本文關鍵詞：江河源區(qū)高寒草地放牧侵蝕能值模擬研究

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【摘要】：江河源區(qū)水源涵養(yǎng)功能強大、土壤有機質貯量和生物多樣性豐富,具有重要的生態(tài)價值。近年來,由于超載放牧,江河源區(qū)高寒草地植被大面積破壞,土壤侵蝕嚴重,稀有動、植物種類銳減,嚴重破壞了草地生態(tài)系統(tǒng)平衡,阻礙了草地畜牧業(yè)的協(xié)調發(fā)展。地球系統(tǒng)的各種成分及其作用均涉及能量,能值分析理論以太陽能作為能量統(tǒng)一度量標準,對于評價自然環(huán)境和社會經濟發(fā)展具有獨特優(yōu)勢。本文通過研究江河源區(qū)高寒草地退化序列上植被和土壤的響應特征,基于能值分析理論,構建放牧侵蝕能值分析模型,綜合而定量分析退化序列上植被、土壤、動物的互作關系,以期為管理江河源區(qū)高寒草地提供科學依據(jù)。主要研究結果有:(1)原生草地的主要特點是草地植物自然死亡速率、草地植物生長引起的土壤有機質損失速率較大。相對于原生草地,輕度退化草地的草地植物自然死亡速率、草地植物生長引起的土壤有機質損失速率降低,草地植物生長速率、土壤有機質分解速率增大。相對于輕度退化草地,重度退化草地的草地植物生長速率降低,草地植物生長對土壤有機質的消耗速率、放牧侵蝕造成的土壤有機質損失速率、動物自然死亡速率增加。與重度退化草地相比,極度退化草地的草地植物生長速率、草地植物生長引起的土壤有機質損失速率降低,草地植物自然死亡速率、動物過度采食草地植物造成的草地植物損失速率、放牧侵蝕造成的土壤有機質損失速率、動物過度采食草地植物引起的動物增長速率、動物自然死亡速率增加。(2)基于能值分析理論,定量分析江河源區(qū)高寒草地退化序列的動態(tài)變化趨勢及差異大小。結果表明,原生、輕度、重度和極度退化草地,放牧侵蝕的動態(tài)變化趨勢依次為,先增加后達到平衡狀態(tài)、先減少再增加后減少、先增加后達到平衡狀態(tài)、呈擺動趨勢變化。平衡狀態(tài)下,輕度退化草地的生物量約是原生草地的13倍,重度退化草地的19倍,極度退化草地的54倍。輕度退化草地的動物數(shù)量約是重度退化草地的8倍,極度退化草地的10倍。(3)以能值為統(tǒng)一度量標準,綜合定量分析江河源區(qū)高寒草地放牧侵蝕的影響因子,量化比較各因子對草地放牧侵蝕量的影響大小。各因子的影響程度由大到小依次為:人為活動、動物過度采食草地植物引起的草地植物損失速率和動物增長速率、草地植物生長引起的土壤有機質損失速率、草地植物生長速率、土壤有機質分解速率、動物自然死亡速率、基于草地植物現(xiàn)存量采食草地植物引起的草地植物損失速率和動物增長速率、植物自然死亡速率、可更新環(huán)境資源可利用率、放牧侵蝕造成的土壤有機質損失速率。(4)人為管理能夠調整江河源區(qū)高寒草地退化序列的動態(tài)變化特征。對于原生草地,如果降低草地植物生長引起的土壤有機質損失速率,隨著草地生物量增加近2倍,放牧侵蝕量將減少約2個數(shù)量級;對于重度退化草地和極度退化草地,如果降低動物過度采食草地植物引起的草地植物損失速率和動物增長速率,隨著草地生物量增加近2倍,放牧侵蝕量將分別減少10倍多和約3個數(shù)量級。施加以上人為管理后,原生、重度退化和極度退化草地之間亦存在差異,主要為:原生草地和極度退化草地相似,基于能值的可持續(xù)發(fā)展指數(shù)小于1,環(huán)境負荷率大于100;重度退化草地基于能值的可持續(xù)發(fā)展指數(shù)大于10,環(huán)境負荷率約為0.11。主要結論有:(1)應對原生、重度退化和極度退化草地施加人為管理。原生草地,應以降低草地植物生長引起的土壤有機質損失速率為主,并輔以降低植物的自然死亡速率,例如適當放牧減少枯草和毒雜草比例,進而降低土壤有機質耗竭速率。重度退化草地和極度退化草地,應以降低動物過度采食草地植物引起的草地植物損失速率和動物增長速率為主,并分別輔以降低草地植物生長引起的土壤有機質損失速率和草地植物自然死亡速率,例如出售一部分動物降低載畜量,或同時用出售動物獲得的一部分資金購進服務,適當補播對草地具有修復和構建功能,能夠在較差環(huán)境中良好生長的豆科植物,以改良土壤結構,提高土壤肥力。(2)治理原生草地和極度退化草地,主要以增加環(huán)境的承載壓力為代價,獲得較高的能值產出,不利于自然環(huán)境和社會經濟的和諧發(fā)展。重度退化草地,在環(huán)境承載較小壓力時,能獲得較大的治理效果。(3)輕度退化草地的利用方式,即草地動物基于草地生物量采食草地植物相對合理。江河源區(qū)高寒草地的管理利用,可參考輕度退化草地利用強度,例如,如果控制草地植物被采食速率為0.3×草地生物量,應同時控制動物數(shù)量的凈增加速率為0.01×草地生物量-0.01×動物數(shù)量。
【關鍵詞】：江河源區(qū) 退化序列 放牧侵蝕 能值模型 草地管理
【學位授予單位】：蘭州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S812
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• Abstract5-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 選題背景11-12
• 1.1.1 江河源區(qū)的生態(tài)價值11
• 1.1.2 江河源區(qū)高寒草地退化現(xiàn)狀11-12
• 1.1.3 江河源區(qū)高寒草地放牧侵蝕研究的重要性12
• 1.2 退化草地治理措施研究進展12-13
• 1.3 能值分析的起源及研究進展13-15
• 1.4 技術路線15-17
• 第二章 研究內容與方法17-27
• 2.1 研究區(qū)概況17
• 2.2 實驗方法17-27
• 2.2.1 植被特征測定18-19
• 2.2.2 土壤特征測定19-22
• 2.2.3 能值分析理論22-27
• 第三章 江河源區(qū)高寒草地退化序列上植物多樣性與生產力的變化特征27-36
• 3.1 退化序列上草地的優(yōu)勢植物27-32
• 3.2 退化序列上草地的物種多樣性32
• 3.3 退化序列上草地的功能多樣性32-33
• 3.4 退化序列上草地的生物量33-34
• 3.5 退化序列上草地生物量與多樣性的相關性34
• 3.6 討論34-36
• 第四章 江河源區(qū)高寒草地退化序列上土壤理化性質的變化特征36-46
• 4.1 退化序列上草地地溫特征36-38
• 4.2 退化序列上草地地溫與有機質的關系38-39
• 4.3 退化序列上土壤顆粒組成與分形維數(shù)的關系39-42
• 4.4 退化序列上土壤侵蝕的影響因子分析42-43
• 4.5 討論43-46
• 第五章 江河源區(qū)高寒草地放牧侵蝕機理的能值集成分析46-75
• 5.1 能值模型和模擬參數(shù)的構建46-48
• 5.2 江河源區(qū)高寒草地退化序列上的能值評估48-53
• 5.2.1 原生草地能值評估48-49
• 5.2.2 輕度退化草地能值評估49-50
• 5.2.3 重度退化草地能值評估50-51
• 5.2.4 極度退化草地能值評估51-52
• 5.2.5 小結52-53
• 5.3 基于能值的江河源區(qū)高寒草地放牧侵蝕影響因子分析53-67
• 5.3.1 可更新環(huán)境資源可利用率（K1）53-54
• 5.3.2 草地植物生長速率（K2）54-55
• 5.3.3 草地植物自然死亡速率（K3）55-56
• 5.3.4 動物基于草地植物現(xiàn)存量采食草地植物引起的草地植物損失速率（K5）、動物增長速率（K9）56-57
• 5.3.5 土壤有機質分解速率（K6）57-58
• 5.3.6 放牧侵蝕造成的土壤有機質損失速率（K8）58-59
• 5.3.7 動物自然死亡速率（K11）59-60
• 5.3.8 草地植物生長引起的土壤有機質損失速率（K7）60-61
• 5.3.9 動物過度采食草地植物引起的草地植物損失速率（K4）和動物增長速率（K10）61-63
• 5.3.10 人為管理63-66
• 5.3.11 小結66-67
• 5.4 人為管理對江河源區(qū)高寒草地退化序列動態(tài)變化的影響67-75
• 5.4.1 人為管理對原生草地的影響67-69
• 5.4.2 人為管理對重度退化草地的影響69-71
• 5.4.3 人為管理對極度退化草地的影響71-73
• 5.4.4 小結73-75
• 第六章 總結和討論75-80
• 6.1 能值模型模擬草地動態(tài)變化的準確性分析75-76
• 6.2 草地放牧侵蝕影響因子分析及啟示意義76-77
• 6.3 人為管理對草地動態(tài)變化的作用77-78
• 6.4 管理江河源區(qū)高寒草地的參考方案78-80
• 參考文獻80-85
• 附錄85-88
• 在讀期間的研究成果88-89
• 致謝89

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