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不同放牧强度对羊草草甸草原生态系统健康的影响研究

王明君  
【摘要】: 本研究采用样线法对天然草原自由放牧方式下家庭牧场形成的放牧梯度进行了定量划分,定量确定了不同放牧梯度的界限。在此基础上,对草地生态系统的结构和功能进行了年度、季节和放牧强度干扰的响应机制分析。通过对草地生态系统健康评价的理论和研究方法的探讨,对其评价方法进行了一些新的探索,并且对此进行了理论论述。应用模糊数学法和CVOR方法对草地生态系统健康评价进行了评价。在草地健康评价研究的基础上对不同放牧强度的草地生态系统服务价值进行了评估,并且对整个区域的生态系统服务价值进行了评价,研究结果对草地生态系统管理和放牧影响机制的研究具有一定的理论和实践价值。主要的研究结果如下: (1)应用草地植被采食率确定了不同放牧强度的含义,即不放牧的为对照、草地植被采食率为18.66%的为轻度放牧、草地植被采食率为36.27%的为中度放牧和草地植被采食率为53.72%的为重度放牧。 (2)草地普遍存在空间异质性,随着放牧强度的增大草地空间异质性变小。草地基况评价结果为:轻度、中度和重度放牧草地的草地基况分别为44.18、38.03、25.75。建立了可用于草地监测的模型,即VOM读数与草地植被现存量的回归模型:Y=20.13x+35.55,相关系数为R=0.80。 (3)放牧强度和气候对草地净初级生产力都有较大的影响。总的枯落物在各放牧梯度之间的变化显著:CK﹥LG﹥MG﹥HG,并且10月份的量要高于5月份的量,放牧强度的增加可能会促进草地植物的繁殖,是草地植物种群繁衍与放牧的协同适应结果。重度放牧使草地植物发生了小型化现象。 (4)植物功能群中禾草植物功能群的生态作用较大,主要是本样地主要以禾草(包括类禾草)占优势。α多样性指数随放牧强度的增加都表现为先增加后降低的趋势,其值都在LG的草地中最大,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。 (5)随放牧强度的增加土壤容重变大,但放牧对土壤容重没有累积效果;年度气候和放牧强度对土壤含水量都有影响,随放牧强度的增加土壤含水量呈现下降的趋势;随放牧强度的增加砂粒含量增加、粉粒含量降低,粘粒变化不显著;随土壤深度的增加砂粒含量增加、粉粒含量降低,粘粒含量变化不明显;随放牧强度的增加土壤pH值升高;随放牧强度的增加土壤有机质降低、土壤全氮有升高的趋势、土壤全磷、全钾变化不显著。土壤速效氮、磷、钾变化更多受其他因素的影响,与放牧强度的关系不明显。 (6)随放牧强度的增加,土壤微生物数量降低,主要是占微生物总数89.19%的细菌降低的结果。土壤微生物生物量随放牧强度的增加呈下降的趋势,土壤脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶、蛋白酶都随放牧强度的增加而呈现降低的趋势。 (7)根据草地生态系统中各指标的稳定性和对放牧的敏感性,共找出了11个“草”系统指标和12个“土”系统指标,应用模糊数学方法与CVOR评价方法得到的不同放牧强度草地生态系统健康指数较为一致。将两种方法评价结果中CK草地生态系统的健康指数化为1,则模糊数学法评价结果为:CK草地为1、LG草地为0.97、MG草地为0.78、HG草地为0.65;CVOR评价法的评价结果为:CK草地为1、LG草地为0.88、MG草地为0.73、HG草地为0.59。草地生态系统健康状况可划分为健康阈(0.65~1)、不健康阈(0.30~0.65)和崩溃阈(0~0.30)3个健康阈水平。 (8)不同放牧强度的草地生态系统服务单位面积的价值分别是:CK草地为376.59 US$/hm~2·a;LG草地为330.10 US$/hm~2·a;MG草地为274.31 US$/hm~2·a;HG草地为223.16 US$/hm~2·a,总样地的生态系统服务价值为1.13×10~4 US$/a。西乌旗所有草地类型的生态系统服务价值总和为4.66×10~8 US$/a,是财政总收入的15.84倍。


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