围栏禁牧对青藏高原高寒草地生物量及生态化学计量的影响研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 刘天源 |
| 答辩日期 | 2022-06 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 孙建 ; 牛书丽 |
| 关键词 | 高寒草地 围栏禁牧 禁牧年限 植物群落生物量 生态化学计量 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 学位专业 | 生态学 |
| 英文摘要 | 高寒草地是青藏高原最主要的生态系统，由于其海拔高、温度低和空气稀薄 等特征进而对外界变化的响应比其它地方更加敏感。而近几十年来，在不断加剧 的全球变暖和人为干扰下，让本就生境脆弱的高寒草地发生了大面积退化，其中， 当地畜牧业的发展导致放牧压力的持续增加是导致当地草地退化的主导因素之 一。围栏以实现禁止放牧是青藏高原乃至全球对草地的最简单有效广泛的恢复和 保护措施。然而，生境条件，草地本底状况和围栏禁牧年限等因素的差异会导致 围栏禁牧的生态效应还存在很大的不确定性。生物量能揭示植被生产力状况，生 态化学计量能定量刻画元素间的比例关系和平衡状况，因而生物量和生态化学计 量及二者间关系是衡量草地生态系统状况的重要指标。 本研究在青藏高原的高寒草地，从整个区域上关注围栏禁牧过程中草地群落 生物量和生态系统化学计量的响应变化以及二者间的联动响应关系，得出以下主 要结论： （1）相对于高寒草原，围栏禁牧对高寒草甸的植物群落地上生物量、地下生物量、总生物量以及土壤有机碳、全氮和全磷含量的积累作用更加明显 （P<0.05），这可能是围栏禁牧过程中生境条件更加优越的高寒草甸更有利于草 地生态系统的恢复。围栏禁牧都显著降低了高寒草甸和高寒草原植物群落的根冠 比（P<0.05）。禁牧围栏对植物群落地上、地下部分的氮、磷养分元素含量普遍是 明显的负效应（P<0.05），而对植物群落地上、地下部分的碳氮比、碳磷比和氮磷 比普遍为明显的正效应（P<0.05），表明围栏禁牧不利于植物氮磷养分的积累。 植物群落地上与地下部分之间磷元素、氮磷比和碳磷比对围栏禁牧的响应有紧密 的协同变化关系（P<0.05），体现植物磷素在植物地上—地下部分之间的联动响 应过程中起关键作用，植物地上与地下部分磷素是高度协调分配的，进而决定植 物的恢复生长。围栏禁牧对高寒草甸的土壤碳磷比和高寒草原的土壤碳氮比有显 著的正效应（P<0.05），表明禁牧围封可能会抑制土壤氮磷养分的周转。禁牧围 封对土壤微生物量碳、氮有普遍明显的正效应（P<0.05）。 （2）考虑不同禁牧围封年限对植物群落生物量和生态系统化学计量的影响，研究发现当禁牧围封年限持续到第 8 到 10 年左右，围封禁牧不能明显增加草地 生产力。持续增加的围栏禁牧年限能显著增加植物群落地上部分的碳氮比、碳磷 比、氮磷比和地下部分的碳磷比、氮磷比（P<0.05），而显著降低了植物群落地上 和地下部分磷含量的积累（P<0.05），表明围栏禁牧年限的延长会明显抑制植物 磷素的积累；禁牧围封年限的延长能明显增加土壤全氮、全磷含量和碳氮比 （P<0.05），而对土壤碳磷比和氮磷比的增加响应有明显的负效应（P<0.05），可 能是围栏禁牧年限的延长更加不利于土壤氮素的积累周转。 （3）在禁牧围栏过程中，结果表明植物群落地上生物量主导高寒草甸 （R 2=0.29, P<0.001）和高寒草原（R 2=0.52, P<0.05）植物群落根冠比的变化，植 物群落地下生物量对高寒草甸（R 2=0.79, P<0.0001）和高寒草原（R 2=0.41, P<0.001） 植物群落总生物量的变化起主导作用；植物群落全磷对植物群落碳磷比（地上： R 2=0.94, P<0.0001；地下：R 2=0.96, P<0.0001）和氮磷比（地上：R 2=0.72, P<0.0001； 地下：R 2=0.80, P<0.0001）的变化起主要作用，凸显出植物的磷素在禁牧恢复生 长中的重要性。土壤方面，土壤全氮和全磷分别主导土壤氮磷比（R 2=0.39, P<0.0001）和碳磷比（R 2=0.49, P<0.0001）的变化。对于土壤微生物，土壤微生 物量氮对土壤微生物碳氮比的变化起主要影响（R 2=0.22, P<0.01）。 （4）不同于高寒草甸，高寒草原植物地上和地下生物量之间没有协同变化 关系，可能是高寒草原恶劣的生境状况使得植被根系保持相对稳定以维持生存。 植物群落生物量与植物氮的响应变化之间呈显著的负相关关系（P<0.05），可能 体现出植物在恢复生长过程中对营养元素的稀释效应，而植物群落地上、地下生 物量分别与植物地上、地下部分的磷的变化之间呈正相关和负相关（P<0.05）， 导致植物群落地上和地下生物量分别与植物地上和地下氮磷比的响应变化之间 呈拮抗和协同关系，这可能是植物地上部分在禁牧恢复过程中更亟需生长，植物 根系通过扩张生长、降低养分浓度以支持地上部分磷素的吸收。植物氮、磷分别 与土壤氮、磷养分之间存在权衡关系，而植物氮磷比与土壤氮磷比之间呈协同变 化关系，这可能表明植物与土壤的氮磷养分之间的供需关系存在矛盾。土壤微生 物的碳氮比与土壤碳氮比的响应变化之间无明显关系，体现出土壤微生物碳氮化 学计量的内稳态。 |
| 学科主题 | 生态学 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 102 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/184591]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 刘天源. 围栏禁牧对青藏高原高寒草地生物量及生态化学计量的影响研究[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2022. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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