全 文 ：放牧和封育条件下金露梅灌丛草地
群落动态变化的研究
乔有明1 ,王启基2 ,景增春2
(1.青海大学生物科学系 ,青海 西宁 810016;2.中国科学院西北高原生物研究所 ,青海西宁 810001)
摘要:对放牧和封育条件下金露梅灌丛群落动态变化进行了研究 。结果表明:金露梅灌丛群落
种类数量在放牧条件下不会发生明显的改变(P>0.05),在封育条件下出现轻微的先增后减
的变化格局;盖度和地上生物量在放牧条件下 6—7月无明显的差异 ,到 9月上旬呈现下降趋
势 ,显著地低于前期(P<0.05);在封育条件下7月下旬后趋于稳定状态 ,且明显地高于6月底
的数值(P<0.05)。群落的平均高度在放牧条件下无明显变化(P <0.05),在封育条件下呈现
逐步增高的趋势 ,不同时期有明显的差异(P<0.05)。
关键词:放牧;封育;金露梅灌丛群落;动态变化
中图分类号:S812.8 文献标识码:A 文章编号:1006-8996(2005)05-0005-04
Study on the plant community dynamic change of Potentilla
fruticosa shrubs under grazing and enclosure
QIAO You-ming1 , WANG Qi-ji2 , JING Zeng-chun2
(1.Department of Biological Sciences , Qinghai University , Xining 810016 , China;
2.Northwest Plateau Institute of Biology , Chinese Academy of Sciences , Xining 810001 , China)
Abstract:The plant community dynamic change of Potentilla fruticosa shrubs under grazing and enclo-
sure were studied.The results showed that the species number didn t change significantly with seasonal
change under grazing (P>0.05).It presented a pattern of slight -increase first and slight-decrease
later under enclosure.Both coverage and aboveground biomass didn t change significantly during late
June and July and they showed a significant decreasing trend in early September under grazing (P <
0.05).However , they were significantly higher than those of June s and tended to be stable after late
July under enclosure.There were no significant differences for average height of the community along with
time going under grazing(P >0.05).It showed a increasing trend and had significant differences at dif-
ferent stages(P<0.05).
Key words:grazing;enclosure;Potentilla fruticosa shrubs;dynamic change
高寒灌丛作为高寒草地系统分布比较广泛的植被类型之一 ,由于其组成种类丰富 ,不仅具有重要的
高山植物基因库 ,而且对于维持高寒自然生态系统的稳定 、涵养水源和防止水土流失以及整个系统可持
续发展等方面具有重要的作用 。同时 ,灌丛作为高寒牧区草场的组成部分对发展畜牧业 ,维持牧区经济
的可持续发展也发挥着重要的支撑作用 。近半个世纪以来 ,由于人类的频繁扰动 、超载过牧 、鼠虫危害
加剧以及全球气候变化等因素 ,使得脆弱的高寒草甸生态系统退化的趋势日趋严重 。近年来 ,有关高寒
草甸植物群落的结构特点 、物种多样性及其与群落生产力的关系等一直是高寒草甸生态系统研究的热
点[ 1 ～ 8] ,但是关于高寒灌丛群落特性只见零星的报道[ 2 , 9～ 10] ,尤其对于灌丛动态变化的研究则甚为少
见[ 11] ,因此 ,研究放牧和封育条件下 ,高寒金露梅灌丛群落数量特征的动态变化 ,对于深入研究高寒草
收稿日期:2004-05-08
作者简介:乔有明(1963—),男 ,内蒙古乌审旗人 ,硕士 ,副教授。研究方向:草地生态和牧草。
第 23卷 第 5期
2005年 9月
青 海 大 学 学 报 (自 然 科 学 版)
Journal of Qinghai University(Nature Science)
Vol.23 No.5
Sep.2005
DOI :10.13901/j.cnki.qhwxxbzk.2005.05.002
甸生态系统结构和功能 、生物多样性以及群落演替的变化规律 ,从而开展生态保护和建设 ,维持生态平
衡具有重要的理论和现实意义 。
1 研究区概况
研究地区位于青海省果洛州玛沁县境内大武镇南部石峡沟 ,东经 100°15′～ 100°16′,北纬 34°19′～
34°23′,海拔3 800 ～ 4 900m之间 ,属高原寒冷气候类型 ,年平均气温-2.6℃, ≥0℃积温为 914.3℃,日照
时数 2576.0 h ,年降水量 513.02 mm ,5 ～ 9月份降水 437.10 mm ,占年降水量的 85.20%。无绝对无霜期 ,
牧草生长期约 110 ～ 130 d。主要植被类型有高山嵩草草甸 、高山灌丛草甸 。土壤类型以高山草甸土和
高山灌丛草甸土为主 。高寒金露梅灌丛的优势种为(Potentilla , fruticosa),主要的伴生植物有高山柳
(Salix oritrepha)、矮嵩草(Kobresia humilis)、线叶嵩草(Kobresia capillifolia)、苔草(Carex sp.)及羊茅(Festu-
ca ovina)等 。
2 研究方法
2.1 样地设置与调查内容 样地分别设在放牧地(34°23′N ,100°16′E)和封育地(34°19′N ,100°15′E)的金
露梅灌丛群落 ,其中封育地的封育年限已超过 10年以上 。每次测定时随机地在每个样地内设置 7个
1m×1m 的样方 ,记录所测样方的海拔和经纬度 ,估测各样方内的总盖度 、分种盖度 ,统计物种数 ,测定
每个种的高度 ,并以此计算群落的平均高度。同时在每个样地内随机选取 5个 50cm×50cm 的样方 ,测
定金露梅 、禾草类 、莎草类及杂类草的地上生物量鲜重以及群落的地上生物量 ,带回实验室烘干称其干
重。共调查72个样方。野外调查于 2003年 6月 27日至 2003年9月 4日进行 ,每月测定 1次 。
2.2 数据处理 利用SAS软件(8.0版)分别计算7个描述样方的平均物种数 、平均盖度 、平均高度以及
5个地上生物量样方干重的平均值;同一条件不同时期的群落结构特征比较依据方差同质性检验(Lev-
ene s)结果而有所不同 ,对于方差同质的数据按单向分组资料进行方差分析(One-way ANOVA),多重比
较采用Duncan最小显著极差法。而对于方差不同质的数据采用混合效应模型(Mixed procedure)进行方
差分析 ,平均数间的比较用最小平方平均数法;不同条件同一时期的群落结构比较利用 t检验。
3 结果与分析
3.1 放牧和封育条件下金露梅灌丛群落的基本特征比较
3.1.1 同一条件不同时期的群落结构比较 放牧和封育条件下金露梅灌丛群落基本特征的动态变化
分析见表 1 ,表 2。从表中可知 ,放牧条件下金露梅灌丛群落种类数量在短时间内不会发生明显的改变
(P>0.05)。6月下旬至 7月下旬盖度和地上生物量也没有明显的差异 ,但到 9月上旬两个指标均呈现
出下降趋势 ,盖度显著地低于前两个时期(P <0.05),地上生物量也明显地低于 6 月份的数值(P <
0.05)。群落的平均高度变化不明显(P >0.05)。其原因一方面由于牲畜持续地采食和践踏 ,再则由于
8月下旬以后 ,高寒地区气温开始逐渐下降 ,降雨减少 ,光合作用减弱 ,植物生长速度减缓 ,同时一些植
物逐渐进入枯黄期所致[ 12] 。封育条件下金露梅灌丛群落种类数量在生长季内出现“少 —多 —少”的变
化格局 ,主要是由于一些生育期短的植物在 6月底尚未出现 ,而在 9月上旬却已死亡所造成 。进入 7月
下旬后 ,盖度和地上生物量两个数量特征均趋于“稳定状态” ,且明显地高于 6月底的数值(P <0.05)。
群落的平均高度随着时间的延续 ,呈现逐步增高的趋势 ,且在三个时期均有显著差异(P<0.05)。
3.1.2 不同条件同一时期的群落结构比较 从表 3可以看出 ,6月底放牧和封育条件下金露梅灌丛的
样方内种数有明显差异(P <0.01),放牧的要比封育的植物种类数多。出现这种情况的原因一是因为
放牧增加了群落中“空隙” ,给杂类草的入侵创造了机会 ,使其种类增多。二是由于封育给某些物种创造
了良好的竞争环境 ,从而抑制了另外一些种的早期生长 ,但到了 7月下旬和 9月上旬 ,两者的差异己不
显著(P >0.05),说明随着时间推移 ,一方面由于家畜的不断采食和践踏使得一些物种已不能观察到 ,
而另一方面 ,封育条件下土壤种子库一些种子萌发形成幼苗 ,或处于竞争劣势的物种在群落中显露出
6 青海大学学报 第 23卷
来。虽然两者的植物种数量有或没有显著差别 ,但物种种类组成仍存在差异 。盖度和地上生物量的变
化情况与样方内种数的变化正好相反 ,6月底 ,两种处理的两个数量特征均未有显著差异(P>0.05),但
随着时间的推移 ,两种处理间的差异越来越大(P <0.05 , P
>0.05),统计结果显示 ,样方内植物种类数 、盖度和地上生物量相对变异较小 ,但群落的平均高度呈现
出较大的变异性 ,这主要是由于金露梅灌丛群落种类组成相对丰富 、层次分化比较明显 ,不同植物种的
高度差异悬殊 ,变异幅度太大而造成的 。
表 1 不同时间放牧条件下
金露梅灌丛群落结构比较 ( x ±s)
时 间 样方内种数 盖度(%) 地上生物量(g/ 0.25m2)
平均高度
(cm)
6月下旬 29.4±2.7a 89.4±5.1a 32.51±2.15a 4.0±4.5a
7月下旬 24.9±5.8a 89.6±2.9a 30.98±1.88ab 5.5±7.9a
9月上旬 24.9±3.2a 84.0±3.5b 27.39±4.36b 6.8±8.9a
注:字母相同的均数在 0.05水平上没有显著差异。
表 2 不同时间封育条件下
金露梅灌丛群落结构比较 ( x ±s)
时 间 样方内种数 盖度(%) 地上生物量(g/ 0.25m2)
平均高度
(cm)
6月下旬 23.7±3.5b 88.6±4.8b 30.22±1.52b 4.6±5.4c
7月下旬 28.0±3.0a 95.0±4.9a 49.48±6.59a 6.5±5.0b
9月上旬 25.0±4.3ab 94.4±2.6a 44.94±5.13a 9.2±9.6a
注:字母相同的均数在 0.05水平上没有显著差异。
3.2 不同类群植物地上生物量动态比较
由图 1和图 2可以看出 ,放牧条件下金露梅的
地上生物量呈现先缓慢上升 ,后迅速下降的变化格
局。而封育条件下为先缓慢上升 ,后缓慢下降 。表
明6 月下旬到 7月下旬是金露梅地上生物量积累
的主要时期 ,此后便逐渐转入枯黄期 ,放牧条件下
家畜的活动加速了地上生物量的下降;而封育条件
下的下降速率比较小 。禾草的地上生物量变化在
表 3 放牧和封育条件下
金露梅灌丛群落的比较结果
时 间 样方内种数差值
盖度(%)
差值
地上生物量(g)
差值
高度(cm)
差值
6月下旬 5.7＊ 0.8 2.29 -0.6
7月下旬 -3.1 -5.4＊＊ -18.49＊＊ -1.0
9月上旬 -0.1 -10.4＊＊ -17.55＊＊ -2.4
注:＊差异达 0.05显著水平 , ＊＊差异达 0.01显著水平。
两种条件下基本一致 ,均表现出缓慢增长的趋势。莎草类的地上生物量变化在放牧条件下呈“V”字形
变化 ,6月下旬到 7月下旬逐渐降低 ,此后逐渐增加;而封育条件下前期没有逐渐降低的过程 。这是因
为莎草类植物返青较早 ,到 6月下旬地上生物量已积累到最高值 ,此后 ,由于莎草类生殖生长结束 ,并进
入果后营养生长期 ,在没有家畜采食的影响下 ,地上生物量仍然持续上升一段时间 。7月下旬至 9月上
旬 ,由于群落中其它草类逐渐进入生长旺季 ,为家畜选择性采食提供了基础 ,使莎草类的地上生物量得
以增加 。杂类草的地上生物量变化在两种条件下表现不一致 ,放牧条件下基本保持平稳或略呈增加的
态势 ,封育条件下前期迅速增加 ,后期迅速下降 ,与放牧条件下金露梅的情况极为相似。
图 1 放牧条件下地上生物量干重变化 图 2 封育条件下地上生物量干重变化
7第 5期 乔有明等:放牧和封育条件下金露梅灌丛草地群落动态变化的研究
4 小结
(1)放牧条件下不同时期金露梅灌丛群落种类数量和群落的平均高度在短时间内不会发生明显的
改变 ,盖度和地上生物量在 6月下旬至 7月下旬无明显差异 ,但到 9月上旬呈现出下降趋势 。封育条件
下金露梅灌丛群落种类数量在生长季内出现“少—多—少”的变化格局。盖度和地上生物量在 7月下旬
后趋于稳定 ,群落的平均高度随着时间的延续 ,呈现逐步增高的趋势 。
(2)放牧和封育条件下金露梅灌丛的样方内种数在 6月下旬有明显差异 ,放牧的要比封育的植物
种类数多 ,7月下旬以后差异不再显著。盖度和地上生物量的变化与样方内种数的变化相反 , 6月下旬
没有显著差异 , 7月下旬以后差异越来越大。群落的平均高度没有明显的差异 。
(3)除禾草类外 ,金露梅 、莎草类和杂类草几个类群的地上生物量在放牧和封育条件下表现出不同
的变化格局。
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(责任编辑 张文英)
8 青海大学学报 第 23卷