载畜率对荒漠草原地上植被和地下根系及其相关性影响的研究

Stipa breriflora desert steppe is an important grazing land of Inner Mongolian steppe, for a long time, because of over grazing， the degradation of Stipa breriflora desert steppe becoming more and more serious. In this study, aboveground vegetation characteristics (aboveground biomass, species composition, community structure), climate feature （temperature, precipitation, evaporation etc.）, underground vegetation characteristics (belowground biomass, roots morphology, distribution and density) and soil characteristics (soil moisture, soil organic matter, soil nutrition etc.) will be measured through field investigate and laboratory analysis. The response of aboveground traits to belowground characteristics under different stocking rates in desert steppe will be revealed. Plants root systems adjust to vegetation characteristics, belowground and aboveground interaction will be illustrated. The effects of stocking rate on vegetation, root system and soil nutrients and their interactions will be demonstrated. Dynamic of below and aboveground will be monitored. The mechanism of species composition changes under disturbers in desert steppe will be detected. The purpose is to provide theoretical foundation of sustainable utilization and reclamation of desert steppe.

短花针茅荒漠草原是内蒙古草原的重要组成部分，长期以来，由于过度放牧， 短花针茅草地退化日趋严重。本项目采用野外试验和实验室分析相结合的方法，通过对草地地上植被特征（地上生物量、植被组成、群落结构）环境气候特征（温度、降水、蒸发等））和草地地下界面特征（地下植被特征（生物量、根系形态、分布、密度） 和土壤特征（土壤水分、土壤有机质，土壤养分等））的动态监测，综合分析不同载畜率下荒漠草原植被地上特征对地下特征的响应；植物群体如何通过根冠整合来调节其地上植被特征比例指数和地下的植物植被特征和地上部分关系的差异，探讨载畜率对草地植被、根系和土壤养分及其相互关系的影响，阐明不同载畜率条件下荒漠草原地上、地下的动态特征，揭示荒漠草原生态系统植物种类组成改变的驱动因子及其对外界干扰的响应机制，为该类草地的持续利用提供依据。

荒漠草原是欧亚大陆草原重要的组成部分，短花针茅草原作为荒漠草原的典型代表，在生态学上具有独特性。家畜放牧是荒漠草原最普遍、最经济的利用方式。但是由于长期过度放牧，短花针茅草原退化日趋严重。试验以短花针茅草原为研究对象，依托2004年采用随机区组试验设计设立的4个载畜率（0、0.15、0.3和0.45 羊单位·月-1·ha-1）的放牧平台，于2015～2018年研究了不同载畜率对群落及4个优势物种（短花针茅、冷蒿、无芒隐子草和银灰旋花）地上地下生物量及其相关性的影响，为该类型草地的管理利用提供理论参考。群落地上地下生物量均与载畜率呈显著负相关，即随着载畜率的增大而降低（P < 0.01），而且地上生物量还受到年份的影响，与降水呈显著正相关（R2 = 0.78，P < 0.01）；地下生物量不受年份的影响，与降水无显著相关关系。群落地上生物量与载畜率的相关性在降水最多的2018年最大（相关系数-382）。4个优势物种的地上和地下生物量也与载畜率呈显著负相关关系，随着载畜率的增大而降低（P < 0.01）。冷蒿和无芒隐子草地上生物量受年份的影响显著，二者载畜率的相关性在降水多年份大，在降水少的年份小；短花针茅和阿氏旋花地上生物量与载畜率的相关性不受年份的影响。无芒隐子草的地下生物量与载畜率的相关性也受到年份的显著影响，在降水多年份大，在降水少的年份小；而短花针茅、冷蒿和阿氏旋花地下生物量与载畜率的相关性不受年份的影响。短花针茅群落和3个优势物种短花针茅、无芒隐子草和阿氏旋花的根冠比与载畜率呈显著正相关，随着载畜率的增大而增大，说明随着载畜率的增大生物量向地下分配的比例增加；但冷蒿的根冠比与载畜率无明显的相关性。由地上地下生物量权衡也得出放牧使短花针茅、无芒隐子草和阿氏旋花的生物量向地下权衡，冷蒿的生物量向地上权衡。载畜率是地上地下生物量及其相关性的主要驱动因子，过度放牧显著降低了群落及优势物种的地上地下生物量。不同载畜率对不同植物种群斑块中的土壤C和N含量的影响不同，其中短花针茅、冷蒿种群斑块在不同放牧强度下土壤养分无差异。无芒隐子草对照、轻度和中度与重度的碳含量差异显著，对照和轻度与中度和重度全氮含量差异显著；而银灰旋花对照、轻度、中度与重度之间存在显著性差异。各种植物种群斑块磷含量无差异。适当的载畜率有利于草地的可持续生产和保护草地的生态功能。