不同放牧強(qiáng)度下內(nèi)蒙古克魯倫河流域草原植物功能群的多樣性

草地生態(tài)系統(tǒng)是中國(guó)最重要的生態(tài)系統(tǒng)之一。同時(shí)，在研究生物多樣性的功能和維持機(jī)制方面，是最受關(guān)注的自然和半自然生態(tài)系統(tǒng)，具有很大的生態(tài)功能價(jià)值。放牧是改變草地自然過程、影響物種持久性并影響植物群落的結(jié)構(gòu)和組成的干擾類型之一,放牧干擾的生態(tài)學(xué)作用受到越來越廣泛的關(guān)注1研究領(lǐng)域的總結(jié)和研究方法1.1大氣候區(qū)551n克魯倫河流域草原位于內(nèi)蒙古呼倫貝爾草原(116°40′11.1″-117°23′09.6″E,47°55′02.6″-49°14′42.1″N)。屬中溫帶大陸性季風(fēng)半干旱氣候。冬季寒冷漫長(zhǎng),夏季溫和短暫,雨熱季節(jié)集中在6、7月份。年降水量為200~300mm,年平均氣溫-4~2℃。地帶性土壤類型為栗鈣土。群落優(yōu)勢(shì)種為克氏針茅(Stipakrylovii)、羊草(Leymuschinensis)、糙隱子草(Cleistogenessquarrosa)等。1.2學(xué)習(xí)方法1.2.1樣方設(shè)置與樣品采集在研究區(qū)為具有代表性的克氏針茅草原,以不同的利用方式和放牧強(qiáng)度為依據(jù)劃分出輕度放牧、中度放牧和重度放牧3個(gè)不同放牧強(qiáng)度的樣地。輕牧樣地為圍欄區(qū),自2001年開始封育,生長(zhǎng)季不受人為干擾,冬季放牧,優(yōu)勢(shì)種為糙隱子草(Cleistogenessquarrosa)。中牧樣地為輪牧區(qū),植被在間歇時(shí)段可以得以恢復(fù),優(yōu)勢(shì)種為克氏針茅。重牧樣地為自由放牧區(qū),常年受放牧壓力影響,優(yōu)勢(shì)種為多根蔥(Alliumpolyrhizum)。參考王明玖2014年7月,在3個(gè)樣地選擇典型地段分別設(shè)置3條50m樣線,間隔5m做1m×1m的樣方30個(gè),隨機(jī)從中選取10個(gè)樣方,記錄樣方內(nèi)所有物種的株數(shù)、種群蓋度(Penfound-Howard法)、平均高度和最高高度。每個(gè)樣方采用刈割法獲取種群的地上現(xiàn)存量,分種裝袋在實(shí)驗(yàn)室烘干(80℃,48h),獲得各物種的干物質(zhì)量。其中,叢生型植物的株數(shù)以其分蘗數(shù)為準(zhǔn)。1.2.2灌木生物量采集因子依據(jù)植物的生態(tài)學(xué)特征,將群落物種依據(jù)生活型劃分為以下四類功能群:多年生禾草(perennialgraminoids),多年生非禾草(perennialforbs),灌木、半灌木(shrub,subshrub),一、二年生草本(annualorbiennialherb)1.3同試驗(yàn)樣方功能群個(gè)數(shù)的測(cè)算綜合優(yōu)勢(shì)度采用SDR式中:C′為相對(duì)蓋度,H′為相對(duì)高度,D′為相對(duì)密度,W′為相對(duì)生物量(干重)。物種豐富度:相同試驗(yàn)樣地內(nèi)所有試驗(yàn)樣方物種數(shù)的均值。功能群多樣性:相同試驗(yàn)樣地內(nèi)所有試驗(yàn)樣方中功能群個(gè)數(shù)的均值。載畜量的估算方法:載畜量=試驗(yàn)區(qū)草地面積/全年每羊單位所需草地面積;暖(冷)季每羊單位所需草地面積=[暖(冷)季放牧天數(shù)×日食量]/[暖(冷)季單位面積產(chǎn)草量×利用率],全年每羊單位所需草地面積為暖、冷季每羊單位所需草地面積之和。用SPSS19.0軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,用均值和標(biāo)準(zhǔn)誤表示測(cè)定結(jié)果,分別對(duì)相同放牧強(qiáng)度不同功能群間優(yōu)勢(shì)度和地上生物量、相同功能群在不同放牧強(qiáng)度上優(yōu)勢(shì)度和地上生物量進(jìn)行單因素方差分析,顯著性水平a=0.05。采用Excel2007制圖。2結(jié)果2.1不同放牧強(qiáng)度對(duì)茶多酚禾草物種數(shù)的影響從不同放牧條件下功能群的物種組成及指標(biāo)來看,輕牧、中牧和重牧3個(gè)試驗(yàn)樣地上的總物種數(shù)分別為20、23和18種;多年生禾草物種數(shù)隨放牧強(qiáng)度增加呈現(xiàn)下降趨勢(shì),多年生非禾草物種數(shù)在3個(gè)樣地中均占較大比例;與輕牧、中牧相比,重度放牧條件下多年生禾草、灌木、半灌木的物種數(shù)有所降低,但一、二年生草本物種數(shù)高于其他放牧條件(表1、表2、表3)。2.2不同放牧強(qiáng)度對(duì)草地功能群的影響比較不同放牧梯度上物種豐富度可知,輕度放牧的物種豐富度最低,顯著低于中牧和重牧(P<0.05),且中牧和重牧的物種豐富度無顯著差異(P>0.05)(圖1)。在3種不同放牧強(qiáng)度的利用方式下,草地的功能群多樣性無顯著差異(P>0.05)(圖1)。且物種豐富度與功能群多樣性無線性關(guān)系(圖2)。2.3不同牧活劑品種對(duì)濕地優(yōu)勢(shì)度的影響不同放牧強(qiáng)度下,同一群落的不同功能群間的優(yōu)勢(shì)度有顯著差異(P<0.05)。輕牧條件下,多年生禾草優(yōu)勢(shì)度較高,一、二年生草本優(yōu)勢(shì)度較低,多年生非禾草和灌木、半灌木二者之間的優(yōu)勢(shì)度無顯著差異(P>0.05)。中牧條件下,多年生禾草和多年生非禾草的優(yōu)勢(shì)度顯著高于灌木、半灌木和一、二年生草本的優(yōu)勢(shì)度(P<0.05)。重牧條件下多年生非禾草有較高的優(yōu)勢(shì)度,顯著高于其他3個(gè)功能群(圖3)(P<0.05)。輕牧和中牧條件下,多年生禾草具有較高的地上生物量而一、二年生草本在各自的群落中生物量較小。重牧條件下,多年生非禾草生物量最高,與其他3個(gè)功能群的生物量有較大差異,并且多年生禾草和灌木、半灌木以及一、二年生草本三個(gè)功能群間的生物量無明顯差異(圖3)。2.4不同放牧強(qiáng)度對(duì)功能群優(yōu)勢(shì)度的影響多年生禾草在輕牧和中牧條件下的優(yōu)勢(shì)度顯著高于重牧(P<0.05);多年生非禾草的優(yōu)勢(shì)度隨著放牧強(qiáng)度的增加而增加,3種放牧強(qiáng)度下功能群的優(yōu)勢(shì)度差異顯著(P<0.05);灌木、半灌木與多年生非禾草的優(yōu)勢(shì)度相反,隨著放牧強(qiáng)度的增加優(yōu)勢(shì)度呈現(xiàn)遞減的趨勢(shì),各種放牧強(qiáng)度下的功能群優(yōu)勢(shì)度也有顯著差異;一、二年生草本的優(yōu)勢(shì)度隨放牧強(qiáng)度的變化無顯著變化(P>0.05)(圖3)。多年生禾草在輕牧和中牧條件下的地上生物量顯著高于重牧(P<0.05);多年生非禾草的地上生物量隨著放牧強(qiáng)度的增加而顯著增加(P<0.05);灌木、半灌木反之,但中牧和重牧條件下無顯著差異(P>0.05);一、二年生草本的地上生物量隨放牧強(qiáng)度增加呈現(xiàn)遞增趨勢(shì),輕牧與重牧間差異顯著(P<0.05),但輕牧和中牧、中牧和重牧間無顯著差異(P>0.05)(圖3)。3不同放牧強(qiáng)度對(duì)植物群落特征的影響植物功能群不僅是草原景觀的基本特征,同時(shí)也是草原生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成和作用得以體現(xiàn)的基礎(chǔ)。放牧干擾通過影響群落功能群多樣性和物種多樣性放牧是控制植物群落特征的主要因子,也是推動(dòng)草原退化的主要因素顯然,上述不同的放牧強(qiáng)度所表征的3種草地利用方式對(duì)草原的植被結(jié)構(gòu)、功能群特征等產(chǎn)生了很大的影響。但放牧干擾對(duì)群落植物的多樣性和生產(chǎn)力及其穩(wěn)定性的影響也不是完全同步的4不同放牧強(qiáng)度對(duì)功能群多樣性的影響放牧強(qiáng)度是影響草原植物群落物種多樣性和生產(chǎn)力的重要因素,中度放牧條件下群落物種總數(shù)和物種豐富度均維持較高水平,符合“中度干擾假說”;3種放牧強(qiáng)度下多年生非禾草均在群落中占有較大比例;不同放牧強(qiáng)度下群落功能群多樣性無顯著差異,且物種多樣性與功