中度与重度退化针茅型高寒草地群落比较研究

JOURNALOFGANSUAGRICULTURALUNIVERSITY第40卷双月刊

中度与重度退化针茅型高寒草地群落比较研究

王小利2，干友民2，张 力1，张德罡3，周学辉1，苗小林1，

祁 彪3，杨予海4，管却扎西4邓春辉1，

（1.兰州畜牧兽医研究所，甘肃兰州 730050；2.四川农业大学，四川雅安 625014；3.甘肃农业大学，甘肃兰州 730070；4.青海省三角城种羊场，青海刚察 812300）

摘要：通过对青海湖北岸三角城种羊场地区中度与重度退化高寒草地群落的比较研究。结果表明：随着草地退化程度的加重，草地群落的盖度、物种多样性指数、均匀度指数均下降，草地生物量的积累速率减弱，最终导致了草地初级生产力的降低，杂类草增多，优良的禾本科牧草在草群中所占的比例下降，枯落物的季节变化速率在6～7月份表现为分解速率，中度退化样地>重度退化样地；8～9月份表现为积累速率，中度退化样地<重度退化样地。 关键词：高寒草原；中度退化；重度退化；生物量；草地群落

中图分类号：S812 文献标识码：A 文章编号：1003-4315（2005）05-0632-07

Comparativeresearchontheplantcommunitiesofmoderate-degradedandheavy-degradedstipaalpinegrassland

WANGXiao-li2，GANYou-min2，ZHANGLi1，ZHANGDe-gang3，ZHOUXue-hui1，MIAOXiao-lin1，DENGChun-hui1，QIBiao3，YANGYu-hai4，GUANQUEZha-xi4

（1.LanzhouInstituteofAnimalandVeterinaryPharmaceuticalScience，CAAS，Gansu，Lanzhou730050；2.Sichuan

AgriculturalUniversity，Sichua，Ya'an625014；3.GansuAgriculturalUniversity，Gansu，Lanzhou730070；

4.SanjiaochengSheepBreedingFarmofQinghaiProvince，Qinghai，Gangcha812300，China）

Abstract：AstudywasconductedattheSanjiaochengsheepbreedingfarmofQinghaiprovince，whichisloca-tedonthenorthbankofQinghaiLakewithnaturalalpinegrassland.Acomparativeresearchontheplantcommuni-tiesbetweenmoderate-degradedandheavy-degradedalpinegrasslandwasconducted，theresultshowedthatwiththeaggravationofgrasslanddegradation，thecoverage，speciesdiversityindexes，evennessindexesofplantcommunitiesdecreased.Theaccumulativerateofbiomassofplantcommunitiesdecreaed，leadingtoprimaryproductionde-creased.Thepercentageoffineforagessuchasgrassesdecreasedwiththeincreasingofforbs.TheseasonalchangeandasaccumulativeratefromAugusttoSeptember.rateoflitterappearedasdecomposingratefromJunetoJuly，

Thedecomposingrateofmoderate-degradedplotswasmorethanheavy-degradedplotsandtheaccumulativerateofmoderate-deqradedplotswaslessthanheavy-degradedplots.

moderate-degraded；heavy-degraded；biomass；grasslandcommunity Keywords：alpinegrassland；

作者简介：王小利（1977-），男，甘肃镇原人，四川农业大学在读硕士。研究方向：草地资源开发与研究。资助基金：中国农科院兰州畜牧与兽药研究所社会公益项目：青藏高原生态畜牧业建设与示范通讯作者：干友民，E-mail：ganyoumin1954@eyou.com.收稿日期：2005-05-23

第5期 王小利等：中度与重度退化针茅型高寒草地群落比较研究

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［1］

高寒草原是青海湖地区主要的生态系统类型之一，广泛分布于湖盆及河谷地带，是青海湖地区重要

的畜牧业生产基地。但是随着湖区人口的增长，畜牧业的发展，再加之缺乏较为完善的管理体系和粗放的经营模式，使本来就很脆弱的草地生态系统的整体功能遭到了严重的破坏，直接影响到了湖区经济的可持续发展。

近年来对青海湖地区的研究大多集中在植被类型、分布规律、植被图、群落数量分布、群落特征等方

［1～5］［6］面。而对不同退化程度草地群落的结构特征以及生物量季节变化动态的研究却很少。本研究旨在通

过对青海湖区中度与重度退化的针茅型草地群落以及生物量季节变化动态进行研究，以期能为高寒退化草地的治理、恢复、重建及草地生产力的提高和持续利用提供科学依据。

1 研究区概况

研究区气候寒冷干燥，全年以西北风和西风为主，光照充足，太阳辐射强烈，具有明显的高原大陆气候特征。年平均气温-0.6～5.7℃，气温日较差13.3～16.5℃，相对极端最低温-31.0℃，极端最高温25℃。平均降水量324.5～522.3mm，且多集中在6～9月，年蒸发量1273.7～1847.8mm。主要的土壤类型为高山草甸土、山地草甸土、黑钙土、风沙土和盐渍土等。

本试验选择了青海湖北岸三角城种羊场的退化针茅型高寒草原，中度与重度退化样地均为冬春草场，重度退化样地位于山坡，植被稀疏，风蚀严重，中度退化样地位于青藏公路北面。两退化样地地理坐标N37º17'～37º19'，E100º14'～100º15'。所选样地均于2004年4月围栏进行试验观测。

2 材料与方法

2.1 野外取样

在植物生长季内，选择地形和群落特征较为均一的地段，自2004年5月15日起，每隔30d左右采用刈割法测定群落地上生物量。样方面积1m×1m，4次重复，齐地面剪割。然后分禾草类、莎草类、豆科类和杂草类4类分别称取鲜重后在80℃的恒温箱内烘干至恒重，每次刈割时收集样方内的枯落物，同时在中度与重度退化样地上设置1m×1m的观测样方，每5m间隔，详细记录观测样方内植物，种类组成、盖度、频度以及海拔等环境因子，每条样线上设置10个小样方。2.2 数据处理

［8］ 重要值（IV） IV=（CR+FR+HR+DR）×100/4

式中：CR为相对盖度，FR为相对频度，HR为相对高度，DR为相对多度。

［9］ Shannon信息多样化指数（H'）H'=-(Piln（Pi）［10］ Pielou均匀度指数 E=H'/ln（S）

物种丰富度指数=种数（S）

式中：S为样地内物种的总数；Pi为种i的相对重要值，Pi=Ni/N；Ni为种i的绝对重要值，N为种i所在样方的各个种的重值之和。 AGA=w1-w2/t2-t1 RGR=lnw1-lnw2/t2-t1

式中：AGA为平均绝对生长率g/m2.d；RGR为平均相对生长率g/g.d；w1和w2分别为t1和t2时的生物量g/m2。

3 结果与分析

3.1 群落结构特点及多样性分析

通过对中度与重度退化样地的草地群落进行样方调查，其群落种类组成如表1、表2所示，中度退化样

地的草地群落约15种，重度退化样地的草地群落约13种，它们的建群种都为紫花针茅与线叶嵩草。中度退

［11］

而重度退化样地的盖度为62.28%。作为草地退化的指示植物狼毒，在重度化样地的盖度为75.33%，

退化样地中的重要值（8.25）大于中度退化样地（4.82），中度退化样地群落的多样性指数、均匀度指数均大于重度退化样地。这说明随着草地退化程度的加重，草地群落的物种组成发生改变，有毒有害植物的重要值增大，群落的盖度以及物种多样性下降。

表1 中度与重度退化样地草地群落植物重要值

Tab1 Importantvaluesofplantcommunitiesinmoderate-degradedandheavy-degradedplots植物种群

紫花针茅（Stipapurpurea）线叶嵩草（Kobresiacapillifolia）冷地早熟禾（Poacrymophila）

阿拉善马先蒿（Pedicularisalaschanica）赖草（Leymussecalinus）

簇生柴胡（Bupleurumcondensatum）细叶亚菊（Ajaniatenuifolia）急弯棘豆（Oxytropisdeflexa）

柔软紫菀（Asterflaccidus）狼毒（Stellerachamaejasme）垂穗披碱草（Elymusnutans）二裂委陵菜（Potentillabifurca）鹅绒委陵菜（Potentillaanserina）大蓟（Cirsiumhelenioides）高原鸢尾（Iriscollettii）黄花棘豆（Oxytropisochrocephala）

重要值

中度退化19.415.1812.489.426.726.615.825.81

6.654.824.783.923.010.60.12

3.088.074.988.598.2582.610.11重度退化24.2120.485.354.62

中度退化

123456789101112131415

10583461113

排序

重度退化

1279

1.7212

表2 中度与重度退化样地群落植物种数及多样性指数

Tab2 Thenumberofspeciesanddiversityindicesofplantcommunitiesinmoderate-degradedandheavy-degradedplots

样地中度退化重度退化

盖度（%）75.3362.33

物种数1513

多样性指数2.44182.217

均匀度0.90170.8643

3.2 群落地上生物量及生长率季节动态

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图6 禾草类的百分比 图7 莎草类的百分比

Fig6 Thepercentageofgrassesatdifferentstages Fig7 Thepercentageofsedgesatdifferentstages

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图8 豆类草的百分比 图9 杂类草的百分比 Fig8 Thepercentageoflegumesatdifferentstages Fig9 Thepercentageofforbsatdifferentstages

3.2.2 群落地上生物量积累速率季节动态 生长速度的大小仅从表面上反映了草群生长发育的快慢，而生物量的净积累必须用生物量的生长率来表达。绝对生长率（AGR）说明单位面积单位时间内生物量的净积累，相对生长率（RGR）说明单位生物量单位时间内的净积累。它们都是瞬时值，受测定条件的限制，常用一定时间间隔内的平均值表示，由表3可以看出，在草地植物生长季，中度与重度退化样地群落生物量的绝对生长率均呈“单峰”曲线，植物返青初期由于低温的影响，干物质积累较缓慢，并随着植物生长发育进程，气温的回升和降水量的增加而增大，其峰值出现在8月，分别为1.4680g/m2・d、0.5237g/m2・d，从8月下旬开始，随着气温的下降，植物体的衰老和枯黄以及营养物质的迁移，生物量绝对生长率下降，到9月底出现负值。从返青开始（5月1日）到8月25日生物量达最大值，中度与重度退化样地平均每天每平方米生产的干物质分别为0.8761g/m2、0.3884g/m2，中度与重度退化样地植物生物量相对生长率的季节变化趋势一致。都是在植物返青营养生长期的生产效率最大，此后随着植物生长发育节律进程逐渐下降。经相关分析表明，两种不同退化程度草地植物群落的相对增长率与发育时间呈显著的负相关（P<0.05），在相同的生长季（5～8月）中度退化样地群落生物量绝对生长率和相对生长率都大于重度退化样地。这说明随着退化程度的加重，草地植物对光能的转化效率降低，干物质的积累速率相应减小，最终导致了草地初级生产力的降低。

表3 中度与重度退化样地群落地上生物量绝对生长率和相对生长率

Tab3 Absolutegrowthrateandrelativegrowthrateofplantcommunitiesinmoderate-degradedandheavy-degradedplots

生长率

绝对生长率g（/m・d）相对生长率（g/g・d）

2

样地重度退化中度退化重度退化中度退化

日期（月-日）

5.15～6.150.24170.52570.03090.0356

6.15～7.250.46780.92130.02120.0232

7.25～8.250.52371.4680.01310.0181

8.25～9.25-0.0807-0.527-0.0807-0.0054

3.3 群落枯落物生物量及变化速率的季节动态

3.3.1 群落枯落物生物量季节变化动态 由图10～11可知，中度与重度退化样地枯落物生物量的季节变化趋势一样，呈现“高-低-高”的“V”字型曲线，即在牧草返青期枯落物生物量较高，此时地上生物量较小，所以它所占的比例较大，分别约占地上总生物量的25.20%，25.04%。7月份最低，分别约占地上总生物量的6.59%，6.37%，但中度退化样地枯落物在草群中所占比例在8月份最小，这是因为中度退化草地植物生长活力较强，在7～8月份很少形成枯落物，再加上此时地上总生物量最大，所以它所占比例最小，而到牧草枯黄期枯落物的生物量又呈增加趋势，所以其所占比例也相应增加，分别为8.24%，12.07%，在相同的生长季，中度退化样地枯落物的量大于重度退化样地。这对于维持土壤肥力，保持草地生态系统营养元素的循环

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［14］

均有重要的意义。

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图10 枯落物生物量 图11 枯落物百分比

Fig10 Thelitterbiomassinmoderate- Fig11 Thepercentageoflitteratdifferentstagesin degradedandheavy-degradedplots moderate-degradedandheavy-degradedplots

3.3.2 群落枯落物变化速率的季节动态 由表4可知，中度与重度退化样地枯落物生物量的变化速率呈“双峰”曲线，第一个高峰出现在5、6月，分解速率最大。从6月中旬到7月下旬明显下降，这段时间内枯落物的分解大于积累，其生物量表现出减值过程，故其变化速率为分解速率，中度退化样地的分解速率大于重度退化样地，枯落物是土壤营养物质的主要来源，因为枯落物在分解过程中，营养物质不断地释放到土壤中，

［14，15］使土壤肥力增加。温明章等人对东北羊草草原研究发现枯落物在分解的过程中，各种营养元素从枯落［16］物逐渐释放到土壤中，并且土壤中营养元素的含量随枯落物量而逐渐增加。而重度退化的样地，枯落物

层的量减少并且其分解速率减慢，仅有极少的营养物质归还于土壤，这样年复一年，必然导致土壤越来越贫瘠，植物因营养的缺乏而生长发育不良，使草地的质量和产量均下降。但枯落物在分解过程中各种营养元素从枯落物释放到土壤中速度和量是不同的，这种释放过程受多方面因素的制约，与枯落物的化学组成、土壤

［17］环境、土壤生物活性等因素均有密切的关系。对于高寒草地这方面的研究有待进一步深入，而从7月底

到9月初，在这段时间内枯落物的积累大于分解，其生物量表现出增值过程，故其变化速率为积累速率，因为此时随着草地植物的成熟和衰老，枯落物生物量的增长速率逐渐增大，所以到了9月出现了第二个高峰，积累速率最大，但中度退化样地枯落物的积累速率小于重度退化样地，这说明随着草地退化程度加重，植物的生长活力减弱，在正常的植物生长季，就有植物体死亡形成枯枝落叶。

表4 中度与重度退化样地枯落物季节变化速率

Tab4 Changerateoflitterinmoderate-degradedandheavy-degradedplots

项目

变化速率（g/m2・d）

样地重度退化中度退化

日期（月-日）

5.15～6.15-0.0577-0.0733

6.15～7.25-0.023-0.051

7.25～8.250.0470.005

8.25～9.250.06870.1060

4 小结

1）通过对两退化样地植物群落结构以及多样性分析表明：随着退化程度的加重，重度退化样地群落的

［18］［19］

、王文颖的研究结果一致。盖度、物种数、多样性指数、均匀度指数均小于中度退化样地，这与李海英

即随着高寒草地生态系统的退化，不仅使群落物种组成发生巨大的变化，而且导致物种多样性发生改变，它随着干扰和退化程度的加剧而降低。

2）在相同的生长季，中度退化样地的禾草类、莎草类、豆类草以及地上总生物量均大于重度退化样地，在8月份地上生物量达最大值时，中度与重度退化样地的禾草类、莎草类、地上总生物量及禾草类、杂类草在草群中所占比例之间差异显著（P<0.05），并且随着退化程度的加重，草地生物量的积累速率减弱，最终导致了草地初级生产力的下降。

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3）枯落物作为天然草地的土壤营养物质的主要来源，在相同的生长季，中度退化样地枯落物的量均大中度退化样地>重度退化样地；8～9于重度退化样地，并且其季节的变化速率在6～7月份表现为分解速率，月份表现为积累速率，中度退化样地<重度退化样地。

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