高寒草原主要植物叶片功能性状对放牧方式的响应

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放牧是青藏高原高寒草原最主要的利用方式,牦牛和藏羊是青藏高原上最重要的两种家畜,由于牧食行为的差异,从而对生态系统造成不同的影响,因此探讨家畜类型(牦牛和藏羊)及其不同混合比例对高寒草原各功能群及其主要物种功能性状和植物碳氮磷计量特征的影响,是实现高寒草原合理放牧管理的重要基础。本研究选取环青海湖流域的高寒草原为研究对象,开展放牧方式控制试验,设置6个试验处理:牦牛单独放牧(Only yak grazing,YG)、藏羊单独放牧(Only Tibetan sheep grazing,SG)、牦牛藏羊1:6混牧(Yak and Tibetan sheep grazing mixed as 1:6,MG1:6)、牦牛藏羊1:4混牧(Yak and Tibetan sheep grazing mixed as 1:4,MG1:4)、牦牛藏羊1:2混牧(Yak and Tibetan sheep grazing mixed as 1:2,MG1:2)和禁牧对照(No grazing,NG),测定了不同放牧方式下各功能群主要物种紫花针茅、西北针茅、赖草、矮生嵩草、干生薹草、斜茎黄耆、星毛委陵菜、异叶青兰和瑞香狼毒的整株性状、叶性状、叶生态化学计量学特征和叶粗纤维含量,及各功能群生物量、盖度、生态化学计量学特征和粗纤维含量,旨在从物种和功能群两个层面上探讨植物生长、功能性状和生态化学计量特征对不同放牧方式的响应过程及机制,以期为高寒草地的合理利用和科学管理提供理论支持。研究结果如下:(1)不同放牧方式对各主要物种的影响不同放牧方式下各物种整株性状(株高、单株重和株高比)对放牧的响应要大于叶性状(比叶面积、比叶重、叶厚和叶干物质等)。多个物种叶片在放牧条件下比叶重降低,叶氮含量和叶绿素含量增加,光合速率提升,表明物种在放牧胁迫下主要通过加速物质吸收利用的快速反应机制应对环境变化,在机理上解释中度放牧胁迫下的超补偿生长的机制。物种性状对放牧存在种间差异,物种同一性状的对不同放牧方式响应敏感性不同,同一放牧方式下不同物种的同一性状和同一物种的不同性状的响应敏感性不同,非对称响应是高寒草原植被对不同放牧方式的主要响应机制。(2)不同放牧方式下各功能群主要物种敏感性不同放牧方式下禾本科物种敏感性性状的比较结果表明,各放牧方式对草地禾本科物种的干扰程度分别为SG>MG1:6和MG1:4>MG1:2>YG,莎草科物种敏感性性状的比较结果表明,各放牧方式对草地莎草科物种的干扰程度分别为MG1:2>MG1:4>MG1:6>YG和SG,豆科物种敏感性性状的比较结果表明,各放牧方式对草地豆科物种的干扰程度分别为MG1:4>MG1:6、MG1:2和YG>SG,杂类草物种敏感性性状的比较结果表明,放牧方式对草地杂类草物种的干扰程度分别为YG和MG1:6>MG1:4>MG1:2>YG,对各功能群物种总的敏感性性状的比较结果表明,放牧方式对草地的干扰程度分别为MG1:4>MG1:6和MG1:2>SG>YG。(3)不同放牧方式对功能群的影响功能群测定结果也表明放牧方式对草地禾本科生物量的影响远大于其他功能群,各功能群氮磷对放牧的响应大于植物碳,功能群粗纤维对放牧的响应程度较差,总体并无较大的改变。综上所述,在高寒草原不同家畜放牧对植物功能性状具有不同的影响,相对而言,藏羊放牧和混合放牧对高寒草原主要物种各性状的影响大于牦牛放牧。此外,高寒草原植物在物种水平上对放牧方式的响应较功能群水平敏感。物种叶性状在放牧胁迫下的快速反应机制一定程度揭示了草地补偿性生长的机制,这为高寒草原的合理利用和科学管理提供了基础数据。
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