典型草原群落微斑塊生態(tài)特性研究

典型草原群落微斑塊生態(tài)特性研究

放牧是自然牧場(chǎng)的主要使用方法之一。然而，過(guò)度放牧將導(dǎo)致天然草地棲息地的破碎化、鼠的活動(dòng)和自然微地形的差異，植物群落的祖爾結(jié)構(gòu)將成為草地的基本景觀。同時(shí)，植物群落的祖爾結(jié)構(gòu)也能反映牧場(chǎng)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能特征。呼倫貝爾草原是我國(guó)目前景觀生態(tài)類型和生物多樣性較為豐富的草原生態(tài)系統(tǒng)類型,同時(shí)也是我國(guó)重要的畜牧業(yè)生產(chǎn)基地,亦是重要的生態(tài)屏障,其功能的正常發(fā)揮對(duì)維持全球及區(qū)域性生態(tài)系統(tǒng)平衡有極其重要的作用1材料和方法1.1試驗(yàn)面積的總結(jié)試驗(yàn)地位于新巴爾虎右旗境內(nèi)克魯倫河流域的中溫型典型草原區(qū),該區(qū)域?qū)僦袦貛Т箨懶约撅L(fēng)干旱氣候,盛行西北風(fēng),年平均風(fēng)速4.49m·s1.2植物多樣性指數(shù)的測(cè)定1.2.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)2013年7月在試驗(yàn)區(qū)內(nèi)選取代表性草原斑塊類型,即羊草斑塊(輕度放牧)、冷蒿斑塊(中度放牧)、野韭斑塊(重度放牧),為處理,每種斑塊面積2m×2m。每個(gè)樣地分別設(shè)置兩個(gè)1m×1m的樣方,1.2.2測(cè)定項(xiàng)目及方法登記樣方內(nèi)的物種組成,分種測(cè)定地上部高度、蓋度、密度、采用SPAD:CCM-200plus葉綠素測(cè)定儀測(cè)量羊草、冷蒿和野韭葉片的葉綠素含量,采用LNC:N-Pen掌上葉氮測(cè)量?jī)x測(cè)定葉片氮含量,采用PRI:PlantPen系列植物PRI測(cè)定儀測(cè)定光化學(xué)植被指數(shù),采用NDVI:Mini植物NDVI測(cè)量?jī)x測(cè)定歸一化植被指數(shù)。采用刈割法獲取植物地上部分,將植物分別放在烘箱中烘干(80℃,48h),稱量各物種的干物質(zhì)重量。同時(shí),取0~10cm的土壤,帶回實(shí)驗(yàn)室風(fēng)干,過(guò)篩,測(cè)定土壤有機(jī)碳、全氮、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、全磷和有效磷含量。植物群落多樣性指數(shù)計(jì)算公式:Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H′):Simpson生態(tài)優(yōu)勢(shì)度多樣性指數(shù):E.Pielou均勻度指數(shù)(E):E=H′/ln(S)式中:i為第i個(gè)物種;P土壤化學(xué)性質(zhì)的測(cè)定:土壤有機(jī)碳含量采用重鉻酸鉀容量法測(cè)定(重鉻酸鉀溶液﹑鄰啡啰啉指示劑﹑硫酸亞鐵銨溶液);全氮含量采用凱氏定氮法測(cè)定(硫酸銅溶液、硫酸鉀溶液、硼酸溶液、混合指示液、硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液);銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、有效磷含量均采用EasyChemPlus全自動(dòng)化學(xué)分析儀測(cè)定;全磷含量采用鉬銻抗比色法測(cè)定(氫氧化鈉﹑無(wú)水乙醇﹑碳酸鈉溶液﹑硫酸溶液﹑鉬銻抗顯色劑)。1.2.3數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)進(jìn)行同質(zhì)性和正態(tài)分布檢驗(yàn),然后采用單因素方差分析檢驗(yàn)不同斑塊性狀之間的差異性,利用LSD法比較均值間的差異性(a=0.05),采用SPSS19.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。2結(jié)果與分析2.1類斑塊的物種從表1中可看出,三類斑塊中,羊草、冷蒿和野韭在群落中成為單優(yōu)物種,具有最高的蓋度和地上生物量。三類斑塊共有物種為羊草、冷蒿、乳白花黃芪、糙隱子草、黃囊苔草和地錦。單獨(dú)在羊草斑塊出現(xiàn)的有興安天門冬、冰草、麻花頭、絲葉蒿、乳漿大戟和早熟禾。豬毛菜和阿爾泰狗娃花單獨(dú)在冷蒿斑塊中出現(xiàn),野韭、星狀刺果藜和二裂委陵菜只在野韭斑塊中出現(xiàn)。羊草、冷蒿和野韭斑塊出現(xiàn)的物種數(shù)分別為15、12和12種。2.2冷蒿和野形態(tài)斑塊的simpson指數(shù)由表2可知,羊草斑塊的物種豐富度顯著高于冷蒿和野韭斑塊,而三類斑塊的Simpson指數(shù),Shannon-Wiener指數(shù)和均勻度指數(shù)之間沒(méi)有表現(xiàn)出顯著差異性。2.3羊草、冷蒿和野形態(tài)的pri和ndvi羊草斑塊、冷蒿斑塊和野韭斑塊的群落地上生物量分別為80.27、100.86和72.99g·m羊草、冷蒿和野韭葉片之間的SPAD,PRI和NDVI三個(gè)指標(biāo)有顯著差異,LNC沒(méi)有顯著差異(見圖2B)。羊草的SPAD和PRI顯著高于冷蒿和野韭,而冷蒿和野韭之間沒(méi)有顯著差異(見圖2A,2C)。羊草和冷蒿的NDVI顯著高于野韭(見圖2D)。2.4核心斑塊的有機(jī)碳從圖3可看出,三類斑塊的土壤除了全磷(見圖3E)之外,其它5個(gè)指標(biāo)都有顯著的差異性。野韭斑塊的土壤有機(jī)碳顯著高于羊草和冷蒿斑塊,羊草和冷蒿斑塊的有機(jī)碳沒(méi)有顯著差異(見圖3A);冷蒿斑塊的全氮含量顯著低于羊草和野韭斑塊(見圖3B);羊草斑塊的銨態(tài)氮含量顯著高于冷蒿和野韭斑塊(見圖3C);羊草斑塊的硝態(tài)氮含量顯著高于野韭斑塊,但是冷蒿斑塊的硝態(tài)氮與羊草斑塊和野韭斑塊都沒(méi)有顯著性差異(見圖3D);羊草斑塊的有效磷含量顯著高于冷蒿和野韭斑塊,而冷蒿也野韭斑塊之間沒(méi)有顯著性差異(見圖3F)。3羊草斑塊的地上生物量通過(guò)對(duì)內(nèi)蒙古克魯倫河流域克氏針茅典型草原群落微斑塊的生態(tài)特性的研究表明,羊草、冷蒿和野韭斑塊都表現(xiàn)出了單優(yōu)勢(shì)種的特征,但是三類斑塊的群落特征沒(méi)有顯著的差異,如Simpson指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)和均勻度指數(shù)均沒(méi)有顯著的差異性,而羊草斑塊的物種數(shù)顯著高于冷蒿和野韭斑塊;羊草、冷蒿和野韭斑塊的地上生物量無(wú)顯著性差異(P>0.05);相對(duì)于冷蒿和野韭,羊草葉片具有較高的葉綠素含量、DNVI和RPI,表現(xiàn)出羊草在放牧干擾系統(tǒng)中較強(qiáng)的適應(yīng)性和耐受性;羊草斑塊土壤有較高的銨態(tài)氮、硝態(tài)氮和有效磷含量,而土壤有機(jī)碳含量較低。生物量是研究植被凈初級(jí)生產(chǎn)力的基礎(chǔ),是評(píng)價(jià)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的