放牧对西天山野果林下物种多样性及土壤的影响

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2020-0325

摘要/Abstract

摘要：

探究不同强度放牧干扰下西天山野果林下植物群落物种多样性和土壤因子间的关系,为后期野果林的恢复和保护提供理论依据。以西天山野果林下植物为研究对象,依照放牧强度的划分方法,采用典型样地法,选择12个典型样地布置草本样方。以林下植物群落物种重要值指数、物种多样性指数和土壤因子作为评价指标,对比研究轻度（距离牧民居住点2~3 km）、中度（距离牧民居住点1~2 km）、重度（距离牧民居住点0~1 km）3种放牧干扰强度下群落结构、物种多样性和土壤因子的变化,进而分析植物群落物种多样性和土壤因子间的关系。结果表明,随着放牧强度的增加,群落植物组成发生明显变化,植物群落中优势种禾本科狗牙根和豆科车轴草逐渐被菊科蒲公英所取代;西天山野果林林下植物群落物种多样性水平呈逐渐下降的趋势;群落土壤理化性质差异明显,其中有机质、全氮含量表现出先降低后升高的趋势,全钾含量则表现出逐渐升高的趋势。研究认为,土壤中全钾含量和N/K是限制野果林群落多样性的主要土壤因子,这很可能与家畜排泄物的归还作用有关。

关键词: 放牧干扰, 野果林, 物种多样性, 土壤因子, 植物群落

Abstract:

To provide theoretical evidence for ecological recovery and protection on wild fruit forest, the relationship between plant community species diversity and soil factors under different intensities of grazing disturbance were explored in wild fruit forest of western Tianshan Mountain. Taking the undergrowth plants in the wild fruit forest as research object, according to the division method of grazing intensity and the typical plot method, 12 typical herbal samples were arranged. Using the plant species important value, species diversity and soil factor as the evaluation indexes, mild type (2-3 km from the herdsmen’s settlement), moderate type (1-2 km from the herdsmen’s settlement), and severe type (0-1 km from the herdsmen’s settlement) were compared to study the change of community structure, species diversity and soil factors. The relationship between plant community species diversity and soil factors was analyzed. The results showed that with the increase of grazing intensity, the plant composition of the community changed significantly, the plant community dominant species Cynodon dactylon and Trifolium spp. were gradually replaced by Taraxacum mongolicum. The species diversity of understory plant communities showed a gradual decline, the soil physical and chemical properties had obvious differences in the wild fruit forest of the western Tianshan Mountain. The soil organic matter and total nitrogen content showed a trend of first decrease and then increase but the total potassium content showed a gradually increasing trend. The preliminary conclusion shows that total potassium content and N/K in soil are the main soil limiting factors on the diversity of wild fruit forest communities, which is most probably caused by nutrient-restitution of livestock excrement.

Key words: grazing disturbance, wild fruit forest, species diversity, soil factors, plant community

中图分类号:

S812.2

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图/表 6

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放牧等级	与牧民居住点间距离/km	植物种类组成	地表状况
重度放牧	0~1	原生种类大半消失,种类组成单纯化,低矮耐践踏及耐牧的杂草占优势	植被盖度、高度、物种种类严重下降,植被遭受踩踏及啃食现象严重,地表裸露十分明显
中度放牧	1~2	优势种和建群种明显被更替,但仍保留大部分原生种	植被盖度、高度明显降低,现少量地表裸露
轻度放牧	2~3	原生群落组成无太大的变化,优势种个体数量减少	地表植被有轻度减少现象
禁牧(CK)		原生群落组成	地表植被自然长势良好

放牧等级	与牧民居住点间距离/km	植物种类组成	地表状况
重度放牧	0~1	原生种类大半消失,种类组成单纯化,低矮耐践踏及耐牧的杂草占优势	植被盖度、高度、物种种类严重下降,植被遭受踩踏及啃食现象严重,地表裸露十分明显
中度放牧	1~2	优势种和建群种明显被更替,但仍保留大部分原生种	植被盖度、高度明显降低,现少量地表裸露
轻度放牧	2~3	原生群落组成无太大的变化,优势种个体数量减少	地表植被有轻度减少现象
禁牧(CK)		原生群落组成	地表植被自然长势良好

样地编号	样地面积	东经	北纬	海拔/m	坡向	坡度/°	郁闭度	干扰强度
1	20 m×20 m	80°42′52″	44°23′46″	1240	西北	21	0.76	轻度放牧
2	20 m×20 m	80°46′57″	44°25′51″	1240	南	17	0.70
3	20 m×20 m	80°47′12″	44°26′23″	1160	东	17	0.74
4	20 m×20 m	80°47′17″	44°26′03″	1180	西北	10	0.75	中度放牧
5	20 m×20 m	80°47′11″	44°25′46″	1140	西北	23	0.68
6	20 m×20 m	80°47′14″	44°25′55″	1160	西	22	0.78
7	20 m×20 m	80°46′28″	44°26′02″	1295	西南	18	0.49	重度放牧
8	20 m×20 m	80°46′06″	44°25′05″	1210	东南	26	0.78
9	20 m×20 m	80°46′04″	44°24′58″	1210	东	19	0.47
10	10 m×10 m	80°46′52″	44°26′04″	1180	东	14	0.81	禁牧区(CK)
11	30 m×30 m	80°46′48″	44°26′04″	1220	东	33	0.86
12	20 m×20 m	80°46′51″	44°26′05″	1240	北	30	0.73

样地编号	样地面积	东经	北纬	海拔/m	坡向	坡度/°	郁闭度	干扰强度
1	20 m×20 m	80°42′52″	44°23′46″	1240	西北	21	0.76	轻度放牧
2	20 m×20 m	80°46′57″	44°25′51″	1240	南	17	0.70
3	20 m×20 m	80°47′12″	44°26′23″	1160	东	17	0.74
4	20 m×20 m	80°47′17″	44°26′03″	1180	西北	10	0.75	中度放牧
5	20 m×20 m	80°47′11″	44°25′46″	1140	西北	23	0.68
6	20 m×20 m	80°47′14″	44°25′55″	1160	西	22	0.78
7	20 m×20 m	80°46′28″	44°26′02″	1295	西南	18	0.49	重度放牧
8	20 m×20 m	80°46′06″	44°25′05″	1210	东南	26	0.78
9	20 m×20 m	80°46′04″	44°24′58″	1210	东	19	0.47
10	10 m×10 m	80°46′52″	44°26′04″	1180	东	14	0.81	禁牧区(CK)
11	30 m×30 m	80°46′48″	44°26′04″	1220	东	33	0.86
12	20 m×20 m	80°46′51″	44°26′05″	1240	北	30	0.73

植物群落组成	重要值				科	属
植物群落组成	轻度放牧	中度放牧	重度放牧	CK	科	属
狗牙根Cynodon dactylon	0.1895	0.0256	0.1556	0.2558	禾本科Gramineae	狗牙根属 Cynodon
早熟禾Poa annua	0.0000	0.1583	0.0000	0.0843		早熟禾属Poa
稗子Echinochloa crusgalli	0.0000	0.0380	0.0000	0.0000		稗属Echinochloa
无芒雀麦Bromus inermis	0.0000	0.0000	0.0171	0.0138		雀麦属Bromus
芨芨草Achnatherum splendens	0.0000	0.0000	0.0557	0.0255		芨芨草属Achnatherum
羊茅Festuca ovina	0.0284	0.0000	0.0257	0.0000		羊茅属Festuca
金色狗尾草Setaria glauca	0.0000	0.0159	0.0273	0.0000		狗尾草属Setaria
蒲公英Taraxacum mongolicum	0.0253	0.0474	0.0491	0.0095	菊科Compositae	蒲公英属Taraxacum
牛蒡Arctium lappa	0.0378	0.0396	0.0329	0.0566		牛蒡属Arctium
千叶蓍Achillea millefolium	0.0358	0.0166	0.0135	0.0150		蓍属Achillea
大蓟Cirsium japonicum	0.0340	0.0527	0.0000	0.0160		蓟属 Cirsium
小蓟Cirsium setosum	0.0129	0.0000	0.0327	0.0124		蓟属Cirsium
千里光Senecio scandens	0.0000	0.0000	0.0614	0.0000		千里光属Senecio
菊苣Cichorium intybus	0.0000	0.0000	0.0000	0.0211		菊苣属Cichorium
野薄荷Mentha haplocalyx	0.0000	0.0273	0.0000	0.0233	唇形科Labiatae	薄荷属Mentha
草原糙苏Phlomis pratensis	0.0158	0.0133	0.0172	0.0000		糙苏属Phlomis
香薷草Mosla chinensis	0.0000	0.0000	0.0000	0.0162		石荠苎属 Mosla
鼠尾草Salvia japonica	0.0000	0.0000	0.0175	0.0000		鼠尾草属Salvia
益母草Leonurus artemisia	0.0091	0.0000	0.0000	0.0000		益母草属Leonurus
牛至Origanum vulgare	0.0061	0.0000	0.0000	0.0000		牛至属Origanum
水芹菜Oenanthe benghalensis	0.0177	0.0207	0.0185	0.0288	伞形科Apiaceae	水芹属Oenanthe
高山羊角芹Aegopodium alpestre	0.0325	0.0112	0.0000	0.0092		羊角芹属Aegopodium
野胡萝卜Daucus carota	0.0000	0.0000	0.0000	0.0160		野胡萝卜属Daucus
车轴草Trifolium	0.1712	0.0899	0.1243	0.1048	豆科Leguminosae	车轴草属Trifolium
野豌豆Vicia sepium	0.0115	0.0000	0.0000	0.0000	豆科Leguminosae	野豌豆属Vicia
白喉乌头Aconitum leucostomum	0.0238	0.0000	0.0212	0.0000	毛茛科Ranunculaceae	乌头属Aconitum
腺毛唐松草Thalictrum foetidum	0.0128	0.0000	0.0000	0.0000	毛茛科Ranunculaceae	唐松草属Thalictrum
大麻Cannabis sativa	0.0000	0.0295	0.0172	0.0595	桑科Moraceae	大麻属Cannabis
野酒花Humulus lupulus	0.0000	0.0000	0.0000	0.0478	桑科Moraceae	葎草属Humulus
顶冰花Gagea lutea	0.0333	0.0000	0.0197	0.0000	百合科Liliaceae	顶冰花属 Gagea
野韭菜Allium japonicurn	0.0000	0.0160	0.0000	0.0142	百合科Liliaceae	葱属Alliaceae
水杨梅Cephalanthus tetrandrus	0.0000	0.0000	0.0000	0.0160	茜草科Rubiaceae	水团花属Adina
膜苞鸢尾Iris scariosa	0.0000	0.0130	0.0000	0.0000	鸢尾科Iridaceae	鸢尾属Iris
铁线蕨Adiantum capillus-veneris	0.0146	0.0000	0.0000	0.0000	铁线蕨科Adiantaceae	铁线蕨属Adiantum
芍药Paeonia lactiflora	0.0000	0.0000	0.0000	0.0150	芍药科Paeoniaceae	芍药属 Paeonia
荨麻Urtica cannabina	0.1248	0.1267	0.0431	0.0352	荨麻科Urticaceae	荨麻属Urtica
水金凤Impatiens noli-tangere	0.0512	0.0498	0.0146	0.0424	凤仙花科Balsaminaceae	凤仙花属 Impatiens
野草莓Fragaria vesca	0.0265	0.0174	0.0308	0.0329	蔷薇科Rosaceae	草莓属Fragaria
白花老鹳草Geranium albiflorum	0.0458	0.0000	0.0289	0.0000	牻牛儿苗科Geraniaceae	老鹳草属Geranium
短柱薹草Carex turkestanica	0.0000	0.1428	0.1499	0.0000	莎草科Cyperaceae	薹草属Carex
灰绿藜Chenopodium glaucum	0.0104	0.0000	0.0000	0.0000	藜科Chenopodiaceae	藜属Chenopodium
平车前Plantago depressa	0.0294	0.0481	0.0259	0.0264	车前科Plantaginaceae	车前属Plantago