建植10年以上多年生禾本科混播草地评价毕业论文

1、目 录摘要2关键词2Abstract2Key words 2前言21 材料与方法31.1 试验地概况31.2 试验小区41.3 测定内容41.4 数据分析52 结果与分析52.1 多年生禾本科人工草地优势种的更替52.2 多年生禾本科人工草地群落特征值72.3 多年生禾本科人工草地演替阶段以及向天然草地演替的动态变化93 讨论10参考文献11致谢12建植10年以上多年生禾本科混播草地评价摘要：以青藏高原高寒区甘肃农业大学高山草原试验站6个多年生禾本科人工草地组合样地为对象，参照与人工草地建植初期、围栏外天然草地的对比分析，研究了多年生禾本科混播人工草地的变化情况，并用演替来多年生禾本科混播草地

2、的发展方向。结果表明，在演替过程中原建植草种生态优势度减小，群落主要种的优势地位发生替代变化，外来杂草的入侵、空间、养分的竞争明显，物种多样性和丰富度随着自然演替而增大；随着人工草地演替年限的延伸，演替度逐渐增大，逐渐向相邻的天然草甸方向演替。关键词：高寒地区；多年生禾草；人工草地；群落演替Different combinations of perennial grassy Mixed ArtificialGrassland of assessment more than 10 yearsAbstract: Consult with artificial grassland built ear

3、ly and natural grassland outside the fence, the community succession study of 6 perennial grasses artificial grassland mixture cultivated grassland were analyzed for object in alpine region of Tibetan Plateau on experiment stations of Gansu agricultural university. The results showed: Throughout the

4、 succession process, Ecological dominance of the original grasses had been built decrease. the main dominant species of community alternative change, the invasion of exotic weed, space and nutrient compete obviously; species diversity and richness increase with the natural succession proceeds; With

5、the artificial grassland succession of life extension, Succession degree increased gradually, to the adjacent natural meadow succession.Key words: alpine area; perennial grass; artificial grassland; community succession前言对建植10年以上的多年生禾本科混播草地的评价通过对其混播草地的演替来进行研究，从而得出多年生禾本科混播草地的发展方向。演替（Succession）是指地球表面

6、一定的植被中的一个种群落逐渐被另一个种群落替代的过程，演替过程中的植被变化可进一步分为演替阶段，一个演替阶段在种类组成的特征上都和其前后的演替阶段有所不同，从演替方向可分为进展演替和逆行演替1。多年生禾本科人工草地演替的研究是人工草地生态的主要研究内容之一2-5，人工草地群落的演替主要由三个因子即种间竞争、环境影响和干扰活动的相互作用下，草地植物群落的植被结构、植被的组成、主要优势种的替代都发生着变化。根据人工草地群落主要优势种的植物学特征与生物学特性的研究来判断人工草地的演替方向，研究多年生人工草地的稳定性与持续性，为高寒地区多年生禾本科人工草地群落的稳定性，天然草地的管理和改良，放牧利用下

7、退化人工草地的恢复提供参考6。依据人工草地在自然状态下主要优势种的替代变化和主要优势种的植物学特征与生物学特性来判断人工草地的演替趋势与状况，以便针对不同的演替阶段采取相应的培育措施，促进进展演替，维护高效、持久的人工草地，提高人工草地的初级生产力和经济价值。本研究针对天祝县甘肃农业大学高山草原试验站6个多年生禾本科人工草地的组合样地，根据草地群落学野外调查植被特征（密度、高度、盖度、频度、生物量）的统计，选取围栏外天然草地（冬季利用，生长季休牧）作为对照，计算各样地植物的优势度，草地物种丰富度指数，群落相似度指数，依据草地生产性能由高到低的梯度变化，计算出演替度，排出草地演替序列，参照人工草

8、地建植初期与围栏外天然草地对比分析。研究人工草地群落主要优势种的变化，物种丰富度，6块样地间相似度，多年生禾本科混播人工草地的群落演替情况，预测多年生禾本科混播人工草地向天然草地演替的年限以及其发展方向。1 材料与方法1.1 试验地概况试验地设在甘肃省天祝县抓喜秀龙乡甘肃农业大学高山草原试验站。地理坐标N 3740，E 18032，海拔2960m。气候寒冷潮湿，昼夜温差较大，日照强，雨热同步。年均温- 0.1，其中7月和1月分别为12.7和-18.3，0的年积温 1380，年平均降水量416mm，主要集中在 79三个月。年蒸发量1592mm。没有绝对无霜期，植物生长期达120140d。土壤类型

9、为亚高山草甸土，有机质含量10% ，全氮0.6%，速效氮0.017% ，全磷 0. 067%，pH7.08.0，土层厚度4060cm7。主体土壤类型为高寒草甸土，植被以莎草科和疏丛型禾本科植物为主，伴生有大量的杂类草，为典型的高寒草甸植被类型。放牧牲畜主要是牛和羊，全年自由放牧，草地存在不同程度的退化。1.2 试验小区试验地为1999年建植的多年生禾本科混播人工草地，用围栏封育保护，经过10年以上演替变化的多年生禾本科人工草地6个不同禾草草种组合小区样地，分别记为（、），进行草地群落学野外调查及其植被特征（密度、高度、盖度、频度、生物量）统计。并选取围栏外天然草地（冬季利用，生长季休牧）作为对

10、照，根据调查数据，计算各样地植物的优势度，草地物种丰富度指数，依据草地生产性能由高到低的梯度变化，计算出演替度，排出草地演替序列（依相似度）。对多年生禾草人工草地的演替进行草地生态系统评价，有利于促进人工草地进展演替，以便更好的服务于畜牧业的发展。1.3 测定内容2012年67月在天祝县甘肃农业大学高寒人工草地试验地对围栏内多年生禾本科人工草地六块样地、围栏外天然草地（冬季利用，生长季休牧）进行测定，对围栏内多年生禾本科人工草地六块样地每块样地随机取30个样方，样方框（50cm50cm），共计180个样方。围栏外天然草地（冬季利用，生长季休牧）和重度放牧利用下的人工草地分别随机取3个样方。测定

11、植被特征：每一个样方内分别测定盖度C，密度D，频度F，高度H。盖度（步测法）：在每个实验小区里每走一步脚尖的植物，分别测每个小区的对角线、两条中线，重复四次，某种草的盖度（%）=某种草在脚尖的触针点的植物/测的总步数100；裸地率（%）=裸地点数/测点总步数100，植被率= 1裸地率；频度（样圆法）：重复数30，样圈（0.1m2），某种草的频度（%）=含某种草的样圆数/样圈总数100；密度=50cm50cm样方框中某一种植物的植株数（无性系植物种的密度均以构件单位计算）；高度：为各样方每种植物随机取10株，用卷尺测定植株的自然高度，重复10次，求平均数。各样方综合优势度（SDR）计算公式：SD

12、R4（%）=（F+H+D+C）/4100，式中，F、H、D和C分别为频度比(指群落中某种植物出现的样方数占整个样方数的百分比)、高度比(某一种物种的高度占群落中高度最高的物种的高度的百分比)、密度比(某一物种的密度占群落中密度最高的物种密度的百分比)和盖度比(某物种的盖度占盖度最大物种的盖度的百分比)8。根据优势度值确定该类草地的优势种、亚优势种和伴生种。求算草地群落特征值：演替度=（Ld）/NU，L为构成种的寿命；d为构成种的SDR4；N为构成种的总数；U为植被率。群落相似度=2W/（a+b），a、b分别为A和B地段物种数目，W为两地段的共有种数目。物种丰富度=出现在样地的物种数。Marga

13、lef丰富度指数（Richness index）R=（S-1）/lnN式中，S为每个样地样方中的总物种数，N为每个样方中的全部物种的总个体数。1.4 数据分析用SPSS10.0统计软件包中的Compare Means法对试验数据进行单因素方差分析，差异显著性用LSD法进行多重比较，最后采用Excel作图。2 结果与分析2.1 多年生禾本科人工草地优势种的更替根据前期文献 9可得1999年建植当初6个不同禾草草种组合小区样地（见表1）。本次试验调查分析得出10年以上对应的多年生禾本科人工草地6个不同禾草草种组合小区样地（见表2）。其群落的优势种、亚优势种、伴生种，各小区样地分别演替为（无芒雀麦+

14、狗娃花+鹤虱+扁蓿豆+垂穗披碱草），（狗娃花+垂穗披碱草+鹤虱+婆婆纳+褐苞蒿），（狗娃花+无芒雀麦+鹤虱+冷地早熟禾+褐苞蒿），（冷地早熟禾+无芒雀麦+狗娃花+扁蓿豆+鹤虱），（狗娃花+冷地早熟禾+无芒雀麦+扁蓿豆+鹤虱），（冷地早熟禾+狗娃花+垂穗披碱草+扁蓿豆+鹤虱）。分析研究表明2012年的草地群落结构与1999年建植初相比发生了巨大变化。6个样地主要混播禾草的优势度下降，取而代之，出现了不同的杂草，并成为优势种，如样地。表1 1999年多年生禾草人工草地建植当年6块样地物种组成样地物种组成25%垂穗披碱草50%垂穗披碱草25%垂穗披碱草25%垂穗披碱草25%多叶老芒麦25%垂穗披碱草

15、25%无芒雀麦25%多叶老芒麦25%多叶老芒麦25%无芒雀麦25%无芒雀麦25%多叶老芒麦50%多叶老芒麦25%扁穗冰草25%无芒雀麦25%扁穗冰草25%扁穗冰草25%扁穗冰草25扁穗冰草25%冷地早熟禾25%冷地早熟禾25%冷地早熟禾注：表中数据种植密度比。表1 10年以上的和现在的六块多年生人工草地优势种组合比较样地类型（1999）样地类型（2012）垂穗披碱草+多叶老芒麦+无芒雀麦无芒雀麦+狗娃花+鹤虱+扁蓿豆+垂穗披碱草垂穗披碱草+多叶老芒麦+扁穗冰草狗娃花+垂穗披碱草+鹤虱+婆婆纳+无芒雀麦垂穗披碱草+多叶老芒麦+无芒雀麦+扁穗冰草狗娃花+无芒雀麦+鹤虱+冷地早熟禾+垂穗披碱草垂穗披

16、碱草+无芒雀麦+扁穗冰草+冷地早熟禾冷地早熟禾+无芒雀麦+狗娃花+扁蓿豆+垂穗披碱草多叶老芒麦+无芒雀麦+扁穗冰草+冷地早熟禾狗娃花+冷地早熟禾+无芒雀麦+扁蓿豆+鹤虱 垂穗披碱草+多叶老芒麦+扁穗冰草+冷地早熟禾冷地早熟禾+狗娃花+垂穗披碱草+扁蓿豆+扁穗冰草天然草地扁蓿豆+无芒雀麦+垂穗披碱草+狗娃花+冷地早熟禾一年生人工草地燕麦表2 2012年多年生禾草人工草地六块样地物种优势度（%）物种组成垂穗披碱草62.4571.90 63.5235.759.60 43.75无芒雀麦61.30 33.3871.4570.30 84.6335.58扁穗冰草-20.16-25.00 -冷地早熟禾31.3

17、841.0343.90 68.1862.80 87.78香薷2.7814.620.50 - 9.18-毛果婆婆纳28.1834.10 14.221.6811.057.92扁蓿豆45.10 19.1516.7355.30 41.70 53.18狗娃花49.5373.30 73.80 66.2368.2361.93车前6.737.80 32.20 5.250.830.83野胡萝卜23.0516.9836.680.838.90 2.50 蒲公英17.5525.086.48-5.534.18茵陈蒿38.0849.1339.788.357.439.40 兰石草9.80 18.157.453.60 3.6

18、0 0.83棘豆9.202.03-鹤虱1.751.021.682.752.50 -棉毛茛3.951.68-3.60 - 甘肃马先蒿4.280.93-2.62-节裂角茴香1.68 10.282.50 -香青4.783.05-7.50 2.2 多年生禾本科人工草地群落特征值根据物种丰富度=出现在样地的物种数计算，多年生禾本科混播人工草地在1999年建植当初与建植后2001年以及演替后2012年群落物种丰富度相比较，其物种丰富度较原建植草地均增高，表明多年生禾本科人工草地随建植年限的延长，样地的物种数均增多，由当初较单一的多年生禾草人工草地演替为物种复杂的草地（见图1）。根据丰富度指数（Richne

19、ss index）R=（S-1）/lnN公式计算2012年多年生禾本科人工草地的物种丰富度指数10，可以得到6块样地间物种丰富度指数样地最小为4.22，样地最大为4.73，样地间相差较小,天然草地物种丰富度指数为4.81，与6块样地相差较小（见图2）。图1 1999年、2001年和2012年多年生禾本科人工草地物种丰富度图2 2012年多年生禾本科人工草地与天然草地物种丰富度指数群落相似度值可以说明群落间的相似程度，相似度值越大，群落相似程度越大 11-13。结果表明，多年生禾本科人工草地相邻样地间群落相似度在（0.600.96）之间，属于极相似。多年生禾本科人工草地与天然草地群落相似度在（0

20、.650.80）之间，比较人工草地相邻样地间群落相似度值小，因此相似程度小。但相似度大于0.5，可以反映出多年生禾本科人工草地向稳定的天然植物群落演替（见图3）。相邻样地00.10.20.30.40.50.60.70.80.91和和和和和相似度00.10.20.30.40.50.60.70.80.9和CK和CK和CK和CK和CK和CK样地与天然草地CK相似度图3 多年生禾本科人工草地间与天然草地群落相似度2.3 多年生禾本科人工草地演替阶段以及向天然草地演替的动态变化根据多年生禾本科人工草地群落演替度的计算，可以将其植物群落演替划分成3个阶段来研究分析：1999年多年生禾本科混播人工草地建植初

21、、建植后23年以及建植3年后至现在的群落变化并与天然草地的演替度比较，结果表明：（1）1999年的6块多年生禾本科混播人工草地初始建植阶段混播人工禾草草地阶段，在演替的初级阶段，演替度较小，在（36.4974.75）之间变化。（2）混播草地建植后23年植被生长动态，群落数量特征变化阶段栽培多年生禾草为优势种，杂草为亚优势种阶段，演替度的范围为（70.6496.39）。（3）草地建植3年后至现在主要表现为多年生禾草种内的竞争与入侵杂草物种的种间竞争以及气候环境和干扰活动等多种因子相互作用下，可以得到建植10年以上的多年生禾本科人工草地群落的演替度值增大在（124.96145.99）间变化，10年

22、以上的后天然草地的演替度为213.58，由数据得：建植10年以上的多年生禾本科人工草地群落逐渐向天然草地方向演替 （见图4）。050100150200250样地演替度1999年2000-2002年2012年天然草地图4 多年生禾本科人工草地6个样地在不同年限的演替度3 讨论自1999年建植多年禾本科混播人工草地以来，在自然状态下经过10年以上的演替变化，多年生禾本科人工草地的种群混生比例与草地最初建植时混播比例12已完全不均匀，以至形成了不同混生比例的空间系列。根据各样地植物的优势度的测定，多年生禾本科人工草地优势种的更替表现为：外来杂草的优势地位增强，入侵杂草对草地中有限资源的竞争是决定多年

23、生禾本科人工草地群落种类组成多样性及演替动态的主要因子，这种竞争主要是对养分的竞争，在草地建植后23年后，栽培的禾草和杂草竞争禾草占优势14-15。但随着时间的延长，杂草种子的传播，入侵物种增多，草地物种多样性和丰富度随着自然演替而增大，主要混播多年生禾草的优势度减小，优势地位发生明显替代变化。生态学理论认为丰富度指数增高意味着稳定性趋于增强，样地的物种数增多，由当初较单一的多年生混播禾草草地演替为物种复杂的草地，研究的结果表明了多年生禾本科人工草地向丰富度较高的天然草地演替的趋势16。换言之，由不稳定的人工草地向稳定的天然植物群落演替。群落相似度值说明群落间相似程度，其值越大，相似程度就越大

24、17。研究数据表明，多年生禾本科人工草地相邻样地间群落相似度在（0.600.96）间，属于极相似。多年生禾本科人工草地与天然草地群落相似度大于0.5，反映出多年生禾本科人工草地向稳定的天然植物群落演替。演替度是一个相对值，数值越大，表示该群落稳定性越大，种类组成越复杂，草地生产性状越好，原建植草地演替度较小，6块样地最大值为74.75，草地建植后23年植被生长动态，演替度最大值为96.39。建植10年以上其值增大到145.99，10以上天然草地的演替度为213.58，数据显示建植10年以上的多年生禾本科人工草地群落逐渐向天然草地方向演替，来预测多年生禾本科人工草地向天然草地方向演替需要的年限，

25、本研究结果也说明，随着人工草地演替年限的延伸，演替度逐渐增大，逐渐向天然草地草地演替。另外，多年生禾草植物的寿命，人工草地的存在年限，由于外界各种条件在时时刻刻影响着人工草地的群落演替进程，外界环境对人工草地植物群落的作用决定了人工草地从建植起就具有向顶极自然植被方向演替的趋势。虽然人工草地中禾草为多年生，但有了一定的生长年限，人工草地会因老化而衰退18。随着栽培年限的延长、种间、种内竞争、外界环境的影响，使得每个演替系列向竞争性强的物种占据优势的趋势过度。物种的替代机制取决于物种的忍耐和竞争能力19。对多年生禾本科混播草地进行演替评价，目的是研究草地生态系统中的新旧更替和植物群落的组分变化，

26、以及研究种间动态平衡和人工草地群落的稳定性，对改良天然草地，获得优产牧草，补充天然草地的不足，满足家畜饲料，提高畜产品质量和土地的利用率均有益。因此研究人工草地的群落演替过程和规律，对维持人工草地群落稳定性，合理管理草地，防止草原退化、保证草地畜牧业的可持续发展重要的意义。参考文献1 胡自治.人工草地在我国21世纪草业发展和环境治理中的重要意义J.草原与草坪, 2000,季刊(3):12-15.2 胡自治, 董世魁.群落稳定性及其调控机制研究现状J.草原与草坪, 2000, 季刊(3):3-7. 3 McNaughton S J, Milchunas D G, Frank D A. How c

27、an net primary productivity be measured in grazing ecosystem. Ecology, 1996, 77(3) :974- 977.4 李育中, 祝廷成, 吴雨华.人工羊草草地演替过程中格局多样性的变化J.东北师范大学自然科学版, 1996, 3: 108-111.6 Diaz S, Lavorel S, Ntyres S, et al. Plant trait responses to grazing-a global synthesisJ.Global Change Biology, 2007, 13: 313-341.7 张耀生, 赵新全.高寒牧区中华羊茅人工草地退化演替的数量特征研究J.应用生态学, 2002, 13(3): 285-289.8 牛翠娟, 娄安如, 孙儒泳, 李庆芬. 基础生态学M.北京:高等教育出版社,2007,12（2）:159-160.9 马金星, 胡自治, 董世魁, 寇建村.高寒地区多年生禾草混播草地地上植物量动态及氮素效应研究J.草原与草坪, 2003, 季