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青藏高原高寒草原不同退化程度植物群落特征与土壤养分的关系

肖玉  
【摘要】:高寒草原是青藏高原重要的组分之一,其退化不仅威胁着青藏高原腹地特色畜牧业可持续发展,而且影响着青藏高原生态环境的演变趋势。高寒草原退化的实质是植被-土壤共同协调、反馈的结果,明晰植物群落特征和土壤养分特征的关系,对人为定向恢复退化高寒草原具有重要的现实意义。本研究以青藏高原多年冻土区青藏苔草高寒草原退化序列为对象,分析了不同退化程度高寒草原的植物组成、物种多样性及生产力变化特点,解析了高寒草原退化过程中植物群落数量及表观特征的变化过程;又通过分析高寒草原退化过程中种群生态位和种群分布格局变化特征,揭示了植物群落内植物组分更替规律;还通过分析高寒草原退化过程中植物群落和主要种群特征与土壤养分含量的相关关系,明确了高寒草原退化过程中的植物群落和土壤之间的作用关系和限制元素。得到以下主要结论:1解析了高寒草原退化过程中植物群落数量及表观特征变化过程高寒草原退化过程中,群落优势种从青藏苔草演变为青藏苔草和高山嵩草并存,最后转为为珠芽蓼和沙生风毛菊;高寒草原退化过程中,湿生和中生植物的作用不断减弱,而旱生植物的作用逐渐增强,α和β多样性在中度退化时最大,群落盖度、高度和地上生物量逐渐下降;高寒草原退化过程中,植物群落初级生产力主要受控于莎草科、豆科和杂类草经济类群,而不是禾本科经济类群。2阐明了高寒草原退化过程中植物群落组分变化规律从种群生态位和分布格局的角度揭示了高寒草原退化过程中,组分的变化主要是因为种群资源竞争及利用能力的转变。伴随着高寒草原退化程度的加剧,莎草科资源竞争及利用能力逐渐降低,杂类草资源竞争及利用能力逐渐升高,主要伴生种因生物学特性使其资源竞争及利用能力在高寒草原退化过程中存在一定程度的分异。3明确了高寒草原退化过程中土壤养分含量变化过程高寒草原退化过程中,土壤有机碳,全氮,速效氮,速效磷,速效钾呈逐渐降低的态势;全磷含量升高后降低,中度退化时最大;全钾在高寒草原退化过程中无显著变化。与其他草地生态系统比较,高寒草原磷含量匮乏,在恢复过程中施加磷元素具有一定的现实意义。4查清了高寒草原退化过程中植物群落特征和土壤养分的关系高寒草原退化过程中,植物群落特征主要受土壤表层(0-10 cm)养分含量的影响;其中植物多样性主要受控于土壤磷含量;群落总生物量,莎草科和杂类草生物量主要受控于土壤有机碳、全氮、速效氮、速效磷和速效钾,豆科植物生物量主要受土壤磷含量的影响而禾本科植物生物量主要受控于速效氮;高寒草原退化过程中,土壤养分主要通过作用于群落盖度进而影响草地初级生产力。5明晰了高寒草原退化过程中群落内主要种群特征和土壤养分含量的关系高寒草原退化过程中,莎草科植物青藏苔草和高山嵩草的种群生态位和种群分布格局主要受控于土壤有机碳,全氮和全磷。杂类草的种群生态位和分布格局与土壤各养分表现出一定程度的负相关性,说明随着土壤养分含量降低,杂类草对资源的利用能力逐渐增强,因此对退化高寒草原进行人工施肥有助于植被正向演替恢复。


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