放牧强度对高寒嵩草草甸土壤养分特性的影响

植物-土壤系统是草地生态和生产服务价值实现的基础,放牧是草地植物群落演替的重要因素。植物、土壤亚系统对放牧的敏感性是评价草地稳定性和提高草地恢复力的重要依据。以不同放牧强度下的高寒嵩草(Kobresia)草甸为研究对象,探讨土壤养分特征对放牧强度的响应及作用位点,结果表明:改变放牧强度可以明显改变植物群落数量特征,但没有明显改变土壤层次分类特征,说明土壤养分特征对一定范围内放牧强度具有自我稳定维持功能;但放牧干扰强度不同时,土壤剖面过渡层养分含量存在差异,说明长期放牧强度的差异会对土壤剖面养分性质产生影响,且这种影响起源于土壤剖面过渡层。在放牧高寒嵩草草甸植物-土壤系统中土壤剖面养分特征较植物群落数量特征更稳定;土壤剖面过渡层养分特征是土壤亚系统中对放牧的敏感因素;而放牧引起土壤剖面养分特征的改变主要表现在各过渡层上,并构成土壤发生层迁移的风险,因此推测,更为持久和更高强度的放牧干扰将最终改变土壤剖面特征及养分性质。     

不同强度牦牛放牧对青藏高原高寒草地土壤和植物生物量的影响

放牧作为家畜饲养方式之一,是草地最简单、有效的利用方式,放牧中的家畜对草地生态系统的影响是全球畜牧生态学研究的焦点。过度放牧导致草地退化严重,虽然在青藏高原地区已有较多放牧对草地影响的研究,但探究连续4年放牧对高寒草地生态系统影响的定位实验却鲜见报道。本研究在青藏高原东缘选取典型高寒草地,使用高原特有且分布最广的牦牛作为大型草食放牧家畜,设置了4个牦牛放牧强度（禁牧：无放牧、轻牧：1头/hm²、中牧：2头/hm²和重牧：3头/hm²）以研究其对高寒草地土壤和植物功能的影响。开展4年试验后的结果表明：放牧条件下土壤含水率显著增加;而土壤容重、全磷和有机质含量对放牧强度均无显著性响应;土壤全氮和pH的响应主要在表层0-20 cm,其中全氮为轻牧和重牧处理分别显著高于中牧,中牧处理下的土壤pH为显著高于轻牧;土壤全钾含量在禁牧处理中显著高于放牧处理;而土壤有效氮和速效钾均为中牧处理显著高于禁牧;放牧可以显著降低植物地上生物量。牦牛放牧强度显著影响土壤含水率、有效养分和植物地上生物量,而对其它土壤理化性质影响较弱。本研究结果揭示放牧对高寒草地土壤理化性质和植物地上生物量的影响,为青藏高原高寒草甸生态系统保护、可持续管理和合理放牧率提供理论依据。     

高寒嵩草草甸植物群落数量特征对不同利用强度的短期响应

以时空转换的方法确定典型高寒嵩草草甸演替过程的4个关键阶段,以此为研究对象,探讨冬春放牧对高寒草甸生态系统植物功能群数量特征的影响,及在现有放牧制度下不同退化程度草甸植物群落数量特征对禁牧和减牧的响应。结果表明:当禾本科功能群在群落中的地位大于等于莎草科功能群时,减牧可以提高禾本科和莎草科功能群而降低杂类草功能群在群落中的地位;禁牧可以提高禾本科和杂类草功能群而降低莎草科功能群在群落中的地位。当莎草科功能群在群落中的地位大于禾本科功能群,且莎草科功能群以根茎密丛型植物为优势种时,放牧强度降低可以提升禾本科功能群但降低莎草科功能群在群落中地位;而莎草科功能群以密丛型植物为优势种时,放牧强度降低可增加莎草科功能群在群落中的地位,而禾本科功能群在群落中地位的变化取决于草地中裂缝的性质,一定强度的裂缝可以增加禾本科功能群在群落中的地位。因此,退化高寒嵩草草甸自我恢复方式的选择取决于可食性牧草组分、地表特征及恢复目标。当可食性牧草以禾本科功能群为优势种(或禾本科同莎草科功能群为共优种)时,减牧容易提高草地的牧用价值,而禁牧容易增加草地中杂类草功能群的比例,不利于畜牧业生产;当高寒嵩草草甸可食性牧草以莎草科功能群为优势种时,禁牧较减牧更容易加快其牧用性的恢复。小嵩草草甸草毡表层开裂期为该演替系列的激变期,而由于冻融交替形成的裂缝是草地恢复的新生带,如加以利用可以加速草地恢复。     

牦牛放牧强度对小嵩草草甸两季轮牧草场植物群落数量特征的影响

基于小嵩草(Kobresia parva)草甸连续2年的牦牛放牧控制试验,研究了暖季和冷季放牧草场植物群落数量特征的变化.结果表明:在2年的放牧期内,小嵩草草甸2季草场优良牧草的盖度随放牧强度的提高呈降低趋势,而杂草的盖度呈增加趋势;2季草场对照、轻度放牧和中度放牧组的优势种均为小嵩草和垂穗披碱草,但暖季草场重度放牧下主要优势种变为鹅绒委陵菜和阿拉善马先蒿,冷季草场重度放牧下小嵩草和鹅绒委陵菜为主要优势种;放牧强度之间的差异越大,2季草场各放牧处理间群落的相似性程度越低,说明放牧强度是引起群落差异的主要原因,也是群落变化的主导因子.2季草场各放牧处理的物种丰富度、多样性指数、均匀度指数在对照组最低,中度放牧组最高,其指数排序为:对照＜轻度放牧＜重度放牧＜中度放牧,这一结果支持“中度干扰理论”.     

高寒矮嵩草草甸地上生物量与气象因子的关系

初级生产量是生态系统研究的主要内容之一。初级生产量的高低,决定了整个系统的生产力。初级生产量一方面取决于群落类型、种类组成、结构特征;另一方面它又受到周围环境条件的制约。高寒草甸是青藏高原上主要的植     

短期牦牛放牧强度对川西北高原高寒草甸土壤细菌群落的影响

气候变化和人类干扰使青藏高原的草地退化日趋严重,特别是过度放牧导致的草地退化现象尤为突出;然而,牦牛作为青藏高原分布广且数量多的重要家畜,其不同放牧强度对高寒草甸土壤理化性质与细菌群落的影响仍不明晰。在川西北高原典型高寒草甸开展牦牛放牧强度试验,设置了对照组(禁牧)、轻度放牧(1头牦牛/hm~2)、中度放牧(2头牦牛/hm~2)和重度放牧(3头牦牛/hm~2)4个放牧强度,每个强度设置3个重复。两年放牧实验后的结果表明：短期的重度放牧导致土壤有效磷显著增加,而其它土壤性质在各放牧强度变化不显著;随着放牧强度的增加,土壤细菌α多样性呈先增加后减少的趋势,其主要原因是牦牛活动为细菌的生长繁殖提供了有利的营养条件,但由于放牧的持续时间较短,变化不显著;就优势菌而言,土壤绿弯菌门中存在光合自养细菌,在重度放牧下显著高于对照组,其它各菌门在不同放牧强度下无显著差异;土壤氮与硝化螺旋菌门呈正相关,速效磷与酸杆菌门也呈显著正相关,均说明放牧强度对土壤细菌类群的影响是通过土壤性质间接实现的。本实验通过研究不同牦牛放牧强度下的土壤细菌群落结构,为放牧策略的制定提供了基础数据支持,为草地退化的防治提供理论...     

放牧强度对草甸草原生产力和多样性的影响

采用比较样地法研究了不同放牧强度对羊草草甸草原群落多样性和生产力的影响。结果表明:α多样性指数随放牧强度的增加表现为先增加后降低的趋势,其值在轻度放牧区最大,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、草地地上净初级生产力与Alatalo均匀度指数具有显著的线性相关性(P0.05);放牧和气候对草地地上净初级生产力均有较大的影响,但二者的互作效应不显著(P0.05);不放牧不能持续维持草地的健康状况,但健康的草地状况可以有效地缓冲放牧和气候干扰,并能够维持较高的草地生产力和生物多样性。     

青藏高原高寒灌丛植被对长期放牧强度试验的响应特征

在青藏高原中国科学院海北高寒草甸生态系统定位研究站对金露梅高寒灌丛草场植被开展了长期不同放牧强度试验,分别在短期(4年)、中期(11年)和长期(18年)放牧阶段研究不同放牧干扰强度对草地植物物种多样性、群落结构、地上生物量和草场质量的影响.研究表明,在不同放牧阶段,随着放牧强度增加植物群落的高度和盖度都降低.在中期放牧干扰阶段,物种多样性数和均匀度指数随着放牧强度增加呈现典型的单峰曲线模式;在长期放牧干扰阶段,随着放牧强度增加,占优势地位的灌木和禾草被典型杂类草替代,其中的重度放牧干扰简化了高寒灌丛植被群落结构,减少了地上现存生物量,特别是可食优良牧草生物量.植被对放牧的响应除了与放牧强度和放牧时间阶段密切相关外,还与该地区水热条件的变化有一定的相关性.针对长期放牧干扰的反应特性可将金露梅灌丛草场中植物划分为增加型、敏感型、忍耐型和无反应型4种类型.除了丰富度指数、多样性指数和均匀度指数外,其它一些特征参数并不支持著名的中度干扰假说.本研究发现,长期重度放牧促进了青藏高原高寒草地退化,适度放牧有利于高寒灌丛草场的生物多样性保护和牧草利用;"取半留半"的放牧原则在青藏高原草场放牧管理实践中值得推荐,它将有利于防止草场退化,提高牧草利用率和维持较高的生物多样性.     

不同放牧强度对人工草地牧草生殖分配及种子重量的影响

不同放牧强度对白三叶,红三叶,鸭茅的生殖分配及种子千粒重影响极显著,一定强度的放牧干扰有利于提高休牧后三叶草的花序密度,但鸭茅花序密度却随放牧强度却随放牧强度的提高而出现明显下降,放牧草地三种牧草种群的生殖分配均低于对照草地,在放牧草地,随放牧强度的提高,白三叶生殖分配逐渐增加,红三叶及鸭茅生殖分配逐渐减少,提高放牧强度后,三叶草千粒重出现递减趋势,而鸭茅却出现递增趋势,在无放牧干扰草地,三叶草种群趋于生产数量较少的大粒种子,在放牧干扰下,趋于生产数量较多的小粒种子;鸭茅种群则出现相反的变化。     

高寒小嵩草草甸暖季草场主要植物种群的生态位

对高寒小嵩草草甸不同放牧强度下20种植物种群的优势度、生态位宽度及生态位重叠规律进行了研究。结果表明,经过2年的放牧实验,对照、轻度和中度放牧组的主要优势种均为小嵩草和垂穗披碱草,重度放牧组的主要优势种为鹅绒委陵菜和阿拉善马先蒿;由于小嵩草、矮嵩草和线叶嵩草具有耐牧和耐践踏等生物学特点,它们的生态位宽度很大（0．938,0．824,0．815）;垂穗披碱草由于其耐牧和耐旱性较差,生态位宽度相对较小（0．805）,且青海野青茅、异针茅、针茅、紫羊茅和双叉细柄茅等禾本科牧草的生态位宽度在放牧强度梯度上均较小（0．226,0．448,0．445,0．608,0．605）,说明放牧抑制了高大禾草层片的发育,为植株矮小的莎草科牧草的生长创造了条件;异针茅和针茅之间、甘肃马先蒿和阿拉善马先蒿之间生态位重叠较小（0．500,0．572）,这是种间对资源利用上分化的结果。分布于放牧演替系列2个极端的种群间生态位重叠较小,表明物种的分布是既间断又连续的。     

牦牛放牧率对小嵩草高寒草甸暖季草场植物群落组成和植物多样性的影响

两年的牦牛放牧试验结果表明:在暖季草场,随着放牧率的提高,禾草和莎草类功能群的盖度、生物量及其组成与高度减小,它们与放牧率呈显著的负相关 P<0.05 可食杂草和毒杂草类功能群的盖度、生物量及其组成与高度增加,它们与放牧率呈显著的正相关 P<0.05 各功能群的盖度与生物量之间是显著的正相关关系 P<0.05 .对照草地由于没有牦牛的采食,群落由少数优势种植物所统治,群落结构趋于简单,物种组成贫乏,物种多样性和均匀度指数最小;轻度放牧牦牛选择采食对植物群落的影响较小,群落的物种丰富度指数、均匀度指数和多样性指数均不高;中度放牧提高了资源的利用效率,增加了群落结构的复杂性,草地的物种丰富度指数、均匀度指数和多样性指数均最高,该结果支持 中度干扰理论 ;重度放牧由于牦牛采食过于频繁,改变了植物的竞争能力,导致植物种的均匀度下降,多样性减少.不同放牧率草地群落的物种数 S 、丰富度指数 Ma 、多样性指数 Shan-non-Wiener指数H′和Simpson指数D 、均匀度指数 Pielow指数J′ 的排序为:对照<轻度放牧<重度放牧<中度放牧,优势度指数 Berger-Parke指数 的变化趋势则与之相反.     

不同季节适度放牧对高寒草甸植物群落特征的影响

于2007~2011年对青藏高原高寒矮嵩草草甸在不同季节适度(牧草利用率35%~60%)放牧处理(不放牧、夏季放牧和冬季放牧)下的植物群落组成和物种多样性进行观测研究,结果表明:(1)经过长期的不同季节的适度放牧处理后,夏季放牧与冬季放牧均降低了禾本科植物功能群的比例,提高了杂草类植物功能群的比例。(2)与未放牧(对照)相比,夏季放牧处理下莎草科植物矮嵩草和杂类草蒙古蒲公英、鹅绒委陵菜的相对生物量分别增加了151.38%和318.87%、344.15%,禾本科植物异针茅相对生物量降低了41.16%;冬季放牧鹅绒委陵菜相对生物量增加了124.08%,禾本科植物草地早熟禾减少了45.99%,但夏季放牧和冬季放牧对二柱头藨草、紫羊茅、垂穗披碱草、花苜蓿和高山唐松草等植物的影响均不显著。(3)总体上不同季节适度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均不显著,但对这三者的影响随年份变化而变化。     

高寒草甸放牧扰动与两种植物的反应研究

对不同放牧强度下矮嵩草草甸植物垂穗披碱草和鹅绒委陵菜的生长和繁殖特性进行了5年研究。结果表明,垂穗披碱草株高、分蘖数、地上物量、地下生物量、有性繁殖效力在不放牧或轻度放牧下最大,营养生长效力在重度放牧中最大,而贮藏效力在重度放牧中最小。鹅绒委陵菜叶数、匍匐茎长度、地上生物量、匍匐茎生物量、开花数、生殖生物量、有性繁殖效力及营养繁殖效力在放牧区显著高于不放牧的对照区。说明适当的放牧干扰有利于垂穗披碱草营养生长,但放牧过重会抑制其有性繁殖;由于放牧采食减少了种间竞争影响,从而提高了鹅绒委陵菜营养,生长效力和有性繁殖效力。两物种地下贮藏物的比例随着放牧强度增加显著减少。放牧强度对高寒草甸的群落演替方向有显著影响。     

Characteristic Responsiveness of Modular Populations of Kobresia humilis to Grazing in Alpine Meadow

The seasonal dynamics and grazing responsiveness of modular populations of Kobresia humilis were studied at the fourth year (1991) of grazing under different stock intensities and after resting for 1 year (1993) in alpine meadow. The results showed that the number of tillers and leaves per ramet of modular populations of Kobresia humilis increased and the time for which the number of cumulative surviving leaves reaching its maximum was delayed with the increase of stock intensity. The seasonal dynamics of tiller, flowering tiller and total cumulative leave of the populations displayed similar variations with the change of grazing intensities. Two peaks of growth rate of tiller population were observed at the middle and last ten days of May and at the last ten days of August respectively. The peak of death rate of tiller population was at the end of season of growth. The cycle of initiation and death of leaf was nearly synchronous with that of tiller. The greatest risk of leaf death was also in concert with the highest rate birth. The pattern of survival curves was of the “Deevey type Ⅰ” for tiller populations and of the “stepwise” type for leaf populations respectively. And different stock intensities had no effect on the patterns of survival curves, however, their im-pacts on the differences in the number of tiller and leaf populations of Kobresia humilis remained 1 year after stop grazing.     

不同退化程度高寒草甸高山嵩草的构件变化

对不同退化程度下高山嵩草的构件变化进行了初步研究.结果表明:随着退化程度的加剧,高山嵩草无性系复合主分蘖数、单分蘖数以及构件的叶片数均明显下降,退化程度加剧不利于高山嵩草的营养生长;除极度退化草地外,其余样地各构件的生物量大小依次是:根茎>根>叶>秆,并且随退化程度的加剧,各构件生物量显著下降;重度退化草地中,莎草科植物生殖枝数占植物群落总生殖枝的比例最大,每个有效生殖枝平均产生3.4粒种子.     

围封与放牧管理对高寒草甸植物功能性状和功能多样性的影响

植物功能性状能够响应生存环境的变化并直接决定着生态系统功能。为了揭示围封与放牧管理对物种共存和驱动群落构建的影响机理,该研究以青藏高原东缘高寒草甸为对象,分析了围封与放牧处理对植物功能性状和功能多样性的影响。结果显示:(1)在群落水平,放牧显著降低了比叶面积和植物高度;在物种水平,放牧群落中多数杂类草比叶面积减小,而莎草类和禾草类的比叶面积在处理间无显著差异。(2)叶干物质含量与比叶面积在围封和放牧处理中均呈显著负相关关系,在放牧处理中,叶干物质含量与植物高度呈显著的二次函数关系,即随着叶干物质含量的增大,植物高度先减小后增大;在同等比叶面积的情况下,与围封相比,放牧降低了叶干物质含量;在相同叶干物质含量的情况下,与围封相比,放牧降低了植物高度。(3)放牧在总体上降低了种间性状的平均差异,植物性状表现出趋同响应,具体表现为放牧减小了叶干物质含量和植物高度的种间差异;与围封相比,放牧显著提高了功能均匀度,减小了功能分离度。研究表明,不同植物种对放牧的响应模式存在差异,放牧降低了种间对光资源的竞争,可能增加了对土壤养分的竞争,放牧驱动群落构建的过程中,土壤养分是非常重要的作用因子,说明放牧影响物种共存依赖于对多种资源的竞争。     

放牧对贝加尔针茅草原群落植物多样性和生产力的影响

研究了不同放牧强度对贝加尔针茅草原群落植物多样性和生产力的影响。结果表明,在牧压梯度上,不同的植物表现出不同的生态适应对策,贝加尔针茅种群随着牧压的增加,种群株丛破碎化、小型化,羊草耐牧性较强,在中牧阶段生产力最高。群落初级生产力随着放牧强度的增加逐渐下降。较大的放牧压力下,群落中适口性差、耐牧的杂类草植物渐趋增加。而在更大的放牧压力下,群落逐步被耐牧的小丛生禾草、旱生小苔草、小灌木和灌木所替代。草地群落的稳定性随着放牧强度增加逐渐降低。放牧干扰对群落植物多样性和生产力及其稳定性的影响是不同步的,不对称的。植物群落初级生产力对放牧干扰的响应更迅速,变化更剧烈。     

Changes in plant biomass and species composition of alpine Kobresia meadows along altitudinal gradient on the Qinghai-Tibetan Plateau

Alpine Kobresia meadows are major vegetation types on the Qinghai-Tibetan Plateau. There is growing concern over their relationships among biodiversity, productivity and environments. Despite the im-portance of species composition, species richness, the type of different growth forms, and plant bio-mass structure for Kobresia meadow ecosystems, few studies have been focused on the relationship between biomass and environmental gradient in the Kobresia meadow plant communities, particularly in relation to soil moisture and edaphic gradients. We measured the plant species composition, her-baceous litter, aboveground and belowground biomass in three Kobresia meadow plant communities in Haibei Alpine Meadow Ecosystem Research Station from 2001 to 2004. Community differences in plant species composition were reflected in biomass distribution. The total biomass showed a de-crease from 13196.96±719.69 g/m2 in the sedge-dominated K. tibetica swamp to 2869.58±147.52 g/m2 in the forb and sedge dominated K. pygmaea meadow, and to 2153.08±141.95 g/m2 in the forbs and grasses dominated K. humilis along with the increase of altitude. The vertical distribution of below-ground biomass is distinct in the three meadow communities, and the belowground biomass at the depth of 0-10 cm in K. tibetica swamp meadow was significantly higher than that in K. humilis and K. pygmaea meadows (P<0.01). The herbaceous litter in K. tibetica swamp was significantly higher than those in K. pygnaeca and K. humilis meadows. The effects of plant litter are enhanced when ground water and soil moisture levels are raised. The relative importance of litter and vegetation may vary with soil water availability. In the K. tibetica swamp, total biomass was negatively correlated to species richness (P<0.05); aboveground biomass was positively correlated to soil organic matter, soil moisture, and plant cover (P<0.05); belowground biomass was positively correlated with soil moisture (P<0.05). However, in the K. pygnaeca and K. humilis meadow communities, aboveground biomass was posi-tively correlated to soil organic matter and soil total nitrogen (P<0.05). This suggests that the distribu-tion of biomass coincided with soil moisture and edaphic gradient in alpine meadows.