放牧干擾對(duì)灌草地土壤植被空間格局的影響.pdf_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1、長(zhǎng)期放牧導(dǎo)致荒漠草原地表凋落物儲(chǔ)存較少,且干旱少雨氣候不利于其分解,而家畜排泄物能夠在較短時(shí)間內(nèi)將養(yǎng)分釋放,對(duì)放牧草地生態(tài)系統(tǒng)有很重要的影響。同時(shí),放牧及灌木入侵導(dǎo)致土壤資源斑塊的空間異質(zhì)性,影響植物物種的組成和群落分布,進(jìn)而影響草地穩(wěn)定性。在較小空間尺度上,地形、放牧、種間競(jìng)爭(zhēng)等導(dǎo)致植被分布格局空間異質(zhì)性,可能是維持較大尺度上群落多樣性、生產(chǎn)力及植被穩(wěn)定性的重要因素。自由放牧草地羊糞歸還作用在空間上往往表現(xiàn)出一定梯度分布格局,是影響自

2、由放牧草地土壤與植被空間分布與演替動(dòng)態(tài)的重要因素。為深入認(rèn)識(shí)荒漠草原放牧對(duì)草地的影響格局與作用機(jī)制,以寧夏鹽池荒漠草原圍欄放牧草地為研究對(duì)象,選取3個(gè)不同的微地形地貌。采用地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法,重點(diǎn)分析不同微地形尺度上草地植物與土壤空間變異規(guī)律及其與家畜排泄物、枯落物地貌等環(huán)境因子之間的關(guān)系。獲得主要結(jié)論如下:
  (1)從土壤養(yǎng)分的空間結(jié)構(gòu)C/(C+C0)看:微地形Ⅰ全磷具有較強(qiáng)空間自相關(guān)性,有機(jī)碳和全氮為中等程度的空間自相關(guān),Ⅱ區(qū)土壤

3、養(yǎng)分中等程度空間自相關(guān),Ⅲ區(qū)與微地形Ⅰ區(qū)土壤養(yǎng)分空間結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出相似的特征。從空間自相關(guān)范圍看:微地形Ⅰ、Ⅱ區(qū)土壤全氮變程最大,全磷最小;Ⅲ區(qū)有機(jī)碳變程最大。分形維數(shù)D分析表明:Ⅰ區(qū)全磷>有機(jī)碳>全氮;Ⅱ全磷空間異質(zhì)性最大,其次是5~10cm有機(jī)碳和全氮,0~5cm全氮和有機(jī)碳異質(zhì)性最小;Ⅲ全磷空間異質(zhì)性最強(qiáng),其次為5~10cm有機(jī)碳,全氮以及0~5cm有機(jī)碳空間異質(zhì)性均較小。
  (2)從土壤養(yǎng)分空間異質(zhì)性影響因素看,在0~5cm

4、土層:微地形Ⅰ區(qū),土壤有機(jī)碳、全氮和全磷空間變異的主要控制因子分別為相對(duì)高程、地表羊糞量和植被蓋度;檸條位置和大小也顯著影響有機(jī)碳分布;N/P空間變異的主要控制因子為地表羊糞量。微地形Ⅱ區(qū)有機(jī)碳顯著性影響因子為相對(duì)高程和0.25~2mm土壤粗砂粒含量;全氮的顯著性影響因子為物種數(shù)和枯落物;全磷的顯著性影響因子為相對(duì)高程、0.0385~0.25mm土壤細(xì)砂粒含量、檸條位置;土壤N/P的主要控制因子為物種數(shù)。微地形Ⅲ區(qū)域,有機(jī)碳和全氮的主要

5、控制因子分別凋落物和植被密度,全磷的顯著性影響因子分別為相對(duì)高科、全鹽、植被蓋度,C/N和N/P受到生態(tài)因子的綜合作用影響。在5~10cm土層土壤養(yǎng)分空間變異特征中:微地形Ⅰ區(qū),有機(jī)碳主要控制因子為相對(duì)高程和枯落物;全氮、全磷主要控制因子為植被蓋度,N/P主要控制因子0~0.0385mm土壤粘粉粒含量。微地形Ⅱ區(qū),有機(jī)碳顯著性影響因子為相對(duì)高程、0.0385~0.25mm土壤細(xì)砂粒含量和枯落物;全氮顯著性影響因子為物種數(shù)和0.25~2m

6、m土壤粗砂粒含量;全磷顯著性影響因子為全鹽;N/P的顯著性影響因子為物種數(shù)和全鹽。微地形Ⅲ區(qū),有機(jī)碳的顯著性影響因子為相對(duì)高程、全鹽、0.0385~0.25mm土壤細(xì)砂粒含量;全氮的主要控制因子為全鹽;全磷顯著性影響因子相對(duì)高程和全鹽;C/N的主要控制因子為檸條位置。
  (3)植被半方差模型擬合及其參數(shù)分析結(jié)果表明:微地形Ⅰ區(qū),植被特征變量中,蓋度的空間依賴性較強(qiáng),其次分別為植物密度、物種數(shù),植物群落多樣性中,豐富度指數(shù)空間異質(zhì)

7、性最大,其次分別是均勻度、香濃維納指數(shù)。微地形Ⅱ區(qū),植被特征變量空間異質(zhì)性特征為:物種數(shù)>密度>蓋度;植物群落多樣性指數(shù)的空間異質(zhì)性特征為香濃維納指數(shù)H>豐富度指數(shù)M>均勻度指數(shù)J。微地形Ⅲ區(qū),植被特征變量中,空間異質(zhì)性密度最大,其次是蓋度,物種數(shù)最小,植物群落多樣性均表現(xiàn)同質(zhì)性。
  (4)植被空間異質(zhì)性影響因素分析結(jié)果表明:微地形Ⅰ區(qū),環(huán)境因子:高程是植被特征及多樣性的主要控制因子。土壤養(yǎng)分中:0~5cmTP和5~10cmSO

8、C是植被密度、蓋度主要控制因子(負(fù)相關(guān)),物種數(shù)受到綜合因素的影響,0~5cmTN和5~10cmSOC是植被多樣性主要控制因子(正相關(guān))。微地形Ⅱ區(qū),環(huán)境因子:高程是植被物種數(shù)和多樣性的主要控制因子。土壤養(yǎng)分中:0~5cm全磷是植被的主要控制因子,5~10cm土壤養(yǎng)分對(duì)植被影響較為復(fù)雜;植物多樣性主要受到全氮和全磷的控制。微地形Ⅲ區(qū),植物蓋度控制因子為枯落物量、0.25~2mm土壤粗砂粒含量、全磷;密度和豐富度的控制因子為相對(duì)高程和TP

9、;香濃維納指數(shù)的主要控制因子為枯落物、TN。從方差解釋量來(lái)看,此區(qū)域土壤養(yǎng)分占主導(dǎo)地位,地形因素影響減弱。
  (5)整個(gè)研究區(qū)域,地表羊糞量與土壤養(yǎng)分資源異質(zhì)性斑塊的形成有關(guān),且僅在重度放牧干擾下控制0~5cm全氮的空間分布,進(jìn)而影響植被空間格局。土壤有機(jī)碳和全磷空間分布主要受到地形因子(相對(duì)高程)影響,且從微地形Ⅰ到微地形Ⅲ區(qū),其影響的程度逐漸減弱;全氮空間分布主要受到植被因子(密度、蓋度、物種數(shù))的影響,土壤C/N和N/P受

10、到較多因素的影響。微地形Ⅰ到Ⅲ區(qū),地形因子對(duì)植被空間分布格局的控制作用逐漸較小直到消失。植被因子中,檸條位置和大小對(duì)植物群落分布有一定程度的影響,而非主要控制因素;枯落物對(duì)植被的影響作用逐漸增加。土壤養(yǎng)分對(duì)植被的影響作用較復(fù)雜。
  (6)微地形小尺度上,首先是地形地貌影響土壤養(yǎng)分再分配和植被的空間分布。其次,重度放牧干擾下,地表羊糞量影響土壤氮素的空間格局,進(jìn)而影響植被的空間分布及異質(zhì)性。中度和輕度放牧干擾下,地表羊糞量可能在很

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