放牧對(duì)典型草原生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能影響的研究.pdf

1、放牧對(duì)典型草原生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能具有重要影響。目前因過(guò)度放牧導(dǎo)致的草地退化已成為牧區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)的主要制約因素。深入研究草原生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能對(duì)放牧的響應(yīng)及其維持機(jī)制，對(duì)于遏制草地退化，恢復(fù)草地生態(tài)平衡，實(shí)現(xiàn)草原利用的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的理論和實(shí)踐意義。本研究依托中國(guó)科學(xué)院內(nèi)蒙古草原生態(tài)系統(tǒng)定位研究站的放牧控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，以典型草原生態(tài)系統(tǒng)為研究對(duì)象，系統(tǒng)地分析了不同降水年型（豐水年份和平水年份）和地形（平地和坡地）條件下放牧強(qiáng)

2、度對(duì)植物多樣性、地上生產(chǎn)力、碳氮儲(chǔ)量、水土保持等服務(wù)功能的影響及其機(jī)制。該放牧實(shí)驗(yàn)平臺(tái)始于2005年，實(shí)驗(yàn)設(shè)置有7個(gè)放牧強(qiáng)度:0、1.5、3.0、4.5、6.0、7.5和9.0 sheep hm-2，其中SR0為對(duì)照，SR1.5和SR3.0為輕度放牧處理，SR4.5和SR6.0為中度放牧處理，SR7.5和SR9.0為重度放牧處理。實(shí)驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共計(jì)14個(gè)實(shí)驗(yàn)小區(qū)。本研究的主要結(jié)果如下:
　　1.放牧對(duì)典型草原生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

3、和植物多樣性均具有顯著影響。隨放牧強(qiáng)度的增加，植物多樣性（α多樣性、β多樣性和γ多樣性）均呈逐漸降低的趨勢(shì)。過(guò)度放牧導(dǎo)致群落之間的共有種增多，使物種趨同。在植物功能群水平，優(yōu)勢(shì)種、常見(jiàn)種和稀有種對(duì)放牧的響應(yīng)不同，放牧對(duì)稀有種的影響最大，常見(jiàn)種次之，優(yōu)勢(shì)種最低。放牧導(dǎo)致常見(jiàn)種和稀有物種喪失，進(jìn)而使得局域尺度上的物種多樣性降低。本研究進(jìn)一步表明，干旱加劇了過(guò)度放牧對(duì)生物多樣性的影響。
　　2.放牧強(qiáng)度和年際間的氣候變化均對(duì)典型草原地上

4、凈初級(jí)生產(chǎn)力具有顯著影響。隨放牧強(qiáng)度的增加，地上凈初級(jí)生產(chǎn)力呈先升高后降低的趨勢(shì)，兩年度平均以輕度放牧強(qiáng)度的SR3.0處理為最高。每公頃羊增重與放牧強(qiáng)度之間呈顯著正相關(guān)關(guān)系;但每公頃只羊增重隨放牧強(qiáng)度的增加呈先升高后降低的趨勢(shì)，以SR3.0處理為最高。綜合分析草原初級(jí)和次級(jí)生產(chǎn)力的變化趨勢(shì)可知，草地在放牧強(qiáng)度3.0 sheep hm-2時(shí)達(dá)到了最大生產(chǎn)力。
　　3.草原植物的碳、氮儲(chǔ)量在不同放牧強(qiáng)度處理間均存在顯著差異，且在不同年

5、份與地形間呈現(xiàn)不同的響應(yīng)格局。隨放牧強(qiáng)度的增加，植物碳、氮儲(chǔ)量在平地放牧系統(tǒng)中逐漸降低，在坡地放牧系統(tǒng)中呈先升高后降低的趨勢(shì):重度放牧處理的植物碳、氮儲(chǔ)量均顯著低于對(duì)照區(qū)和輕度放牧區(qū)。放牧對(duì)土壤和根系碳、氮密度的影響主要體現(xiàn)在0～10 cm土壤表層，對(duì)深層土壤的影響較小。不同放牧梯度下的草地總碳儲(chǔ)量之間存在顯著差異，以重度放牧處理最低;各處理的總氮儲(chǔ)量之間無(wú)顯著差異。
　　4.降雨強(qiáng)度是引起草地水土流失的主控因子之一，降雨強(qiáng)度越大

6、，徑流水量、徑流土流失量以及碳素、氮素流失量越高。重度放牧加劇了強(qiáng)降雨下的水土流失。隨放牧強(qiáng)度的增加，植被蓋度和凋落生物量降低;地上植物現(xiàn)存量在平地放牧系統(tǒng)中逐漸降低，在坡地放牧系統(tǒng)中呈先升高后降低的趨勢(shì)，均以重度放牧處理為最低。徑流水量、徑流土流失量以及碳素、氮素流失量均隨放牧強(qiáng)度增加而顯著升高。本研究表明，降雨強(qiáng)度的大小決定了徑流是否能夠產(chǎn)生;相同降雨條件下，放牧強(qiáng)度、地形坡度和地表植被則決定了徑流水、徑流土、碳素和氮素流失量的多少

7、。為了保留適度的地上植被，避免發(fā)生嚴(yán)重的水土流失，應(yīng)控制草地載畜率不超過(guò)4.5 sheep hm-2。
　　綜上所述，放牧對(duì)典型草原生態(tài)系統(tǒng)的植物多樣性、生產(chǎn)力、碳氮儲(chǔ)量和水土保持等服務(wù)功能均有顯著影響。本實(shí)驗(yàn)條件下，當(dāng)放牧強(qiáng)度為4.5 sheep hm-2時(shí)，在平地放牧系統(tǒng)中，兩年度的平均物種豐富度為13，地上凈初級(jí)生產(chǎn)力為239.25 g m-2，植物——土壤系統(tǒng)碳、氮儲(chǔ)量分別為1863.00 g m-2和164.75 g m