青藏高原人工草地群落结构与生产力稳定性关系的生态学机制研究

论文摘要

随着高寒草地退化的日益严重,植被的恢复与重建已成为一个重要的课题。建植人工草地不仅可以解决退化草地植被的快速恢复和生态重建问题,而且还可解决草地畜牧业饲料季节不平衡的问题。但在建植过程中发现：人工草地在建植3-5年后又开始退化,很快又重新沦为“黑土滩”。这使得人工改建退化草地的治理工作陷入了很大的困境。近几十年来,随着全球生物多样性的减少,生物多样性与生态系统功能间的关系也已成为生态学领域的一个热点问题。许多研究显示,随着多样性的增加,群落的生产力、稳定性和抗杂草能力升高。然而,一些研究也发现,群落生产力与物种多样性无关,杂草更容易侵入物种丰富的群落。由于在这方面的研究至今还没有一个确切的结论,这就给理论指导实践带来很大的困难。为此,本文以青藏高原高寒草甸中常见的垂穗披碱草、中华羊茅和羊茅为材料,在海拔2900m,年平均气温2.0℃,年平均降水量557.8mm的高寒地区——兰州大学高寒草甸湿地生态系统定位研究站,对混播人工草地群落的生产力、抗杂草能力、以及种群和群落的稳定度进行了为期5年的研究。结果表明：1、播种牧草生产力显著受播种牧草组成的影响,并与牧草的丰富度间表现为正相关关系。牧草群落建立初期,其生产力随播种密度的增大而升高。施肥提高了播种牧草的生产力及物种丰富度与播种牧草生产力间的正相关关系,而刈割却降低了牧草的生产力。2、牧草的物种组成显著影响牧草群落的选择效应。在施肥情况下,其选择效应随丰富度的增加而升高。群落建立初期,群落选择效应随密度的减小而降低。当群落处于不同演替阶段时,施肥对牧草群落选择效应的影响也各不相同。3、播种牧草群落的补偿效应显著受组成种特性的影响,并随丰富度的增加而升高。群落建立初期,随密度的增加其补偿效应呈降低趋势。施肥显著提高了牧草群落的补偿效应。4、尽管两种效应都在发挥作用,但多样性效应表现为由选择效应向补偿效应转5、播种牧草的物种组成也显著影响侵入群落中的杂草物种数、个体数和生物量。当播种的牧草丰富度增加时,牧草群落的抗杂草入侵能力也显著增强。群落建立初期,播种密度大的牧草群落中侵入的杂草相对较少。施肥显著地降低了牧草群落中的杂草物种数和个体数,但却提高了杂草的绝对生物量。6、群落和种群的稳定度也显著受播种牧草种特性的影响。随着丰富度的增加,牧草群落的稳定度有升高趋势,而播种牧草种群的稳定度对此却有不同的响应。播种密度对群落和种群稳定度的影响均不显著。土壤营养对牧草群落稳定度影响不显著,但对不同牧草种群稳定度的影响却明显不同。7、从草地的生产力、稳定性和抗杂草能力考虑,建植混播人工草地时应选择垂穗披碱草、中华羊茅和羊茅混播或垂穗披碱草和羊茅混播,播种密度约为1600粒·m-2,生长期间不刈割,并在每年的生长初期进行适当地施肥。若混播人工草地能遵从这样的管理措施,干草产量每公顷可达10吨。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 青藏高原高寒草地退化的现状
• 1.2 有关专家提出的解决高寒草地退化问题的建议
• 1.3 青藏高原东部地区建植人工草地中存在的问题
• 1.4 青藏高原东部地区建植多年生人工草地需要解决的问题
• 1.5 文献回顾
• 第二章 实验的目的和方法
• 2.1 实验目的
• 2.2 实验材料与方法
• 2.3 数据统计分析
• 第三章 物种组成、丰富度、密度和土壤营养对播种牧草群落生产力的影响
• 3.1 前言
• 3.2 物种组成对群落生产力的影响
• 3.3 物种丰富度对群落生产力的影响
• 3.4 播种密度对群落生产力的影响
• 3.5 土壤营养对群落生产力的影响
• 3.6 讨论
• 第四章 物种组成、丰富度、密度和土壤营养对播种牧草群落选择效应的影响
• 4.1 前言
• 4.2 物种组成对选择效应的影响
• 4.3 物种丰富度对群落选择效应的影响
• 4.4 播种密度对群落选择效应的影响
• 4.5 土壤营养对群落选择效应的影响
• 4.6 讨论
• 第五章 物种组成、丰富度、密度和土壤营养对播种牧草群落补偿效应的影响
• 5.1 前言
• 5.2 物种组成对补偿效应的影响
• 5.3 物种丰富度对补偿效应的影响
• 5.4 播种密度对补偿效应的影响
• 5.5 土壤营养对群落补偿效应的影响
• 5.6 讨论
• 第六章 物种组成、丰富度、密度和土壤营养对牧草群落中杂草物种数的影响
• 6.1 前言
• 6.2 物种组成对入侵群落物种数的影响
• 6.3 物种丰富度对群落中入侵杂草物种数的影响
• 6.4 播种密度对群落中入侵杂草物种数的影响
• 6.5 土壤营养对群落中入侵杂草物种数的影响
• 6.6 讨论
• 第七章 物种组成、丰富度、密度和土壤营养对牧草群落中杂草个体数的影响
• 7.1 物种组成对入侵杂草个体数的影响
• 7.2 物种丰富度对群落中入侵杂草个体数的影响
• 7.3 播种密度对群落中入侵杂草个体数的影响
• 7.4 土壤营养对群落中入侵杂草个体数的影响
• 7.5 讨论
• 第八章 物种组成、丰富度、密度和土壤营养对牧草群落中杂草生物量的影响
• 8.1 物种组成对群落中杂草生物量的影响
• 8.2 物种丰富度对群落中杂草生物量的影响
• 8.3 播种密度对群落中杂草生物量的影响
• 8.4 土壤营养对群落中杂草生物量的影响
• 8.5 讨论
• 第九章 物种组成、丰富度、密度和土壤营养对牧草群落稳定度的影响
• 9.1 前言
• 9.2 物种组成对群落稳定度的影响
• 9.3 物种丰富度对群落稳定度的影响
• 9.4 播种密度对群落稳定度的影响
• 9.5 土壤营养对群落稳定度的影响
• 9.6 物种组成对种群稳定度的影响
• 9.7 物种丰富度对种群稳定度的影响
• 9.8 播种密度对种群稳定度的影响
• 9.9 土壤营养对种群稳定度的影响
• 9.10 讨论
• 第十章 刈割对人工草地生产力的影响
• 10.1 前言
• 10.2 人工草地生产力的变化
• 10.3 讨论
• 第十一章 结论
• 11.1 牧草的生产力
• 11.2 牧草群落的选择效应
• 11.3 牧草群落的补偿效应
• 11.4 牧草中的杂草物种数
• 11.5 牧草群落中的杂草个体数
• 11.6 牧草群落中的杂草生物量
• 11.7 牧草群落和种群的稳定度
• 参考文献
• 在学期间的研究成果
• 致谢