青藏高原高寒草甸植物群落退化過程和恢復機理的研究.pdf

1、由于物質生產和經濟利益的需求，畜牧業(yè)經營者最大化地養(yǎng)殖家畜，致使大面積的草地超載過牧，從而導致草地生態(tài)系統(tǒng)出現(xiàn)了不同程度地退化或更嚴重的荒漠化，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，對于草地的退化過程與恢復機理問題的研究，是當今全世界生態(tài)學界最為關注的熱點問題之一。地上部分植被多樣性、生產力等特征，植物群落結構組成和地下營養(yǎng)循環(huán)是其研究的關鍵所在。鑒于此，通過施肥和模擬放牧對青藏高原東緣高寒草

2、甸生態(tài)系統(tǒng)的作用進行了研究，試圖探明其退化過程與恢復的機理。許多研究業(yè)已表明，恢復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系以及功能群多樣性的效應，引起了生態(tài)學家的巨大的關注與廣泛的爭議。 我們的實驗研究結果顯示，在沒有施肥的情況下，物種多樣性較高，施肥導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。施肥后生產力顯著增加，但隨時間持續(xù)性地施肥，生產力在各個

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力。這是以往研究前所未有的。盡管施肥也使總的個體密度降低，但禾草植物的密度和生物量卻顯著上升，這是因為添加限制性資源后，尤其是在高肥力下，禾草植物依其本身特征的優(yōu)勢發(fā)生了補償效應。而且，在高肥力下，當施肥導致僅有少數(shù)功能群存活時，中等水平的刈割增加了功能群多樣性。以生物量指標為衡量的依據(jù)，高肥力區(qū)的模擬放牧使禾草植物發(fā)生了補償效應；中等肥力區(qū)輕度模擬放牧時發(fā)生了超補

4、償現(xiàn)象。結果還發(fā)現(xiàn)，當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，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測植物群落結構和組成的變化。在生長季末，對控制區(qū)和各施肥梯度上基本的土壤資源進行分析，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；有機質沒有發(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構也發(fā)生了顯著的變化，而短時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初平均30個/0.25m2，下降至平均8個/0.25m2。顯然從保護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，況且隨時間持續(xù)性的施肥，生產力還在顯著地下降。也不能因那些有毒雜草適口性較差而消

6、除，因為他們?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。各功能群植物對模擬放牧的反應不同，不僅取決于功能群植物的生長能力等特點，還與土壤中的有效資源和干擾的強度有關。理解這些機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到最大值，即具有單峰模式的關系，基于此假說，我們預測將刈割作為干擾來分析它對高寒草甸植物多樣性和生產力的效應，結果發(fā)現(xiàn)短時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。因此，當符合一定條件時(如氣候，土壤肥力等)，干擾假說才能普遍適應。然而生產力和物種多樣性的關系隨年際的動態(tài)變化而在改變，而且個體密度對其二者的單峰模式關系變化具有很大的作用?？傮w分析表明，短時間的模擬放牧對物種多樣性、生產力及個體密度沒有顯著的變化，但它卻很顯著的改變了諸如生產力與物種多樣性、生產力和個體密度以及物種多樣性和個體密度之間的關系，由此我們可以看出其干擾的內在機制。因此，盡管對這些