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放牧通过家畜的啃食、践踏、排泄干扰草甸环境,使草甸的物种组成发生改变,植物种群的优势地位发生更替。五台山具有较为完好的高山和亚高山草甸生态系统,是华北地区重要的高山夏季牧场,近年来由于不合理的放牧方式导致五台山局部草甸负荷过重,破坏严重,形成退化斑块,有些地段甚至出现裸地,凡山地相对平坦之处,几乎都有这种现象发生。本研究从植被生态学角度对其进行系统性研究,旨在分析放牧对五台山高山、亚高山草甸群落结构、土壤性质的影响,深化山地草甸的退化机理研究,探讨山地草甸植被-土壤系统之间的关系,为保护华北地区山地的高寒草甸提供依据。
本研究通过野外植被调查,获取草地群落组成和样地环境数据,通过CCA排序对五台山高、亚高山草甸在经历放牧后的退化状况进行数量化评价,辨识草甸退化的不同等级。并采用灰色关联分析法,从生物量和重要值两方面讨论不同放牧等级草甸中,植被-土壤系统的耦合与相悖特征。最后对研究区草甸植被资源的化学成分及可利用性进行了分析。主要结论如下:
1.对物种和样方进行CCA排序,辨识草甸退化的不同等级,共划分出5个退化等级,分别为放牧干扰草甸、轻度干扰草甸、中度干扰草甸、中度和极度干扰草甸。随着退化加剧(1)群落环境因子中牛马粪数量的增加;地形趋于平缓,水分条件改善;土壤紧实度加大,土层厚度降低。极度退化草甸与其他4个退化等级之间的环境因子差异显著;(2)群落数量特征总盖度、生物量、物种丰富度、多样性指数降低,同时一二年生植物所占百分比升高;(3)Serensen指数分析表明,极度退化草甸的β多样性最高,其物种组成已经发生明显改变。放牧压力相近的退化等级草甸之间植物群落的相似性系数较大;(4)放牧干扰草甸的优势种是嵩草、高原嵩草和直梗高山唐松草,轻度干扰草甸中嵩草、高原嵩草(亚高山草甸)/珠芽蓼、高山嵩草、发草(高山草甸)为优势种,中度退化草甸高原嵩草依然为优势种,重度和极度干扰草甸中优势种被鹅绒委陵菜和平车前取代。
2.放牧对土壤理化性质及植被-土壤系统的分析表明,从放牧干扰草甸到极度退化草甸,土壤资源与草甸原生物种的关联度降低,而与退化物种的关联度升高。说明放牧在改变群落物种的同时,也改变着土壤性质,并且影响植-土系统的耦合,表现为植被覆盖度降低,地表裸露,植物物种由高山、亚高山的典型种向退化种变化。
3.放牧严重影响到五台山草地质量,是草甸退化的重要影响因素。在今后的利用中应加强放牧和旅游等的规划和管理。为防止草甸资源进一步退化,促进草甸植被恢复,实现资源的可持续利用,建议对中度退化以上草甸采取严格限制家畜数量、分期围封和人工建植乡土植被等措施。