不同围封年限对高寒草地植物群落的影响

doi:10.11686/cyxb2024523

摘要/Abstract

摘要：

大型食草动物强烈影响着各种生境下的植物群落和生态系统过程。利用围栏模拟大型食草动物丧失的情形，采用“空间代替时间”的方法研究了青海海北不同围封年限（0、3、5、8、10年）下的高寒草地植物群落结构、地上净初级生产力、多样性以及生产力-多样性关系。研究结果表明：1）围封显著改变了高寒草地的植物群落结构。随着围封年限的增加，禾草在群落中的占比越来越大，而其他功能群（豆科、莎草、杂类草）在群落中的占比逐渐降低，并且群落内部的异质性逐渐增大。2）植物群落的地上净初级生产力随围封年限的增加呈先下降后上升的趋势，而枯落物质量呈与之相反的趋势。此外，围封整体上降低了植物群落的物种多样性、功能多样性与系统发育多样性。3）地上净初级生产力与Pielou均匀度指数、Simpson优势度指数、Rao二次熵指数和平均最近类群距离之间具有显著负相关性，而与其他多样性指数无显著相关性。由此可见，大型食草动物丧失将对草地生态系统产生严重影响，尤其对健康状态良好的草地来说。因此，围栏等禁牧措施要根据草地的实际情况谨慎制定。

关键词: 高寒草地, 围栏封育, 食草动物, 多样性, 生产力

Abstract:

Large herbivores strongly influence plant communities and ecosystem processes in a variety of habitats. In this study， fencing was used to simulate the loss of large herbivores， and the “space-for-time substitutions” method was adopted to study the structure， aboveground net primary productivity， diversity and productivity-diversity relationships of alpine grassland plant communities after exclusion of grazers for different durations （0， 3， 5， 8， 10 years） in Haibei， Qinghai. The results show that： 1） Grazing exclusion significantly changed the plant community structure of alpine grassland. With longer periods of grazing exclusion， the proportion of grasses in the community gradually increased， while the proportions of other functional groups （legumes， sedges， and forbs） gradually decreased， and internal heterogeneity within the communities gradually increased. 2） The aboveground net primary productivity of the plant communities initially decreased and then increased as the duration of grazing exclusion extended， while litter mass showed the opposite trend. Grazing exclusion generally reduced species diversity， functional diversity， and phylogenetic diversity. 3） There was a significant negative correlation between aboveground net primary productivity and Pielou’s evenness index， Simpson’s dominance index， Rao’s quadratic entropy index， and mean nearest taxon distance， but no significant correlations with other diversity indices. These results indicate that the loss of large herbivores will significantly impact grassland ecosystems， particularly those in good health. Therefore， grazing exclusion should be carefully formulated based on the actual situation of grasslands.

Key words: alpine grassland, grazing exclusion, herbivores, diversity, productivity

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图/表 7

表1 研究样地基本信息

Table 1 Basic information of sample sites

围封年限 Grazing exclusion durations （a）	纬度 Latitude （N）	经度 Longitude （E）	海拔 Altitude （m）	面积 Area （m²）
0	37°36′38″	101°18′46″	3147	45×45
3	37°36′48″	101°18′14″	3144	45×45
5	37°36′42″	101°18′32″	3144	30×50
8	37°36′43″	101°17′45″	3145	40×40
10	37°36′39″	101°19′29″	3154	30×60

图1 不同围封年限下植物群落中各物种的相对生物量

Fig.1 Relative biomass of species in plant community under different grazing exclusion durations

图2 基于物种盖度的植被非度量多维尺度分析

Fig.2 Non-metric multidimensional scaling analysis of vegetation based on species coverage

图3 不同围封年限的植物群落地上净初级生产力和枯落物质量不同小写字母表示不同围封年限间差异显著（P<0.05），图中值为平均值±标准误。下同。Different lowercase letters indicate significant differences among different grazing exclusion durations （P<0.05）. The values in the figure are mean±SE. The same below.

Fig.3 Aboveground net primary productivity and litter mass of plant communities with different grazing exclusion durations

图4 不同围封年限下植物群落不同功能群的地上净初级生产力

Fig.4 Aboveground net primary productivity in various plant functional groups of plant communities under different grazing exclusion durations

图5 不同围封年限的植物群落物种（A~D）、功能（E~H）及系统发育（I~K）多样性

Fig.5 Species （A-D）， functional （E-H） and phylogenetic （I-K） diversity of plant communities with different exclusion durations

图6 不同围封年限的植物群落地上净初级生产力与物种（A~D）、功能（E~H）及系统发育（I~K）多样性的关系实线表示地上净初级生产力与多样性指数之间具有显著相关关系，虚线表示无显著相关关系，阴影代表95%的置信区间。Solid lines represent significant correlation between aboveground net primary productivity and diversity index， dashed lines represent no significant correlation， and shading represents 95% confidence interval.

Fig.6 Relationship between aboveground net primary productivity and species （A-D）， functional （E-H） and phylogenetic （I-K） diversity in plant communities with different grazing exclusion durations

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