Grazing exclusion modifies the relationship between plant community diversity and aboveground biomass in the Qiangtang grassland

doi:10.11686/cyxb2025021

Abstract

Abstract:

Grazing exclusion is one of the effective measures for restoring degraded grassland ecosystems. The aim of this study was to examine the effect of fencing for various periods on grassland plant communities in the Qiangtang grassland. A field study was conducted in Nagqu City， Bangor County， where grassland plots enclosed for 5， 9， 13， 17， and 21 years were selected for analysis， with freely-grazed areas outside the enclosures as the control plots. We assessed the effects of enclosure and free-grazing practices on plant community characteristics， plant community diversity， and their relationships by analysis of variance， regression analysis， and correlation analysis. The results indicate that enclosure increased the importance value of the dominant species， Stipa purpurea. Varying levels of enhancement in aboveground biomass （AGB）， coverage， height， and density were observed after different periods of enclosure， with significant differences detected between the free-grazed and enclosed plots after 9 and 21 years （P<0.05）. Notably， the alpha diversity of the plant community was significantly lower in enclosed plots than in free-grazed plots after 9 years of enclosure （P<0.05）. Following initial grazing exclusion， the relationship between AGB and plant community diversity underwent a pronounced shift. In non-enclosed （grazed） areas， AGB and diversity indices exhibited a positive， albeit non-significant correlation （P>0.05）. Conversely， within the enclosures， AGB and diversity indices showed statistically significant negative correlations （P<0.05）. These results collectively indicate that enclosure for 9 years optimizes grassland management outcomes for the Qiangtang grassland. Crucially， the post-enclosure increases in the AGB of the dominant species （S. purpurea） serve as the primary mechanistic driver underlying the change in the AGB-diversity relationship， consistent with the mass ratio hypothesis.

Key words: exclosure, Qiangtang grassland, plant diversity, aboveground biomass, importance value

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Figures/Tables 10

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样地 Plot	围封年限 Exclosure period （a）	经度 Longitude （E）	纬度 Latitude （N）	海拔 Altitude （m）
嘎凉村Galiang Village	5	89°36′23″	31°10′25″	4840
杂空组Zakongzu	9	90°59′08″	30°59′07″	4750
谢麦珠Xiemaizhu	13	89°43′14″	31°47′05″	4600
那查玉Nachayu	17	89°36′20″	31°56′45″	4580
果加村Guojia Village	21	89°45′10″	31°10′20″	4590

样地 Plot	围封年限 Exclosure period （a）	经度 Longitude （E）	纬度 Latitude （N）	海拔 Altitude （m）
嘎凉村Galiang Village	5	89°36′23″	31°10′25″	4840
杂空组Zakongzu	9	90°59′08″	30°59′07″	4750
谢麦珠Xiemaizhu	13	89°43′14″	31°47′05″	4600
那查玉Nachayu	17	89°36′20″	31°56′45″	4580
果加村Guojia Village	21	89°45′10″	31°10′20″	4590

项目Item	ET	EP	ET×EP
地上生物量AGB	***	***	**
盖度Coverage	***	***	ns
高度Height	*	**	*
密度Density	*	***	ns
多样性指数H	ns	*	ns
优势度指数D	ns	*	ns
丰富度指数Ma	ns	***	ns
均匀度指数J	ns	**	ns

项目Item	ET	EP	ET×EP
地上生物量AGB	***	***	**
盖度Coverage	***	***	ns
高度Height	*	**	*
密度Density	*	***	ns
多样性指数H	ns	*	ns
优势度指数D	ns	*	ns
丰富度指数Ma	ns	***	ns
均匀度指数J	ns	**	ns

项目 Item	地上生物量 AGB	地上生物量AGB		盖度 Coverage	高度 Height	密度 Density	丰富度 Ma	优势度 D	多样性 H	均匀度 J
项目 Item	地上生物量 AGB	DAGB	NDAGB	盖度 Coverage	高度 Height	密度 Density	丰富度 Ma	优势度 D	多样性 H	均匀度 J
地上生物量AGB		0.88***	0.26	0.82***	0.18	0.80***	-0.43	-0.74**	-0.72**	-0.69**
DAGB	0.81***		-0.23	0.77***	0.29	0.87***	-0.58*	-0.84***	-0.78***	-0.82***
NDAGB	0.31	-0.18		0.11	-0.22	-0.13	0.29	0.19	0.12	0.26
盖度Coverage	0.57*	0.38	0.20		-0.14	0.74**	-0.56*	-0.70**	-0.65**	-0.72**
高度Height	-0.46	-0.27	-0.30	-0.55*		0.08	-0.06	-0.37	-0.36	-0.21
密度Density	0.80***	0.85***	-0.21	0.58*	-0.36		-0.61*	-0.81***	-0.80***	-0.85***
丰富度Ma	0.00	0.27	-0.23	0.03	0.33	0.08		0.47	0.44	0.58*
优势度D	0.27	0.44	0.04	-0.03	0.35	0.17	0.77***		0.97***	0.92***
多样性H	0.31	0.51	-0.05	0.09	0.29	0.26	0.85***	0.98***		0.90***
均匀度J	0.04	-0.06	0.36	-0.05	-0.30	-0.19	-0.10	0.03	-0.04