半干旱黃土高原丘陵山羊牧道景觀結(jié)構(gòu)與形成機制.pdf

1、牧場占陸地表面25％以上，對全球生態(tài)過程和社會經(jīng)濟具有重要影響。放牧牲畜采食踩踏形成的小路徑，即牧道，廣泛分布于干旱、半干旱以及濕潤和高山地區(qū)的坡地牧場。半干旱黃土高原丘陵分布有典型的牧道景觀，本文定量刻畫了山羊牧道景觀基本景觀單元結(jié)構(gòu)、牧道網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并分析了牧道網(wǎng)絡(luò)中的山羊活動行為。在基本景觀單元結(jié)構(gòu)方面，我們首先將基本景觀單元劃分為三個組成部分，分別為：牧道、凸肩區(qū)和坡間區(qū)，繼而通過樣方法和自制微地形采樣框，獲取了每個組成部分的微地

2、形特征、植物群落特征和土壤特征。在牧道網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方面，通過攝影測量和地理信息系統(tǒng)相結(jié)合，運用圖論方法，對牧道網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進行了定量刻畫。在山羊活動行為方面，通過對山羊走過牧道景觀過程的拍攝，重建了山羊在牧道網(wǎng)絡(luò)中的移動軌跡，刻畫了山羊采食和路徑選擇行為。上述研究得到如下主要結(jié)果：
　　1.牧道景觀具有顯著的微地形、植物和土壤空間異質(zhì)性，形成帶狀格局。牧道景觀的基本景觀單元從上到下包含三個組成部分，牧道、凸肩區(qū)和坡間區(qū)。牧道的坡度低，土壤

3、容重高，具有表層土壤硬殼，很少有植物和生物結(jié)皮覆蓋。凸肩區(qū)的坡度居中，土壤容重最低，植物地上生物量和土壤養(yǎng)分含量最高。坡間區(qū)坡度最大，土壤容重居中，土壤養(yǎng)分含量最低，生物結(jié)皮覆蓋面積（>80%）最高。降水后水分分配具有相應(yīng)的空間異質(zhì)性：牧道最多，坡間區(qū)最少，凸肩區(qū)中等。通過地表徑流和地下存貯方式，牧道為凸肩區(qū)植物生長提供水分。
　　2.牧道網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與山羊采食行為相適應(yīng)。節(jié)點密度0.3個/m2，其中約30%為2度節(jié)點，60%為3度節(jié)

4、點，10%為4度節(jié)點，沒有發(fā)現(xiàn)度數(shù)大于4的節(jié)點。牧道網(wǎng)絡(luò)由平行牧道和連接牧道組成，平行牧道幾乎平行于水平面，偏轉(zhuǎn)角（與所在山坡水平線夾角）8.0°，連接牧道偏轉(zhuǎn)角27.4°，作為平行牧道之間的連接。牧道網(wǎng)絡(luò)的基本連接單元可以看作是由一個節(jié)點和直接與該節(jié)點連接的所有邊組成，本文發(fā)現(xiàn)牧道網(wǎng)絡(luò)由14種基本連接單元組成，繼而分析了每種類型的結(jié)構(gòu)。牧道網(wǎng)絡(luò)中多邊形長寬比超過4，水平長度3~8 m，垂直長度僅0.6~1.6 m。
　　3.牧道

5、網(wǎng)絡(luò)可能會提高山羊采食效率。牧道平緩的坡度和堅硬的表面有助于山羊更加平穩(wěn)的站立和通過，減少移動能量消耗。牧道植被覆蓋低，植物對山羊移動阻擋小，減少了移動距離而增加了效率。山羊?qū)嶋H使用牧道偏轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)角都相對小，偏轉(zhuǎn)角平均11°，轉(zhuǎn)角平均16°。連接牧道偏轉(zhuǎn)角具有一定程度的優(yōu)化性，爬山效率可能較高。超過93%的采食發(fā)生于牧道，牧道不僅是牲畜行走道路，也是采食道路。牧道網(wǎng)絡(luò)中山羊采食位點主要分布于山羊上前方約80 cm半徑內(nèi)，該距離意味著山羊

6、無需離開牧道即可采食88.0%的非牧道區(qū)域。
　　4.牧道景觀維持過程中，存在一個正反饋過程。山羊踩踏降低牧道坡度、增加土壤容重、形成表面土壤硬殼，這有助于牧道捕獲并且二次分配水到凸肩區(qū)，形成凸肩區(qū)的植物條帶和“條帶狀肥料島”；牧道網(wǎng)絡(luò)有助于減少能量消耗，增加采食效率，從而山羊更傾向于使用牧道。牧道也具有可能的動態(tài)機制，坡間區(qū)下部、牧道和凸肩區(qū)對沉積物的有效捕獲將導(dǎo)致牧道寬度向內(nèi)增加，使得牧道向上移動。
　　總之，牧道對微地