【摘 要】
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气候变化和人类活动影响下,典型草原发生了不同程度的退化,严重影响草原生态系统的稳定性,使典型草原草地及其周边地区面临着高度的荒漠化或土地退化的风险。为应对草原的荒漠化和土地退化,以及降水对生态系统结构、格局与功能的影响,本文通过内蒙古锡林郭勒盟正镶白旗典型草原代表区开展改变降雨和禁牧放牧双因素实验,2018～2021年连续4年对试验区植被和土壤进行观测,量化了六种不同的处理（禁牧降雨增加JP+、禁
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气候变化和人类活动影响下,典型草原发生了不同程度的退化,严重影响草原生态系统的稳定性,使典型草原草地及其周边地区面临着高度的荒漠化或土地退化的风险。为应对草原的荒漠化和土地退化,以及降水对生态系统结构、格局与功能的影响,本文通过内蒙古锡林郭勒盟正镶白旗典型草原代表区开展改变降雨和禁牧放牧双因素实验,2018～2021年连续4年对试验区植被和土壤进行观测,量化了六种不同的处理（禁牧降雨增加JP+、禁牧降雨减少JP-、禁牧对照JCK、放牧降雨增加FP+、放牧降雨减少FP-及放牧对照FCK）对土壤和植被动态的影响。分别从降雨和禁牧两个方面探索了内蒙古典型草原生态系统结构、格局与功能的变化,旨在为该地区的草地利用、水土保持、以及草地恢复提供依据,主要研究结论如下:1.对比实验处理4年前后的土壤数据发现,实验开始初期,禁牧区土壤的各项理化指标与放牧区极其相似,实验进行4年后,0～15cm土层的土壤容重显著减少,总孔隙率增大,在禁牧增雨下,土壤结构松散,土壤温度降低,总孔隙度增大,而禁牧减雨由于水分减少,容重整体较禁牧对照区偏低,土壤温度偏高。禁牧区的土壤水分、有机碳和全氮均随着放牧时间的增加呈下降趋势,且降雨量越小的区域,变化幅度越大。不同降水处理导致土壤水分差异显著,各层土壤水分在雨季表现出较强的波动性。禁牧对于表层土壤水分的恢复具有一定的帮助,在禁牧表层土壤中,土壤体积含水量较放牧区同等处理下高,而放牧区处理下牲畜的践踏破坏了土壤的表层结构,使土壤构成比例失调且稳定性下降,更易发生土壤侵蚀。而增加降雨则对深层（60～100cm）土壤水具有一定的提升作用,减雨处理下,深层土壤含水量则偏低。2.筛选四次典型的降雨事件（小雨,总降雨量4.3mm和总降雨量为3.1mm;中雨,总降雨量13.1mm;大雨33.9mm）,以10min为间隔,分析探讨土壤水分对降雨的响应。结果显示,生长季和全年都表现为持续时间长的小雨事件对土壤水分的有正向影响,有利于土壤水分的恢复。大降水事件时,深层土壤水分增加更大,有利于深层土壤水分的恢复。土壤水分补给量（ΔSM）的变化率随着降水量和强度的增加而增加,4.3mm降雨事件对土壤水分的影响大于3.1mm降雨事件。植物凋落物可以通过截留降水减少ΔSM,各降雨事件下禁牧减雨JP-草地ΔSM均高于其他处理;在不同处理类型中,植被覆盖度最低的草地对土壤水分产生影响的降雨阈值最小,其补给量最大,且减少的幅度最大。3.不同放牧压力和降雨条件下的草地植被特征差异较大,禁牧会导致包括地上和地下生物量在内的总生物量显著增加,与放牧区相比禁牧对照区、降雨增加区、降雨减少区的总生物量增加了54.5%、78.5%和61.5%,且植被覆盖度、高度、密度、根冠比以及禾本科植物的丰度明显增加,放牧导致植物地下生物量显著降低,从其垂直分布来看,0-5 cm深度土壤的地下生物量相对于15-30 cm土层的地下生物量随着放牧时间的增加下降更剧烈,且与0-5 cm土壤含水量、紧实度、有机碳、全氮和速效氮显著正相关（P＜0.05）。JCK和JP+处理下物种多样性与土壤全氮的相关性十分显著（P＜0.05）,而放牧区只有FP+处理下的物种多样性与土壤全氮有显著的相关性（P＜0.01）,此外,土壤p H受土壤水分影响较大,随着土壤水分的增加,p H值降低,一定程度上影响植物的生长和功能。偏冗余分析表明土壤水分显著影响植被多样性变异,可以解释植被多样性变异的4.2%～47%,且土壤碳、氮和容重显著影响植被多样性变异（p＜0.01）,对植被多样性的贡献率为3.3%～33.1%、3.2%～29.6%、3.7%～20.7%。因此,适当的和有效的放牧是防治当地草原退化和促进牧场可持续发展的一个可用方法。
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