土地利用方式對內(nèi)蒙古農(nóng)牧交錯區(qū)草地生態(tài)系統(tǒng)的影響.pdf

1、陸地生態(tài)系統(tǒng)是人類賴以生存與持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。由于其巨大的碳儲存能力陸地生態(tài)系統(tǒng)在全球碳循環(huán)過程中發(fā)揮著重要作用，尤其是在延緩因大氣中CO2濃度升高所引起的氣候變化方面作用更為突出。作為世界上最廣布的植被類型之一，草地生態(tài)系統(tǒng)是陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，其面積占到全球陸地面積的五分之一。中國有著世界第二大的草地生態(tài)系統(tǒng)，面積為3.55×108 hm2，約占世界草地面積的6％～8％，其碳儲量為世界總碳儲量的9％～16％。以內(nèi)蒙古高原為主體

2、的北方草地，面積約占國土總面積的40％左右，是一種重要的可再生的農(nóng)牧業(yè)資源；作為一種重要的綠色生態(tài)屏障，北方草地在調(diào)節(jié)氣候，涵養(yǎng)水源，防風(fēng)固沙，凈化空氣和美化環(huán)境等方面起著重要作用。由于人口的增長和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，許多土地利用方式呈現(xiàn)在北方農(nóng)牧交錯區(qū)。地處內(nèi)蒙古高原南麓的多倫縣屬于典型的農(nóng)牧交錯區(qū)，良好的氣候條件和復(fù)雜的人文環(huán)境決定了多種土地利用方式在這一地區(qū)的并存，為開展不同土地利用方式對草地生態(tài)系統(tǒng)影響的研究提供了天然的研究場所。<

3、br>　　 本研究選擇了多倫縣境內(nèi)的6種土地利用方式作為研究對象，即圍封禁牧樣地、刈割禁牧樣地、自由放牧樣地、人工(紫花苜蓿)草地、農(nóng)田(青貯玉米)和棄耕地，主要研究在這幾種不同的土地利用方式影響下，土壤碳氮儲量、草地生態(tài)系統(tǒng)功能(生產(chǎn)力等)和群落結(jié)構(gòu)的變化。通過對土壤碳氮儲量變化的研究發(fā)現(xiàn)：
　　 (1)不同土地利用方式因其地上凈初級生產(chǎn)力的不同而影響了土壤的碳氮儲量，但是高的地上初級生產(chǎn)力并不一定能提高土壤的碳氮儲量，如青

4、貯玉米地。這主要是因為土壤碳氮儲量與根系和凋落的輸入相關(guān)。
　　 (2)不同土地利用方式對植被的淺層(0-20 cm)根系影響較大，繼而影響了土壤的碳氮儲量。這是因為大約80％的根系碳氮和50％的土壤碳氮儲量都集中分布在這一層次。而土壤潛在庫容的進(jìn)一步擴(kuò)大則要依靠深層根系生物量的增加，以提高深層土壤的碳氮含量，如人工(苜蓿)草地。
　　 (3)在合理利用方式或者科學(xué)管理措施下，草地土壤有機碳儲量處于8 kg Cm-2到1

5、0 kg C m-2之間，比過度退化草地的有機碳儲量提高了50％。
　　 (4)經(jīng)過短期恢復(fù)，土壤的庫容量會很快增加，表現(xiàn)出較強的儲存功能。因此，通過合理的土地利用方式和管理措施，中國北方農(nóng)牧交錯區(qū)可以轉(zhuǎn)變成一個巨大的碳匯。
　　 通過對不同利用方式下草地生態(tài)系統(tǒng)的功能、群落結(jié)構(gòu)和物種多樣性恢復(fù)的研究，得到如下實驗結(jié)果：
　　 (1)與自由放牧相比，短期(5年)禁牧(圍封和刈割)提高了草地的地上凈初級生產(chǎn)力和物種

6、數(shù)目。圍封禁牧和刈割禁牧草地的地上凈初級生產(chǎn)力分別比自由放牧草地高出107.3％和50％；而物種數(shù)目則分別比自由放牧草地增加了14.8％和25.9％。
　　 (2)圍封和刈割禁牧，尤其是后者，主要增加了非禾本科草本植物在群落中所占的比例；而在自由放牧草地，灌木和半灌木種群在群落中占有絕對優(yōu)勢。
　　 (3)物種多樣性和生產(chǎn)力間的關(guān)系因外部干擾程度的不同而變化。在輕度干擾(圍封禁牧)和中度干擾(刈割禁牧)下，生產(chǎn)力和物種多

7、樣性間呈指數(shù)正相關(guān)關(guān)系；而在重度干擾(自由放牧)下，群落地上凈初級生產(chǎn)力隨著物種多樣性的增加呈指數(shù)遞減的趨勢。
　　 通過對不同土地利用(或干擾)方式下，草地生態(tài)系統(tǒng)小尺度上的空間屬性進(jìn)行分析后，得到以下研究結(jié)果：
　　 (1)群落和物種的地上生物量以及土壤養(yǎng)分均表現(xiàn)出顯著的小尺度空間結(jié)構(gòu)特征，并且在不同利用方式影響下，這種空間屬性表現(xiàn)出較大的差異。
　　 (2)禁牧(圍封和刈割)草地的土壤有機碳和氮含量比較高。

8、土壤有機碳的變程較小，變化范圍為0.83～1.40 m，其在三種類型土地利用的變異系數(shù)都維持在18.0％左右；土壤全氮的空間自相關(guān)尺度為0.46～14.69m，變異系數(shù)為12.10％～30.86％。
　　 (3)群落地上生物量以禁牧(圍封和刈割)草地較高。在圍封禁牧和刈割禁牧草地內(nèi)的變異系數(shù)分別為26.48％和19.94％，在自由放牧草地的變異系數(shù)為67.47％；其空間自相關(guān)尺度為0.74～3.9m。在不同的土地利用方式下，物種

9、、功能群以及多樣性指數(shù)都表現(xiàn)出顯著的空間異質(zhì)性，并且其空間屬性變化各異。
　　 (4)土壤養(yǎng)分和植被的空間分布相互影響，互為因果關(guān)系。這種小尺度的空間格局差異是群落演替的驅(qū)動力，而不同的土地利用方式正是通過改變?nèi)郝鋬?nèi)小尺度的空間屬性來影響了群落的演替方向。
　　 在不同土地利用方式影響下，草地生態(tài)系統(tǒng)不僅在宏觀功能，如生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力、群落結(jié)構(gòu)和土壤的碳氮儲量等方面表現(xiàn)出較大的差異，而且在微觀結(jié)構(gòu)上，如土壤養(yǎng)分和物種的空間