黃振艷，王立柱，烏仁其其格，，李 杰，楊曉剛

(1.內(nèi)蒙古呼倫貝爾學(xué)院生命科學(xué)與化學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古 海拉爾 021008；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院呼倫貝爾草原生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站，內(nèi)蒙古 海拉爾021008)

天然草地是重要的陸地植被類型，其健康程度往往隨著管理措施的不同而發(fā)生明顯變化。放牧和刈割是天然草地的兩種主要利用方式[1]，這兩種利用方式對(duì)草地群落的影響過(guò)程存在差異，放牧過(guò)程中，家畜的選擇性采食使草地群落內(nèi)不同物種所受到的影響存在差異，而刈割利用中，草地群落內(nèi)不同物種受到的影響基本一致。目前，關(guān)于放牧和刈割對(duì)草地植被影響的研究主要集中在單獨(dú)的放牧處理，或單獨(dú)的刈割處理[2-4]，側(cè)重于對(duì)物種多樣性以及植物的種類、生活型和群落結(jié)構(gòu)的研究[2]。雖然放牧和刈割等利用方式均會(huì)改變草地原有的群落結(jié)構(gòu)，引起草地生物多樣性變化，進(jìn)而影響草地群落生產(chǎn)力和草地生態(tài)系統(tǒng)的健康，但哪種利用方式有利于改善草地群落結(jié)構(gòu)，提升生物多樣性，增加草地群落初級(jí)生產(chǎn)力，目前尚不清楚。因此，在同等條件下開展放牧和刈割對(duì)草地群落物種多樣性影響的對(duì)比試驗(yàn)，有助于選擇利于草地健康的利用方式。

本研究以內(nèi)蒙古呼倫貝爾草甸草原為例，通過(guò)分析放牧和刈割對(duì)呼倫貝爾貝加爾針茅群落物種多樣性的影響，以期闡明這兩種利用方式下草地群落物種多樣性的變化規(guī)律，為草地的合理利用、保護(hù)及管理提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)與群落調(diào)查 試驗(yàn)在呼倫貝爾市陳巴爾虎旗草甸草原自然保護(hù)區(qū)(48°33′49.4″～48°43′20.8″ N，118°50′15.7″～118°58′21.2″ E)內(nèi)圍欄割草地和放牧草地樣帶設(shè)置區(qū)進(jìn)行，圍欄區(qū)在秋季末采用刈割方式收獲地上生物量。放牧區(qū)和刈割區(qū)的土壤和地形條件相對(duì)一致。在刈割區(qū)和放牧區(qū)內(nèi)，分別設(shè)置面積為250 m×40 m的樣條，每條樣條上設(shè)1 m×1 m的調(diào)查樣方，共計(jì)10個(gè)。植物群落調(diào)查于2005-2007年進(jìn)行[6]。記錄樣方內(nèi)植物種類，測(cè)定多度、蓋度和高度。其中多度和蓋度采用目測(cè)法測(cè)定，而高度用直尺測(cè)量每個(gè)物種的自然高度。

1.3數(shù)據(jù)處理 植物群落物種重要值等計(jì)算公式[7]為：

重要值(IV)=(相對(duì)高度+相對(duì)密度+相對(duì)蓋度)/3；

相對(duì)高度=(某一植物種的高度/各植物種高度之和)×100%；

相對(duì)密度=(某一植物種的個(gè)體數(shù)/全部植物種的個(gè)體數(shù))×100%；

相對(duì)蓋度=(某一植物種的蓋度/各植物種的分蓋度之和)×100%；

根據(jù)物種數(shù)目、所有植物種的個(gè)體數(shù)和重要值，利用以下公式計(jì)算群落α多樣性：

Margarlef豐富度指數(shù)(Ma)：

Ma=(S-1)/lnN.

Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H′):

H′=-∑PilnPi.

Pielou均勻度指數(shù)(Jp):

Jp=H′/lnS.

式中，S為物種總數(shù)目；N為所有物種個(gè)體數(shù)目；Pi=IV/∑IV。

所有數(shù)據(jù)用Excel和SAS軟件進(jìn)行處理。

2結(jié)果

2.1不同利用方式對(duì)草甸草原群落物種組成的影響 不同利用方式下貝加爾針茅群落內(nèi)各物種的重要值具有明顯的差異(表1)。放牧條件下的貝加爾針茅的重要值比刈割條件下提高了117.7%；細(xì)葉蔥的重要值在放牧利用條件下比刈割條件下低2.7%。部分伴生種和常見(jiàn)種重要值在兩種利用方式間的變化無(wú)明顯規(guī)律。刈割條件下，出現(xiàn)的伴生種和常見(jiàn)種有扁蓿豆、糙葉黃芪、紅柴胡、地榆、東北茴芹、多葉棘豆、狗舌草、廣布野豌豆、委陵菜、小黃花菜、黃芩、堇菜、狼毒、輪葉委陵菜、旱麥瓶草、燈心草蚤綴、迷果芹、棉團(tuán)鐵線蓮等；而放牧條件下出現(xiàn)的伴生種和常見(jiàn)種有糙隱子草、刺藜、寸草苔、大針茅、風(fēng)毛菊、細(xì)葉蔥、灰綠藜和羊草。貝加爾針茅草甸草原在不同利用條件下，群落內(nèi)物種總數(shù)有明顯變化，表現(xiàn)為放牧條件下比刈割條件下減少了78.0%。

表1 不同利用方式條件下物種組成及重要值變化Table 1 Plant species composition and their importance value under different utilization types

2.2不同利用方式對(duì)草甸草原群落α多樣性的影響 α多樣性主要用于反映群落內(nèi)生物種類數(shù)量以及生物種類間的相對(duì)多度，指示群落內(nèi)種群間通過(guò)資源競(jìng)爭(zhēng)或利用同種生境而形成共存的結(jié)果[8]。貝加爾針茅草甸草原群落的豐富度指數(shù)、多樣性指數(shù)、優(yōu)勢(shì)度指數(shù)和均勻度指數(shù)均表現(xiàn)為刈割利用顯著大于放牧(P<0.05)(圖1)，群落物種豐富度指數(shù)、多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)在刈割條件下較放牧條件下分別高656.0%、97.0%和16.3%。

圖1 刈割和放牧條件下草甸草原群落的豐富度、多樣性及均勻度指數(shù)Fig.1 Margelef, Shannon-Wienner, and Pielou index of meadow steppe under cutting and grazing treatments

3 討論與結(jié)論

3.1放牧與刈割對(duì)貝加爾針茅群落組成的影響 放牧和刈割是人類利用草地的兩種主要方式，放牧條件下的貝加爾針茅重要值高于刈割利用的，但物種數(shù)卻低于刈割條件下的，這是因?yàn)椋?)根據(jù)“中度干擾假說(shuō)”，放牧干擾可以通過(guò)改變土壤理化性質(zhì)，增加生境異質(zhì)性，造成草地群落植物組分、結(jié)構(gòu)和多樣性格局的變化，從而對(duì)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能產(chǎn)生影響[9]；2)刈割能減少植物光合作用面積，導(dǎo)致?tīng)I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)生產(chǎn)和積累下降，從而影響地上生物量的形成[10]。

3.2放牧與刈割對(duì)貝加爾針茅群落α多樣性影響 李凱輝等[11]研究得出，新疆天山巴音布魯克草原在小的空間研究尺度內(nèi),草地植物群落物種多樣性指數(shù)受豐富度指數(shù)的影響較大。地上生物量與豐富度指數(shù)、Margalef指數(shù)和Shannon-Wiener指數(shù)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。刈割利用條件下的貝加爾針茅群落物種多樣性指數(shù)均高于放牧利用條件下的，原因主要是放牧干擾下，由于牛馬等家畜對(duì)植物有選擇性的進(jìn)食，導(dǎo)致適口性好的植物的數(shù)量大大的減少，如果是過(guò)度放牧，則會(huì)導(dǎo)致一些物種的退化甚至消失。此外，由于人為刈割沒(méi)有選擇性，在這種方式的干擾下群落的組成比較穩(wěn)定，整個(gè)群落也就比較穩(wěn)定。

[1] 李榮平,閆巧玲.放牧與刈割對(duì)科爾沁草甸植被演替的影響[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境,2006,20(2):180-184.

[2] 李永宏.放牧影響下羊草草原和大針茅草原植物多樣性的變化[J].植物學(xué)報(bào),1993,35(1)：877-884.

[3] 仁青吉,羅燕江,王海洋.青藏高原典型高寒草甸退化草地的恢復(fù)——施肥刈割對(duì)草地質(zhì)量的影響[J].草業(yè)學(xué)報(bào),2004,13(2):43-49.

[4] 程積民,鄒厚遠(yuǎn).封育刈割放牧對(duì)草地植被的影響[J].水土保持研究,1998,5(1):36-54.

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[6] 姜恕,李博,王義鳳.草地生態(tài)研究方法[M].北京:農(nóng)業(yè)出版社,1988:15-22.

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[9] 江小蕾,張衛(wèi)圍,楊振宇,等.不同干擾類型對(duì)高寒草甸群落結(jié)構(gòu)和植物多樣性的影響[J].西北植物學(xué)報(bào),2003,23(9):1479-1485.

[10] 安尼瓦爾·買買提,楊元合,郭兆迪,等.新疆巴音布魯克高山草地物種豐富度與生產(chǎn)力的關(guān)系[J].干旱區(qū)研究,2006,23(2):290-294．

[11] 李凱輝,胡玉昆,阿德力·麥地,等.天山南坡高寒草地物種多樣性及地上生物量研究[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境,2007(1):155-159.