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干扰是影响草原生态系统群落结构与生态系统功能的主要因子。放牧和刈割是我国天然草地资源的两种主要利用方式。本研究以内蒙古典型草原为研究对象,从物种、功能群和群落三个组织层次上,研究了放牧和刈割对典型草原群落结构与生态系统功能的影响,主要回答以下3个方面的科学问题:1)多年连续放牧干扰下,草原群落结构和功能对牧压梯度如何响应及适应机制?2)多年连续刈割干扰下,草原群落结构和功能的响应规律及适应机制?3)传统和混合两种放牧管理方式下,草原群落结构和生态系统功能对不同草地利用方式如何响应及适应机制?
本研究于2009年8月上旬至2009年9月上旬,通过地面样方调查,对位于内蒙古典型羊草草原的长期放牧样地进行了群落结构(如物种丰富度、物种组成和层片结构)和生态系统功能(如地上初级生产力和水土保持功能)的研究。取得了如下主要研究结果和结论:
1、物种水平上,不同物种对于放牧强度的响应具有显著的差异,轻-中度放牧下,羊草的多度显著下降,而大针茅的多度增加;功能群水平上,轻-中度放牧导致多年生根茎禾草和多年生杂类草的多度和地上生物量显著下降,而多年生丛生禾草的多度仅在超重度放牧下有下降趋势;群落水平上,多年连续放牧降低了物种丰富度和多样性,但使物种均匀度有所提高。放牧降低了地上生物量、植被盖度和地表凋落物累积量,增加了裸地面积,导致草地生态系统的水土保持功能降低。
2、物种水平上,刈割显著降低了大针茅的地上生物量,但对羊草和糙隐子草的地上生物量具有增益作用;功能群水平上,刈割降低了多年生丛生禾草的地上生物量,但提高了多年生根茎禾草和杂类草的地上生物量;群落水平上,刈割主要通过提高物种均匀度来提高群落的物种多样性,但群落生产力在刈割和对照间差异不显著。物种和功能群间的补偿作用,可以在一定程度上补偿刈割干扰对于地上净初级生产力的负面影响。另外,本研究还发现多年连续刈割使得凋落物积累量减少,土壤裸露度增加,导致水土保持功能降低。
3、不同草地利用方式对群落结构和功能的影响也不尽相同。高放牧强度下,放牧-刈割混合系统中植物多样性比传统系统中高。通过多样性指数分析发现,放牧-刈割混合系统主要是通过提高物种的均匀度来增加物种的多样性。不同草地管理方式下,物种和功能群组成差异不显著。这些研究结果表明内蒙古典型草原对于放牧干扰具有较高的抗性,混合放牧管理方式更有利于维持草原生态系统的稳定性和恢复力。