滇西北退化高寒草甸植物群落结构对刈割的响应

为探究滇西北不同退化级别高寒草甸植物群落结构对外界干扰的响应敏感性,以香格里拉市的典型高寒草甸为研究对象,于2018-2020年在三个退化梯度上（严重退化,S1;中度退化,S2;轻度退化,S3）开展控制刈割实验,进而分析草甸植物物种丰富度、群落组成相似性、群落复杂度和关键种的变化规律。结果表明：（1）刈割后,S1的物种丰富度显著增加（P<0.05）,S2和S3的物种丰富度未发生显著变化（P>0.05）;（2）相较于S2和S3,S1梯度的植物群落组成变化最大;（3） S1、S2和S3的植物群落复杂度在刈割后均呈先下降后增加的趋势,但S1的植物群落复杂度变化幅度高于S2和S3;（4）刈割导致各退化草甸植物群落的关键种发生了变化,2018、2019和2020年S1梯度的关键种在豆科（Leguminsae）和蔷薇科（Rosaceae）之间变化,S2梯度的关键种在禾本科（Gramineae）和菊科（Compositae）之间变化,S3梯度的关键种在蔷薇科（Rosaceae）、菊科（Compositae）和禾本科（Gramineae）之间转变。研究表明,滇西北高寒草甸植物物种丰富度、群落组成和群落复杂度对外界干扰响应的敏感性可能随退化加剧而上升,但群落关键种的响应过程较复杂。     

退化梯度上滇西北高寒草甸植物地上形态及生物量变化特征

受气候暖干化和旅游干扰等因素影响,滇西北高寒草甸出现了明显的退化趋势。为探究滇西北高寒草甸退化过程中植物地上形态和生产力的变化规律,在香格里拉市依据游径宽度确定了3个草甸退化梯度:一级退化(R1),二级退化(R2)和对照(CK),并于2018年7月进行野外调查,获取禾本科、莎草科和杂类草3个功能群植物的株高、开展度、叶长、叶宽、叶片长宽比等地上形态指标及植株地上生物量数据,构建各功能群植物生存状态指数(Vegetation living state, VLS)。结果表明:1)禾本科植物的植株高度、植株开展度、叶片长度和叶片长宽比随退化程度增加而减小。莎草科植物的植株高度、叶片长度和叶片长宽比随退化程度增加而减小。杂类草植物的所有的地上形态指标均随退化程度增加而减小;2)随退化程度增加,3个功能群植物的地上生物量均显著下降(P0.05);3)随退化程度增加,禾本科、莎草科和杂类草植物的VLS均减小。退化梯度上3个功能群植物的VLS排序也发生了变化:CK样地中植物VLS的排序为杂类草莎草科禾本科;R1和R2样地中,莎草科植物的VLS显著高于禾本科和杂类草,但禾本科和杂类草植物之间的VLS没有显著差异;4)草甸植物VLS与植物地上生物量之间的线性回归关系随退化程度增加而减弱。研究表明不同功能群植物地上形态的差异性变化可能增加滇西北退化高寒草甸植物生产力预测的不确定性。     

基于地理编码和突变分析的高寒草甸植物群落退化阈值识别

明确植物群落退化阈值，进而划分草甸退化程度对指导高寒草甸退化修复有重要意义。为建立识别植物群落退化阈值的方法，并基于阈值划分草甸退化程度，于2018年在云南省香格里拉市选取受人类活动干扰严重的典型高寒草甸开展植物群落调查，然后在地理编码的基础上用Mann-Kendall突变检验识别植物群落的结构指标（物种丰富度，R；优良牧草综合优势度，P_SDR）和功能指标（地上生物量，AGB）的突变点，这些突变点即植物群落结构指标和功能指标的变化阈值。据此划分高寒草甸植物群落的退化程度。结果表明：1）研究区内草甸植物群落R的变化阈值为10种、13种和17种；P_SDR的变化阈值为0.25、0.30和0.39；植物群落AGB的变化阈值为31.98 g/m²和91.68 g/m²；2）研究区内高寒草甸植物群落退化等级可划分为"基本退化类型"和"过渡退化类型"两大类。其中，"基本退化类型"包括三类：I级退化，即13种≤ R<17种、0.30 ≤ P_SDR<0.39、31.98 g/m² ≤ AGB<91.68 g/m²；II级退化，即10种≤ R<13种、0.25 ≤ P_SDR<0.30、31.98 g/m² ≤ AGB<91.68 g/m²；III级退化，即R<10种、P_SDR<0.25、AGB<31.98 g/m²；"过渡退化类型"为介于3个基本退化类型之间的类型，包括四类：1）I级正向过渡，即I级退化向健康草甸过渡阶段；2）I级反向过渡阶段，即I级退化向II级退化过渡阶段；3）II级反向过渡阶段，即II级退化向III级退化过渡阶段；4）III级正向过渡阶段，即III级退化向II级退化过渡阶段。本研究表明，可基于地理编码和突变分析识别高寒草甸植物群落结构和功能指标的退化阈值，进而客观、完整地划分高寒草甸植物群落的退化阶段，为其生态修复提供支撑。