放牧对典型草原生态系统服务功能影响的研究

【摘要】放牧对典型草原生态系统服务功能具有重要影响。目前因过度放牧导致的草地退化已成为牧区经济发展和生态环境保护的主要制约因素。深入研究草原生态系统服务功能对放牧的响应及其维持机制,对于遏制草地退化,恢复草地生态平衡,实现草原利用的可持续发展具有十分重要的理论和实践意义。本研究依托中国科学院内蒙古草原生态系统定位研究站的放牧控制实验平台,以典型草原生态系统为研究对象,系统地分析了不同降水年型(丰水年份和平水年份)和地形(平地和坡地)条件下放牧强度对植物多样性、地上生产力、碳氮储量、水土保持等服务功能的影响及其机制。该放牧实验平台始于2005年,实验设置有7个放牧强度：0、1.5、3.0、4.5、6.0、7.5和9.0sheephrn-2,其中SR0为对照,SR1.5和SR3.0为轻度放牧处理,SR4.5和SR6.0为中度放牧处理,SR7.5和SR9.0为重度放牧处理。实验采用随机区组设计,共计14个实验小区。本研究的主要结果如下：1.放牧对典型草原生态系统的结构和植物多样性均具有显著影响。随放牧强度的增加,植物多样性(α多样性、p多样性和γ多样性)均呈逐渐降低的趋势。过度放牧导致群落之间的共有种增多,使物种趋同。在植物功能群水平,优势种、常见种和稀有种对放牧的响应不同,放牧对稀有种的影响最大,常见种次之,优势种最低。放牧导致常见种和稀有物种丧失,进而使得局域尺度上的物种多样性降低。本研究进一步表明,干旱加剧了过度放牧对生物多样性的影响。2.放牧强度和年际间的气候变化均对典型草原地上净初级生产力具有显著影响。随放牧强度的增加,地上净初级生产力呈先升高后降低的趋势,两年度平均以轻度放牧强度的SR3.0处理为最高。每公顷羊增重与放牧强度之间呈显著正相关关系；但每公顷只羊增重随放牧强度的增加呈先升高后降低的趋势,以SR3.0处理为最高。综合分析草原初级和次级生产力的变化趋势可知,草地在放牧强度30sheephm－2时达到了最大生产力。3.草原植物的碳、氮储量在不同放牧强度处理间均存在显著差异,且在不同年份与地形间呈现不同的响应格局。随放牧强度的增加,植物碳、氮储量在平地放牧系统中逐渐降低,在坡地放牧系统中呈先升高后降低的趋势：重度放牧处理的植物碳、氮储量均显著低于对照区和轻度放牧区。放牧对土壤和根系碳、氮密度的影响主要体现在0～10cm土壤表层,对深层土壤的影响较小。不同放牧梯度下的草地总碳储量之间存在显著差异,以重度放牧处理最低；各处理的总氮储量之间无显著差异。4.降雨强度是引起草地水土流失的主控因子之一,降雨强度越大,径流水量、径流土流失量以及碳素、氮素流失量越高。重度放牧加剧了强降雨下的水土流失。随放牧强度的增加,植被盖度和凋落生物量降低；地上植物现存量在平地放牧系统中逐渐降低,在坡地放牧系统中呈先升高后降低的趋势,均以重度放牧处理为最低。径流水量、径流土流失量以及碳素、氮素流失量均随放牧强度增加而显著升高。本研究表明,降雨强度的大小决定了径流是否能够产生；相同降雨条件下,放牧强度、地形坡度和地表植被则决定了径流水、径流土、碳素和氮素流失量的多少。为了保留适度的地上植被,避免发生严重的水土流失,应控制草地载畜率不超过45sheephm-2。综上所述,放牧对典型草原生态系统的植物多样性、生产力、碳氮储量和水土保持等服务功能均有显著影响。本实验条件下,当放牧强度为4.5sheephm-2时,在平地放牧系统中,两年度的平均物种丰富度为13,地上净初级生产力为239.25gm-2,植物——土壤系统碳、氮储量分别为1863.00gm-2和164.75gm-2,年径流量为1.2kgm-2,每公顷只羊增重为8.23kgsheep-1hm-2；再增加放牧强度,物种丰富度、地上净初级生产力、植物——土壤系统碳、氮储量和每公顷只羊增重显著降低,年径流水、土、碳、氮流失量显著增加,削弱了典型草原生态系统服务功能,不利于草地的可持续利用。
【作者】杨婧；
【导师】王明玖；
【作者基本信息】内蒙古农业大学，草业科学，2013，博士
【关键词】典型草原；生态系统服务功能；植物多样性；生产力；碳氮储量；水土保持；

【参考文献】
[1]李育燕.空调负荷的特性分析与建模[D].河海大学,电力系统及其自动化,2004,硕士.
[2]李卓璇.铁酸铋/石墨烯复合材料的制备及其光催化性能[D].清华大学,材料科学与工程,2013,硕士.
[3]班雨旸.北京电信网络故障监控受理系统的设计与实现[D].复旦大学,软件工程,2012,硕士.
[4]涂毅.木质纤维素依赖型Pediococcus acidilactici DQ2中外源功能基因的表达及基因敲除[D].华东理工大学,生物化工,2013,硕士.
[5]张旺喜.牙买加孔子学院书法教学研究[D].上海外国语大学,汉语国际教育,2013,硕士.
[6]周淑芬.mGFP4和Cre/loxP系统在转基因水稻中的应用[D].福建师范大学,植物学,2004,硕士.
[7]宋庆奎,吴国军.高炉换风口机的设计与研制[J].一重技术.1998(03)
[8]李培帅.基于混合量子粒子群算法的电力系统无功优化[D].山东大学,电力系统及其自动化,2013,硕士.
[9]王翠平.致密含气砂岩储层参数及可动流体的定量评价[D].吉林大学,地球探测与信息技术,2013,硕士.
[10]温军,周华坤,姚步青,李以康,赵新全,陈哲,连利叶,郭凯先.三江源区不同退化程度高寒草原土壤呼吸特征[J].植物生态学报,2014,02:209-218.
[11]黄小玮.试论“六书”与对外汉语汉字教学[D].湖南师范大学,汉语国际教育（专业学位）,2014,硕士.
[12]刘宏博.论行政不作为的司法审查强度[J].理论与改革,2014,02:160-164.
[13]李锦书.基于分子印迹及纳米复合材料修饰的电化学传感器的研制[D].西北师范大学,2014.
[14]高月霞.社会医疗保险政策对医疗服务影响的效果评价[D].西南财经大学,公共经济学制度与政策,2014,博士.
[15]包赢赢.多用户干扰信道分布式波束成形算法[D].北京交通大学,电子与通信工程（专业学位）,2013,硕士.
[16]黄勇平,陈征,闫东伟,吴建民,武英,况春江,周少雄,陈英,韩伟.不同包碳方式对LiFePO_4/C微观结构及电化学性能的影响[J].化学通报,2014,06:527-533.
[17]张桐鸣.六边形空间展开结构设计与分析[D].哈尔滨工程大学,机械设计及理论,2012,硕士.
[18]常度娟.发病前服用抗血小板药影响缺血性卒中的严重程度及转归[D].泰山医学院,神经病学,2012,硕士.
[19]侯星帅.虚拟化技术在数据中心服务器资源整合中的应用研究[D].长安大学,交通信息工程及控制,2013,硕士.
[20]陈莹.辽宁省财政支出促进经济增长的问题研究[D].辽宁大学,财政学,2012,硕士.
[21]徐蕾,孙金生,王执铨.自适应滤波的研究新方向[J].控制与决策,1999,01:9-14.
[22]杨远国.交互主体性理论在中学体育教学中的应用研究[D].扬州大学,体育教育训练学,2011,硕士.
[23]沙雪晗.营销理念中的普通高校舞蹈学专业课程建设研究[D].云南艺术学院,民族舞蹈教育与舞蹈文化产业,2014,硕士.
[24]王大兴,于波,高俊梅.高阻抗砂岩气藏的AVO分析[J].石油地球物理勘探,2001,03:301-307+382.
[25]陈狮,林正怀,梁莉,王加贤.石墨烯实现Nd:YVO_4激光器1064nm和1342nm激光的被动调Q[J].量子光学学报,2013,04:367-372.
[26]葛栋.大学生自我分化、成人依恋与生活满意度的关系研究[D].华中师范大学,应用心理,2014,硕士.
[27]杨柳.HBV相关肝衰竭患者T细胞亚群的变化及糖皮质激素对其前期治疗机制的初步探讨[D].苏州大学,传染病学,2013,硕士.
[28]易娟.2’，3’-双脱氢-2’，3’-双脱氧腺苷和虫草素的化学合成研究[D].广东工业大学,应用化学,2013,硕士.
[29]郭雯侠.一种全回转并联机械手的标定方法与实验研究[D].天津大学,机械工程,2013,硕士.
[30]刘畅.生鲜调理清真羊肉制品的品质控制研究及其安全性预测[D].宁夏大学,食品科学,2014,硕士.
[31]卢恩.农村集体资产的转制[D].华中师范大学,农业推广,2014,硕士.
[32]许琼华.陶行知的幼儿科学教育理论与实践探索[D].福建师范大学,教育,2003,硕士.
[33]孟鹏飞.SH能源公司的人力资源管理问题与对策研究[D].西安科技大学,工商管理,2014,硕士.
[34]陈雯雯,魏茂繁,钟卫鸿.室内甲醛污染去除方法的研究进展[J].黑龙江科学,2013,07:42-44.
[35]周佩.清末民国回族报刊与回民教育[D].西南大学,专门史,2014,硕士.
[36]杜建红.MPP+通过mTOR信号通路下调PC12细胞的自噬活性[D].苏州大学,神经病学,2013,硕士.
[37]包正桦.中日高校毕业生就业政策比较研究[D].西北师范大学,教育经济与管理,2013,硕士.
[38]李甫英.中学数学教学中实施情感教育的理论与实践研究[D].江西师范大学,2005.
[39]贺秀杰.碳基材料的制备与表征及其电子结构的理论研究[D].山东大学,2014.
[40]王小欢.胸乳路径的腔镜甲状腺手术与开放性手术的对比研究[D].河北医科大学,外科学（专业学位）,2013,硕士.
[41]常坤.篮球教学实践中弱侧手技术训练的实验研究[D].南京体育学院,体育教育训练学,2012,硕士.
[42]鲍志宇.CDC6基因G1321A多态性与肝细胞肝癌遗传易感性关联研究[D].广西医科大学,肿瘤学,2013,硕士.
[43]张霖.明代山东蝗灾研究[D].西北师范大学,历史地理学,2013,硕士.
[44]黄雅婷.纺织品纳米技术机遇与潜在风险[J].印染,2011,07:51-52.
[45]张肃.基于记分函数的直觉模糊多属性群决策方法[J].统计与决策,2015,07:62-65.
[46]莫凡.作文自主学习能力的构成要素及分析框架研究[D].西南大学,课程与教学论,2013,硕士.
[47]刘海婷.新媒体语境下视觉传达设计教育的发展趋势研究[D].浙江工业大学,2014.
[48]时硕.蒂姆·波顿电影艺术特色研究[D].河北大学,戏剧与影视学,2014,硕士.
[49]王世超.失地农民利益的诉求问题研究[D].福建师范大学,行政管理,2013,硕士.
[50]李森海,郇树峰.泾渭鲜枣与大雪枣[J].中国农村小康科技.2000(04)