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放牧对克氏针茅草原群落的生态效应

作　者: 赵登亮
导　师: 梁存柱；刘钟龄
学　校: 内蒙古大学
专　业: 生态学
关键词: 克氏针茅草原不同放牧强度分区轮牧实验生物量变化群落格局变化土壤结构与养分变异
分类号: S812
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

在内蒙古草原区中部的克氏针茅(Stipa krylovii)草原上,设置了22.5 hm2的放牧实验区。连续4年(2006年—2009年)每年用选定的50只2岁蒙古羊进行夏秋季分区轮牧实验。划定了4个不同放牧强度的实验小区和不放牧与自由放牧的对照区。全年的夏秋季放牧实验分为5个放牧周期,每期22天,共放牧110天。每期最后一天用样方法做植物群落地上生物量、植物高度、株丛密度等测定。放牧期前后进行土壤取样及地下生物量取样,在实验室做土壤理化性状和土壤微生物数量的分析,2009年进行了刈割实验和优势植物水分梯度控制的盆栽实验。结合植物生物量,微生物数量,土壤养分,土壤结构,植物对水分的响应探讨了不同放牧强度对植物群落和土壤相关的生态效应。利用摄影和地理信息系统相结合的方法研究了植物群落结构和种群格局的放牧影响。上述各项实验研究的结果既说明了植物与土壤等单项因素的影响,也表现出放牧的综合生态效应。重度放牧使得植物生物量下降,微生物活性降低,土壤容重增大、表层土壤粗粒化,速效性养分降低等。中度放牧使群落生物量表现出中度干扰下植物补偿性生长的效应,但对不同植物种群也有不尽相同的作用。建群种克氏针茅在中度放牧小区的生物量有增长趋势,并有时间上的累加效应；糙隐子草表现相反的变化,重度放牧小区的生物量增加,反映出群落退化演替过程中糙隐子草有取代克氏针茅的趋势。通过水分梯度实验发现丛生禾草针茅对水分胁迫的耐性高于根茎型禾草羊草,表明了针茅类植物对干旱半干旱区的高度适应性。摄影图像和测定数据的分析结果表明,在不同放牧实验小区形成了结构不同的群落聚块生态格局,群落斑块的数量、面积、种群结构、植物多度、株丛冠幅、生物量等都形成了相应的梯度差异。不同放牧强度导致克氏针茅群落与种群斑块的不同破碎化程度和植物个体(株丛)小型化。在不放牧的对照小区内保持原有的克氏针茅群落斑块和羊草群落斑块,二者的斑块数量、斑块面积之比、斑块的植物组成与生物量都比较稳定。本项研究结果表明了植物群落斑块结构与种群格局的变化是草原植物群落演替过程中种群拓殖与衰退的基本形式,也是生态演替的机制。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-13
一、综述  13-17
二、研究方法与数据处理  17-23
  2.1 研究区域环境概况  17-18
    2.1.1 地貌  17
    2.1.2 气候特征  17
    2.1.3 土壤  17-18
    2.1.4 植被特征  18
  2.2 实验地与实验设计  18-20
    2.2.1 放牧实验地的位置与基况  18-19
    2.2.2 放牧实验设计  19
    2.2.3 割草(模拟放牧)实验设计  19
    2.2.4 单种植物作水分控制实验设计  19-20
  2.3. 野外取样和测定  20-21
    2.3.1 植物生物量测定  20
    2.3.2 土壤容重测定  20
    2.3.3 拍摄植物群落格局的照片及相关取样  20-21
    2.3.4 土壤微生物数量的测定  21
  2.4 实验与数据分析  21-23
    2.4.1 影像数据处理  21
    2.4.2 土壤铵态氮的碱解法测定与计算  21-22
    2.4.3 土壤粒径的测定  22
    2.4.4 土壤全碳(TOC)、全氮(STN)的测定  22
    2.4.5 土壤微生物数量的测定  22-23
三、放牧与地上生物量动态分析  23-28
  3.1 不同放牧强度对克氏针茅种群生长的影响  23
  3.2 不同放牧强度对糙隐子草种群生长的影响  23-24
  3.3 不同放牧强度对羊草种群生长的影响  24-25
  3.4 不同放牧强度对草地群落生物量的影响  25-26
  3.5 不同年度与不同季节的放牧强度对草地群落生物量影响的比较分析  26-28
四、放牧对草原植物群落与种群格局的影响  28-34
  4.1 放牧对植物群落结构的影响  28-30
  4.2 不同斑块类型的地上生物量  30
  4.3 放牧对植物种群格局的影响  30-34
    4.3.1 对克氏针茅种群格局的影响  30-32
    4.3.2 对糙隐子草种群格局的影响  32
    4.3.3 对羊草种群格局的影响  32-34
五、放牧对土壤结构和营养物质的影响  34-41
  5.1 放牧对地下生物量的影响  34-35
  5.2 不同放牧小区表层土壤粒级变化  35
  5.3 土壤容重  35-36
  5.4 土壤C、N变化  36-41
    5.4.1 不同放牧小区不同深度土壤铵态氮含量的变化  36-37
    5.4.2 不同放牧小区的植物群落斑块内土壤铵态氮含量变化  37-38
    5.4.3 不同放牧小区的不同群落斑块内土壤全氮含量变化  38-39
    5.4.4 不同放牧小区的不同群落斑块内土壤全碳含量变化  39-40
    5.4.5 不同放牧强度的土壤微生物数量变化  40-41
六、刈割实验(模拟放牧)与控制供水实验  41-44
  6.1 刈割(模拟放牧)的地上生物量变化  41-42
    6.1.1 不同留茬高度对群落的效应  41-42
    6.1.2 不同刈割次数对群落的效应  42
  6.2 控制供水实验  42-44
七、讨论  44-47
八、结论  47-48
参考文献  48-53
致谢  53-54
本项研究的课题来源  54
攻读硕士期间发表的论文  54

放牧对克氏针茅草原群落的生态效应

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