本文關(guān)鍵詞： 高寒草甸 放牧強(qiáng)度 放牧年份 植物群落特征 根系特征 土壤理化性狀　出處：《甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：高寒草甸是青藏高原主體草地類型,放牧是其最主要的人為干擾因素之一,已顯著影響草地植物群落組成、生產(chǎn)力和生物多樣性。草地植物群落對放牧響應(yīng)一直是放牧生態(tài)學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。放牧不僅顯著影響地上植物群落,而且影響植物根系生長與發(fā)育,改變根系對水分和養(yǎng)分的吸收,還改變土壤物理和化學(xué)性狀,影響植被-土壤界面的水分轉(zhuǎn)移、營養(yǎng)元素截存和能量循環(huán),進(jìn)而影響到草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。已有研究發(fā)現(xiàn),放牧對草地生態(tài)系統(tǒng)影響取決于放牧強(qiáng)度、放牧制度、放牧?xí)r間等多個(gè)方面,并認(rèn)為放牧強(qiáng)度是最為關(guān)鍵的影響因素。但是,受制于研究時(shí)間、人力和物力資源等諸多因素影響,目前研究者多采用空間代替時(shí)間的研究方法,其結(jié)果更多強(qiáng)調(diào)放牧強(qiáng)度的作用,忽略了放牧?xí)r間的累積效應(yīng)。青藏高原自草地實(shí)施承包制度以來,牧區(qū)家畜數(shù)量短期內(nèi)劇增。短期內(nèi)高放牧強(qiáng)度,并在放牧年份累積作用下對高寒草甸草地植物、土壤綜合影響研究報(bào)道較少�；诖�,本研究選擇青藏高原東北緣高寒草甸為研究對象,從2012年至2015年,設(shè)置3個(gè)可控放牧強(qiáng)度試驗(yàn)樣地,分別為重度放牧(HG)、中度放牧(MG)和輕度放牧(LG),調(diào)查不同放牧強(qiáng)度和放牧年份下草地植物群落數(shù)量特征、物種多樣性、根系生物量和形態(tài)特征、土壤滲透和持水性能、土壤團(tuán)聚體及團(tuán)聚體有機(jī)碳分布特征等指標(biāo),并分析放牧強(qiáng)度在放牧年份累積下對各指標(biāo)的影響程度。以期為高寒草甸生物多樣性保護(hù)、生態(tài)系統(tǒng)功能穩(wěn)定和構(gòu)建科學(xué)草地放牧管理制度提供理論依據(jù)。主要研究結(jié)果表明:(1)群落水平。(1)隨放牧強(qiáng)度增加,植物群落高度、總蓋度(100%-裸地百分?jǐn)?shù))、群落覆蓋度(植物物種蓋度之和)、地上生物量和群落多度均呈降低趨勢,且各指標(biāo)(除2013和2014年總蓋度)均表現(xiàn)重度和中度放牧顯著低于輕度放牧(P0.05)。(2)隨放牧年份延長,重度放牧樣地群落高度、覆蓋度和多度整體均呈降低趨勢,中度和輕度呈相反的變化規(guī)律;各放牧強(qiáng)度樣地總蓋度均呈增加趨勢,而地上生物量均呈降低趨勢。(3)放牧年份、放牧強(qiáng)度以及二者的交互作用均對植物群落高度、覆蓋度、地上生物量和多度影響顯著(P0.05)。以上結(jié)果表明,隨放牧年份累積,輕度放牧對植物群落影響較小。(2)功能群水平。(1)隨放牧強(qiáng)度增加,各功能群高度、蓋度、地上生物量和多度均呈降低趨勢,重度和中度放牧樣地各功能群高度、地上生物量、多度、莎草科與雜類草功能群蓋度均顯著低于輕度放牧樣地(P0.05),但禾本科功能群蓋度在放牧強(qiáng)度間無顯著差異(P0.05)。(2)隨放牧年份延長,重度和中度放牧樣地各功能群高度整體均呈降低趨勢,輕度放牧樣地各功能群呈相反趨勢;重度、中度和輕度放牧樣地禾本科功能群覆蓋度均呈減少趨勢,而雜類草功能群蓋度均呈增加趨勢,莎草科功能群在重度和中度放牧樣地呈減少趨勢,在輕度放牧樣地呈增加趨勢;各放牧樣地禾本科功能群多度均呈減少趨勢,而莎草科與雜類草功能群均呈增加趨勢;各放牧強(qiáng)度樣地各功能群地上生物量(除輕度放牧樣地莎草科功能群)均呈倒“V”型變化趨勢,與年份間降雨量的變化趨勢一致。(3)放牧年份和放牧強(qiáng)度以及二者的交互作用均顯著影響各功能群高度、覆蓋度、地上生物量(除莎草科功能群)和多度(P0.05)。以上結(jié)果表明,隨放牧年份累積,重度和中度放牧對群落高度具有均一化的作用,且禾本科植物逐漸被莎草科植物和雜類草植物代替。在時(shí)間尺度上,降雨量是影響各植物功能群生產(chǎn)力的限制因子。(3)物種多樣性水平。本研究樣地4年共調(diào)查到22科、51屬、59種植物。平均物種數(shù)分別為26(重度)、25(中度)、30(輕度)。各放牧強(qiáng)度樣地的原始優(yōu)勢種均為垂穗披堿草(Elymus dahuricus)和大針茅(Stipa grandis)。(1)隨放牧強(qiáng)度的增加,輕度、中度和重度放牧樣地優(yōu)勢種分別逐漸被垂穗披堿草(Elymus dahuricus)和冷地早熟禾(Poa crymophila)、垂穗披堿草(Elymus dahuricus)和扁蓿豆(Melissitus ruthenicus)、扁蓿豆(Melissitus ruthenicus)和矮嵩草(Kobresia humilis)替代;重度和中度放牧顯著降低了各物種多度,群落物種種數(shù)、Shannon-Wiener、Simpson多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)均呈降低趨勢,優(yōu)勢度指數(shù)呈增加趨勢,且較輕度放牧,重度和中度放牧均顯著減少群落物種種數(shù)(P0.05)。(2)隨放牧年份延長,各放牧強(qiáng)度植物物種多度值均呈現(xiàn)明顯的遞減分布規(guī)律,重度放牧樣地群落物種數(shù)呈降低趨勢,而中度和輕度放牧樣地物種數(shù)均呈增加趨勢,各放牧強(qiáng)度樣地Shannon-Wiener、Simpson多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)均呈增加趨勢,優(yōu)勢度指數(shù)均呈減少趨勢。(3)放牧年份和放牧強(qiáng)度以及二者的交互作用均顯著影響群落物種多樣性指數(shù)(P0.05)。(4)受放牧強(qiáng)度和放牧年份的共同影響,地上生物量與物種數(shù)呈線性正相關(guān)關(guān)系(P0.05)、與Shannon-Wiener和Simpson多樣性指數(shù)呈顯著的負(fù)二次函數(shù)關(guān)系的單峰分布(P0.05)、與優(yōu)勢度指數(shù)呈正二次函數(shù)關(guān)系的分布(P0.05)、均勻度指數(shù)呈線性負(fù)相關(guān)關(guān)系(P0.05)。以上結(jié)果表明,隨放牧年份累積,重度放牧削弱了群落物種地位,不利于群落物種多樣性保護(hù);群落物種多樣性增加可以提高地上生物量;二次函數(shù)關(guān)系的單峰格局模型說明中等生產(chǎn)力水平群落物種多樣性最高。(4)對根系而言,(1)隨放牧強(qiáng)度增加,各土層根系生物量均呈增加趨勢,至2015年試驗(yàn)結(jié)束期,較重度和輕度放牧,中度放牧顯著增加各土層根系生物量(P0.05)。(2)隨放牧年份延長,中度放牧顯著增加了0-10cm和0-30cm根系生物量,而重度與輕度放牧樣地0-10cm土層根系生物量各年間均無顯著變化(P0.05),但均顯著減少10-30cm以及0-30cm土層根系生物量(P0.05)。(3)放牧年份與放牧強(qiáng)度的交互作用和放牧強(qiáng)度顯著影響0-10cm和0-30cm根系生物量,而10-30cm土層根系生物量只受放牧年份和放牧強(qiáng)度的顯著影響。(4)隨土層加深,各放牧強(qiáng)度樣地根系生物量均呈逐級(jí)遞減趨勢,0-10cm土層根系生物量占總根量70%左右。重度放牧樣地0-10cm根系生物量比例最高,而10-30cm土層根系生物量比例最低,且隨放牧年份延長,重度放牧樣地0-10cm根系生物量比例呈顯著增加趨勢(P0.05),而10-30cm根系生物量比例呈顯著減少趨勢(P0.05),且各土層根系生物量比例僅受放牧年份的顯著影響(P0.05)。(5)對根系形態(tài)而言,重度放牧比中度放牧顯著增加了0-10cm根系總根長、比根長、根長密度、根表面積和根體積(P0.05),但輕度放牧均與二者差異不顯著;根直徑和根尖數(shù)對放牧響應(yīng)不顯著(P0.05)。以上結(jié)果表明,隨放牧年份累積,中度放牧有利于根系生物量增加,而重度放牧限制了根系向深層發(fā)展,使根系向表層聚集。(5)對土壤物理性狀而言,(1)隨放牧強(qiáng)度的增加,土壤緊實(shí)度、容重均呈增加趨勢,各層土壤含水量呈減小趨勢,且較中度和輕度放牧,重度放牧顯著增加土壤緊實(shí)度和10-30cm土壤容重(P0.05)。(2)隨放牧年份的延長,重度放牧樣地土壤緊實(shí)度年份間無顯著變化(P0.05),中度和輕度放牧樣地土壤緊實(shí)度均呈顯著增加趨勢(P0.05);各放牧強(qiáng)度樣地0-10cm土壤容重放牧年份間無顯著變化,10-30cm土壤容重均表現(xiàn)先增加后降低的變化趨勢,與降雨量變化趨勢一致;僅輕度放牧樣地0-10cm土壤含水量呈顯著降低趨勢(P0.05),各放牧強(qiáng)度樣地10-30cm土壤含水量均呈顯著降低趨勢(P0.05)。(3)土壤緊實(shí)度、10-30cm土壤容重和各層土壤含水量均受放牧年份和放牧強(qiáng)度的顯著影響(P0.05),0-10cm土壤容重僅受放牧強(qiáng)度的顯著影響(P0.05)。以上結(jié)果表明,重度放牧促進(jìn)土壤緊實(shí)度和0-10cm土壤容重增加,但無時(shí)間尺度上的顯著影響效應(yīng);降雨量決定深層土壤(10-30cm)的容重;輕度放牧隨放牧年份累積,降低了土壤水分保持能力,但仍保持最大的土壤含水量;重度和中度放牧在時(shí)間和空間尺度上均不利于深層土壤水分的保持。(6)對土壤化學(xué)性狀而言,(1)隨放牧強(qiáng)度增加,放牧強(qiáng)度間各土層土壤有機(jī)碳、全氮含量及儲(chǔ)量均無顯著變化(P0.05)。(2)隨放牧年份延長,每一土層各放牧強(qiáng)度土壤有機(jī)碳含量年份間均無顯著差異(P0.05),0-10cm土層重度放牧樣地土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量無顯著變化(P0.05),但中度和輕度放牧樣地呈顯著減少趨勢,10-30cm土層各放牧樣地土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量均無顯著變化(P0.05);各土層各放牧強(qiáng)度樣地年份間的土壤全氮含量及儲(chǔ)量均表現(xiàn)先降低后升高的趨勢,與氣溫變化趨勢一致。(3)僅放牧年份對0-10cm土壤有機(jī)碳含量及儲(chǔ)量以及各土層土壤全氮含量及儲(chǔ)量影響顯著(P0.05)。以上結(jié)果表明,土壤有機(jī)碳含量和儲(chǔ)量在時(shí)間和空間尺度上不受放牧干擾影響,且中度和輕度放牧在時(shí)間尺度上不利于表層土壤有機(jī)碳的截存;土壤全氮含量及儲(chǔ)量在空間尺度上不受放牧干擾的影響,在時(shí)間尺度上由環(huán)境因子決定其變化程度。(7)對土壤侵蝕而言,分析了放牧結(jié)束后的表層土壤持水、入滲性能以及0-30cm土層土壤團(tuán)聚體及團(tuán)聚體有機(jī)碳。隨放牧強(qiáng)度的增加,表征土壤持水性能的a值以及100k Pa下的供水性能均表現(xiàn)輕度放牧中度放牧重度放牧;輕度放牧比重度放牧顯著提高了土壤飽和含水量、田間持水量、初始入滲率、穩(wěn)定入滲率等(P0.05),且重度放牧顯著降低了土壤最大持水量、毛管持水量和非毛管持水量(P0.05);Horton模型擬合入滲過程精度最高,土壤通氣孔隙度和有效含水量是影響入滲率的限制因子。重度放牧較輕度放牧顯著降低0-10cm土層5mm粒徑團(tuán)聚體含量(P0.05),各土層放牧強(qiáng)度間各粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳含量均無顯著變化(P0.05),重度放牧較輕度放牧顯著增加了10-30cm土層5mm粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳儲(chǔ)量(P0.05),且5mm粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳儲(chǔ)量與土壤容重呈顯著正相關(guān)。以上結(jié)果表明,短期放牧下,輕度放牧有助于土壤入滲和持水性能的提高;一定程度放牧壓實(shí)土壤有助于土壤大團(tuán)聚體形成和固定更多的土壤有機(jī)碳,有利于保持土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性。
[Abstract]:In this paper , the effects of grazing intensity on grassland ecosystem services were studied . ( 2 ) There was no significant difference in the height , the coverage , the above - ground biomass and the abundance of all functional groups . ( 2 ) There was no significant difference between the grazing intensity and the grazing intensity ( P0.05 ) . The results showed that the dominant species of grazing intensity were 26 ( severe ) , 25 ( moderate ) and 30 ( mild ) respectively . The average species number was 26 ( severe ) , 25 ( moderate ) , 30 ( mild ) . The dominant species of each grazing intensity were 26 ( severe ) , 25 ( moderate ) , 30 ( mild ) . ( 3 ) There was a positive correlation between biomass and species diversity ( P0.05 ) . The results showed that the soil moisture content of each layer increased significantly ( P0.05 ) , and the soil moisture content of 10 - 30cm soil increased significantly ( P0.05 ) . ( 1 ) There was no significant difference in soil organic carbon ( P 0.05 ) between soil organic carbon content and soil organic carbon content ( P0.05 ) .

【學(xué)位授予單位】：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：S812

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李文嬈;張歲歧;楊剛;山侖;王寧;;不同放牧強(qiáng)度對灘羊生產(chǎn)性能影響的研究[J];草業(yè)科學(xué);2006年01期

2 白可喻,韓建國,王培;放牧強(qiáng)度對羊氮素貯量動(dòng)態(tài)變化的影響[J];草地學(xué)報(bào);2000年04期

3 張?zhí)N薇,韓建國,李志強(qiáng);放牧強(qiáng)度對土壤物理性質(zhì)的影響[J];草地學(xué)報(bào);2002年01期

4 董全民,馬玉壽,李青云;放牧強(qiáng)度對牦牛生長的影響[J];草地學(xué)報(bào);2003年03期

5 田志珍,常生華,肖金玉,侯扶江,南志標(biāo);灘羊體重對放牧強(qiáng)度的短期效應(yīng)[J];家畜生態(tài);2004年02期

6 楊剛,楊智明,王寧;不同放牧強(qiáng)度下灘羊牧食習(xí)性的比較研究[J];寧夏農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào);2004年02期

7 楊剛,楊智明,王琴,張志強(qiáng);不同放牧強(qiáng)度對灘羊生產(chǎn)性能影響的研究[J];黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)學(xué)報(bào);2005年01期

8 馬存壽;宋仁德;馮生青;王援軍;周玉青;米興亮;張建新;;放牧強(qiáng)度對青年牦牛生長的影響[J];家畜生態(tài)學(xué)報(bào);2009年01期

9 劉發(fā)央;龍瑞軍;;不同放牧強(qiáng)度對牦牛夏季放牧行為的影響[J];蘭州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2009年02期

10 萬運(yùn)帆;李玉娥;高清竹;段敏杰;旦久羅布;白瑪玉珍;韋蘭亭;;夏季放牧強(qiáng)度對藏北草原溫室氣體排放的影響[J];草業(yè)科學(xué);2010年11期

相關(guān)會(huì)議論文 前9條

1 戎郁萍;;放牧強(qiáng)度對植物生物學(xué)特性的影響研究[A];草業(yè)與西部大開發(fā)——草業(yè)與西部大開發(fā)學(xué)術(shù)研討會(huì)暨中國草原學(xué)會(huì)2000年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2000年

2 周華坤;趙新全;周立;劉偉;韓發(fā);;不同放牧強(qiáng)度對鵝絨委陵菜克隆生長特征的影響[A];三江源區(qū)生態(tài)保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展高級(jí)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文摘要匯編[C];2005年

3 紅梅;陳有君;李艷龍;李建國;;不同放牧強(qiáng)度對土壤含水量及地上生物量的影響[A];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)科技土壤肥料專輯[C];2001年

4 周秉榮;李鳳霞;顏亮東;才仁扎西;耿曉平;;高寒沼澤濕地土壤水分對放牧強(qiáng)度的響應(yīng)研究[A];中國氣象學(xué)會(huì)2008年年會(huì)復(fù)雜地形影響下的天氣與氣候分會(huì)場論文集[C];2008年

5 萬運(yùn)帆;高清竹;李玉娥;江村旺扎;王寶山;秦曉波;;不同放牧強(qiáng)度對藏北高嵩草地光合及土壤呼吸的影響[A];青藏高原資源·環(huán)境·生態(tài)建設(shè)學(xué)術(shù)研討會(huì)暨中國青藏高原研究會(huì)2007學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要匯編[C];2007年

6 李希來;楊元武;張靜;張玉業(yè);旦得爾;;不同放牧強(qiáng)度下矮嵩草無性系分株結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)及其年齡的推測[A];三江源區(qū)生態(tài)保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展高級(jí)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文摘要匯編[C];2005年

7 梁燕;周禾;劉愛軍;韓國棟;;草原植被對不同放牧強(qiáng)度的動(dòng)態(tài)響應(yīng)[A];農(nóng)區(qū)草業(yè)論壇論文集[C];2008年

8 董全民;趙新全;李青云;馬玉壽;王啟基;施建軍;;牦牛放牧強(qiáng)度與小嵩草草甸草場第二性生產(chǎn)力的關(guān)系[A];三江源區(qū)生態(tài)保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展高級(jí)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文摘要匯編[C];2005年

9 董全民;;高寒地區(qū)暖季草場放牧牦牛的生產(chǎn)性能及其土壤養(yǎng)分變化研究[A];2009中國草原發(fā)展論壇論文集[C];2009年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 王建勛;基于不同放牧強(qiáng)度的高寒草原植物功能性狀及群落譜系構(gòu)建研究[D];中國農(nóng)業(yè)大學(xué);2016年

2 林麗;高寒草甸不同演替狀態(tài)下植物、土壤對放牧強(qiáng)度的響應(yīng)與適應(yīng)[D];甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué);2017年

3 楊思維;高寒草甸植物群落與土壤對短期放牧的響應(yīng)研究[D];甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué);2017年

4 劉天增;隴東典型草原土壤硝化微生物及硝化作用對綿羊放牧強(qiáng)度的響應(yīng)[D];蘭州大學(xué);2012年

5 王永明;放牧強(qiáng)度對大針茅草原水文效應(yīng)的影響[D];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué);2007年

6 王明君;不同放牧強(qiáng)度對羊草草甸草原生態(tài)系統(tǒng)健康的影響研究[D];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué);2008年

7 高永恒;不同放牧強(qiáng)度下高山草甸生態(tài)系統(tǒng)碳氮分布格局和循環(huán)過程研究[D];中國科學(xué)院研究生院（成都生物研究所）;2007年

8 單玉梅;放牧強(qiáng)度和草地利用方式對內(nèi)蒙古典型草原土壤氮礦化和凋落物分解的影響[D];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué);2011年

9 孫大帥;不同放牧強(qiáng)度對青藏高原東部高寒草甸植被和土壤影響的研究[D];蘭州大學(xué);2012年

10 薩茹拉;不同利用方式和放牧強(qiáng)度對典型草原植被—土壤系統(tǒng)碳儲(chǔ)量的影響[D];中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2013年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 張峰;不同放牧強(qiáng)度下垂穗披堿草和老芒麥與AM真菌和根部入侵真菌的互作[D];蘭州大學(xué);2015年

2 蘇振聲;不同放牧強(qiáng)度對西藏高寒草甸植被群落及土壤養(yǎng)分的影響[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2015年

3 丁娓;放牧強(qiáng)度對天山北坡羊茅+雜類草草甸草原固碳速率及碳密度的影響[D];新疆農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

4 馬超;放牧強(qiáng)度對老芒麥草地植物群落特征及土壤主要物理性狀的影響[D];四川農(nóng)業(yè)大學(xué);2014年

5 楊樹晶;生長季老芒麥種群對不同放牧強(qiáng)度的響應(yīng)[D];四川農(nóng)業(yè)大學(xué);2014年

6 田苗苗;不同放牧強(qiáng)度下垂穗披堿草種群的遺傳特征[D];河南農(nóng)業(yè)大學(xué);2014年

7 王合云;不同放牧強(qiáng)度對短花針茅荒漠草原植物群落及土壤的影響[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2016年

8 張艷楠;典型草原放牧強(qiáng)度遙感估測[D];內(nèi)蒙古大學(xué);2011年

9 楊剛;不同放牧強(qiáng)度對灘羊生產(chǎn)性能影響的研究[D];寧夏大學(xué);2004年

10 楊智明;不同放牧強(qiáng)度對荒漠草原植被影響的研究[D];寧夏大學(xué);2004年

，

本文編號(hào)：1489972