新疆巴音布魯克高寒草原植被多樣性退化演替分析

董磊，安沙舟，董乙強(qiáng)，張愛寧，張蕊思，夏小偉，卡斯達(dá)爾·努爾旦別克

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，烏魯木齊 830052；2.和靜縣草原工作站，新疆和靜 841300)

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新疆巴音布魯克高寒草原植被多樣性退化演替分析

董磊1，2，安沙舟1，董乙強(qiáng)1，張愛寧1，張蕊思1，夏小偉1，卡斯達(dá)爾·努爾旦別克1

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，烏魯木齊 830052；2.和靜縣草原工作站，新疆和靜 841300)

【目的】以新疆巴音布魯克高寒草原為對象，研究植被多樣性的退化演替規(guī)律，為高寒草原的科學(xué)管理提供理論依據(jù)?！痉椒ā坎捎每臻g退化梯度代替時(shí)間退化演替序列的方法，對巴音布魯克不同退化階段高寒草原植物群落進(jìn)行野外調(diào)查，運(yùn)用α多樣性、β多樣性等指標(biāo)研究植被多樣性變化并探討其演替規(guī)律?！窘Y(jié)果】(1)Simpson優(yōu)勢度指數(shù)在草地退化后顯著上升了9.6%～13.7%，Margalef豐富度指數(shù)隨著退化演替的加劇基本呈先略微增加后顯著下降的變化趨勢，而Shannon-Wiener多樣性指數(shù)與Pielou均勻度指數(shù)均呈先增后降再增的波動變化；(2)隨退化程度的加劇，樣方內(nèi)微生境或資源異質(zhì)性減小，樣方間異質(zhì)性增大，從而導(dǎo)致β多樣性增加；Cody指數(shù)(二元屬性數(shù)據(jù))先升高后減小，沿著退化梯度，物種替代速率加快后逐漸減慢；輕度退化與中度退化、重度退化間Bray-Curtis指數(shù)較大，說明退化梯度之間存在較多的共有種?！窘Y(jié)論】高寒草原在退化演替過程中群落物種組成發(fā)生替代變化，適口性好的物種減少，毒害草增加，導(dǎo)致草地質(zhì)量下降。

高寒草原；退化演替；多樣性

0 引 言

【研究意義】新疆巴音布魯克草原地處天山山脈南坡中部，總面積約2.38×107km2，是我國第一大亞高山高寒草原草地，也是全國第二大高山草原[1]。草地總面積14.97×105hm2，可利用面積14.16×105hm2。該草原是新疆重要的畜牧業(yè)基地，同時(shí)對該區(qū)域草地生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性起著舉足輕重的作用。近年來，由于人類過度追求畜產(chǎn)品數(shù)量而盲目進(jìn)行過度放牧、超前超量反復(fù)啃食、無序放牧等活動，嚴(yán)重影響了巴音布魯克草原的生態(tài)平衡，造成草場產(chǎn)量下降，群落結(jié)構(gòu)簡單，功能衰退[2-3]，毒害草種類和數(shù)量增多，最終結(jié)果導(dǎo)致草地嚴(yán)重退化、沙化，生物種類和數(shù)量下降[4]，系統(tǒng)的平衡性與穩(wěn)定性遭到破壞，嚴(yán)重影響草地畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和當(dāng)?shù)啬撩裆钏降奶岣?。因此，高寒草原生態(tài)系統(tǒng)由于放牧不合理等原因而引起的草地退化問題，已引起人們的廣泛關(guān)注。人類的生產(chǎn)生活對生物多樣性能造成很大的干擾。人為干擾下生物多樣性的變化是當(dāng)前生物多樣性研究的重要領(lǐng)域之一[5]。另外，演替研究自從20世紀(jì)初群落演替理論建立以來便成為生態(tài)學(xué)研究的熱點(diǎn)之一[6]。因此，對巴音布魯克草原植被多樣性演替規(guī)律進(jìn)行研究將有助于對自然生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行有效地控制和管理，且能指導(dǎo)退化生態(tài)系統(tǒng)的重建和恢復(fù)，從而維持草地生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和持續(xù)性?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】我國許多研究者對典型草原、草甸草原和荒漠草原等在放牧條件下的植被特征和物種多樣性變化進(jìn)行了研究，如董全民等[7]的研究表明伴隨草地退化的加劇，群落低矮稀疏、產(chǎn)草量降低、可食牧草比例下降；柳小妮等[8]通過對草甸草原植被多樣性的研究也表明，草地多樣性隨退化程度的加重而降低，群落多樣性更多受到均勻度影響；劉洪來等[9]研究表明隨著退化演替的加劇，相鄰?fù)嘶荻戎g物種替代速率減慢?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】前人對巴音布魯克高寒草原多樣性退化演替規(guī)律的研究略顯不足，尤其是對4級退化的完整演替序列(未退化、輕度退化、中度退化到重度退化)的多樣性研究更為鮮見[10]。為了進(jìn)一步系統(tǒng)地探尋退化演替各個(gè)階段植被多樣性的變化規(guī)律，研究巴音布魯克高寒草原植被多樣性退化演替分析。【擬解決的關(guān)鍵問題】研究采用空間退化梯度代替時(shí)間退化演替序列的方法，通過比較巴音布魯克高寒草原在不同退化階段植被α多樣性和β多樣性特征的變化規(guī)律，以期為該區(qū)域草地生產(chǎn)力的恢復(fù)提出有效途徑，并為其生物多樣性保護(hù)和資源的持續(xù)利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

巴音布魯克草原位于新疆天山山脈南坡中部，地處新疆和靜縣西北部(82°27′～86°17′E、42°18′～43°34′N)，東西長270 km，南北寬136 km，由大尤爾都斯盆地、小尤爾都斯盆地和丘陵草場組成，海拔在2 500 m左右，四周山體海拔在3 000 m以上。該區(qū)年均溫-4.2℃，1月均溫-26.2℃，7月均溫11.1℃，≥0℃年積溫1 341.5℃，≥10℃年積溫306.5℃，極端最低氣溫-49.6℃，年均風(fēng)速2.8 m/s，年均降水量280.5 mm，年蒸發(fā)量1 132.4 mm，全年積雪日數(shù)137 d，最大積雪深度45 cm，屬典型的高寒氣候[11]。土壤為亞高山草原土，成土母質(zhì)為黃土。

研究區(qū)為高寒草原類型(E83°10′～85°50′，N42°40′～43°10′)，其中紫花針茅(Stipapurpurea)+羊茅(Festucaovina)類型較為典型。該區(qū)植被物種豐富，有19科40屬，以禾本科、莎草科、薔薇科、菊科、豆科等植物為主，是發(fā)展畜牧業(yè)的物質(zhì)基礎(chǔ)。該區(qū)優(yōu)良牧草主要有紫花針茅、羊茅、草地早熟禾(Poapratensis)、苔草(Carexsp.)、異燕麥(Helictotrichontibeticum)、溚草(Koeleriacristata)等；毒害植物有馬先蒿(Pedicularissp.)、唐松草(Thalictrumsp.)、烏頭(Aconitumsp.)、龍膽(Gentianasp.)等。

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在紫花針茅+羊茅草地型中，選取處于未退化(Non-degradation，ND)、輕度退(Light-degradation，LD)、中度退化(Mid-degradation，MD)和重度退化(Heavy-degradation，HD)4個(gè)退化演替階段的草地，設(shè)置36個(gè)樣地，其中未退化樣地7個(gè)、輕度退化樣地12個(gè)、中度退化樣地6個(gè)和重度退化樣地11個(gè)。在每個(gè)樣地內(nèi)隨機(jī)選取3個(gè)1 m×1 m的樣方，樣方間距大于10 m。表1

表1 試驗(yàn)地的基本情況

Table 1 Asic situation of study areas

退化階段Degradedstage海拔(m)Altitude地理坐標(biāo)Geographycoordinate未退化ND2431～254042 705°N83 611°E～43 040°N84 233°E輕度退化LD2415～253642 826°N83 680°E～42 940°N84 512°E中度退化MD2445～266842 784°N83 473°E～42 892°N84 529°E重度退化HD2441～260342 838°N83 538°E～43 045°N84 425°E

1.2.2 測定項(xiàng)目

1.2.2.1 野外取樣

2015年8月中旬對36個(gè)樣地進(jìn)行野外植被采集工作。測定時(shí)，記錄各樣方中出現(xiàn)的所有物種種類并鑒定植物名稱，用針刺法測量各個(gè)物種蓋度和總蓋度；測量法測定株叢自然生長高度；密度為單位面積中的各個(gè)物種株叢數(shù)；分種齊地面剪割樣方內(nèi)植物的地上部分；野外測量鮮重后裝于信封袋，并做好記錄，帶回實(shí)驗(yàn)室后置于105℃烘箱30 min殺青后，80℃再烘24 h至恒重后測量各個(gè)物種干重。

1.2.2.2 群落多樣性的測定

根據(jù)調(diào)查的植物群落數(shù)量特征(高度、蓋度、密度和生物量)結(jié)果，采用豐富度指數(shù)(Margalef index)、優(yōu)勢度指數(shù)(Simpson index)、均勻度指數(shù)(Pielou index)和多樣性指數(shù)(Shannon-Wiener index)進(jìn)行群落物種的α多樣性的測定[12-13]；采用Bray-Curtis指數(shù)、Cody指數(shù)進(jìn)行群落物種的β多樣性的測定[14]。

重要值(IV)=(相對高度+相對蓋度+相對密度+相對生物量)/4。

(1)

α多樣性計(jì)算公式[11-12]如下：

Margalef豐富度指數(shù)(Dma)：Dma=(S-1)/lnN.

(2)

Simpson優(yōu)勢度指數(shù)(D)：D=1-ΣPi2.

(3)

Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H)：H=-ΣPilnPi.

(4)

Pielou均勻度指數(shù)(E)：E=1-H/lnS.

(5)

式中S為群落中總物種數(shù)，N為樣方內(nèi)物種總數(shù)目；Pi為物種i的重要值。

β多樣性計(jì)算公式[13]如下：

Cody指數(shù)：βc=[g(H)+l(H)]/2.

(6)

Bray-Curtis指數(shù)：CN=2jN/(aN+bN).

(7)

式中g(shù)(H)是沿生境梯度H增加的物種數(shù)目，l(H)是沿生境梯度H減少的物種數(shù)目；aN為退化階段A的物種數(shù)目，bN為退化階段B的物種數(shù)目，jN為退化階段A(jaN)和退化階段B(jbN)共有種中個(gè)體數(shù)目較小者之和，即：jN=∑min(jaN，jbN)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

用Excel 2013及SPSS 20.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。通過單因子方差分析(one-way ANOVA)比較不同退化階段α多樣性的差異，利用Person相關(guān)性來分析不同退化演替階段高寒草原α多樣性指標(biāo)之間的關(guān)系。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同演替階段草地主要物種的變化規(guī)律基本特征

研究表明，巴音布魯克高寒草原群落特征和組成在不同草地退化演替階段具有一定的差異。其中建群種紫花針茅在退化演替過程中發(fā)生較大的變化。隨著退化梯度的增加，紫花針茅的蓋度和生物量呈逐漸降低的變化趨勢，與未退化草地相比，其蓋度和生物量分別下降了57.9%～84.5%，53.6%～85.6%，而其重要值表現(xiàn)為未退化>中度退化>輕度退化>重度退化，密度表現(xiàn)為未退化>重度退化>輕度退化>中度退化。在草地退化演替過程中，馬先蒿、唐松草等毒害草逐漸侵入，而溚草屬、賴草屬、苔草屬等表現(xiàn)出此消彼長的波動變化。表2

2.2 不同退化演替階段草地α多樣性比較分析

研究表明，α多樣性各指標(biāo)對草地退化的響應(yīng)規(guī)律具有一定的差異。Simpson優(yōu)勢度指數(shù)在草地退化后顯著上升了9.6%～13.7%(P<0.05)，而退化草地之間差異不明顯(P>0.05)；Margalef豐富度指數(shù)隨著退化演替的加劇基本呈先略微增加后顯著下降的變化趨勢，在重度退化草地豐富度達(dá)到最低值，比中度退化草地顯著降低了26.7%(P<0.05)，表明植物豐富度在草地退化演替的后期急劇下降；Pielou均勻度指數(shù)隨著草地退化演替方向呈先增加后降低再上升的波動變化，至重度退化草地達(dá)到最大，較未退化草地顯著增加了22.1%(P<0.05)；Shannon-Wiener多樣性指數(shù)與Pielou均勻度指數(shù)對草地退化的響應(yīng)規(guī)律基本一致，均呈先增后降再增的波動變化，其在重度退化草地達(dá)到最大，較未退化草地顯著增加了36.2%(P<0.05)。圖1

表2 不同演替階段草地的主要物種的基本特征

Table 2 Basic characteristics of the main species of grassland in different succession stages

退化階段Degradedstage主要物種Mainplantspecies重要值IV蓋度Coverage(%)密度Density(Plant/m2)地上生物量Biomass(g/m2)未退化ND紫花針茅Stipapurpurea0 3537 15317 8555 69溚草Koeleriacristata0 136 14103 6220 00羊茅Festucaovina0 088 4221 8317 17輕度退化LD天山賴草Leymustianschanicus0 1611 55117 6229 66委陵菜Potentillasp．0 137 86114 3923 01草地早熟禾Poapratense0 1311 0839 0015 01羊茅F．ovina0 1114 4740 2715 2紫花針茅S．purpurea0 1115 65183 8525 85馬先蒿Pedicularissp 0 082 506 004 00中度退化MD苔草Carexsp．0 3228 89453 7850 44馬先蒿Pedicularissp．0 2720 0038 6720 00紫花針茅S．purpurea0 177 83142 6720 67羊茅F．ovina0 1518 0734 4019 93唐松草Thalictrumsp．0 021 0010 004 00重度退化HD溚草K．cristata0 1710 09174 3017 52委陵菜Potentillasp．0 136 09116 3016 27紫花針茅S．purpurea0 105 77186 938 00羊茅F．ovina0 0922 7990 726 59

注：不同小寫字母表示差異性顯著(P<0.05)

Note：(P<0.05)

圖1 不同退化演替階段草地α多樣性

Fig.1 α diversity of different degraded succession stages

2.3 α多樣性相關(guān)性

4個(gè)α多樣性指標(biāo)相關(guān)分析結(jié)果顯示。Pielou均勻度指數(shù)與Shannon-Wiener多樣性指數(shù)的相關(guān)性為0.977，呈極顯著正相關(guān)(P<0.05)，表明在描述群落多樣性方面Pielou均勻度指數(shù)與Shannon-Wiener多樣性指數(shù)具有一致性。另外，Margalef豐富度指數(shù)與Simpson指數(shù)、Pielou指數(shù)和Shannon-Wiener指數(shù)均呈負(fù)相關(guān)(P>0.05)，Simpson優(yōu)勢度指數(shù)與Pielou指數(shù)和Shannon-Wiener指數(shù)均呈正相關(guān)(P>0.05)。表3

表3 α多樣性各指數(shù)間相關(guān)系數(shù)

Table 3 between α diversity indexes

相關(guān)系數(shù)Relatedcoefficient豐富度指數(shù)Margalefindex優(yōu)勢度指數(shù)Simpsonindex均勻度指數(shù)Pielouindex多樣性指數(shù)Shannon-WienerindexMargalefindex1 00Simpsonindex-0 0081 00Pielouindex-0 8960 4391 00Shannon-Wienerindex-0 7940 5630 977?1 00

注：*表示顯著相關(guān)(P<0.05)

Note：*meanP<0.05

2.4 不同退化演替階段草地β多樣性

研究表明，從未退化草地到重度退化草地，Cody指數(shù)(二元屬性數(shù)據(jù))呈先升高后減小的變化趨勢，表明沿著退化演替梯度，物種替代速率先加快后逐漸減慢；未退化草地與中度退化草地之間Cody指數(shù)最大，表明這兩個(gè)階段在物種組成上的差異最大。隨著家畜的不斷采食和踐踏，一些不耐牧的或適口性較好的物種從原始群落中逐漸減少甚至消失，而一些耐牧的或適口性較差的物種逐漸侵入原始群落；中度退化草地與重度退化草地、重度退化草地與極度退化草地之間Cody指數(shù)相對較小，表明隨著牧壓的增大，退化演替梯度之間仍然有物種替代，但替代的速率較少。

Bray-Curtis指數(shù)(數(shù)量屬性數(shù)據(jù))可以表示出不同草地群落共有種的數(shù)量，即如果兩個(gè)草地群落的共有種較少，則Bray-Curtis指數(shù)的數(shù)值也就較小，表明β多樣性較大。未退化階段與中度退化階段、重度退化階段與極度退化階段之間Bray-Curtis指數(shù)分別為0.67，0.64，0.67，表明高寒草地未退化階段與退化階段之間共有種數(shù)目大致相同；輕度退化階段與中度退化階段、重度退化階段之間的數(shù)值相對較大，表明退化梯度之間存在較多的共有種。表4

表4 不同退化程度草地β多樣性

Table 4 β diversity of different degraded stages

退化階段DegradedstageCody指數(shù)(Codyindex)Bray-Curtis指數(shù)(Bray-Curtisindex)NDLDMDHDNDLDMDHD未退化(ND)1710 5810 670 640 67輕度退化(LD)17 5710 710 71中度退(MD)11010 6重度退化(HD)11

3 討 論

3.1 α多樣性指數(shù)對草地退化的響應(yīng)

α多樣性能夠反映出生態(tài)系統(tǒng)群落植被的豐富度、均勻度和多樣性的整體規(guī)律，也可表示出群落物種對環(huán)境的適應(yīng)能力和群落受干擾影響程度[15]，且可從不同的角度揭示出群落物種組成結(jié)構(gòu)水平，三者之間具有較大的聯(lián)系[16-17]。劉洪來等[18]對不同退化階段的伊犁絹蒿荒漠草地的研究表明中度退化草地能夠維持相對較高的植被多樣性，但豐富度卻呈下降趨勢；梁珠英等[19]對不同退化程度的溫性草原的研究表明植被多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)隨退化程度的增加而表現(xiàn)出減小的趨勢。研究表明，退化區(qū)的Simpson優(yōu)勢度指數(shù)顯著高于未退化區(qū)，Margalef豐富度指數(shù)在重度退化區(qū)較其余處理顯著降低，而Shannon-Wiener多樣性指數(shù)和Pileou均勻度指數(shù)在重度退化草地顯著增加，這與劉洪來等[9]的研究結(jié)果部分一致，與梁珠英等[18]基本不一致。這可能的原因是：(1)未退化草地由于沒有放牧干擾，建群種紫花針茅迅速生長，在營養(yǎng)吸收和生態(tài)位占有方面具有明顯優(yōu)勢，致使其重要值、蓋度和生物量均高于其他物種，同時(shí)抑制其它喜光植物的生長，使植物種類較單一[19]，從而使群落多樣性處于較低水平；(2)從中度退化到重度退化演替過程中，隨著家畜的不斷啃食、踐踏等的干擾，紫花針茅的蓋度、生物量迅速下降，釋放出較多資源和空間，從而使原來群落中的天山賴草等物種獲得了更寬的生態(tài)幅，并迅速擴(kuò)繁。另外，馬先蒿、唐松草等毒害草開始入侵群落，垂直結(jié)構(gòu)趨向簡化。從而使群落內(nèi)的物種多樣性和均勻度都有不同程度的增加；(3)在重度退化階段，由于持續(xù)放牧的干擾，紫花針茅、羊茅等喜食性植物的發(fā)展更是受到嚴(yán)重制約，而委陵菜、火絨草等植株矮小且適應(yīng)干旱沙質(zhì)環(huán)境的植物明顯增多，溚草、委陵菜成為群落優(yōu)勢種，一些比較耐牧和有毒有害的雜草開始大量繁殖，最終導(dǎo)致群落植被多樣性也隨之降低。綜上所述，多樣性指數(shù)在重度退化階段達(dá)到最大值，多樣性綜合反映群落豐富度和均勻度。在放牧干擾導(dǎo)致草地退化過程中，對多樣性的影響更多地通過均勻度的變化在起作用。綜合分析群落的變化特征，重度退化使草地群落的均勻度增大，導(dǎo)致多樣性增加。

研究表明，群落的物種豐富度在中度退化程度的草地最高，輕度退化草地次之；但多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)在重度退化草地最高，中度退化次之。引起這種差異的主要原因是群落種類數(shù)目和種類之間個(gè)體分配的均勻性，草地群落種類數(shù)目越多，其植被多樣性越大；中度退化階段物種數(shù)增幅較大，導(dǎo)致物種豐富度顯著增加(P<0.05)。但在重度退化階段，優(yōu)勢種對植物的抑制作用相對較弱，主要是因?yàn)樵谥囟韧嘶?，原先的?yōu)勢種受放牧的長期壓迫，而致使其余物種入侵，入侵種在高寒草地群落中占據(jù)絕對優(yōu)勢地位，因放牧對草地的干擾作用而使草地群落的均勻度有所上升。從整體趨勢上看，高寒草甸植物群落多樣性受植被分布的均勻程度的影響較大，徐廣平等[20]的研究同樣表明了這一觀點(diǎn)。

3.2 β多樣性指數(shù)對草地退化的響應(yīng)

物種相似性揭示出不同樣地之間群落的物種組成所表現(xiàn)出的相似或相異的程度[21]。將α多樣性指數(shù)和β多樣性指數(shù)相互結(jié)合能夠揭示出群落內(nèi)和群落間的多樣性，進(jìn)一步有效地反映出群落多樣性的真實(shí)性[22]。柳小妮等[8]通過對東祁連山高寒草甸在不同退化演替過程中群落的β多樣性的研究表明，在草地演替的各個(gè)階段物種的替代速率具體表現(xiàn)為：重度退化階段-極度退化階段>未退化草地-輕度退化階段>中度退化階段-重度退化階段>輕度退化階段-中度退化階段。而研究表明，在巴音布魯克高寒草原退化演替過程中Cody指數(shù)呈先升高后減小的變化趨勢，具體表現(xiàn)為輕度退化-中度退化>中度退化-重度退化>未退化-輕度退化，即退化演替造成高寒草原之間物種發(fā)生替代，且在輕度退化向中度退化階段退化過程中群落物種的替代速率最大，而在未退化-輕度退化階段和中度退化-重度退化階段物種的替代速率相對較低，與柳小妮等[8]的研究結(jié)果不一致。其原因可能是中度退化草地的空間和資源較為富余，利于其余物種的入侵，而在輕度退化草地由于優(yōu)勢種仍然占據(jù)主導(dǎo)地位，而放牧所導(dǎo)致的輕度退化很難打破原有的平衡，物種替代速率相對較低，而到重度退化階段草地可利用的有效資源已經(jīng)因長期持續(xù)放牧而消耗過多，其余物種難以入侵，導(dǎo)致物種的替代速率有所下降。

3.3 巴音布魯克高寒草原群落多樣性的生態(tài)保護(hù)策略

巴音布魯克高寒草原所蘊(yùn)含的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會價(jià)值與草地群落的植被生物多樣性具有非常密切的關(guān)系。維持草地植被多樣性對發(fā)展該地區(qū)的經(jīng)濟(jì)有著極其重要的作用。但是近年來對巴音布魯克高寒草地生態(tài)系統(tǒng)缺乏深入系統(tǒng)細(xì)致的研究和科學(xué)管理，人為活動的干擾以及全球氣候變化等因素的共同影響，使高寒草原向退化演替方向快速發(fā)展，使該草原群落生產(chǎn)力急劇下降、群落結(jié)構(gòu)和組成發(fā)生天翻地覆的變化，許多原來草場變成寸草不生的“黑土灘”[23]，草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能嚴(yán)重下降，制約了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展。對于巴音布魯克高寒草原在不同的草地植被演替階段，采用相應(yīng)的保護(hù)措施進(jìn)行保護(hù)，可使退化草地生態(tài)系統(tǒng)向恢復(fù)演替方向發(fā)展，維持生物多樣性，抑制毒害草的入侵。因此，針對不同程度的退化草地應(yīng)采取合理的恢復(fù)措施，如圍欄封育、劃區(qū)輪牧等措施，給優(yōu)良牧草(紫花針茅等)得以休養(yǎng)生息的時(shí)間和機(jī)會，進(jìn)而抑制毒害草的繁殖發(fā)育，促進(jìn)草地質(zhì)量的提高。如董乙強(qiáng)等[24]對伊犁絹蒿荒漠草地的禁牧研究表明，與放牧區(qū)相比，禁牧區(qū)的草地植被蓋度、生物量等顯著提高(P<0.05)；彭祺等[25]通過劃區(qū)輪牧研究表明，與持續(xù)自由放牧相比，輪牧區(qū)的草地群落的蓋度、生物量等都有一定程度的提高。與禁牧措施有著相似的恢復(fù)效果。為此，針對巴音布魯克草原也應(yīng)采取禁牧或輪牧措施，對于輕度和中度退化草地用應(yīng)采取適度放牧的原則，不應(yīng)一味追求畜產(chǎn)品的數(shù)量而超載放牧，而應(yīng)考慮草地長期可持續(xù)的發(fā)展；重度退化草地應(yīng)該采取圍欄封育保護(hù)措施并采取一定的培育措施[26]，讓草地生態(tài)系統(tǒng)自我修復(fù)，如若繼續(xù)持續(xù)高強(qiáng)度放牧，草地質(zhì)量可能會進(jìn)一步下降，退化草地生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)和生態(tài)功能難以恢復(fù)。為了進(jìn)一步深入了解巴音布魯克高寒草原不同退化程度的草地演替規(guī)律，今后應(yīng)該對該區(qū)的不同草地演替階段的土壤養(yǎng)分進(jìn)一步研究分析，更好的提出恢復(fù)退化草地的措施。

4 結(jié) 論

4.1 巴音布魯克高寒草原在退化演替過程中群落物種組成發(fā)生較大變化，Simpson優(yōu)勢度指數(shù)在草地退化后顯著上升了9.6%～13.7%，Margalef豐富度指數(shù)隨著退化演替的加劇基本呈先略微增加后顯著下降的變化趨勢，而Shannon-Wiener多樣性指數(shù)與Pielou均勻度指數(shù)均呈先增后降再增的波動變化。

4.2 隨退化程度的加劇，樣方內(nèi)微生境或資源異質(zhì)性減小，樣方間異質(zhì)性增大，從而導(dǎo)致β多樣性增加；Cody指數(shù)(二元屬性數(shù)據(jù))先升高后減小，輕度退化與中度退化、重度退化間Bray-Curtis指數(shù)較大，退化梯度之間存在較多的共有種。

4.3 巴音布魯克草原在退化演替過程中適口性較好的牧草被適口性較差的物種(包括毒害草)所替代，且替代的速率呈先快后慢的趨勢，反映了巴音布魯克高寒草原的草地質(zhì)量嚴(yán)重下降，草地生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)和服務(wù)功能嚴(yán)重降低，不利于當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)和社會發(fā)展，采取一定的保護(hù)措施(圍欄封育、輪牧等)遏制或逆轉(zhuǎn)草地的退化趨勢。

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The Succession of Plant Biodiversity in Different Degraded of Bayinbluk Alpine Grasslands

DONG lei1, 2, AN Sha-zhou1, DONG Yi-qiang1, ZHANG Ai-ning1,ZHANG Rui-si1, XIA Xiao-wei2, Kasidaer·Nuerdanbike1

(1.CollegeofPrataculturalandEnvironmentalScience,XinjiangAgriculturalUniversity,Urumqi830052,China; 2.GrasslandofHejingCounty,HejingXinjiang841300,China)

【Objective】 Bayinbuluke alpine grassland was taken the research object to research the degradation succession of vegetation diversity in the hope of providing a theoretical basis for the scientific management of alpine grassland.【Method】By using the method of space to replace the time degradation gradient degradation successional sequence, the field investigation of plant communities during different alpine grassland degradation stages in Bayinbuluk was carried out. The variation of vegetation diversity was studied by using the index of α and β diversity.【Result】The results showed that Simpson index increased significantly by 9.6%-13.7% compared with non-degradation; and with the increasing degraded succession, Margalef index showed a slight increase and a significant decline trend, but the Shannon-Wiener index and Pielou index showed the fluctuation of upward then downward and upward change. In addition, with the worsening of grassland, the resource heterogeneity was decreased in the quadrat, but increased among quadrats, so the β diversity was increased. Cody index showed the tendency of "up-down", this result showed the species substitution rate increased first and then decreased. Bray-Curtis index was higher in light-degradation, mid-degradation and heavy-degradation grassland than non-degradation grassland, and it indicated that there were more common species among different degraded grasslands.【Conclusion】In the alpine grassland, species composition changed at different degradation succession stages, the forage grass with good palatability reduced, poisonous grass increased, resulting in reduction of the quality of grassland.

alpine grassland; degraded succession; biodiversity

AN Sha-zhou (1956-), native place: Fuping, Shaanxi. Professor, DAG; research field: Grassland resource and ecology, (E-mail)xjasz@126.com

10.6048/j.issn.1001-4330.2017.04.022

2017-03-15

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“巴音布魯克高寒濕地CO2和CH4排放對水分變化的響應(yīng)”(41305136)

董磊(1984-)，男，新疆和靜人，碩士研究生，研究方向?yàn)椴莸刭Y源管理，(E-mail)119312724@qq.com

安沙舟(1956-)，男，陜西富平人，教授，博士，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)椴莸刭Y源與生態(tài)，(E-mail)xjasz@126.com

S812

A

1001-4330(2017)04-0756-10

Supported by: National Natural Science Foundation of China "Response to moisture change of CO2and CH4fluxe in Bayanbulak alpine wetland"(41305136)