放牧对内蒙古草原群落结构和生产力的影响

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放牧对草原生态系统具有重要影响。目前世界各地的草原都在面临过度放牧,草原不合理的利用和管理使群落结构和生产力发生了巨大的改变。本文采取时间和空间尺度上同步分析方法,深入研究放牧对内蒙古草原群落结构和生产力的影响,分析草原退化的原因,提出草原合理利用和恢复退化草原生态系统的建议和对策,对于草原保护与草畜可持续发展具有重要的意义。本研究依托于内蒙古草原退牧还草项目,在2011-2013年,不同草原类型(草甸草原、典型草原、荒漠草原)调查了250对野外样地(围封和放牧)群落结构(高度、盖度、物种丰富度)和地上生物量,分析放牧对草原的影响,并基于CASA模型模拟NPP,在此基础上进一步分析不同草原类型NPP和载畜量时空变化规律及主要影响因子,为草原放牧管理决策提供理论依据。  取得的主要结果和结论如下:  (1)群落盖度、高度、物种丰富度和地上生物量在不同年份、草原类型和放牧,与围封样地间存在明显差异(p<0.05),且草原类型对这些变量的影响最大。空间上,放牧显著减少了草甸草原和典型草原群落高度、盖度、物种丰富度和地上生物量(p<0.05),而对荒漠草原影响则不显著(p>0.05)。时间上,群落盖度、高度、物种丰富度和地上生物量的响应比均无显著变化(p>0.05)。群落结构和地上生物量与生长季降水之间存在线性和单峰型关系,但在不同年份和放牧干扰下,其具体的关系形式不同。不同草原类型地上生物量与盖度、高度和物种丰富度均显著相关(p<0.0001),其关系的具体形式不受放牧的影响。影响生物量变化的主要因素在不同草原类型之间存在明显差异,草甸草原和典型草原地上生物量的变化与植被高度的变化密切相关,而荒漠草原地上生物量的变化则主要依赖于植被盖度的变化。  (2)空间上,内蒙古草原NPP总体表现为由东向西逐渐递减的规律,不同草原类型NPP差异较明显,草甸草原NPP最大(122g·m-2·a-1),典型草原次之(116.17g·m-2·a-1),荒漠草原最小(39.3g·m-2·a-1)。时间上,2011-2013年内蒙古草原生长季平均NPP分别为185.01、306.59和340.74g·m-2·a-1,草原NPP表现出逐年增加的趋势,从时间和空间变化上都呈现出统一特点,即降水越多NPP越大。CASA模型与250个围封样地地上生物量具有良好的相关性(2011年R2=0.53、2012年R2=0.58、2013年R2=0.60;P<0.0001),与放牧样地地上生物量相关性较低,且CASA模型模拟的草原NPP中NDVI、降水和温度是主要的影响和控制因子。  (3)2011-2013年,内蒙古草甸草原、典型草原、荒漠草原利用率分别为41.28%、40.38%、38.05%。空间上,基于CASA模型估算的理论载畜量,2011年三种草原类型均超载,2012和2013年只有荒漠草原超载,且2012、2013年部分草原类型产草量仍有盈余。时间上,基于CASA模型估算的载畜量2011-2013草甸草原和典型草原从严重超载逐渐转变到不超载,而荒漠草原超载情况仍十分严重。基于实测地上生物量数据计算的载畜量发现,2011-2013年不同草原类型全部超载,且随时间的推移超载情况逐渐减轻。放牧样地地上生物量主要受放牧强度的影响。而围封样地地上生物量主要受降水因子的影响。  总之,本研究表明放牧是引起内蒙古草原产量下降和草原整体退化的主要原因,对于荒漠草原,由于受长期过度放牧和水分限制的共同影响,退化情况严重,应严格控制牲畜数量,特别是对于重度退化的草地实施休牧或长期围封,加速退化草原的恢复。对于草甸草原和典型草原,在围封区实施季节性休牧或划区轮牧,以草定畜,制定适宜载畜量,合理利用天然草原资源,缓解草原退化。
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