高寒草甸鼢鼠土丘的植被恢复与边缘效应动态的研究

【摘要】： 目前青藏高原有0.425亿公顷退化草原占其总可利用草原量的33％。退化严重的草原产量小、植被覆盖率低和地表土壤损失严重。高寒草甸的退化是有多种干扰因素包括自然因素如气候和生境的变化和动物因素如过度放牧、鼠类过度干扰共同作用而造成的。传统上人们把鼢鼠作为与家畜争夺饲料和破坏草原生态系统的有害动物而加以彻底清除。而作为草原生态系统中的成员，它们干扰的正生态作用却往往被人们忽视。而干扰理论认为，适度的干扰有利于系统的发育和维持，可以提高物种多样性和资源的有效性。最近几年关于鼢鼠等地下啮齿动物干扰的生态功能评价仍然存在很大的争论。为了更好的了解鼢鼠干扰对植被和土壤的影响，深入了解干扰后植被和土壤的恢复动态和特点对于正确认识鼢鼠的生态功能是必要的。 本文在总结目前关于鼢鼠等啮齿类动物干扰的生态功能研究进展基础上，针对鼢鼠土丘的植被恢复、土丘边缘效应以及不同强度的干扰对植物群落的影响进行研究和探讨。 实验对两个相邻的具有相似生态条件的样带进行比较：一个是控制样带(超过5年未被鼢鼠干扰过)，另一个是具有鼢鼠土丘干扰的样带。通过研究土丘及其边缘的植物地上生物量、覆盖度、密度和物种多样性以及土壤性状的变化来探讨干扰的生态作用；通过对4块不同干扰强度梯度对植物结构和产量的对比研究探讨不同干扰强度的影响，得出一下结论： (1)结果显示土丘上植物的物种多样性、覆盖率、地上植物生物量和植株密度值随时间的延续呈不断增加的趋势。通过4年的恢复，分别达到对比样带的88.5％，87.9％，73.1％，和52.7％的。 (2)从2001-2004年，鼢鼠土丘边缘的边缘效应造成植株密度、覆盖度和地上生物量增加，边缘效应主要发生在靠近鼢鼠土丘边缘的0-10cm和10-20cm，并随恢复的年份的延长呈凸起曲线型状变化，并趋于逐渐消失。这种边缘效应与土丘植被的恢复程度呈反比，是资源再分配和植物种间竞争的结果。 (3)同时由于鼢鼠土丘这种小斑块具有较大的面积：边长比，因此这种边缘效应对干扰区域的植物生物量损失有补偿作用，年均补偿率为55.7％。 (4)在干扰样带中土丘样方中的植物种数量从2001年的15种增加到2004年的30种，其中包含3个在控制样带(共有27个种)中没有发现的外来种。土丘样方中的平均物种多样性指数(＞1.8)明显高于控制样带(1.7)。这说明这种天然植物群落中存在“干扰-依赖”的物种对植物多样性具有维持和补充的功能。 (5)在恢复4年后，鼢鼠干扰导致土丘土壤颗粒大小的变化，增加土壤含水量从20％增加到25％；有机碳含量从108 g／kg增加到114 g／kg(0-20 cm土壤层)，而土壤全氮和磷的变化没有显著差异。 (6)通过对比分析，重度干扰斑块的植物多样性、覆盖度、密度和植物地上生物量减少；一年生植物和非禾本科植物的比重增多；中度干扰斑块中的植物多样性和地上植物生物量最高，覆盖度和密度接近未干扰斑块的水平；而轻度干扰的物种多样性略小于中度干扰斑块而高于对比样块和重度干扰斑块，覆盖度和密度与未干扰的斑块相同。印证了中度干扰假说。 随着干扰的发生，土丘上土壤质量的改善与植被恢复的速度相关联。通过干扰后土丘植被恢复中边缘效应、植物物种多样性、覆盖度、植物密度和土壤性状的变化情况来看，这种干扰起到了对环境维持、修饰和创造的作用。因此，在本文研究的生态环境下，高原鼢鼠可以被看作是高寒草甸生态系统中的“生物工程师”。