不同土地利用方式对浑善达克沙地植物群落功能和结构的影响研究

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草地作为陆地生态系统重要组成部分,在净化空气、固碳释氧、提供畜牧产品、维持生物多样性以及防风固沙等方面都发挥着十分重要的作用。不同的土地利用方式(围封割草、适度放牧)对草地生态系统的生物多样性、净初级生产力、土壤物理性状、土壤养分循环等方面都将产生很大的影响.浑善达克沙地位于内蒙古中部锡林郭勒草原南端,在空间格局上相间分布着沙丘、滩地、湿地等草地类型。不同土地利用方式(围封割草、适度放牧)对不同生境类型草地的影响机制,可以为我们更加合理有效的利用草地土地资源提供理论依据。以浑善达克沙地常见的滩地(冰草群落、冷蒿群落、羊草群落、针茅群落、拂子茅群落)、沙丘(虫实群落)以及湿地(星星草群落、芦苇群落)作为试验对象,2008年以来连续5年对以上8种植物群落进行了野外调查取样以及室内试验分析,主要的研究结果如下:
  1.适度放牧样地地上植被的物种丰富度更加稳定,优于围封割草样地。调查初期围封割草样地的8种植物群落在物种丰富度、植被盖度、植物高度等三个方面的指标均显著高于自由放牧8种植物群落(P<0.05),随着时间的推移,围封割草样地的7种群落(蒙古虫实群落除外)的物种丰富度呈整体下降趋势(分别下降5.66%至46.49%),适度放牧样地的7种群落的物种丰富度呈相对稳定状态,到调查末期适废放牧样地的植物群落的植物物种丰富度显著高于围封放牧的样地(P<0.05)。
  对沙丘而言,围封割草样地的植物物种丰富度、植被盖度、植物高度等三个指标显著优于适度放牧样地(P<0.05).对潍地和湿地而言,围封割草样地的物种丰富度显著高于适度放牧样地的物种丰富度(P<0.05),至调查末期适度放牧样地的物种丰富度显著高于围封割草样地(P<0.05)。
  2.适度放牧样地可以维持相对稳定的初级生产力。5年的数据表明,围封割草样地的7种植物群落(蒙古虫实群落除外)的地上生物量与地下生物量都显著高于适度放牧样地(P<0.05)。随着时间的推移,围封割草样地7种植物群落的地上生物量和地下生物量都呈显著下再争趋势(分别下降6.05%至49.84%、7.80%至60.13%)(P<0.05),适度放牧土地利用方式下8种植物群落的地上生物量和地下生物量未呈下降趋势,其均维持相对稳定的状态。
  对于围封割草样地,3种生境类型(沙丘样地、滩地样地、湿地样地)的地上生物量与地下生物量都显著高于适度放牧样地(P<0.05)。滩地和湿地是浑善达克沙地净初级生产力的主要贡献者,围封割草条件下其地上生物量与地下生物量都呈逐年下降趋势(P<0.05)。适度放牧可保证土壤物理性状整体更加稳定。无论围封割草还是适度放牧的同一植物群落土壤容重差异不显著(P>0.05)。2008年到2012年数据表明,8种植被群落的土壤客重与土壤含水量都呈动态变化过程.8种植被群落的土壤容重年纪间未呈现出逐年下降或升高的趋势(P>0.05)。
  围封割草与适度放牧的沙丘样地、滩地样地、湿地样地的土壤容重、土壤含水量数据均未呈现出逐年下降或升高的趋势(P>0.05)。
  3.适度放牧的土地利用方式有利于土壤养分的维持。7种植物群落(蒙古虫实群落除外)在围封割草土地利用方式下土壤中全氮、速效磷、速效氮以及有机碳含量连续5年下降,其中2012年的土壤全氮、速效磷及速效磷含量显著低于该群落2008年的土壤养分数据(P<0.05),土壤全氮的下降范围在9.59%到31.65%之间,速效磷含量的下降范围在3.82%到31.53%之间,土壤有机磁含量的下降范围在7.8%到22.05%之间.适度放牧样地土壤养分相对稳定。适度放牧样地和围封割草样地土壤速效钾含量都没未出现显著变化(P>0.05)。
  无论围封割草样地的三种生境类型(沙丘样地、滩地样地、湿地样地)还是适度放牧样地的三种生境类型(沙丘样地、滩地样地、湿地样地)土壤速效钾含量差异不显著(P>0.05)。围封割草样地沙丘样地、滩地样地以及湿地样地的全氮含量、速效氮含量、有机碳含量及速效磷含量显著下降(P<0.05),适度放牧样地年纪问养分条件维持相对稳定。
  4.综合分析和处理土壤中有机碳、全氮、速效氮、速效磷、速效钾、碳氮比、容重、含水量、电导率以及年纪降雨量等生态数据,用植物群落的地上生物量和地下生物量数据,分别与前面的土壤理化等数据建立相关的数学回归模型,我们得到以下几个重要结论:1对于围封割草样地而言,其地上生物量的主要限制性生态因子是土壤(0-30cm)速效磷含量,对于适度放牧的样地而言主要限制性生态因子是土壤含水量;2围封割草样地地下生物量主要受土壤(0-30cm)速效磷含量影响,适度放牧样地受土壤(0-30cm)速效钾含量的影响最大。
  5.植物物种丰富度变化是衡量一个植物群落稳定性的重要指标,同样利用逐步回顾的数学分析方法,综合分析5年来土壤的理化性质等数据的变化.我们得到以下重要结论:1适度放牧样地植被的物种丰富度相对于围封割草样地来说更加稳定;2适度放牧样地的植物物种丰富度的限制性生态因子是土壤土壤(0-30cm)速效磷含量,围封割草样地受土壤(0-30cm)速效钾含量的影响最大;3围封割草下沙丘、滩地和湿地的植物物种丰富度都有一种土壤养分条件起决定性的作用,适度放牧样地得到了相同的结论。
  以上结果表明,适度放牧样地不但可以提供更稳定的地上生物量、地下生物量和物种丰富度,其土壤养分条件也明显好于围封割草样地:综合比较和分析目前浑善达克沙地适度放牧样地与围封割草样地两种主要的土地管理模式,从生态系统的可持续发展和利用效率考虑,适度放牧是该地区更加合理和有效的草地利用方式。
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