不同放牧管理下祁连山区冬季牧场植被-土壤协同耦合效应评价

doi:10.11686/cyxb2024050

草业学报 ›› 2024, Vol. 33 ›› Issue (12): 1-12.DOI: 10.11686/cyxb2024050

• 研究论文 •

不同放牧管理下祁连山区冬季牧场植被-土壤协同耦合效应评价

于泽航¹^,²^,³(), 俞旸¹^,²^,³, 曹铨¹^,²^,³, 刘玉祯¹^,²^,³, 冯斌¹^,²^,³, 张小芳¹^,²^,³, 董全民¹^,²^,³()

^1.青海大学畜牧兽医科学院，青海省畜牧兽医科学院，青海西宁 810016
^2.青海省高寒草地适应性管理重点实验室，青海西宁 810016
^3.三江源区高寒草地生态教育部重点实验室，青海西宁 810016

收稿日期:2024-02-05 修回日期:2024-04-08 出版日期:2024-12-20 发布日期:2024-10-09
通讯作者: 董全民
作者简介:E-mail： qmdong@qhu.edu.cn
于泽航（1997-），男，山西晋城人，在读硕士。E-mail： qhuyzh@163.com
基金资助:
基于飞地经济的时空耦合型生态畜牧业技术研发和模式创新(2022-NK-134)

Evaluation of vegetation-soil synergistic coupling in winter rangeland of the Qilian Mountains under different winter grazing management systems

Ze-hang YU¹^,²^,³(), Yang YU¹^,²^,³, Quan CAO¹^,²^,³, Yu-zhen LIU¹^,²^,³, Bin FENG¹^,²^,³, Xiao-fang ZHANG¹^,²^,³, Quan-min DONG¹^,²^,³()

^1.Academy of Animal Science and Veterinary Medicine，Qinghai University，Qinghai Academy of Animal Husbandry and Veterinary Science，Xining 810016，China
^2.Qinghai Provincial Key Laboratory of Adaptive Management on Alpine Grassland，Xining 810016，China
^3.Key Laboratory of Alpine Grassland Ecosystem in the Three-River-Source，Ministry of Education，Xining 810016，China

Received:2024-02-05 Revised:2024-04-08 Online:2024-12-20 Published:2024-10-09
Contact: Quan-min DONG

摘要/Abstract

摘要：

植被-土壤系统的协同耦合度是衡量草地生态系统一致性和协调度的综合评价指标，是实现对草地量化管理的重要标志。以青海省祁连县野牛沟乡为研究区域，以冬季完全放牧、冬季放牧+补饲、冬季围封（不放牧）等3种不同放牧管理的植被-土壤系统为研究对象，通过构建植被因子与土壤因子组成的评价体系，采用熵权法确定各指标权重，获取协同耦合度模型，用于评价植被-土壤系统的协调关系。结果表明：不同放牧管理下植被群落Shannon-Wiener指数和Patrick丰富度指数存在显著差异，放牧+补饲草地的植被系统评分最高，完全放牧草地评分最低。不同放牧管理的土壤全碳、全氮、全磷、铵态氮、硝态氮、速效钾、速效磷含量均存在显著差异，围封草地的土壤系统评分最高，完全放牧草地评分最低。不同放牧管理下协同耦合度依次为围封（0.510）>放牧+补饲（0.482）>完全放牧（0.397），其中围封草地属于勉强协调土壤滞后发展型，放牧+补饲草地属于濒临失调土壤滞后发展型，完全放牧草地属于轻度失调同步衰退发展型。综上，祁连山区冬季围封草地更有利于生态系统的健康稳定，但未达到最佳协调模式。

关键词: 祁连山, 放牧管理, 植被-土壤系统, 协同耦合效应

Abstract:

The degree of synergistic coupling of the vegetation-soil system serves as a comprehensive evaluation index to measure the complementarity and integration of grassland ecosystem components， and is an important tool in implementing the quantitative management of grassland. This study was conducted in Yeniugou Township， Qilian County， Qinghai Province， and three different grazing management systems were compared： all feed from grazing in winter， winter grazing+supplemental feeding， and winter enclosure （no grazing）. We constructed an evaluation system composed of vegetation factors and soil factors， and used the entropy power method to determine the weight of each index， and formulated a model to score the degree of synergistic coupling of the vegetation-soil system. It was found that there were significant differences in the Shannon-Wiener index and Patrick richness index of vegetation communities under the different grazing managements， and the grassland in the grazing+supplementary forage winter feeding system had the highest score， while that where grazed grassland comprised the total feed supply had the lowest score. There were significant differences in the contents of soil total carbon， total nitrogen， total phosphorus， ammonium nitrogen， nitrate nitrogen， available potassium， and available phosphorus with different grazing management， and the highest soil system score was found in the grassland with no winter grazing， and the lowest in the grazed grassland with no feed supplementation. The score for the degree of synergistic coupling under the different grazing management systems ranked： enclosure （0.510）>grazing+supplementary feeding （0.482）>all feed from grazing （0.397）. For the above three winter grazing systems， the grassland ecosystem could be categorized， respectively， as ‘barely coordinated vegetation-soil system lacking development’， ‘bordering on disordered vegetation-soil coordination lacking development’， and ‘mildly disordered vegetation-soil coordination with development recession’. In conclusion， winter enclosure of animals with no grazing by animals of grassland in the Qilian Mountain area was the most conducive to the health and stability of the ecosystem， among the three grazing systems evaluated， but still exhibited a less than optimal level of vegetation-soil coordination.

Key words: Qilian Mountains, grazing management, vegetation-soil system, synergistic coupling effects

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图/表 7

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目标层 Objective level	子目标层 Subgoal layer	指标层 Index level	权重 Weight
植被-土壤耦合系统 Vegetation-soil coupling system	植被系统 Vegetation system	Shannon-Wiener指数H′	0.058
		Pielou均匀度指数J	0.101
		Simpson多样性指数C	0.086
		Patrick丰富度指数R	0.070
	土壤系统 Soil system	全碳TC	0.114
		全氮TN	0.135
		全磷TP	0.060
		全钾TK	0.049
		铵态氮NH₄⁺-N	0.046
		硝态氮NO₃^--N	0.061
		速效磷AP	0.105
		速效钾AK	0.116

目标层 Objective level	子目标层 Subgoal layer	指标层 Index level	权重 Weight
植被-土壤耦合系统 Vegetation-soil coupling system	植被系统 Vegetation system	Shannon-Wiener指数H′	0.058
		Pielou均匀度指数J	0.101
		Simpson多样性指数C	0.086
		Patrick丰富度指数R	0.070
	土壤系统 Soil system	全碳TC	0.114
		全氮TN	0.135
		全磷TP	0.060
		全钾TK	0.049
		铵态氮NH₄⁺-N	0.046
		硝态氮NO₃^--N	0.061
		速效磷AP	0.105
		速效钾AK	0.116

类型 Type	协同耦合度 Synergetic coupling degree （S_c ）	等级 Level	植被-土壤系统综合对比关系Comprehensive correlation of vegetation-soil system （SEy/VEx）	协同耦合模型 Cooperative coupling model
失调型 Disordered type	0<S_c ≤0.1	极度失调Extreme disorder
	0.1<S_c ≤0.2	严重失调Severe disorder	0<SEy/VEx<0.8	植被滞后型Vegetation lag type
	0.2<S_c ≤0.3	中度失调Moderate disorder	0.8≤SEy/VEx≤1.2	同步衰退型Synchronous decay pattern
	0.3<S_c ≤0.4	轻度失调Mild disorder	SEy/VEx>1.2	土壤滞后型Soil lag type
	0.4<S_c ≤0.5	濒临失调Borderline disorder
协调型 Coordinated type	0.5<S_c ≤0.6	勉强协调Forced coordination
	0.6<S_c ≤0.7	初级协调Primary coordination	0<SEy/VEx<0.8	植被滞后型Vegetation lag type
	0.7<S_c ≤0.8	中级协调Moderate coordination	0.8≤SEy/VEx≤1.2	同步发展型Synchronous development pattern
	0.8<S_c ≤0.9	良好协调Good coordination	SEy/VEx>1.2	土壤滞后型Soil lag type
	0.9<S_c ≤1.0	优质协调Quality coordination

类型 Type	协同耦合度 Synergetic coupling degree （S_c ）	等级 Level	植被-土壤系统综合对比关系Comprehensive correlation of vegetation-soil system （SEy/VEx）	协同耦合模型 Cooperative coupling model
失调型 Disordered type	0<S_c ≤0.1	极度失调Extreme disorder
	0.1<S_c ≤0.2	严重失调Severe disorder	0<SEy/VEx<0.8	植被滞后型Vegetation lag type
	0.2<S_c ≤0.3	中度失调Moderate disorder	0.8≤SEy/VEx≤1.2	同步衰退型Synchronous decay pattern
	0.3<S_c ≤0.4	轻度失调Mild disorder	SEy/VEx>1.2	土壤滞后型Soil lag type
	0.4<S_c ≤0.5	濒临失调Borderline disorder
协调型 Coordinated type	0.5<S_c ≤0.6	勉强协调Forced coordination
	0.6<S_c ≤0.7	初级协调Primary coordination	0<SEy/VEx<0.8	植被滞后型Vegetation lag type
	0.7<S_c ≤0.8	中级协调Moderate coordination	0.8≤SEy/VEx≤1.2	同步发展型Synchronous development pattern
	0.8<S_c ≤0.9	良好协调Good coordination	SEy/VEx>1.2	土壤滞后型Soil lag type
	0.9<S_c ≤1.0	优质协调Quality coordination

项目Item	GM₁	GM₂	GM₃	项目Item	GM₁	GM₂	GM₃
甘肃羊茅F. kansuensis	0.1201	0.3249	0.3565	火绒草Leontopodium leontopodioides	0.0384	0.1013	0.0298
高山嵩草C. parvula	0.3975	0.1514	0.1983	肉果草L. tibetica	0.0014	-	0.0230
干生薹草Carex aridula	0.0056	0.0858	0.0250	白花棘豆Oxytropis coerulea	0.0032	0.0037	0.0234
斜茎黄芪A. laxmannii	0.0201	0.0062	0.0046	狗娃花Aster hispidus	-	0.0134	-
鸡冠茶S. bifurca	0.1179	0.0427	0.0622	洽草Koeleria macrantha	-	0.0377	-
多茎委陵菜Potentilla multicaulis	0.0257	0.0346	0.0694	赖草Leymus secalinus	-	0.0529	0.0767
翻白草Potentilla discolor	0.0269	0.0431	0.0306	早熟禾Poa annua	-	0.0084	-
蒲公英Taraxacum mongolicum	0.0466	0.0057	0.0148	臭蒿Artemisia hedinii	-	0.0037	-
毛莓草S. adpressa	0.0111	0.0023	0.0059	藜Chenopodium album	-	-	0.0151
秦艽Gentiana macrophylla	0.0199	0.0106	-	西藏大戟Euphorbia tibetica	-	-	0.0145
珠芽蓼B. vivipara	0.1225	0.0716	0.0416	多刺绿绒蒿Meconopsis horridula	-	-	0.0080

不同放牧管理下祁连山区冬季牧场植被-土壤协同耦合效应评价

Evaluation of vegetation-soil synergistic coupling in winter rangeland of the Qilian Mountains under different winter grazing management systems

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