典型草原羊草+大針茅群落長期牧壓下的群落健康評價

內蒙古草原是中國北方和京津地區(qū)最大的天然綠色屏障，繼承了內蒙古草原經濟的發(fā)展。但是,隨著近年來人們對草原超負荷的利用,過度放牧以及不合理的管理模式,突破了草原生態(tài)系統健康閾值,使其生產力下降,草原植被群落發(fā)生逆向演替,已造成我國北方廣大草原生態(tài)系統功能的全面受損。生態(tài)系統健康評價作為生態(tài)學熱點研究領域之一,倍受國內外學者的關注,提出了一系列針對不同生態(tài)系統的評價指標體系(Rapport、侯扶江、王立新等文獻)1內蒙古高原植物群落調查研究區(qū)域位于錫林郭勒高原和呼倫貝爾高原典型草原區(qū),根據不同的退化演替狀況和群落植被組成情況,隨機選取19個調查點位(圖1)。因研究區(qū)是內蒙古高原典型畜牧業(yè)經濟區(qū),土地利用方式以放牧為主,個別區(qū)域兼具打草場,代表性群落類型是在長期牧壓下的大針茅(植物群落調查是在2008年7月中下旬至8月初植物長勢較好的生長季進行,每個調查樣地隨機選取5個1m×1m的樣方進行測定,測定指標分別為植物營養(yǎng)苗高度、生殖苗高度、株/叢數、生物量,其中生物量采用刈割法測定其鮮重,然后烘干至恒重后測定其干重。數據統計分析與處理是在SPSS15.0軟件中完成。2學習方法2.1冷蒿優(yōu)良種退化林分結構羊草+大針茅草因過度放牧而形成的以冷蒿為主要優(yōu)勢種的退化群落變型2.2植物群落演替階段測定植物群落生活力和恢復力以及評價草原健康狀況的首要因素是確定參照系統。最理想的參照系統是理想的大面積頂級群落,但是由于廣泛的人為活動影響,是難以找到的。但通過預測和分析可以確定演替頂極。一個長期穩(wěn)定于地帶性生境,很少受人為活動干擾的群落片段(例如我們定位站所設置的羊草+大針茅草原樣地),其群落特征值可以作為頂極群落構成演替的參照系根據羊草樣地的定期監(jiān)測數據,按照典型草原退化群落的植物飼用性診斷草原植物群落的結構與外貌通常以優(yōu)勢種和種類組成為特征,因此,優(yōu)勢種的更替可成為群落演替階段的標志。內蒙古典型草原植物群落的主要類型是大針茅草原、克氏針茅草原、羊草草原等。在強度放牧下,各自出現不同的退化演替序列這類植物種群數量的消長,反映著演替過程的重要階段性特征。長期高強度放牧,則使冷蒿群落變型向更嚴重退化的星毛萎陵萊(或狼毒占優(yōu)勢的群落變型演替)2.3總量生物量p活力(Vigor,V)是指生態(tài)系統從太陽能→綠色植物→動物→社會產品(或其他服務)的物質生產與能量的流通速率,用生態(tài)系統物質生產和能量固定的總量或效率度量V=P式中:P為生態(tài)系統的生產力,即群落總地上生物量(g/m2.4抗御能力及縱向能力恢復力(Resilience,R)也稱反作用的能力。是指在有外界壓力的情況下,生態(tài)系統保持自身結構和功能的抗御能力或反彈能力R={(NR∈(0,1),如R>1,則取R=1,式中N為物種數量(株/叢數)。由恢復力的定義可清楚它的表示意義:即群落中羊草、大針茅物種數量(株/叢數)和地上生物量越大,則表征群落恢復能力越大;反之,如果冷蒿、糙隱子草數量(株/叢數)和地上生物量越大,則表征群落恢復能力越小。3結論和討論3.1對不同種類植物生物量的恢復力結合典型草原生態(tài)系統恢復演替過程中的影響因素和群落特征,生態(tài)系統健康主要決定于群落自身的狀況,且與現存地上生物量密切相關。從圖2中可以看出,在活力指數逐漸降低的情況下,恢復力的大小是高低不定的,經過相關性分析顯示出二者沒有明顯的相關性。可能的原因是由于活力表現的是植物地上生物量,恢復力表現的是株叢數,比如針茅是按叢來計算,羊草按株計算,盡管在株叢數很大的情況下生物量可能會很小,因此在植物群落中,植物的活力是衡量生態(tài)系統生產力的大小,而種類組成特別是優(yōu)勢種的組成反應的是群落所處的演替退化階段,因此根據活力的大小和植物的種類組成能較好的表現出群落在各自的演替序列中的退化狀況。恢復力是用原生群落和處于一定退化程度的群落大針茅、羊草與冷蒿、糙隱子草株叢數的比值,羊草、大針茅這類原生優(yōu)勢種的數量越多,則該群落的恢復力就會越高,反之,冷蒿、糙隱子草等退化優(yōu)勢種的數量越多,恢復力就越低。因此,恢復力在一定程度上可以看作對活力與組織力恢復水平的度量,是活力和組織力對放牧的綜合響應,對放牧最為敏感。圖2中恢復力最高點是8號樣地西旗西45km甲烏拉煤礦附近,業(yè)已圍封禁牧,使得群落中原生優(yōu)勢種的數量較多,故表現出高的恢復力。3.2草原不同發(fā)展性類型種間的和諧作用從上述的分析中可以得出,由于不同的退化樣地所處的環(huán)境和植物群落的組成類型不同,在特定的牧壓以及管理環(huán)境下,處于不同的退化演替狀態(tài),因此,處在不同退化演替序列的植物群落,優(yōu)勢種類型、活力指數和恢復力指數存在較大差異。本課題組曾確定草原植被退化演替的診斷包括四種類型:草原生產力退化程度,優(yōu)勢植物種群的更替,退化演替指標植物的出現率以及群落中能夠植物組成的放牧可食性。因植物種群的高度、密度、蓋度、頻度等數量指標均與生物量之間存在函數關系,所以通過植物群落中種群的地上現存生物量來衡量和判別群落優(yōu)勢種,且據此反映典型草原恢復演替過程中優(yōu)勢種的更替。通過對呼倫貝爾高原和錫林郭勒高原典型草原的實測數據,基于植物群落活力指數,并參考恢復力指數和群落優(yōu)勢種類型的變化,對典型草原調查點位的植物群落進行了量化分級(表2),作為草原管理和植被恢復的參考。3.3草原生態(tài)系統的退化演替階段:數學模型與計算機技術應用內蒙古地區(qū)草原生態(tài)系統退化主要是在過度放牧的壓力和不合理的管理條件下,造成草原生態(tài)系統地上植物生物量和群落物種組成發(fā)生改變,生產力逐漸降低,可飼用牧草種類減少,植物群落向其下一級退化演替狀態(tài)轉變。然而,不同類型的草原生態(tài)系統,其生態(tài)環(huán)境與植物群落組成均有不同特點,草原的利用管理方式與利用強度存在較大差異。近年來,隨著計算機技術的不斷進步,國內外研究者將數學模型和計算機技術廣泛應用于草地退化演替的研究中。如從草地生態(tài)系統健康評價的角度出發(fā),以