植被和土壤空间异质性的研究是近年来生态学研究的热点问题。荒漠草原是内蒙古草原的重要组成部分,其面积占内蒙古草原面积的39%,目前该类草原的主要、直接的利用方式是放牧。本项目采用野外试验和实验室分析相结合的方法,通过对草地生物量、植被种群结构、物种组成;土壤水分、土壤有机质,土壤养分及家畜牧食行为的动态监测,探讨载畜率与荒漠草原植被分布、土壤养分变化及家畜行为的相互作用关系,揭示不同载畜率下荒漠草原空间格局的变化趋势,阐明不同载畜率下,小尺度的空间异质性对维持较大尺度的群落生物多样性、初级生产力和稳定性的作用,揭示导致草原群落向不同方向演替的主要驱动力,为草地持续利用提供依据。
Desert steppe;stocking rates;soil water;nitrogen;heterogeneity
荒漠草原是内蒙古草原的重要组成部分,放牧是该草原最主要、最直接和最经济的利用方式之一。试验以内蒙古短花针茅草原为研究对象,采用4个载畜率的随机区组实验设计,探讨了群落物种组成、群落特征、多样性、土壤水分、养分及分布的异质性对载畜率的响应。结果表明随着载畜率的增加,适口性好的物种重要值减少,适口性差的物种重要值增加,但群落优势种没有发生变化,群落较为稳定。物种分布格局呈几何级数。随着放牧强度的增加群落总体表现出多度格局不变,频度下降的趋势。建群种短花针茅对荒漠草原植物群落格局起关键作用,重度放牧使物种频率降低,但使建群种频率增加。随载畜率的增大,群落的高度、密度、盖度和生物量显著降低(P<0.05);群落的丰富度指数显著降低(P<0.05),群落的均匀度和多样性指数也呈现降低的趋势,但差异不显著(P>0.05),这与荒漠草原的植被种类相对较少、群落整体的抗干扰能力较差有关。在不同载畜率下,群落整体上比随机分布具有更强的空间异质性,且随着载畜率的增加,群落整体的空间异质性分布有增大的趋势。另外,不同载畜率下不同植物种群的空间异质性变化不同,这与植物自身的生物学特性和种群对放牧压力的生态适应对策相关。不同载畜率样地土壤水分的分布具有典型的同向特征;随着载畜率增加,土壤水分异质性先增大后减小,轻度载畜率下土壤水分空间异质性状况最好,中度和重度载畜率在一定程度上削弱了土壤水分空间异质性。短花针茅根际土壤氮素含量,在不同放牧强度,不同土层深度,均高于非根际土壤氮素含量,但没有显著差异(P>0.05)。随着放牧强度增加,短花针茅土壤根际与非根际氮素含量总体表现出降低的趋势。在轻度放牧区短花针茅根际与非根际土壤氨态氮与硝态氮含量升高,适度放牧对土壤氮素积累有积极作用。