青藏高原高寒草甸植被和土壤對(duì)短期禁牧的響應(yīng)

楊振安,姜 林,徐穎怡,詹 偉,朱二雄,陳 槐,*

1 西北農(nóng)林科技大學(xué)林學(xué)院, 生態(tài)預(yù)測與全球變化研究中心,楊凌 712100 2 中國科學(xué)院成都生物研究所山地恢復(fù)與生物資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,成都 610041

青藏高原高寒草甸植被和土壤對(duì)短期禁牧的響應(yīng)

楊振安1,2,姜 林1,2,徐穎怡1,2,詹 偉1,2,朱二雄1,陳 槐1,2,*

1 西北農(nóng)林科技大學(xué)林學(xué)院, 生態(tài)預(yù)測與全球變化研究中心,楊凌 712100 2 中國科學(xué)院成都生物研究所山地恢復(fù)與生物資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,成都 610041

為探討青藏高原高寒草甸對(duì)短期禁牧的響應(yīng),設(shè)置冬季自由放牧和短期(2年)禁牧的對(duì)比試驗(yàn)。采用隨機(jī)樣方法調(diào)查植被群落蓋度,分析地上和地下生物量、根冠比、植被地上和地下部分以及表層(0—10cm)土壤全碳、全氮和全磷含量、生態(tài)化學(xué)計(jì)量以及營養(yǎng)元素的關(guān)聯(lián)性。研究結(jié)果顯示：1)短期禁牧顯著改變高寒草甸植被蓋度、地上生物量、根冠比、植被全磷含量和N∶P,以及土壤全磷含量。2)相關(guān)性分析表明,禁牧后土壤全碳含量與植被地上全碳含量呈顯著相關(guān)性,自由放牧后土壤全碳和全氮含量分別與植被地下部分全碳和全氮含量呈顯著相關(guān)性。結(jié)果表明,不同的草原管理措施(禁牧、放牧)會(huì)改變高寒草甸植被與土壤養(yǎng)分分配及其平衡關(guān)系,同時(shí),植被與表層土壤主要養(yǎng)分含量之間的關(guān)聯(lián)性僅存在于部分植物器官與部分營養(yǎng)元素之間。

群落；地上和地下；生物量；養(yǎng)分；化學(xué)計(jì)量；關(guān)聯(lián)性

放牧作為草原最主要的利用方式[1-2]以及人類對(duì)草原最主要的干擾類型[3],顯著影響著草地生態(tài)系統(tǒng)中植被和土壤資源的性質(zhì)[2, 4-5]。長時(shí)間放牧導(dǎo)致草原生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)功能和服務(wù)出現(xiàn)了普遍的下降[6],具體表現(xiàn)在：1)牲畜的啃食直接降低植被高度和蓋度,減少地上生物量,同時(shí)受牲畜選擇性采食的影響,改變了植被群落(優(yōu)質(zhì)牧草比例下降、毒雜草比例增加),也改變了植被的養(yǎng)分[3-8]；2)牲畜的踐踏直接降低了土壤入滲率和孔隙度,增大了土壤容重,使得土壤結(jié)構(gòu)退化,同時(shí)牲畜排泄物的進(jìn)入影響了土壤的養(yǎng)分循環(huán)[2,9-11]；3)放牧對(duì)草原的地下生態(tài)狀況,如根系的分布、土壤中的動(dòng)物和微生物以及酶等也會(huì)造成影響[10-13]。放牧和禁牧(圍封)作為不同的草原管理模式,對(duì)草原有著相反的影響效應(yīng)。不合理放牧使草原退化,而禁牧(圍封)能夠改善土壤養(yǎng)分狀況,提高草原生產(chǎn)力,是修復(fù)退化草原最經(jīng)濟(jì)可行的方式之一[7-8,12,14-15]。

高寒草甸作為青藏高原的主要植被類型,不僅是當(dāng)?shù)鼐用裆畹幕疚镔|(zhì)保障,也是眾多的種質(zhì)資源庫,更為下游的廣大人口提供了諸多的基本的生態(tài)服務(wù),如涵養(yǎng)、凈化水源[16]。自從20世紀(jì)70年代起。青藏高原的高寒草甸就出現(xiàn)了大面積不同程度的退化[17],并由此引發(fā)了一系列生態(tài)和社會(huì)問題[16]。近幾十年來,科研工作者圍繞禁牧(圍封)對(duì)青藏高原高寒草甸的影響開展了大量的研究,主要集中在植被組成、功能群結(jié)構(gòu)、生物量、植被和土壤養(yǎng)分含量、生態(tài)學(xué)計(jì)量和養(yǎng)分儲(chǔ)量、土壤酶、微生物量以及微生物群落等對(duì)長期禁牧和放牧的不同響應(yīng)[3,7,10-15]。如,楊青等[10]通過研究不同深度的沼澤化草甸土壤對(duì)連續(xù)13年禁牧的響應(yīng),結(jié)果顯示,禁牧下表層土壤(0—30cm)微生物碳、氮含量均高于放牧。談嫣蓉等[11]對(duì)比研究了禁牧和放牧10年的高寒草甸,發(fā)現(xiàn)禁牧地的土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、速效氮以及速效磷均高于(顯著高于)放牧地。禁牧能夠增加植被覆蓋度、高度、物種多樣性、地上和凋落物生物量、優(yōu)質(zhì)牧草的比例,同時(shí)也顯著增加了土壤有機(jī)質(zhì)、總氮含量以及碳和氮儲(chǔ)量。上述研究中,禁牧對(duì)于植被、土壤及營養(yǎng)元素影響的結(jié)論尚不統(tǒng)一,尤其在植被-土壤系統(tǒng)中營養(yǎng)元素循環(huán)的關(guān)聯(lián)性方面缺乏分析討論。

針對(duì)現(xiàn)有的研究現(xiàn)狀,本試驗(yàn)以長期冬季放牧和禁牧2個(gè)生長季(短期禁牧)的青藏高原高寒草甸為研究對(duì)象,運(yùn)用野外采樣和室內(nèi)分析的方法旨在明確：1)高寒草甸植被蓋度、生物量、碳、氮、磷含量及其元素比例,2)植被和土壤碳、氮、磷含量及其元素比例間的關(guān)聯(lián)性對(duì)短期禁牧的響應(yīng),試圖更好的理解高寒草甸對(duì)禁牧的響應(yīng)過程,嘗試為合理修復(fù)退化草甸提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域自然狀況

試驗(yàn)地位于四川省紅原縣境內(nèi)的中國科學(xué)院若爾蓋濕地生態(tài)系統(tǒng)定位站,地理位置為32°58′ 08″N,102°37′ 08″E,平均海拔3400m左右。年平均氣溫0.9℃,最冷月(1月)平均氣溫-11.3℃,最暖月(7月)平均氣溫10.9℃,年平均降水690mm,并且80%集中在生長季(5—8月),土壤屬于高山草甸土(中國分類)[13,18]。試驗(yàn)地內(nèi)的優(yōu)勢(shì)物種有垂穗披堿草(ElymusnutansGriseb.),發(fā)草(Deschampisacaespitosa(L.) Beauv.),羊茅(FestucaovinaL.),溚草(Koeleriacristata(L.) Pers.),無脈苔草(CarexenervisC. A. Mey.),藨草(ScirpustriqueterL.),乳白香青(AnaphalislacteaMaxim.),鈍苞雪蓮(SaussureanigrescensMaxim.)等。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與樣品采集

于2014年4月份將自由放牧冬季牧場(自由放牧)的一半(約13.3hm2)進(jìn)行禁牧圍封處理,于2015年8月末進(jìn)行采樣。采樣時(shí)分別在放牧和禁牧區(qū)域內(nèi)選擇植被分布均勻處布設(shè)樣地,沿東西方向設(shè)置3個(gè)30m × 30m的樣地,在每個(gè)樣地中設(shè)置3個(gè)1m × 1m的采樣樣方,即每個(gè)處理共計(jì)9個(gè)1m × 1m的樣方。

用網(wǎng)格法測量每個(gè)1m × 1m樣方內(nèi)植被蓋度,并在其內(nèi)設(shè)置1個(gè)0.5m × 0.5m的次級(jí)樣方。沿地表收獲次級(jí)樣方內(nèi)植被作為植被地上部樣品,并在其內(nèi)隨機(jī)選擇3處用土鉆(內(nèi)徑4cm)采集0—30cm土壤收獲植被地下樣品,另隨機(jī)選擇3處用土鉆(內(nèi)徑4cm)采集0—10cm的土壤作為分析樣品,土壤容重用環(huán)刀法(容積100cm3)測定。

1.3 樣品的處理與分析

植被地上樣品60℃烘干至恒重,用粉碎機(jī)粉碎且過1mm篩,用于分析植被養(yǎng)分含量。土壤樣品在剔除礫石、植物根系等后過2mm篩后,風(fēng)干,分取一半研磨至過1mm篩,繼續(xù)分取少量研磨至過0.15mm篩用于分析土壤養(yǎng)分。

植被、土壤中全碳、全氮含量用元素分析儀(Elementar Vario MACRO, Elementar, Germany)測定。植被、土壤樣品分別經(jīng)濃硫酸(H2SO4)+雙氧水(H2O2)和濃硫酸(H2SO4)+高氯酸(HClO4)消煮(360℃),用鉬銻抗混合溶液顯色并用分光光度計(jì)(Sartorius stedim biotech, Germany,880nm)測定其全磷含量[19]。

1.4 數(shù)據(jù)計(jì)算

土壤養(yǎng)分含量均采用風(fēng)干土樣含水量換算為干重,并采用質(zhì)量比率來表示元素比[20]。植被地下生物量 (g/m2)=各處0—30cm根系干量(g)/ [π(d/2)2]×104cm2,式中d取4cm[19]。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Statgraphics Plus 3.0(STN, St Louis, MO, USA)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。其中植被(地上和地下)全碳、全氮和全磷含量及其元素比率(C∶N、 C∶P和N∶P)用Statgraphics Plus 3.0進(jìn)行雙因素分析(two-way ANOVA),其中兩個(gè)獨(dú)立的因素是植物器官(地上、地下部)和試驗(yàn)處理(短期禁牧和自由放牧),其他數(shù)據(jù)用Statgraphics Plus 3.0進(jìn)行單因素分析(禁牧和放牧)。用Origin 9.0(Origin Lab, Northampton MA, USA)作圖并進(jìn)行相關(guān)性分析。所有處理應(yīng)用最小極差法(LSD)進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn),顯著性水平設(shè)置為P值< 0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 禁牧對(duì)植被生物量及營養(yǎng)元素狀況的影響

研究結(jié)果顯示,短期禁牧顯著提高了高寒草甸植被的總蓋度(3.5%)和地上生物量(21.0%),并顯著減小了根冠比(19.5%)；同時(shí)也減小了地下生物量(2.2%),但與自由放牧相比差異不顯著(圖 1)。

方差分析的結(jié)果表明,研究區(qū)域高寒草甸植被的全量碳、氮含量隨植物器官的不同具有顯著差異,表現(xiàn)為地上部全碳、氮含量高于地下部,其中全氮含量在兩者之間差異顯著；而放牧與否對(duì)植被全碳、氮含量沒有顯著影響(圖2)。與之相反,植被的全磷含量在地上和地下部沒有顯著差異,但會(huì)受到禁牧的顯著影響,并表現(xiàn)為顯著地降低趨勢(shì)(地上、地下部分別減小11.4 %、14.0 %,圖2)。研究區(qū)植被地下部的C∶N比大于地上部,而地下部的C∶P和N∶P小于地上部；但前者并未受到植被器官類型的顯著影響(圖2)。短期禁牧可導(dǎo)致植被(地上、地下部)的C∶N、C∶P和N∶P均增大,但僅造成了N∶P的顯著差異；此外,方差分析還表明,N∶P還受到植被器官類型和短期禁牧的交互影響(圖2)。

圖1 禁牧和放牧對(duì)植被特征的影響Fig.1 Vegetation characteristics under grazing prohibition and grazingAB：地上生物量,Aboveground biomass；BB：地上生物量,Belowground biomass;數(shù)據(jù)由平均值 ± 標(biāo)準(zhǔn)誤差表示 (n=3),不同小寫字母表示在0.05水平存在顯著性差異,T代表禁牧和放牧間的P值,*,**,***和ns分別代表P ≤ 0.05,0.01,0.001和不顯著

圖2 禁牧和放牧對(duì)植被養(yǎng)分含量和化學(xué)計(jì)量比Fig.2 Concentration and stoichiometric ratio of nutrients under grazing prohibition and grazing數(shù)據(jù)由平均值 ± 標(biāo)準(zhǔn)誤差表示 (n=3),不同小寫字母表示在0.05水平存在顯著性差異,T, P和T * P分別代表放牧與禁牧、地上和地下部分以及它們二者交互作用的P值,*,**,***和ns分別代表P ≤ 0.05,0.01,0.001和不顯著

2.2 短期禁牧對(duì)土壤結(jié)構(gòu)和養(yǎng)分狀況的影響

應(yīng)用方差分析的結(jié)果表明,短期禁牧顯著增加了土壤全磷含量(相比自由放牧增加了11.8%)。短期禁牧雖然同時(shí)提高了土壤全碳含量(3.7%),并降低了土壤容重(1.7%)和全氮含量(2.4%),但與自由放牧相比,差異并不顯著(表1)。類似的,短期禁牧雖然增加了土壤C∶N,減小了土壤C∶P和N∶P,但并未導(dǎo)致顯著差異(表1)。

表1 禁牧和放牧影響下的0—10cm土壤性質(zhì)化學(xué)計(jì)量特征

注：數(shù)據(jù)由平均值 ± 標(biāo)準(zhǔn)誤差表示 (n=3),不同小寫字母表示在0.05水平存在顯著性差異,T代表禁牧和放牧間的P值,*,**,***和ns分別代表P≤ 0.05,0.01,0.001和不顯著

2.3 植被-土壤間養(yǎng)分元素關(guān)聯(lián)性對(duì)短期禁牧的反饋

經(jīng)過相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn),土壤全碳含量與植被地上、地下部碳含量分別具有正、負(fù)相關(guān)性；但前者在禁牧下顯著(P=0.013,圖3),而后者在自由放牧下顯著(P=0.003,圖3)。土壤全氮含量僅在自由放牧處理下與植被地下部全氮含量呈顯著正相關(guān)(P=0.007,圖3)。在自由放牧處理下,土壤C∶P與植被地下部C∶P呈顯著負(fù)相關(guān)(P=0.005,圖3)。

3 討論

3.1 短期禁牧對(duì)植被-土壤的影響效應(yīng)

禁牧對(duì)草地的最直接效應(yīng)是阻止了放牧過程牲畜對(duì)植被地上部的采食,導(dǎo)致植被覆蓋度和生物量的增加。本研究中,高寒草甸在經(jīng)歷兩年禁牧后,植被總蓋度和地上生物量顯著增加,反映了禁牧對(duì)植被生長具有迅速的恢復(fù)效應(yīng)；同時(shí),禁牧對(duì)地下生物量具有不顯著的減小趨勢(shì),二者的疊加效應(yīng)導(dǎo)致禁牧后高寒草甸的根冠比顯著減小(圖1)。根冠比能夠表征植物對(duì)光合產(chǎn)物在器官(地上、地下部)間的分配,該過程會(huì)受到植被自身及外界環(huán)境條件和管理措施的影響[21]。有研究表明,植被在適應(yīng)環(huán)境變化的過程中,其根冠比會(huì)相應(yīng)的改變以形成最大化的資源獲取能力[8]。本研究中,草甸植被在自由放牧影響下具有顯著較大的根冠比,應(yīng)是由于牧壓下植被會(huì)分配更多的能量來促進(jìn)根系的生長發(fā)育,以提高自身對(duì)脅迫的耐受能力[2,9],體現(xiàn)了高寒草甸植被對(duì)于環(huán)境條件變化的較強(qiáng)適應(yīng)性[13]。

放牧活動(dòng)會(huì)對(duì)草地群落構(gòu)成和生物量造成改變,會(huì)對(duì)其營養(yǎng)元素的含量構(gòu)成潛在的影響,進(jìn)而影響草地生態(tài)系統(tǒng)功能的維持[22]。碳作為植物體各組織的基本構(gòu)成元素,占植物體干重的比例較大(約50%),其含量受草地利用方式的影響有限[7, 23-24]。本研究中,短期禁牧對(duì)植被地上、地下部的碳含量具有不顯著的增加趨勢(shì)(圖2),其原因可能在于無牧壓條件下植被生長狀況的增強(qiáng)導(dǎo)致了光合速率的提高,從而增加了植物體的碳含量[25]。相對(duì)于碳元素,氮、磷是植物體主要的功能性元素。短期禁牧導(dǎo)致的植物體全氮、全磷含量降低(圖2)可能是由于增加的高寒草甸生物量對(duì)營養(yǎng)元素含量的稀釋效應(yīng)[26]。此外,自由放牧狀態(tài)下,植物地上部全氮含量較高可能與牲畜排泄物的進(jìn)入有關(guān)[27]；牲畜排泄物會(huì)加速地表凋落物的礦化,并提高植物尤其是雜草對(duì)氮素的吸收[27-28]。上述自由放牧下,植被地上部碳、氮的變化直接導(dǎo)致了植物體C∶N的減小(圖2),表明高寒草甸的利用方式在影響植物體營養(yǎng)元素含量的同時(shí),也會(huì)影響其化學(xué)計(jì)量比。本研究結(jié)果說明,相比于短期禁牧,自由放牧下的植被C∶N比較低(圖2),表明適度牧壓有利于加速養(yǎng)分循環(huán)[6, 24, 29-30]。植物體 N∶P反映了氮、磷對(duì)其生長限制的狀況,很大程度上取決于元素的環(huán)境本底[28]。本研究中,短期禁牧由于減小了植物體全磷含量(圖2),導(dǎo)致了高寒草甸的N∶P的顯著增大(圖2),可能是因?yàn)椴煌牟菰芾矸绞礁淖兞嗽卦谥参矬w內(nèi)的分配。

圖3 禁牧和放牧影響下植被與0—10cm土壤養(yǎng)分和化學(xué)計(jì)量比的相關(guān)性Fig.3 Correlation between nutrients and stoichiometry characteristic of vegetation and soil (0—10cm, n=9) under grazing prohibition and grazing

放牧過程中牲畜的踩踏是造成土壤容重增大的直接原因。本研究中,受限于禁牧周期較短,土壤容重并未出現(xiàn)顯著減小(表 1)。土壤中的營養(yǎng)元素是植被生長的供給源,同時(shí)也受制于植被的返還。短期禁牧下,高寒草甸地上生物量的增加,直接導(dǎo)致了土壤中碳、磷元素含量的增大(表 1)；植被生長狀況的提高也引起了對(duì)土壤中氮素吸收的增加,同時(shí)由于牲畜排泄物的歸還途徑被阻斷,共同減小了土壤中的全氮含量(表 1)。土壤C∶N和C∶P能夠反映有機(jī)質(zhì)的分解狀況及其對(duì)土壤肥力的潛在貢獻(xiàn)[31]。短期禁牧在導(dǎo)致植被C∶N增大(圖2)的同時(shí),相應(yīng)增大了土壤C∶N(表 1)[25, 30]。

3.2 禁牧下植被-土壤間養(yǎng)分元素的關(guān)聯(lián)性

植被-土壤系統(tǒng)是生態(tài)系統(tǒng)中營養(yǎng)元素的主要貯存庫,在元素的循環(huán)過程中存在密切聯(lián)系。早期研究表明,植被-土壤的碳、氮和磷元素含量及其比例之間存在著緊密關(guān)系[20]；但也有研究認(rèn)為,土壤養(yǎng)分充足的條件下,植物體內(nèi)的養(yǎng)分含量是受植被對(duì)養(yǎng)分的需求而非土壤對(duì)養(yǎng)分的供給來控制[26,32]。相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn),短期禁牧下土壤全碳含量與植被地上部全碳含量具有顯著正相關(guān)性(圖3),而自由放牧下土壤全碳、全氮含量分別與植被地下部全碳、全氮含量呈顯著相關(guān)性(圖3),禁牧及是放牧處理下,土壤全磷含量與植被全磷含量之間無顯著相關(guān)性(圖3),表明植被與表層土壤主要營養(yǎng)元素含量之間的關(guān)聯(lián)性僅存在于部分植物器官與部分營養(yǎng)元素之間,并且,元素在植被-土壤間存在的相關(guān)性與其來源密切相關(guān)[23]。具體而言,植物通過光合作用以二氧化碳的形式固定大氣中的碳,并分配到生態(tài)系統(tǒng)中[33],而氮、磷元素則是由植物根系從土壤中吸收的[23,34]。此外,青藏高原高寒草甸生長過程中會(huì)受土壤中氮、磷元素含量的限制[35],使得植被-土壤的氮、磷含量間未能達(dá)到明顯的相關(guān)性。土壤碳含量與植被地上、地下部碳含量呈現(xiàn)相反的相關(guān)性,表明不同的植被對(duì)土壤中碳元素的供給主要來自于地上部,同時(shí)受消費(fèi)者采食作用的影響明顯。

本研究發(fā)現(xiàn)僅在放牧處理下土壤全氮含量與植被地下部分全氮含量有顯著相關(guān)性(圖3),這一方面是由于高寒草甸土壤氮礦化速率小,導(dǎo)致土壤氮供應(yīng)缺乏[28],植物在生長過程中將較多的資源分配到根系,當(dāng)根系的營養(yǎng)需求得到滿足后,植物地上部分對(duì)土壤氮素供應(yīng)水平的影響才能夠表現(xiàn)出來[36-37]；另一方面,放牧過程中牲畜排泄物的添加會(huì)加速地表植物凋落物的礦化,提高植物對(duì)氮素的吸收[27-28]；此外,根系對(duì)土壤變化的反應(yīng)最為敏感[38],可能比地上部分更能感受到土壤與植被養(yǎng)分間的關(guān)聯(lián)性。植被和土壤作為陸地生態(tài)系統(tǒng)的兩個(gè)主要構(gòu)成部分,通過養(yǎng)分元素的循環(huán)而發(fā)生聯(lián)系,尤其是用元素比來檢測時(shí),如：植被和土壤N∶P有著密切的關(guān)系[20]。但是本研究僅發(fā)現(xiàn)在放牧處理下,土壤C∶P與植被地下部分C∶P呈顯著負(fù)相關(guān)(圖3),這可能反映出陸地生態(tài)系統(tǒng)中存在的生態(tài)化學(xué)計(jì)量間的關(guān)聯(lián)性遠(yuǎn)比我們理解的復(fù)雜,需要更加系統(tǒng)的研究。

4 結(jié)論

(1)短期禁牧顯著改變了高寒草甸植被的總蓋度、地上生物量和根冠比,以及植物體全磷含量、N∶P,以及土壤全磷含量。

(2)土壤全碳含量與植被地上部碳含量在禁牧下呈顯著正相關(guān)性,而在自由放牧下與植被地下部碳含量呈顯著負(fù)相關(guān)性,表明不同的草原管理模式(禁牧和放牧)對(duì)高寒草甸土壤與植被養(yǎng)分分配的平衡會(huì)產(chǎn)生不同的影響。而土壤中碳和氮僅與部分植物器官存在相關(guān)性,表明植被與表層土壤主要養(yǎng)分含量之間的關(guān)聯(lián)性僅存在于部分植物器官與部分養(yǎng)分含量之間。

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ResponsesofvegetationandsoilofalpinemeadowsontheQinghai-TibetPlateautoshort-termgrazingprohibition

YANG Zhenan1,2, JIANG Lin1,2, XU Yingyi1,2, ZHAN Wei1,2, ZHU Erxiong1, CHEN Huai1,2,*

1CenterforEcologicalForecastingandGlobalChange,CollegeofForestry,NorthwestAgricultureandForestryUniversity,Yangling712100,China2ChinesesofSciencesKeyLaboratoryofMountainEcologicalRestorationandBioresourceUtilization&EcologicalRestorationandBiodiversityConservationKeyLaboratoryofSichuanProvince,ChengduInstituteofBiology,ChineseAcademyofSciences,Chengdu610041,China

Because of the harsh climate and high altitude of the Qinghai-Tibetan Plateau (QTP), the Alpine Meadow, the dominant vegetation of the plateau, could easily degenerate due to overgrazing. This research study aimed to investigate the responses of vegetation and top-soil (0—10cm) to short-term grazing prohibition. We collected samples from a winter pasture enclosed for two years (short-time grazing prohibition) at the Zoige Wetland Ecosystem Research Station, Chinese Academy of Sciences, in Hongyuan County of the northeastern margin of QTP. The sample sites were randomly selected in the field, the community coverage was recorded, and the above ground (shoots) and below ground (roots) parts of the grass were collected and cut at the root collar. We weighed the shoot and root biomass; determined the root-shoot ratio (R/S); and measured the concentrations of total carbon (C), total nitrogen (N), and total phosphorus (P) of the vegetation and top-soil. In addition, the ecological stoichiometric linkages of the main nutrients (C, N and P) were analyzed. The main results were as follows. 1) Grazing prohibition significantly changed the vegetation coverage, aboveground biomass, R/S, P concentration in both vegetation and soil, and N∶P of the vegetation. However, it had no significant effect on the below ground biomass, C and N concentration, C∶N and C∶P of the vegetation and soil, or N∶P of the soil. 2) There was a significant relationship between the C concentration of the soil and that of the shoots under grazing prohibition conditions, and between the C and N concentration of the soil and those of the roots under grazing conditions. The results suggested that grassland management measures would change the distribution and balance of vegetation and soil nutrients of the Alpine Meadow, and the linkages of the main nutrients contents between the vegetation and top-soil in the Alpine Meadow exists in specific parts of the plant organs.

community; above- and below ground; biomass; nutrients; ecological stoichiometric; linkages

國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2016YFC0501804);中國科學(xué)院“百人計(jì)劃”;四川省“千人計(jì)劃”;四川省青年科技創(chuàng)新研究團(tuán)隊(duì)專項(xiàng)計(jì)劃(2015TD0026)

2016- 11- 08;

2017- 05- 03

*通訊作者Corresponding author.E-mail: chenhuai@cib.ac.cn

10.5846/stxb201611082265

楊振安,姜林,徐穎怡,詹偉,朱二雄,陳槐.青藏高原高寒草甸植被和土壤對(duì)短期禁牧的響應(yīng).生態(tài)學(xué)報(bào),2017,37(23):7903- 7911.

Yang Z A, Jiang L, Xu Y Y, Zhan W, Zhu E X, Chen H.Responses of vegetation and soil of alpine meadows on the Qinghai-Tibet Plateau to short-term grazing prohibition.Acta Ecologica Sinica,2017,37(23):7903- 7911.