草地生態(tài)系統(tǒng)(grassland ecosystem)作為我國重要的陸地生態(tài)系統(tǒng)之一,兼具生態(tài)保護與生產(chǎn)服務兩大重要功能,維持其結(jié)構(gòu)與功能的穩(wěn)定具有十分重要的意義。目前我國90%草地都處于不同程度的退化狀態(tài),而粗放、不合理的放牧利用方式是造成草地大面積退化的主要原因之一。草地作為被管理的生態(tài)系統(tǒng),在如今大面積的草地退化背景下,草地放牧管理(grazing management)也面臨著嚴峻的挑戰(zhàn),我們迫切需要探索出一種科學且精準的草地放牧管理模式來應對日益嚴峻的草地退化現(xiàn)狀。牛羊作為草地最常見的放牧家畜(grazing livestock),具有體積大、能量需求高的特點,其采食行為(foraging behavior)是整個草地生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量流動的關鍵步驟,在維持草地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)完整與功能正常發(fā)揮中起著重要的作用。天然草地在不同退化狀態(tài)及不同放牧時期下的植物資源數(shù)量、質(zhì)量以及群落結(jié)構(gòu)均存在明顯差異,這種差異會通過上行控制效應(bottom-up)影響到牛羊的采食行為,而牛羊的采食行為又會以下行控制效應(top-down)反饋作用于植物群落。由此,本研究以牛、綿羊為對象,系統(tǒng)地研究了在不同退化草地和不同放牧時期下牛羊采食效率、食性選擇等重要行為特征的變化規(guī)律,揭示了放牧家畜在不同退化草地及不同放牧時期的采食行為策略以及不同家畜種類(牛羊)間的采食互作關系,探討了不同家畜種類與植被之間的協(xié)同進化特征。該研究不僅為未來制定更為精準科學的放牧管理模式提供了重要理論依據(jù),亦有助于提高我們對動物采食理論和草地生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性維持機制的認識。主要結(jié)論如下:(1)隨著草地植被生長的季節(jié)變化,牛羊采食行為均發(fā)生顯著變化,且變化規(guī)律存在差異。在7月植物生長盛期,綿羊采食效率(單位游走步數(shù)下的采食口數(shù))和采食多樣性(食譜構(gòu)成的多樣性)顯著低于6月植物生長初期;相反,牛的采食效率在7月顯著高于6月,而采食多樣性并未發(fā)生顯著變化。植被數(shù)量和質(zhì)量的季節(jié)動態(tài)變化決定了牛羊的不同采食響應規(guī)律,小體尺動物-綿羊具有更高的食物質(zhì)量需求,隨著生長季的推移,草地植物適口性的降低限制了綿羊的可利用食譜寬度,降低了采食多樣性,進而增加了其對高適口性物種的搜索成本,此外,7月植物群落結(jié)構(gòu)復雜性的增加也進一步增加了綿羊的搜索成本,從而降低了采食效率;相反,大體尺動物-牛具有更高的食物數(shù)量需求,隨著生長季的推移,草地植物生物量的增加將提高其口食量,從而降低游走消耗,提高采食效率。(2)草地斑塊化的退化特征對牛羊采食行為均有顯著影響。隨著草地斑塊化退化,綿羊采食效率在6月和7月均顯著提高,而牛采食效率只在7月植物生長盛期顯著提高,在6月顯著降低。不同退化草地植物物種組成和分布特征的差異決定了牛羊的不同采食響應規(guī)律。斑塊化退化使植物資源在空間上分布更為集中,有助于提高家畜發(fā)現(xiàn)喜食植物的概率,從而提高其采食效率;同時,由于牛對食物數(shù)量的要求較高,而退化草地在6月由于堿斑的存在導致�？衫玫闹参锷锪繙p少,進而降低了家畜采食效率,而綿羊?qū)κ澄镔|(zhì)量的要求較高,退化草地植物資源的聚集分布導致綿羊表現(xiàn)出顯著高的采食效率。(3)牛羊采食行為既具有一定差異性,也具有一定相似性。差異性主要體現(xiàn)在采食效率上,研究發(fā)現(xiàn),不論在何種植被條件下,牛的采食效率都顯著高于羊,這是牛羊體尺巨大差異所決定的,同時也是牛羊生態(tài)位分化最直接的體現(xiàn);相似性主要體現(xiàn)在采食選擇上,牛羊在6月主要采食羊草、蘆葦?shù)壬L較早的禾本科植物,而在7月將采食主要集中在狗尾草上,這與退化和未退化草地中禾本科植物居多且在7月狗尾草適口性高并呈現(xiàn)出不同大小的斑塊化分布模式有關。同時我們研究也發(fā)現(xiàn)了在植被生長季盛期時,當牛羊處于植物多樣性較高、分布均勻且垂直結(jié)構(gòu)復雜的群落結(jié)構(gòu)下,牛由于其較低的選擇性,難以對食物資源做出精細的選擇,更偏向于采食最豐富的禾本科植物,包括羊草和狗尾草,采食多樣性較低,但其資源利用效率更高,對食物資源的耐受能力更強;而羊雖采食一定的狗尾草,但更偏向于對豆科的雜類草植物的采食,羊采食多樣性高,而其資源利用效率低,牛羊在食性選擇上出現(xiàn)明顯的生態(tài)位分化。(4)牛羊互作與植物資源豐富程度和植物群落結(jié)構(gòu)相關。通過比較分析單牧混牧數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),牛采食在短期內(nèi)并未受到羊的影響,而羊在6月受到牛的采食抑制作用,7月并未表現(xiàn)出明顯差異,這與放牧初期植物資源較為缺乏以及牛在6月游走步數(shù)高采食速率快有關,從而在空間資源利用上對羊形成了采食抑制,因此我們建議牛羊混牧的利用方式宜選擇在植物資源豐富的放牧季盛期進行。此外我們的研究還發(fā)現(xiàn)牛羊互作效應還與植物群落結(jié)構(gòu)密切相關,在多樣性較高、均勻且垂直結(jié)構(gòu)復雜的樣地放牧時,羊在牛采食過的樣地采食更長時間,表明牛羊之間由于采食生態(tài)位分化而可能存在正相互作用。綜上,本研究從放牧家畜種類、草地退化狀態(tài)和不同放牧時期三方面作為切入視角,獲得了對野外家畜采食行為更深入的認識。牛羊采食行為應對植被生長季變化有著符合自身生理需求的采食行為規(guī)律變化,因此,本研究結(jié)果建議在制定科學合理的放牧管理政策時,放牧時期也是一個重要的考慮因素,不同放牧時期牛羊的采食均發(fā)生明顯改變,這可以為我們判斷不同時期草地資源利用狀況以及根據(jù)動物采食選擇來調(diào)控草地資源利用提供重要的依據(jù)。其次,本研究也反映了對于斑塊化退化草地放牧利用應格外注意,斑塊化退化草地較適宜綿羊放牧的利用方式,而對于牛放牧利用應注意放牧季節(jié)或時期,在植物資源更加豐富的時候較為適宜,若在放牧季初期采取牛放牧的管理方式,一方面牛較低的采食效率不利于其生產(chǎn)性能的提高,另一方面較低的采食效率可能帶來對草地過強的踐踏效應,從而可能加速草地的退化過程,但無論牛羊放牧利用都應嚴格控制放牧強度和時間,因為我們的研究結(jié)果也預示著草地資源較大尺度上的斑塊化分布不利于抵抗家畜的選擇性采食,不合理的放牧利用可能造成草地進一步的異質(zhì)性和多樣性的降低,維持草地植物群落結(jié)構(gòu)的完整有助于維持整個放牧生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。最后,本研究體現(xiàn)了牛羊采食行為差異性與相似性并存且與植被條件緊密相關,牛具有更高的采食效率和食物耐受能力,因此我們建議在放牧利用斑塊化草地的時候,可采用先羊后牛的混牧模式,而在較為均質(zhì),植物多樣性較高的草地放牧利用時,可采用先牛后羊或牛羊同時的混牧模式,從而使得草地資源能得到更加有效的利用,并且降低動物過強的選擇性采食對草地可能帶來的不利影響。
【學位單位】：東北師范大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：S812
【部分圖文】：

2 研究區(qū)域自然概況及研究方法1 研究區(qū)域自然概況1.1 地理位置本實驗的研究地點位于歐亞大陸草原帶東緣地帶的松嫩平原地區(qū)。松嫩平原置較為特殊，位于大小興安嶺與長白山山脈和松遼分水嶺之間的松遼盆地里的域，主要由松花江和嫩江沖積而成，屬于沖積平原。由于長期的沖積導致離子積，因此該區(qū)域的松嫩草地具有的一個重要特征就是高鹽堿度。本實驗的開展于吉林西部的松嫩草地，具體位于吉林省長嶺縣腰井子村種馬場的東北師范大草地生態(tài)研究站，地處北緯 44°45′，東經(jīng) 123°45（′圖 2-1），屬于典型的農(nóng)牧交錯拔高 138-167 m，為微波狀平坦地形。

圖 2-2 松嫩平原海拔、氣溫和降水示意圖igure2-2Altitude、temperature and precipitation of the Songnen Plain的草原類型屬于以羊草（Leymus chinensis）為優(yōu)勢種的羊，耐寒、耐旱、無性系繁殖能力強等生理特征，使其在高，是主要的優(yōu)勢種。除羊草外，蘆葦（Phragmitis austpigeios）、狗尾草（Setaria viridis）等禾本科植物也占據(jù)一不合理的利用，導致草地斑塊化退化現(xiàn)象十分嚴重，在十分明顯的堿斑，其中，堿蒿（Artemisia anethifolia）和堿堿斑內(nèi)的主要物種，虎尾草（Chloris virgata）和星星草禾本科植物在其中也占據(jù)一定比例。除常見的禾本科和有一定數(shù)量和種類的豆科及雜類草。常見的有全葉（Artemisia scoparia）、蒙古蒿（Artemisia mongolica）、委陵菜（Potentilla flagellaris）、羅布麻（Apocynum ven

未退化草地航拍圖

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本文編號：2830050