人工扰动对玛曲高寒沙化草地植物多样性和生产力的影响

论文摘要

近年来青藏高原草地沙化日趋严重,位于黄河第一弯的甘肃省玛曲县是黄河径流重要的汇集区和黄河上游至源头的重要水源涵养区。补充黄河水量约达45%。但由于人口和牲畜的增加,掠夺式经营使草场退化严重,湿地萎缩。全县近90%的天然草地出现了不同程度的退化和沙化,其中沙化面积达5×104hm2以上,且每年以10.8%的速度蔓延。研究人工扰动对高寒沙化草地植物多样性和生产力的影响,以及草地植物群落特征和演替状况,对玛曲县高寒草地生态环境恢复和沙漠化防治有重要意义。本论文采用围栏、施肥和补播等方法研究了人工扰动对高寒沙化草地生态系统中植物多样性与生产力,以及草地植物群落生态位特征的影响,主要取得了以下结果:1施肥使高寒沙化草地植物群落高度明显增加,氮肥、磷肥和有机肥混合施肥效果最好,可使群落高度增加76.75%。施肥使植物个体增高增壮,使得植被盖度整体上增加,3种肥料混合施肥盖度可增加7%。在高寒沙化草地补播禾草后,对草群高度影响不大,垂穗披碱草、中华羊茅和草地早熟禾混播使平均高度增加了26%。补播明显增加了植被盖度,其中3种禾草混播可使盖度增加7%。施肥和补播使沙化草地高度和盖度增加,可以防止沙化草地进一步沙化,对高寒沙化草地的恢复起到重要的作用。2施肥使物种丰富度显著下降,草群密度减小,3种肥料混施可使物种数比对照减少了17.24%,密度减少30.09%。施肥使Pielou均匀度指数增大,Simpson指数和Shannon-Wiener指数减小。补播使物种丰富度增加,草群密度都明显增大,补播草地早熟禾使物种数增加了8.08%,混播中华羊茅和垂穗披碱草使密度增加了39.65%。补播后各处理Pielou均匀度减小,Simpson指数,Shannon -Weiner指数也减小,其中单播中华羊茅,和混播中华羊茅和垂穗披碱草显著减小。施肥和补播都使草地植物多样性下降。3施肥后使草地地上生物量比对照显著增加,3种肥料混施使地上生物量增加150.33%。施肥后生产力的增加主要是因为禾草类生物量的增加,禾草类占到地上总生物量的50%左右。禾草类生物量的增加,使草地可食牧草的比例增加,也提高了草地的经济价值和营养价值。补播后地上生物量比对照显著增加,3种禾草混播后地上生物量增加了55.74%左右,禾草类占到总地上生物量的50%以上,补播禾草后,草地群落以禾本科为主要的产量构成因素,草地的经济价值也得以提高。施肥和补播对提高草地生产力有明显的作用,有利于高寒沙化草地的恢复,也有利于高寒草地生态环境保护。4沙化草地群落结构不稳定,存在高度异质性,与其它草地群落结构不同,多样性-生产力没有明显的相关关系。施肥后多样性-生产力是U型相关关系,R2达到0.73;但补播后多样性-生产力是近似U型关系,R2仅为0.31,相关性不高。5玛曲高寒沙化草地当前的优势种是异针茅,围栏、施肥和补播都没有改变异针茅的优势地位。乳浆大戟和高山唐松草等作为高寒沙化草地的主要杂草,具有很强的生态适应性和竞争能力,它们与优势种异针茅和亚优势种紫羊茅等在生态环境资源的利用上相似程度较高,在群落的演替过程中起着重要作用。经过围栏、施肥和补播两年后,禾草得到较好的生长,种间竞争由杂类草之间的竞争,以及杂草与其它种群的竞争逐渐转变为杂类草与禾草之间的竞争。随着禾草类个体数,盖度和高度的增加,禾草竞争力增强,对其它种群造成抑制,杂类草减少,草地的利用价值得以提高。人工扰动措施围栏、施肥和补播禾草都能提高高寒草地的质量,是提高退化高寒草地生产力的有效手段,可以在退化高寒草地大量推广。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 高寒草地研究现状
• 1.1.1 高寒草地概况
• 1.1.2 高寒草地研究进展
• 1.2 人工扰动对高寒草地的影响
• 1.2.1 干扰的研究现状
• 1.2.2 封育对高寒草地多样性和生产力的影响
• 1.2.3 施肥对高寒草地多样性和生产力的影响
• 1.2.4 补播对高寒草地植物多样性和生产力的影响
• 1.2.5 放牧对高寒草地多样性和生产力的影响
• 1.3 本研究的目的意义
• 第二章 研究主要内容与试验设计
• 2.1 研究区自然概况
• 2.1.1 研究区地理位置
• 2.1.2 研究区的气候、土壤和植被概况
• 2.2 试验设计
• 2.2.1 围栏
• 2.2.2 施肥试验
• 2.2.3 主要禾草混播试验
• 2.3 研究内容及方法
• 2.3.1 人工扰动对高寒沙化草地植物多样性和生产力的影响
• 2.3.2 人工扰动对高寒沙化草地生态位特征的影响
• 2.4 技术路线
• 第三章 施肥对高寒沙化草地植物多样性和生产力的影响
• 3.1 施肥对高寒沙化草地植物高度的影响
• 3.2 施肥对高寒沙化草地植被盖度的影响
• 3.3 施肥对高寒沙化草地植物多样性的影响
• 3.3.1 施肥对高寒沙化草地物种丰富度的影响
• 3.3.2 施肥对高寒沙化草地种群密度的影响
• 3.3.3 施肥对高寒沙化草地物种α多样性指数的影响
• 3.3.4 施肥对高寒沙化草地生产力的影响
• 3.3.5 施肥对高寒沙化草地生长季地上生物量的影响
• 3.4 施肥对高寒沙化草地各经济类群地上生物量的影响
• 3.5 施肥对高寒沙化草地植物多样性和生产力关系的影响
• 3.6 小结
• 第四章 补播对高寒沙化草地植物多样性和生产力的影响
• 4.1 补播禾草对高寒沙化草地草群高度的影响
• 4.2 补播禾草对高寒沙化草地植被盖度的影响
• 4.3 补播禾草对高寒沙化草地植物多样性的影响
• 4.3.1 补播禾草对高寒沙化草地物种丰富度的影响
• 4.3.2 补播禾草对高寒沙化草地种群密度的影响
• 4.3.3 补播禾草对高寒沙化草地多样性指数的影响
• 4.4 补播禾草对高寒沙化草地生产力的影响
• 4.5 补播禾草对高寒沙化草地生长季地上生物量的影响
• 4.6 补播禾草对高寒沙化草地各经济类群地上生物量的影响
• 4.7 补播禾草后高寒沙化草地物种多样性与生产力的关系
• 4.8 小结
• 第五章 高寒沙化草地植物生态位特征研究
• 5.1 玛曲高寒沙化草地植物群落生态位特征
• 5.1.1 2006 年玛曲高寒沙化草地植物群落生态位特征
• 5.1.2 2007 年玛曲高寒沙化草地植物群落生态位特征
• 5.1.3 围封过程中植物群落生态位特征的变化
• 5.2 施肥对高寒沙化草地主要种群生态位的影响
• 5.2.1 不同施肥处理20 种主要植物重要值
• 5.2.2 施肥处理20 种主要植物生态位宽度
• 5.3 补播禾草对高寒沙化草地主要种群生态位的影响
• 5.3.1 不同补播处理20 种主要植物重要值
• 5.3.2 不同补播处理20 种主要植物生态位宽度
• 5.3.3 不同补播处理20 种主要植物生态位重叠
• 5.4 小结
• 第六章 结论与讨论
• 致谢
• 参考文献
• 作者简介
• 导师简介