放牧和刈割对呼伦贝尔草甸草原物种多样性的影响

黄振艳，王立柱，乌仁其其格，，李 杰，杨晓刚

(1.内蒙古呼伦贝尔学院生命科学与化学学院，内蒙古 海拉尔 021008；2.中国农业科学院呼伦贝尔草原生态系统国家野外科学观测研究站，内蒙古 海拉尔021008)

天然草地是重要的陆地植被类型，其健康程度往往随着管理措施的不同而发生明显变化。放牧和刈割是天然草地的两种主要利用方式[1]，这两种利用方式对草地群落的影响过程存在差异，放牧过程中，家畜的选择性采食使草地群落内不同物种所受到的影响存在差异，而刈割利用中，草地群落内不同物种受到的影响基本一致。目前，关于放牧和刈割对草地植被影响的研究主要集中在单独的放牧处理，或单独的刈割处理[2-4]，侧重于对物种多样性以及植物的种类、生活型和群落结构的研究[2]。虽然放牧和刈割等利用方式均会改变草地原有的群落结构，引起草地生物多样性变化，进而影响草地群落生产力和草地生态系统的健康，但哪种利用方式有利于改善草地群落结构，提升生物多样性，增加草地群落初级生产力，目前尚不清楚。因此，在同等条件下开展放牧和刈割对草地群落物种多样性影响的对比试验，有助于选择利于草地健康的利用方式。

本研究以内蒙古呼伦贝尔草甸草原为例，通过分析放牧和刈割对呼伦贝尔贝加尔针茅群落物种多样性的影响，以期阐明这两种利用方式下草地群落物种多样性的变化规律，为草地的合理利用、保护及管理提供科学依据。

1 材料与方法

1.2试验设计与群落调查 试验在呼伦贝尔市陈巴尔虎旗草甸草原自然保护区(48°33′49.4″～48°43′20.8″ N，118°50′15.7″～118°58′21.2″ E)内围栏割草地和放牧草地样带设置区进行，围栏区在秋季末采用刈割方式收获地上生物量。放牧区和刈割区的土壤和地形条件相对一致。在刈割区和放牧区内，分别设置面积为250 m×40 m的样条，每条样条上设1 m×1 m的调查样方，共计10个。植物群落调查于2005-2007年进行[6]。记录样方内植物种类，测定多度、盖度和高度。其中多度和盖度采用目测法测定，而高度用直尺测量每个物种的自然高度。

1.3数据处理 植物群落物种重要值等计算公式[7]为：

重要值(IV)=(相对高度+相对密度+相对盖度)/3；

相对高度=(某一植物种的高度/各植物种高度之和)×100%；

相对密度=(某一植物种的个体数/全部植物种的个体数)×100%；

相对盖度=(某一植物种的盖度/各植物种的分盖度之和)×100%；

根据物种数目、所有植物种的个体数和重要值，利用以下公式计算群落α多样性：

Margarlef丰富度指数(Ma)：

Ma=(S-1)/lnN.

Shannon-Wiener多样性指数(H′):

H′=-∑PilnPi.

Pielou均匀度指数(Jp):

Jp=H′/lnS.

式中，S为物种总数目；N为所有物种个体数目；Pi=IV/∑IV。

所有数据用Excel和SAS软件进行处理。

2结果

2.1不同利用方式对草甸草原群落物种组成的影响 不同利用方式下贝加尔针茅群落内各物种的重要值具有明显的差异(表1)。放牧条件下的贝加尔针茅的重要值比刈割条件下提高了117.7%；细叶葱的重要值在放牧利用条件下比刈割条件下低2.7%。部分伴生种和常见种重要值在两种利用方式间的变化无明显规律。刈割条件下，出现的伴生种和常见种有扁蓿豆、糙叶黄芪、红柴胡、地榆、东北茴芹、多叶棘豆、狗舌草、广布野豌豆、委陵菜、小黄花菜、黄芩、堇菜、狼毒、轮叶委陵菜、旱麦瓶草、灯心草蚤缀、迷果芹、棉团铁线莲等；而放牧条件下出现的伴生种和常见种有糙隐子草、刺藜、寸草苔、大针茅、风毛菊、细叶葱、灰绿藜和羊草。贝加尔针茅草甸草原在不同利用条件下，群落内物种总数有明显变化，表现为放牧条件下比刈割条件下减少了78.0%。

表1 不同利用方式条件下物种组成及重要值变化Table 1 Plant species composition and their importance value under different utilization types

2.2不同利用方式对草甸草原群落α多样性的影响 α多样性主要用于反映群落内生物种类数量以及生物种类间的相对多度，指示群落内种群间通过资源竞争或利用同种生境而形成共存的结果[8]。贝加尔针茅草甸草原群落的丰富度指数、多样性指数、优势度指数和均匀度指数均表现为刈割利用显著大于放牧(P<0.05)(图1)，群落物种丰富度指数、多样性指数和均匀度指数在刈割条件下较放牧条件下分别高656.0%、97.0%和16.3%。

图1 刈割和放牧条件下草甸草原群落的丰富度、多样性及均匀度指数Fig.1 Margelef, Shannon-Wienner, and Pielou index of meadow steppe under cutting and grazing treatments

3 讨论与结论

3.1放牧与刈割对贝加尔针茅群落组成的影响 放牧和刈割是人类利用草地的两种主要方式，放牧条件下的贝加尔针茅重要值高于刈割利用的，但物种数却低于刈割条件下的，这是因为：1)根据“中度干扰假说”，放牧干扰可以通过改变土壤理化性质，增加生境异质性，造成草地群落植物组分、结构和多样性格局的变化，从而对整个生态系统的结构和功能产生影响[9]；2)刈割能减少植物光合作用面积，导致营养物质生产和积累下降，从而影响地上生物量的形成[10]。

3.2放牧与刈割对贝加尔针茅群落α多样性影响 李凯辉等[11]研究得出，新疆天山巴音布鲁克草原在小的空间研究尺度内,草地植物群落物种多样性指数受丰富度指数的影响较大。地上生物量与丰富度指数、Margalef指数和Shannon-Wiener指数呈负相关关系。刈割利用条件下的贝加尔针茅群落物种多样性指数均高于放牧利用条件下的，原因主要是放牧干扰下，由于牛马等家畜对植物有选择性的进食，导致适口性好的植物的数量大大的减少，如果是过度放牧，则会导致一些物种的退化甚至消失。此外，由于人为刈割没有选择性，在这种方式的干扰下群落的组成比较稳定，整个群落也就比较稳定。

[1] 李荣平,闫巧玲.放牧与刈割对科尔沁草甸植被演替的影响[J].干旱区资源与环境,2006,20(2):180-184.

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[3] 仁青吉,罗燕江,王海洋.青藏高原典型高寒草甸退化草地的恢复——施肥刈割对草地质量的影响[J].草业学报,2004,13(2):43-49.

[4] 程积民,邹厚远.封育刈割放牧对草地植被的影响[J].水土保持研究,1998,5(1):36-54.

[5] 《中国呼伦贝尔有害生物防治》编委会.中国呼伦贝尔有害生物防治[M].北京:农业出版社,2006:7-13.

[6] 姜恕,李博,王义凤.草地生态研究方法[M].北京:农业出版社,1988:15-22.

[7] 李博,杨持,林鹏.生态学[M].北京:高等教育出版社,2000:345-347.

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