青藏高原东北缘草地植物群落对放牧利用强度和降水变异的响应

发布时间：2017-06-30 18:08

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【摘要】：放牧利用是实现草地多功能利用的途径之一。青藏高原高寒草地占我国草地面积的34.3%,其中高寒草甸类有5800万hm2,居各草地类型之首。目前,高寒草地由于过牧退化严重,草地生态系统功能随之下降,这一变化影响已得到了高度关注。为明确降水年际变化下,高寒草甸生态系统的适宜放牧强度及草地对长期围栏封育的响应机制,本研究在青藏高原东北边缘地区通过连续4年(年降水量295、486、526和252 mm)的定位研究,观测了4个放牧强度：零放牧、轻牧(0.75牛单位/hm2)、中牧(1.00牛单位/hm2)和重牧(1.25牛单位/hm2)下高寒草甸植物群落特征；对围栏封育28年的高寒草甸和典型草原植物群落进行了调查,确定了2种草地类型对长期围栏封育的植物响应机制。取得如下主要结果：1.高寒草甸的群落高度、盖度、密度及地上生物量随放牧强度的增大而减少,中度放牧强度下物种多样性为最大值,可食牧草在群落中所占比例最高,生态位重叠值最小,说明中度放牧下高寒草甸保持健康稳定的状态,符合“中度干扰理论”。2.高寒草甸群落和两个优势种珠芽蓼及线叶嵩草的氮素、磷素和粗脂肪浓度随放牧强度的增大而增大。中度放牧条件下,牦牛个体增重和单位面积体增重分别是重度放牧下的112%和88%,说明中度放牧下高寒草甸草畜平衡,可维持一个健康持续发展的状态。3.在年降水量高的年份,高寒草甸的群落特征指标和多样性指标优于降水低的年份。不同功能群对年降水变异有不同响应,禾本科和莎草科以及杂类草生物量在群落中的比例随降水量的增加而增加,而蓼科植物生物量则随降水量的增加而减少。降水量526 mm的2012年,群落内生态位重叠值为0.813,较降水量252 mm的2013年降低8.7%,说明降水相对充足可缓解群落种间竞争,满足植物各物种对自然资源,特别是生长发育及所必需的土壤水分的需求。4.较高的降水量提高了高寒草甸群落混合以及优势种线叶嵩草的氮素、磷素等营养物质浓度,而另一优势种珠芽蓼则对降水量无明显响应。说明高寒草甸对降水年际变异的适应幅度较宽。5.高寒草甸围栏28年后,植被群落特征与连续放牧相比无明显差异,但莎草科和蓼科等优质可食牧草功能群生物量比例由82.2%降低至78.2%,杂类草所占比例由17.8%上升至21.8%。典型草原经28年围栏后,其植被群落特征和物种多样性得到显著提高,草地生态系统的结构和组成得到改善,禾本科和菊科等可食牧草生物量所占比例由48.4%上升至64.7%,杂类草生物量所占比例则由51.6%下降至35.3%。6.与放牧相比,长期封育下高寒草甸群落及优势种珠芽蓼和线叶嵩草的氮素、磷素和粗脂肪浓度下降,其营养价值指数降低,饲用品质退化。而典型群落及优势种扁穗冰草的氮素、磷素和粗脂肪浓度与放牧相比上升,其营养价值指数提高,饲用品质发生一定程度上的优化。以上研究从群落和个体水平,对青藏高原东北缘高寒草甸草地生长与放牧强度的关系开展了较为系统的研究,科学地验证了高寒草甸生态系统对中度放牧的响应机制,提出了1.00牛单位/hm2是适宜的放牧强度,为当地政府和牧民制定合理的放牧制度和草地管理提供一定的科学依据。明确了高寒草甸和典型草原经28年围栏封育后的群落特征和多样性指数、营养物质积累及分配的趋同与分异,为制定高寒草甸和典型草原适宜的围栏封育时间提供了一定的科学依据。
【关键词】：高寒草甸 典型草原 放牧强度 围栏 降水
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S812
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-13
• 引言13-16
• 1 研究背景13-14
• 2 研究目的和意义14-16
• 第一章 国内外相关研究进展16-29
• 1.1 不同强度放牧对草地植物群落的影响16-21
• 1.1.1 不同强度放牧对草地植物群落特征的影响16-17
• 1.1.2 不同强度放牧对草地植物群落多样性的影响17-18
• 1.1.3 不同强度放牧对草地植物群功能群的影响18-19
• 1.1.4 不同强度放牧对草地植物群及优势种营养品质的影响19-21
• 1.2 降水变异对草地植物群落的影响21-24
• 1.2.1 降水变异对草地植物群落特征的影响21-23
• 1.2.2 降水变异对草地植物群落多样性的影响23
• 1.2.3 降水变异对草地植物群落功能群的影响23-24
• 1.2.4 降水变异对草地植物群落及优势种营养品质的影响24
• 1.3 围栏对草地植物群落的影响24-26
• 1.3.1 围栏对草地植物群落特征及多样性的影响24-25
• 1.3.2 围栏对草地植物群落功能群的影响25-26
• 1.3.3 围栏对草地植物群及优势种营养品质的影响26
• 1.4 拟解决的科学问题26
• 1.5 研究内容26-28
• 1.5.1 青藏高原草地植物群落特征及多样性对不同强度放牧的响应26
• 1.5.2 青藏高原草地植物群落及优势种营养品质对不同强度放牧的响应26-27
• 1.5.3 青藏高原草地植物群落特征及多样性对降水变异的响应27
• 1.5.4 青藏高原草地植物群落及优势种营养品质对降水变异的响应27
• 1.5.5 青藏高原草地植物群落特征及多样性对围栏的响应27
• 1.5.6 青藏高原草地植物群落及优势种营养品质对围栏的响应27-28
• 1.6 技术路线图28-29
• 第二章 试验区概况29-35
• 2.1 试验区自然概况29-31
• 2.1.1 地理位置29
• 2.1.2 地形地貌特征29
• 2.1.3 气候特征29-30
• 2.1.4 土壤30
• 2.1.5 植被30-31
• 2.2 试验区草地现状31-32
• 2.3 试验样地概况32-35
• 第三章 高寒草甸植物群落特征及多样性对不同强度放牧的响应35-48
• 3.1 引言35
• 3.2 材料与方法35-37
• 3.2.1 样地设置与调查35-36
• 3.2.2 植物功能群的划分36
• 3.2.3 指标计算36-37
• 3.2.4 数据分析37
• 3.3 结果与分析37-46
• 3.3.1 不同强度放牧对高寒草甸植物群落特征的影响37-41
• 3.3.1.1 对物种组成的影响37-38
• 3.3.1.2 对群落高度的影响38-39
• 3.3.1.3 对群落盖度的影响39-40
• 3.3.1.4 对群落密度的影响40
• 3.3.1.5 对地上生物量的影响40-41
• 3.3.2 不同强度放牧对高寒草甸物种多样性的影响41-43
• 3.3.3 不同强度放牧对高寒草甸植物功能群的影响43-44
• 3.3.4 不同强度放牧对高寒草甸植物生态位特征的影响44-46
• 3.3.4.1 对种群生态位宽度的影响44-45
• 3.3.4.2 对种群生态位重叠值的影响45-46
• 3.4 讨论46-47
• 3.5 小结47-48
• 第四章 高寒草甸植物群落及优势种营养品质对不同强度放牧的响应48-62
• 4.1 引言48-49
• 4.2 材料与方法49
• 4.2.1 样地设置与调查49
• 4.2.2 室内分析指标49
• 4.2.3 指标计算49
• 4.2.4 数据分析49
• 4.3 结果与分析49-59
• 4.3.1 不同强度放牧对高寒草甸群落及优势种主要营养元素的影响49-57
• 4.3.1.1 对群落及优势种氮素的影响49-51
• 4.3.1.2 对群落及优势种磷素的影响51-53
• 4.3.1.3 对群落及优势种粗脂肪的影响53-55
• 4.3.1.4 对群落及优势种酸性和中性洗涤纤维的影响55-56
• 4.3.1.5 对群落及优势种钠、钾、钙的影响56-57
• 4.3.2 不同强度放牧对高寒草甸群落及优势种营养价值指数的影响57-58
• 4.3.3 不同强度放牧对牦牛体重的影响58-59
• 4.4 讨论59-61
• 4.5 小结61-62
• 第五章 高寒草甸植物群落特征及多样性对降水变异的响应62-72
• 5.1 引言62
• 5.2 材料与方法62-63
• 5.2.1 样地设置与调查62-63
• 5.2.2 植物功能群的划分63
• 5.2.3 指标计算63
• 5.3 结果与分析63-70
• 5.3.1 降水变异对高寒草甸植物群落特征的影响63-66
• 5.3.1.1 对群落高度的影响63-64
• 5.3.1.2 对群落盖度的影响64-65
• 5.3.1.3 对群落密度的影响65
• 5.3.1.4 对地上生物量的影响65-66
• 5.3.2 降水变异对高寒草甸植物多样性的影响66-68
• 5.3.3 降水变异对高寒草甸植物功能群的影响68-69
• 5.3.4 降水变异对高寒草甸植物生态位特征的影响69-70
• 5.3.4.1 对种群生态位宽度的影响69-70
• 5.3.4.2 对种群生态位重叠值的影响70
• 5.4 讨论70-71
• 5.5 小结71-72
• 第六章 高寒草甸植物群落及优势种营养品质对降水变异的响应72-78
• 6.1 引言72
• 6.2 材料与方法72-73
• 6.2.1 样地设置与调查72
• 6.2.2 室内分析指标72-73
• 6.2.3 计算指标73
• 6.3 结果与分析73-76
• 6.3.1 降水变异对高寒草甸植物群落及优势种氮素的影响73
• 6.3.2 降水变异对高寒草甸植物群落及优势种磷素的影响73-74
• 6.3.3 降水变异对高寒草甸植物群落及优势种粗脂肪的影响74-75
• 6.3.4 降水变异对高寒草甸植物群落及优势种酸性和中性洗涤纤维的影响75-76
• 6.4 讨论76-77
• 6.5 小结77-78
• 第七章 围栏对草地植物群落特征及多样性特征的影响78-86
• 7.1 引言78
• 7.2 材料与方法78-79
• 7.2.1 样地设置与调查78-79
• 7.2.2 植物功能群的划分79
• 7.2.3 指标计算79
• 7.3 结果与分析79-84
• 7.3.1 围栏对草地植物群落特征的影响79-82
• 7.3.1.1 对群落高度的影响79
• 7.3.1.2 对群落盖度的影响79-80
• 7.3.1.3 对群落密度的影响80-81
• 7.3.1.4 对地上生物量的影响81-82
• 7.3.2 围栏对草地植物多样性的影响82-83
• 7.3.3 围栏对草地植物功能群的影响83-84
• 7.4 讨论84-85
• 7.5 小结85-86
• 第八章 围栏对草地植物群落及优势种营养品质的影响86-94
• 8.1 引言86
• 8.2 材料与方法86-87
• 8.2.1 样地设置与调查86-87
• 8.2.2 室内分析指标87
• 8.2.3 计算指标87
• 8.3 结果与分析87-92
• 8.3.1 围栏对草地植物群落及优势种主要营养元素的影响87-91
• 8.3.1.1 对草地植物群落及优势种氮素的影响87-88
• 8.3.1.2 对草地植物群落及优势种磷素的影响88-89
• 8.3.1.3 对草地植物群落及优势种粗脂肪的影响89-90
• 8.3.1.4 对草地植物群落及优势种酸性和中性洗涤纤维的影响90-91
• 8.3.2 围栏对草地植物群落及优势种营养价值指数的影响91-92
• 8.4 讨论92-93
• 8.5 小结93-94
• 第九章 结论、创新点及展望94-97
• 9.1 主要结果和结论94-96
• 9.2 创新点96
• 9.3 展望96-97
• 参考文献97-107
• 在学期间研究成果107-108
• 致谢108

【参考文献】

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