放牧对草地生态系统服务和功能的影响及其权衡关系研究

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内蒙古草原是我国北方的重要生态屏障和绿色畜牧业基地,放牧是草原生态系统的主要利用方式和管理方式,在放牧管理中充分发挥生态系统中某一项或几项服务和功能最大利用价值时,往往会与其他服务(功能)发生冲突,需要权衡多项生态系统服务和功能,制定合理的放牧管理制度。本研究以内蒙古锡林郭勒典型草原为例,通过设置了无牧(CK,0只羊·d-1·hm-2)、轻度放牧(28只羊放牧3天,3d,2只羊·d-1·hm-2)、中度放牧(28只羊放牧6天,6d,4只羊·d-1·hm-2)和重度放牧(28只羊放牧12天,12d,8只羊·d-1·hm-2)4个放牧梯度的控制实验,系统分析了放牧3年和4年后草地地上生物量、植物净生长量、群落生物多样性、草地水循环(土壤含水量和草地蒸散速率)、草地碳循环(土壤有机碳含量、根系生物量、土壤呼吸速率和草地净光合速率)对放牧的响应,并从多项生态系统服务及功能权衡的角度比较了最适放牧管理强度,其结果可为草地生态系统服务的理论研究提供参考,也为天然草地的可持续性管理提供数据支持。主要结果如下:1.放牧对草地生态系统供给服务和生产力功能有较大影响,年内和年际间,植物群落及其主要物种生物量大多随牧压增大而显著下降;各植物种群净生长量对放牧的影响不同,植物群落和优势种大针茅种群在轻度放牧下呈超补偿生长,中度放牧和重度放牧为等补偿生长;主要伴生种羊草、糙隐子草和其他杂类草在各放牧梯度均表现为等补偿生长。2.放牧对草地生态系统调节、支持服务和功能有显著影响,植物群落多样性指数随放牧压力梯度的增加呈显著下降趋势;土壤含水量均随牧压增大而显著下降;草地蒸散速率总体上随牧压增大而显著升高的线性变化趋势,但受降水影响较大;连续4年的放牧对根系生物量和土壤有机碳含量无显著影响;土壤呼吸速率和植物群落净光合速率在放牧过程中有较大的季节和年际变化,放牧干扰与降水等环境因子的交互作用显著影响土壤呼吸和群落净光合速率。3.放牧管理的草地生态系统服务及功能的权衡中,权衡、协同和不相关关系同时存在,如土壤呼吸速率与植物群落净生长量、多样性与植物群落净光合速率表现为权衡关系,植物群落净生长量分别与土壤含水量、植物群落净光合速率及草地蒸散速率存在协同关系,土壤有机碳含量与其他服务(功能)间呈不相关关系;放牧能不同程度的削弱多项生态系统服务及功能间的权衡关系(冲突对立关系);中度放牧条件下的多项生态系统服务及功能的协同性最佳。
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