放牧對呼倫貝爾羊草草原凋落物積累的影響

黃學(xué)文+溫慧

摘 要：本研究將呼倫貝爾羊草草原作為研究對象，根據(jù)草地退化程度分別設(shè)置圍封草地（對照）、輕度放牧草地、中度放牧草地和重度放牧草地4個樣地，對其群落 數(shù)量特征分析、并且將凋落物量與群落高度、群落蓋度、物種多樣性及地上生物量進(jìn)行相關(guān)性分析。結(jié)果表明：在圍封草地、輕度放牧、中度放牧、重度放牧4個樣地中，中度放牧?xí)r群落物種數(shù)最大；群落密度在重度放牧樣地中最高。當(dāng)放牧強(qiáng)度增大時，群落高度、群落蓋度都相應(yīng)減少；地上生物量逐漸降低；凋落物量逐漸降低；物種多樣性指數(shù)逐漸增加。凋落物的量與群落高度、群落蓋度和地上生物量呈正相關(guān)；凋落物的量與物種多樣性指數(shù)呈負(fù)相關(guān)。

關(guān)鍵詞：羊草草原；放牧；凋落物；物種多樣性；相關(guān)性

中圖分類號：S812 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170532003

前言

羊草草原是呼倫貝爾草原主要草原類型之一，在呼倫貝爾畜牧業(yè)生產(chǎn)中占有重要位置。然而，近幾年來由于不合理的人為干擾，導(dǎo)致草地生產(chǎn)力下降，草畜矛盾日益尖銳，影響到了草地利用的可持續(xù)性。放牧是人為干擾草原的重要方式之一，對草原植物生長既有促進(jìn)作用，又有抑制作用[1]。凋落物是草地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的重要組分之一，并且是草地健康的重要指標(biāo)[2]。在草地生態(tài)系統(tǒng)中，草地凋落物是指草地生態(tài)系統(tǒng)中單位面積內(nèi)植物枯死組織的總量，是覆蓋在草地表面上的枯枝、落葉、花、果實(shí)等凋落物及動植物等有機(jī)體分解物[2]。草地凋落物在調(diào)節(jié)植物群落的生境條件，改善土壤理化性質(zhì)及水土保持等方面都起著重要作用[3]。凋落物可以改變?nèi)郝洵h(huán)境中的光照、土壤溫度、水分和營養(yǎng)等環(huán)境條件。凋落物還可以調(diào)節(jié)種間差異和物種特異性這些植物種間關(guān)系，改變物種組成及群落結(jié)構(gòu)[4]。此外，凋落物是地上植物生產(chǎn)力進(jìn)入分解者亞系統(tǒng)的主要途徑與關(guān)鍵環(huán)節(jié)，凋落物分解后向土壤中輸入碳、氮、磷等營養(yǎng)元素。所以，凋落物的積累可以提高草地土壤的資源可利用性，改變營養(yǎng)元素對植物的限制程度，能夠調(diào)節(jié)植物之間對資源的競爭關(guān)系，影響草地植物的多樣性[5]。本研究將呼倫貝爾羊草草原作為研究對象，根據(jù)草地退化程度分別設(shè)置圍封草地（對照）、輕度放牧草地、中度牧草地和重度放牧草地4個樣地，分析了不同放牧強(qiáng)度對凋落物積累量的影響以及凋落物量與草地群落高度、群落蓋度、地上生物量和物種多樣性的關(guān)系，為合理利用草地提供一些研究數(shù)據(jù)。

1 自然地理概況

本實(shí)驗(yàn)的研究樣地均位于海拉爾區(qū)謝爾塔拉鎮(zhèn)中國農(nóng)科院生態(tài)觀測站的圍 封樣地及附近，E1202'61''～1202'14''，N 4923'14''～49 23'65''，海拔 629～635m。主要物種有羊草、貝加爾針茅、日蔭菅、蓬子菜、 狹葉柴胡、線葉菊等。中溫帶半干旱大陸性氣候，年均氣溫-2.4℃，最高、最 低氣溫分別為 36.17℃和-48.5℃；≥10℃年積溫 1580～1800℃，無霜期 110 d；年平均降水量 350mm，多集中在 7—9 月，變頻較大。土壤為暗栗鈣土[6] 。

2 研究方法與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

本研究以呼倫貝爾羊草草原為研究對象，8月底在植被典型、地勢平坦、開 闊的區(qū)域進(jìn)行為期五天野外調(diào)查活動。采用樣方法調(diào)查群落特征，做植物的四度二量數(shù)據(jù)（四度一量+凋落物量）。根據(jù)草地退化程度分別調(diào)查輕度放牧樣地、 中度放牧樣地、重度放牧樣地以及圍封（對照）樣地4個類型。每個類型調(diào)查5 個樣方，每個樣方大小為0.5m×0.5m，樣方間距50m，每個樣地設(shè)3個重復(fù)，共60個樣方。凋落物的收集采用直接收集法，在每個樣方中將植物枯死部分和覆蓋在草地表面上的枯枝、落葉、花、果實(shí)等凋落物及動植物等有機(jī)體分解物凋落物在每個樣方中收集裝袋。

2.1 測定項(xiàng)目

物種的測定：記錄樣方中的物種數(shù)。

蓋度的測定：在樣方中估計(jì)每種植物的蓋度。 高度的測定：直尺測量自然高度。

密度的測定：單位面積內(nèi)的株數(shù)。

2.2 數(shù)據(jù)處理方法

香農(nóng)-威納（Shannon-weiner）指數(shù)（H）：

式中：Pi- 種i的重要值；S—物種數(shù)目。如樣品總個體數(shù)為N，第i種個體數(shù)為 ni，則Pi=ni/N。

重要值=（相對頻度+相對密度+相對蓋度）/3

物種豐富度的處理：測定在一定面積內(nèi)種的總數(shù)目。

生物量的處理：齊地面刈割后帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行處理，再在 80℃下烘干至恒重后，稱量。

凋落物量的處理：凋落物收集帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行處理，在 80℃下烘干至恒重后稱量。

3 結(jié)果分析

3.1 不同放牧強(qiáng)度下各群落數(shù)量特征分析

如表 1，可看出在不同放牧強(qiáng)度下，各群落物種數(shù)、群落高度、群落密度、 群落蓋度和地上生物量的變化。從圍封草地、輕度放牧、中度放牧到重度放牧， 物種平均數(shù)的變化幅度小，在中度放牧強(qiáng)度下呈現(xiàn)最大值，而在重度放牧?xí)r最少；群落的高度逐漸降低；群落密度在圍封和重度放牧強(qiáng)度下最多，且重度放牧強(qiáng)度 下群落密度最大；群落蓋度隨放牧強(qiáng)度增大逐漸減?。坏厣仙锪侩S放牧強(qiáng)度增 大而逐漸減少。

3.2 凋落物積累量

由圖 1 中趨勢線的變化可看出，隨著放牧強(qiáng)度的不斷增大，凋落物積累量逐 漸減小，依次為：圍封樣地﹥輕度放牧﹥中度放牧﹥重度放牧。

3.3 凋落物的量與群落高度和群落蓋度的相關(guān)性分析

采用 SPSS19.0 分別將凋落物的量與群落高度和群落蓋度進(jìn)行 Pearson 相關(guān) 分析，得出它們之間存在著一定的聯(lián)系。由圖 2 可看出，凋落物的量與群落高度 和群落蓋度均為正相關(guān)其 Pearson 值分別為 0.720 和 0.773。這說明隨著凋落物 量的減少群落高度和群落蓋度也隨之減少。

3.4 凋落物量與多樣性指數(shù)、生物量的相關(guān)性分析

采用 SPSS19.0 分別將凋落物的量與物種多樣性指數(shù)和地上生物量進(jìn)行 Pearson 相關(guān)分析，發(fā)現(xiàn)它們之間存在著一定的聯(lián)系。由圖 3 可看出，凋落物的 量與物種多樣性指數(shù)呈負(fù)相關(guān)，其 Pearson 值為-0.360。凋落物的量與地上生物量呈正相關(guān)，其 Pearson 值為 0.666。這說明隨著凋落物量的減少物種多樣性增 高，地上生物量減少。

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

在圍封草地、輕度放牧、中度放牧、重度放牧4個樣地中，中度放牧?xí)r群落物種數(shù)最大；群落密度在重度放牧樣地中最高。當(dāng)放牧強(qiáng)度增大時， 群落高度、群落蓋度都相應(yīng)減少；地上生物量逐漸降低；凋落物量逐漸降低；物種多樣性指數(shù)逐漸增加。可見，凋落物的量與群落高度、群落蓋度和地上生物量 呈正相關(guān)；凋落物的量與物種多樣性指數(shù)呈負(fù)相關(guān)。所以放牧強(qiáng)度的增大，不利于羊草草原凋落物的積累。

4.2 討論

植物的物種數(shù)在中度放牧強(qiáng)度下最為豐富。符合中度干擾假說[8]。在對四度一量表格分析中發(fā)現(xiàn)，隨著放牧強(qiáng)度增加，植物密度在圍封和重度放牧?xí)r均很大， 并且重度放牧下最大，造成這一現(xiàn)象的原因是重度放牧后優(yōu)良牧草減少，而矮小 的寸草苔數(shù)量急劇增多，使群落密度增大。

群落高度和群落蓋度有利于生物量的積累。本研究中隨著放牧強(qiáng)度的增大， 群落高度和群落蓋度都呈降低趨勢，所以地上生物量也隨之降低，地上生物量的 降低，也使凋落物的積累相應(yīng)減少。可見放牧是影響凋落物積累的一個主要因素， 由于家畜的不斷采食而使凋落物的積累越發(fā)減少。

本研究發(fā)現(xiàn)凋落物的量與物種多樣性指數(shù)呈負(fù)相關(guān)，這一結(jié)果說明凋落物的大量積累和覆蓋，只有利于高大優(yōu)勢草本的生長，卻使下層矮小草本難以生長，從而可能抑制群落多樣性；另外，隨著放牧強(qiáng)度的增大，一些披針葉黃華等劣等牧草變多，寸草苔逐漸變多，也使得物種多樣性指數(shù)變大。

參考文獻(xiàn)

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