地为0.59。草地生态系统健康状况可划分为健康阈(0.65～1)、不健康阈(0.30～0.65)和崩溃阈(0～0.30)3个健康阈水平。 (8)不同放牧强度的草地生态系统服务单位面积的价值分别是:CK草地为376.59 US$/hm2·a；LG草地为330.10 US$/hm2·a；MG草地为274.3l US$/hm2·a；HG草地为223.16 US$/hm2·a，总样地的生态系统服务价值为1.13×101US$/a。西乌旗所有草地类型的生态系统服务价值总和为4.66×108US$/a，是财政总收入的15.84倍。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录、缩略语表

声明

1引言

1.1研究背景

1.2放牧强度与草地退化演替

1.3放牧对草地植被的影响

1.4放牧对草地土壤的影响

1.5草地生态系统健康的研究概述

1.6草地生态系统服务价值的研究概述

1.7研究目的和意义

1.8研究的思路和技术路线

2研究区概况和研究方法

2.1研究区自然概况

2.1.1地理、地貌

2.1.2气候特征

2.1.3土壤特征

2.1.4水文及水资源特征

2.1.5草地植被状况

2.2社会经济状况

2.2.1人口状况

2.2.2草地资源管理状况

2.3研究方法

2.3.1试验设计

2.3.2测定内容与方法

3放牧梯度的划分及草地基况的评价

3.1草地植被的采食率

3.2不同放牧强度草地的划分

3.2.1草地植被现存量与VOM读数的回归模型

3.2.2不同放牧强度草地的植被聚类

3.2.3取样有效性的判断

3.2.4草地植物群落的空间异质性

3.3草地的基况评价

3.4讨论

3.5小结

4放牧强度对草地植被的影响

4.1草地植被的演替

4.1.1草地植物种的重要值

4.1.2草地植被的命名及其演替动态

4.2放牧强度对草地植被生产力的影响

4.2.1草地植被的初级生产力

4.2.2草地植被的现存量

4.2.3草地枯落物

4.2.4草地植被的含水量

4.3放牧强度对草地植物个体和群落结构的影响

4.3.1对植物个体的影响

4.3.2对草地植物功能群的影响

4.3.3对草地植物群落的生物多样性的影响

4.4讨论

4.5小结

5放牧强度对草地土壤的影响

5.1对土壤物理性状的影响

5.1.1土壤容重

5.1.2土壤含水量

5.1.3土壤的机械组成

5.2对土壤化学性状的影响

5.2.1土壤的酸碱度

5.2.2土壤的电导率及含盐量

5.2.3土壤的养分

5.3土壤微生物的变化

5.3.1土壤微生物的数量

5.3.2土壤微生物生物量碳、氮

5.3.3土壤酶的活性

5.4讨论

5.5小结

6草地生态系统健康评价

6.1不同放牧强度下模糊数学草地生态系统健康评价

6.2不同放牧强度下CVOR草地生态系统健康评价

6.2.1基况指标

6.2.2活力指标

6.2.3组织力指标

6.2.4恢复力指标

6.2.5 CVOR草地生态系统健康指数

6.3草地生态系统健康指数和健康阈

6.4讨论

6.5小结

7草地生态系统服务价值评价

7.1不同放牧强度下草地生态系统服务的价值

7.2整个地区的草地生态系统服务价值

7.3讨论

7.4小结

8主要结论

致谢

参考文献

附录

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