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短花针茅草原生态系统对不同载畜率水平绵羊放牧的响应

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1引言

2研究区域自然概况和研究方法

3植被系统对不同载畜率的响应

4土壤系统对不同载畜率的响应

5不同载畜率家畜生产性能及其可持续载畜率

6主要结论

致谢

参考文献

作者简介

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摘要

在短花针茅草原采用随机区组试验设计方法进行了两年的绵羊围栏放牧，设定4个不同的载畜率水平，系统研究植被、土壤、家畜对载畜率的响应，重点探讨不同载畜率水平短花针茅草原主要植物种群形态结构、生理特征、群落特征、土壤状况及家畜增重，确定适宜的载畜率。对于认识短花针茅草原放牧系统的结构和功能、阐明土—草—畜间的互作关系有一定的理论和现实意义。主要研究结果如下： (1)冷蒿是主要靠营养繁殖方式来竞争资源的植物，营养枝密度、生殖枝密度、不定根密度、匍匐茎长以及间隔子长度随载畜率的增大发生了一定的变化，在轻牧区出现峰值，而后随着载畜率的增大逐渐减少；冷蒿对茎叶和根的投资受载畜率和降雨的调配，对茎叶的投资在轻牧区较高，随载畜率的增大，对根系的投资逐渐增强；短花针茅和无芒隐子草采取不同的生存对策适应载畜率，短花针茅地上部分的分蘖密度与根密度有相似的变化规律，在轻牧区出现高峰值，随着载畜率的增大逐渐下降；放牧过重和水分缺乏都会影响生殖枝的形成；短花针茅和无芒隐子草随着载畜率的增大，根冠比逐渐加大。不同植物在生理层次表现不同的耐牧能力，短花针茅的叶绿素在中牧区出现峰值，在重牧区大幅度下降，冷蒿的叶绿素随着载畜率的增大出现缓和的下降趋势，无芒隐子草的叶绿素在轻牧区达到最大值；而脯氨酸含量、丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)以及可溶性糖含量变化与载畜率关系不显著，较大的土壤含水量能够缓解载畜率对植物造成的生理胁迫。 (2)群落盖度、高度、密度、现存生物量表现为轻牧区最高，中牧和重牧低于对照区，说明本文的中度放牧已经超出其最适的草原承载能力；受降水量影响，2004年地上部分的净生长量明显的高于2005年，且随着载畜率的增大逐渐减少。中度放牧区植物群落多样性没有表现出明显的优势；2005年的特殊干旱制约了草地的正常生长发育，各个载畜率植物群落多样性指数均未达到显著差异。两年的放牧对植物功能群的变化影响较小，灌木的生物量随载畜率的增大，轻度放牧区和中度放牧区增加，而重度放牧区却降低；多年生禾草、杂类草和一二年生植物的生物量在各个处理之间没有显著差异。 (3)土壤表层含水量的季节变化规律与降雨量季节变化一致；在正常降雨年份，土壤表层含水量变化与放牧关系密切，深层土壤对载畜率的响应较小；在极端干旱年份与此相反，表层土壤含水量更多的反映外界局部气候的短期变化，深层土壤与载畜率的关系变化更为紧密。土壤表层容重和孔隙度受季节变化影响最为显著，短时间内放牧对容重和孔隙度没有显著影响；过度干旱影响容重和孔隙度的季节差异。土壤表面硬度随着载畜率的增大而增加，放牧末期土壤硬度最大，显著高于放牧前期，放牧践踏具有累积作用；载畜率影响和改变了土壤对于小粒径的保持能力；不同土壤层次粒径分布的差异表现在0.005mm以上的粒径含量的差异。土壤表层pH值和电导率随载畜率增加逐渐增大，但未达到显著程度；放牧区10-20cm层的pH值和电导率显著高于表层土壤；对照区土壤层次间差异不显著。土壤表层有机质、全效养分和速钾的含量显著高于10-20cm层；不同层次土壤有机质都是对照区高于放牧处理，但不同放牧处理差异均不显著，其它养分也表现类似的变化。 (4)土壤细菌随着载畜率的增大逐渐下降；土壤放线菌随着载畜率的增大逐渐增加；土壤霉菌数量是以中度放牧区最高，轻度放牧区最低，而对照和重度放牧区居中；土壤细菌和放线菌数量是构成短花针茅草原土壤微生物数量的主体，两者能够占到所统计土壤微生物总数的99％以上；在对照区，表层土壤的细菌总数高于10-20cm层次；在放牧区土壤表层的细菌相对数量小于10-20cm层次土壤。两年试验期间载畜率对土壤呼吸没有显著的影响，土壤表层含水量与土壤呼吸速率的关系较强；两年试验期间土壤呼吸速率622.1-1669.2mgCO2.m-2.d-1之间，与年度降水量有直接关系。 (5)不同载畜率对绵羊活重的影响十分明显，载畜率越大，绵羊活重越小。随着放牧时间的进行，轻度放牧区的绵羊增重最快；单位家畜增重随载畜率增大呈线性下降，与载畜率关系的线性方程分别为Y=-0.0266x+0.1438(2005年，R2=0.995)和Y=-O.023x+O.1173(2004年，R2=0.848)；单位家畜增重和单位面积增重曲线交点的生态学意义是载畜率为1只羊/半年/hm2时，公顷增重和家畜个体增重相同；单位家畜个体增重对应的畜产品最优载畜率为0.93只羊/半年/hm2；单位面积家畜最大增重对应的畜产品最优载畜率家畜为2.63只羊/半年/hm2；最大净收益所对应的最优经济载畜率决定方程为(O.1306P-c)/O.0496P，其值决定于单位家畜的投资变量c和单位家畜的产品价格P的大小，与单位面积的固定投资无关；最大净初级生产力载畜率为0.93只羊/半年/hm2。实际放牧管理中，有实际意义的畜产品最优载畜率为1.45只羊/半年/hm2。对于退化草原地区，最优地上净初级生产力对应的载畜率可以作为该地区合理的载畜率，有利于植被的恢复。

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