荒漠草原人工柠条林地灌草量质动态及其约束因子研究

【摘要】本研究以宁夏盐池县荒漠草原不同林龄人工柠条林地(中间锦鸡儿)作为研究对象,从灌草资源可持续利用的饲用价值出发,开展了灌草植被生物量与饲用品质的动态变化、配置格局、约束因子的研究,旨在系统认识和评价中间锦鸡儿在荒漠草原灌草地系统生产力中的现状和地位,以及现实利用状态下灌草配置存在的主要问题,为中间锦鸡儿灌草地生产力优化管理提供理论依据。主要研究结果为：(1)在构件水平上,16a、25a和37a生的中间锦鸡儿人工灌丛均已处于衰退型发育的阶段,随着林龄增长,灌丛地上部生物量下降明显,灌丛枝老化,枝系结构趋于简单。不同林龄灌丛枝条间承载力均较弱,灌丛周围可利用空间资源相对较多,枝系间的竞争较小。随着林龄增长和植丛老化,灌丛枝系构型趋于简化,对空间资源利用潜力和生态适应能力下降。(2)随着林龄增加,中间锦鸡儿人工灌丛枝的粗蛋白含量下降,而叶片粗蛋白含量先下降后增加。16a生灌丛枝的粗蛋白含量整体保持稳定状况,而叶片的粗蛋白含量随时间的变化呈明显下降趋势。总体上,叶片粗蛋白含量高于枝条,在萌蘖期叶的粗蛋白含量高达29.23%。灌丛各径级枝生物量与枝粗蛋白含量呈现明显负相关性。灌丛新生枝叶品质受林龄限制较小,受生长期的影响显著。随着生长期变化,不同林龄灌丛枝叶养分含量下降,萌蘖期(5月份)粗蛋白最高。(3)灌丛内外草被生物量受林龄影响差异不显著,随着生长期变化均呈典型“J”形生长。同时,不同林龄灌丛内外草被生物量基本低于对照。灌丛内外的草被盖度、高度和物种数等参数受林龄限制较小,生长期改变导致的灌丛内外草被高度和盖度等的季节性变化在不同林龄间存在差异。不同林龄灌丛内草被高度高于灌丛外,而草被物种数和个体总数低于灌丛外。灌丛内外草被养分含量的林龄变化差异性基本显著,且不同生长期变化不同。随着林龄的增长,灌丛内外草被中粗蛋白含量均呈现先增加后下降的趋势,林龄间差异显著。不同林龄灌丛内外草被粗灰分含量显著低于对照天然草地。(4)在本研究限定的样本范围和数据体系内,基于RAD分析的结果,制约中间锦鸡儿灌丛新生枝叶养分含量的主导因子分别是气象因素中的风速、降水和表层土壤中的活性碳(易氧化有机碳)：养分含量与风速降水负相关,与表土活性碳正相关。影响灌丛内草被特征指标的主导因子分别是气象因素中的气温、湿度、降水和表层土壤中的有机碳；草被特征指标与气温、降水负相关,与湿度正相关,与表土有机碳负相关。灌丛外草被特征指标的主导因子分别是气象因素中的风速、湿度、气温和表层土壤中的速效氮；草被特征指标与风速、湿度正相关,与气温负相关,与表土速效氮负相关。决定灌丛内草被养分含量的主导因子分别是气象因素中的气温和表层土壤中的活性碳；草被粗蛋白和氮磷含量与气温正相关,与表土活性碳正相关,而粗灰分含量却与之分别负相关。灌丛外草被养分含量的主导因子只有气象因素中的气温；草被粗蛋白和氮磷含量与气温分别正相关,而粗灰分含量与气温负相关。综上所述,在宁夏盐池荒漠草原,16a、25a、37a的中间锦鸡儿人工灌丛均已处于衰退性的发育阶段,随着林龄的增长灌丛结构及其空间利用能力退化明显,但是其新生枝叶品质并未随林龄出现显著变化,生长期是决定灌丛新生枝叶品质的主要因素。不同林龄柠条的可利用性主要是通过量,而非质的变化体现的,可利用生物量的下降是当前老化柠条林利用面临的主要问题。不同林龄灌丛内外草被生物量在8月、10月较大,草被物种高度、盖度及多样性等指标较高,在6月灌丛内外草被养分含量达到最高。综合考虑,6-8月应是中间锦鸡儿灌丛新生枝叶作为饲料的最佳饲用期,也是家畜采食不同林龄灌丛内外草被的最佳时期。从灌草结合的角度,就本研究所涉及对象及其时空尺度范围内,灌草间并不存在紧密的竞争抑或共存的关系,而表现出相对独立的生长、发育及演化特征。相对对照草地,灌木的存在挤压了草本的生活空间,其保育效应的体现并不充分。人工柠条灌草地在当前利用状态下,灌与草只是随机关系而非有机关系,系统内在稳定性及其生产力的可持续性,更多受到外部环境性因素的干扰,包括气候和土壤等方面的各种因子,而表现出其固有的季节波动性。柠条的持续老化,可能是系统发生转折性变化的一个诱因,但是其进一步演替的方向尚不得而知。就荒漠草原人工柠条灌草地的持续利用而言,与柠条更新措施同等重要的是,进一步抑制灌木对草本的潜在负面效应,人为诱导并巩固灌草间良性合理的共存关系,依然是未来管理和研究的主要任务与方向。
【作者】杨明秀；
【导师】宋乃平；
【作者基本信息】宁夏大学，生态学，2014，硕士
【关键词】中间锦鸡儿；生物量；饲用品质动态；约束因子；荒漠草原；

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