黄土高原半干旱丘陵区山羊牧道景观发育与植物群落演替研究

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放牧干扰对草地生态系统具有重要的影响。在放牧过程中,由于牲畜的自由采食和踩踏,在空间尺度上增加了景观多样性。我国黄土高原半干旱区广泛分布着由牲畜踩踏形成小路径和植物斑块组成的景观,即牧道景观。本研究以黄土高原半干旱丘陵区山羊牧道景观为研究对象,选取三块草地(G0、G1和G2)为研究区域,并将它们翻耕以去除原始的山羊牧道,其中无山羊通行的草地作为对照(G0)。同时拣出G0和G1内的植株,保留G2内的植株。利用摄影测量和遥感技术,开展为期6年的野外观测。试验通过牧道密度和牧道节点两个方面定量刻画了山羊牧道网络的形成和动态变化过程,并对比分析了研究区域内植物群落特征和物种多样性特征,进而探讨了山羊牧道景观的发育和演化过程。本研究得出的结果如下:1.在山羊牧道网络的形成过程中,随着牧道的增加,各阶段优势种也不断更替。G0、G1和G2样地内的植物群落共计14科21属24种,菊科(35.71%)和禾本科(28.57%)所占比例大于其他科植物。放牧干扰对植物群落组成结构具有显著的影响。与G0相比,G1和G2样地的植物丰富度和多样性指数增长,但由于山羊的采食和踩踏使其植物群落密度和盖度降低。2.山羊牧道网络由牧道和节点组成,牧道转弯或交叉处即为节点。翻耕一个月后出现少量平行牧道,其并未贯穿于整个样地,四个月后出现平行牧道贯穿于整个样地并形成分叉,半年后,平行牧道在样地内均匀分布,形成山羊行走的主干道,且平行牧道间出现连接牧道。在牧道网络恢复过程中,一度节点逐渐下降,二度节点先增加后下降,三度节点逐渐增加,四度节点逐渐下降最后消失。牧道密度与节点总数呈正相关关系,牧道网络连通性增强。3.牧道网络的形成与植物群落具有密切的关系。翻耕前,G1和G2样地的牧道密度分别为24.88%和20.84%,一度节点分布频率都为0,二度节点分布频率分别为37.28%和33.94%,三度节点分布频率分别为57.40%和60%,四度节点分布频率均最低。翻耕后的第6年(2019年),牧道网络仍未恢复到原始状态。G1和G2的牧道密度分别为20.27%和19.38%,一度节点分布频率都为0,二度节点分布频率分别为51.20%和43.82%,三度节点分布频率分别为48.80%和56.18%,四度节点分布频率也都为0。在相同恢复时间内,G2出现更多可采食的植物,继而增加了山羊的踩踏频率和停留时间,其牧道网络形成速度较快,更接近原始牧道网络。4.山羊是山羊牧道景观的主要驱动力。翻耕后,对于无山羊经过的样地内未出现牧道;而对于有山羊经过的样地,半年内便变形成主干牧道,且与周围植物群落相互作用形成植物斑块,即形成牧道景观。
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