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本论文首次报道了红松洼自然保护区枯死物的保土效应和枯死物对植物群落的影响,从时间尺度上研究了不同管理模式下山地草甸植物群落的演替动态,进一步探讨了红松洼自然保护区管理措施对植物群落的影响。研究的主要结论如下:就红松洼自然保护区核心区枯死物大量积累的现状,从2004年到2005年按枯死物的自然存在状况设置了一因素(枯死物因素)三水平(完全去除枯死物,留茬5cm,自然状态CK)的随机试验,就枯死物对以多年生植物为主的山地草甸植物群落的影响进行了定位试验研究。研究结果表明,在短期内,核心区自然状态下枯死物的存在对以多年生植物为主的高山草甸植物群落的盖度和密度影响显著,出现了单峰曲线的变化,无论盖度还是密度都在留茬5cm的枯死物量处理中达到最大值,而对群落植物活体的地上现存量、物种数及群落高度没有显著影响;植物群落组成分析表明枯死物有降低植物群落中菊科和禾本科植物的趋势,提高了豆科植物所占比例,莎草科的最高值出现在5cm处理,杂类草的最高值出现在CK处理;山地草甸群落的Shannon-Wiener指数和Pielou指数都在留茬5cm的处理中达到最高。这一试验结果说明核心区枯死物的现存量(CK)不利于群落植物的生长和植物多样性的维持,而5cm厚的枯死物则对植物生长较为有利,能促进植物群落多样性的提高。
针对不同管理模式下红松洼自然保护区三区枯死物存在的现状,就枯死物产生的生态环境效应进行了研究。结果表明,该地区每年6~9月份是枯死物分解的盛期。4种研究地点枯死物现存量从大到小依次为莎草地>核心区>缓冲区>实验区。枯死物对土壤解冻深度及土壤表面温度影响的大小顺序为实验区>缓冲区>核心区>莎草地。枯死物对土壤含水量影响的大小顺序为莎草地>核心区>缓冲区>实验区。4种研究地点枯死物最大持水量的大小顺序为莎草地>核心区>缓冲区>实验区;最大持水率的大小顺序为实验区>莎草地>核心区>缓冲区。枯死物的保土能力强弱顺序为莎草地>核心区>缓冲区>实验区。就总体而言,核心区有利于保持水土,提高土壤含水量,而实验区则有利于早春土壤的解冻和土温的升高,缓冲区对此的表现强度居中。
另外,通过1998年围封早期保护区调查数据与2005年调查数据的对比研究发现,红松洼自然保护区三区植物群落在时间尺度上出现了不同的变化趋势。实验区随着牧压的逐年下降,植物群落密度、高度、盖度和地上生物量都有了较大程度的提高,同时其地下根系生物量也有很大的增加,且主要发生在0-20cm的上层土壤中;缓冲区除植物群落密度和生物量有所增加外,植被盖度和高度变化不明显,而且植物根系的增加部分在土壤深层分布的比例较高,有向深处发展的趋势;核心区植物群落高度、盖度和地上生物量没有明显变化,而群落密度和地下生物量有大幅度的提高,增长的根系主要集中在地表,形成根结皮。就三区植物多样性指数的比较来看,缓冲区Shannon-Wiener指数、Pielou指数和样方最大物种数最高,Simpson指数最低,说明缓冲区物种分布均匀且组成均衡,比较有利于保护区植物多样性的保护。这些研究结果说明,在红松洼自然保护区不同的管理措施下植物群落有不同发展趋势,完全的围封管理和过度放牧都将造成草地群落物种的更替,不仅使草地质量下降,而且还不利于现有草地生态系统的维持和生物多样性的保护。