不同放牧强度下内蒙古克鲁伦河流域草原植物功能群的多样性

不同放牧强度下内蒙古克鲁伦河流域草原植物功能群的多样性

草地生态系统是中国最重要的生态系统之一。同时，在研究生物多样性的功能和维持机制方面，是最受关注的自然和半自然生态系统，具有很大的生态功能价值。放牧是改变草地自然过程、影响物种持久性并影响植物群落的结构和组成的干扰类型之一,放牧干扰的生态学作用受到越来越广泛的关注1研究领域的总结和研究方法1.1大气候区551n克鲁伦河流域草原位于内蒙古呼伦贝尔草原(116°40′11.1″-117°23′09.6″E,47°55′02.6″-49°14′42.1″N)。属中温带大陆性季风半干旱气候。冬季寒冷漫长,夏季温和短暂,雨热季节集中在6、7月份。年降水量为200~300mm,年平均气温-4~2℃。地带性土壤类型为栗钙土。群落优势种为克氏针茅(Stipakrylovii)、羊草(Leymuschinensis)、糙隐子草(Cleistogenessquarrosa)等。1.2学习方法1.2.1样方设置与样品采集在研究区为具有代表性的克氏针茅草原,以不同的利用方式和放牧强度为依据划分出轻度放牧、中度放牧和重度放牧3个不同放牧强度的样地。轻牧样地为围栏区,自2001年开始封育,生长季不受人为干扰,冬季放牧,优势种为糙隐子草(Cleistogenessquarrosa)。中牧样地为轮牧区,植被在间歇时段可以得以恢复,优势种为克氏针茅。重牧样地为自由放牧区,常年受放牧压力影响,优势种为多根葱(Alliumpolyrhizum)。参考王明玖2014年7月,在3个样地选择典型地段分别设置3条50m样线,间隔5m做1m×1m的样方30个,随机从中选取10个样方,记录样方内所有物种的株数、种群盖度(Penfound-Howard法)、平均高度和最高高度。每个样方采用刈割法获取种群的地上现存量,分种装袋在实验室烘干(80℃,48h),获得各物种的干物质量。其中,丛生型植物的株数以其分蘖数为准。1.2.2灌木生物量采集因子依据植物的生态学特征,将群落物种依据生活型划分为以下四类功能群: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同试验样方功能群个数的测算综合优势度采用SDR式中:C′为相对盖度,H′为相对高度,D′为相对密度,W′为相对生物量(干重)。物种丰富度:相同试验样地内所有试验样方物种数的均值。功能群多样性:相同试验样地内所有试验样方中功能群个数的均值。载畜量的估算方法:载畜量=试验区草地面积/全年每羊单位所需草地面积;暖(冷)季每羊单位所需草地面积=[暖(冷)季放牧天数×日食量]/[暖(冷)季单位面积产草量×利用率],全年每羊单位所需草地面积为暖、冷季每羊单位所需草地面积之和。用SPSS19.0软件对试验数据进行统计分析,用均值和标准误表示测定结果,分别对相同放牧强度不同功能群间优势度和地上生物量、相同功能群在不同放牧强度上优势度和地上生物量进行单因素方差分析,显著性水平a=0.05。采用Excel2007制图。2结果2.1不同放牧强度对茶多酚禾草物种数的影响从不同放牧条件下功能群的物种组成及指标来看,轻牧、中牧和重牧3个试验样地上的总物种数分别为20、23和18种;多年生禾草物种数随放牧强度增加呈现下降趋势,多年生非禾草物种数在3个样地中均占较大比例;与轻牧、中牧相比,重度放牧条件下多年生禾草、灌木、半灌木的物种数有所降低,但一、二年生草本物种数高于其他放牧条件(表1、表2、表3)。2.2不同放牧强度对草地功能群的影响比较不同放牧梯度上物种丰富度可知,轻度放牧的物种丰富度最低,显著低于中牧和重牧(P<0.05),且中牧和重牧的物种丰富度无显著差异(P>0.05)(图1)。在3种不同放牧强度的利用方式下,草地的功能群多样性无显著差异(P>0.05)(图1)。且物种丰富度与功能群多样性无线性关系(图2)。2.3不同牧活剂品种对湿地优势度的影响不同放牧强度下,同一群落的不同功能群间的优势度有显著差异(P<0.05)。轻牧条件下,多年生禾草优势度较高,一、二年生草本优势度较低,多年生非禾草和灌木、半灌木二者之间的优势度无显著差异(P>0.05)。中牧条件下,多年生禾草和多年生非禾草的优势度显著高于灌木、半灌木和一、二年生草本的优势度(P<0.05)。重牧条件下多年生非禾草有较高的优势度,显著高于其他3个功能群(图3)(P<0.05)。轻牧和中牧条件下,多年生禾草具有较高的地上生物量而一、二年生草本在各自的群落中生物量较小。重牧条件下,多年生非禾草生物量最高,与其他3个功能群的生物量有较大差异,并且多年生禾草和灌木、半灌木以及一、二年生草本三个功能群间的生物量无明显差异(图3)。2.4不同放牧强度对功能群优势度的影响多年生禾草在轻牧和中牧条件下的优势度显著高于重牧(P<0.05);多年生非禾草的优势度随着放牧强度的增加而增加,3种放牧强度下功能群的优势度差异显著(P<0.05);灌木、半灌木与多年生非禾草的优势度相反,随着放牧强度的增加优势度呈现递减的趋势,各种放牧强度下的功能群优势度也有显著差异;一、二年生草本的优势度随放牧强度的变化无显著变化(P>0.05)(图3)。多年生禾草在轻牧和中牧条件下的地上生物量显著高于重牧(P<0.05);多年生非禾草的地上生物量随着放牧强度的增加而显著增加(P<0.05);灌木、半灌木反之,但中牧和重牧条件下无显著差异(P>0.05);一、二年生草本的地上生物量随放牧强度增加呈现递增趋势,轻牧与重牧间差异显著(P<0.05),但轻牧和中牧、中牧和重牧间无显著差异(P>0.05)(图3)。3不同放牧强度对植物群落特征的影响植物功能群不仅是草原景观的基本特征,同时也是草原生态系统结构组成和作用得以体现的基础。放牧干扰通过影响群落功能群多样性和物种多样性放牧是控制植物群落特征的主要因子,也是推动草原退化的主要因素显然,上述不同的放牧强度所表征的3种草地利用方式对草原的植被结构、功能群特征等产生了很大的影响。但放牧干扰对群落植物的多样性和生产力及其稳定性的影响也不是完全同步的4不同放牧强度对功能群多样性的影响放牧强度是影响草原植物群落物种多样性和生产力的重要因素,中度放牧条件下群落物种总数和物种丰富度均维持较高水平,符合“中度干扰假说”;3种放牧强度下多年生非禾草均在群落中占有较大比例;不同放牧强度下群落功能群多样性无显著差异,且物种多样性与功