青藏高原高寒草甸植物群落退化過程和恢復(fù)機(jī)理的研究.pdf

1、由于物質(zhì)生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)利益的需求，畜牧業(yè)經(jīng)營者最大化地養(yǎng)殖家畜，致使大面積的草地超載過牧，從而導(dǎo)致草地生態(tài)系統(tǒng)出現(xiàn)了不同程度地退化或更嚴(yán)重的荒漠化，如青藏高原的典型高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)，一些地方出現(xiàn)了大面積草地的退化和沙化現(xiàn)象。因此，對(duì)于草地的退化過程與恢復(fù)機(jī)理問題的研究，是當(dāng)今全世界生態(tài)學(xué)界最為關(guān)注的熱點(diǎn)問題之一。地上部分植被多樣性、生產(chǎn)力等特征，植物群落結(jié)構(gòu)組成和地下營養(yǎng)循環(huán)是其研究的關(guān)鍵所在。鑒于此，通過施肥和模擬放牧對(duì)青藏高原東緣高寒草

2、甸生態(tài)系統(tǒng)的作用進(jìn)行了研究，試圖探明其退化過程與恢復(fù)的機(jī)理。許多研究業(yè)已表明，恢復(fù)的成功與否是建立在群落的特征、物種多樣性或生態(tài)系統(tǒng)的作用過程，近十年以來，尤其生物多樣性損失因果關(guān)系以及功能群多樣性的效應(yīng)，引起了生態(tài)學(xué)家的巨大的關(guān)注與廣泛的爭議。 我們的實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果顯示，在沒有施肥的情況下，物種多樣性較高，施肥導(dǎo)致物種多樣性顯著下降，而且其下降的程度隨施肥梯度的增加而增加。施肥后生產(chǎn)力顯著增加，但隨時(shí)間持續(xù)性地施肥，生產(chǎn)力在各個(gè)

3、施肥梯度都在逐漸下降，這說明持續(xù)性地施肥并不能夠維持高寒草甸群落高的生產(chǎn)力。這是以往研究前所未有的。盡管施肥也使總的個(gè)體密度降低，但禾草植物的密度和生物量卻顯著上升，這是因?yàn)樘砑酉拗菩再Y源后，尤其是在高肥力下，禾草植物依其本身特征的優(yōu)勢發(fā)生了補(bǔ)償效應(yīng)。而且，在高肥力下，當(dāng)施肥導(dǎo)致僅有少數(shù)功能群存活時(shí)，中等水平的刈割增加了功能群多樣性。以生物量指標(biāo)為衡量的依據(jù)，高肥力區(qū)的模擬放牧使禾草植物發(fā)生了補(bǔ)償效應(yīng)；中等肥力區(qū)輕度模擬放牧?xí)r發(fā)生了超補(bǔ)

4、償現(xiàn)象。結(jié)果還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)植物地上部分烘干的生物量超過50g/0.25m2，禾草類植物占優(yōu)勢；在25-50g/0.25m2范圍內(nèi)，主要為莎草科植物；而雜草，有毒草以及豆科植物主要分布在0-25g/0.25m2之間。這種分布格局有利于預(yù)測植物群落結(jié)構(gòu)和組成的變化。在生長季末，對(duì)控制區(qū)和各施肥梯度上基本的土壤資源進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)速效氮在施肥梯度上沒有發(fā)生顯著變化，而速效磷隨施肥梯度的增加而顯著的增加。由此可以推斷，高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)土壤資源可能受氮

5、元素的限制，而不是磷；有機(jī)質(zhì)沒有發(fā)生顯著變化，而土壤酸度隨施肥梯度的增加有減小的趨勢。施肥后植物群落的結(jié)構(gòu)也發(fā)生了顯著的變化，而短時(shí)間的模擬放牧除降低了植物的覆蓋度之外，沒有發(fā)生大的變化。在高施肥區(qū)，五年后物種豐富度從當(dāng)初平均30個(gè)/0.25m2，下降至平均8個(gè)/0.25m2。顯然從保護(hù)生物多樣性的角度出發(fā)，大量的持續(xù)性的施肥并不能解決草地管理所存在地問題，況且隨時(shí)間持續(xù)性的施肥，生產(chǎn)力還在顯著地下降。也不能因那些有毒雜草適口性較差而消

6、除，因?yàn)樗麄優(yōu)榫S持高寒草甸的生態(tài)系統(tǒng)起著不可替代的平衡作用。各功能群植物對(duì)模擬放牧的反應(yīng)不同，不僅取決于功能群植物的生長能力等特點(diǎn)，還與土壤中的有效資源和干擾的強(qiáng)度有關(guān)。理解這些機(jī)理有助于較好地管理面臨退化的草地或草甸。 干擾假說一般認(rèn)為，由于中等水平的干擾而抑制優(yōu)勢物種使得物種豐富度達(dá)到最大值，即具有單峰模式的關(guān)系，基于此假說，我們預(yù)測將刈割作為干擾來分析它對(duì)高寒草甸植物多樣性和生產(chǎn)力的效應(yīng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)短時(shí)間的刈割并不與干擾假說

7、完全吻合，出現(xiàn)其模式還與土壤中的肥力有關(guān)。因此，當(dāng)符合一定條件時(shí)(如氣候，土壤肥力等)，干擾假說才能普遍適應(yīng)。然而生產(chǎn)力和物種多樣性的關(guān)系隨年際的動(dòng)態(tài)變化而在改變，而且個(gè)體密度對(duì)其二者的單峰模式關(guān)系變化具有很大的作用?？傮w分析表明，短時(shí)間的模擬放牧對(duì)物種多樣性、生產(chǎn)力及個(gè)體密度沒有顯著的變化，但它卻很顯著的改變了諸如生產(chǎn)力與物種多樣性、生產(chǎn)力和個(gè)體密度以及物種多樣性和個(gè)體密度之間的關(guān)系，由此我們可以看出其干擾的內(nèi)在機(jī)制。因此，盡管對(duì)這些