不同载畜率对短花针茅荒漠草原植被水分利用效率影响的研究

Water is one of the main restrictive factors that controls the grassland productivity, so the research on water use efficiency (WUE) in grassland is important. Grassland ecosystem accounts for 40% of earth's land surface, has great potential for biomass production and it helps to reduce rising atmospheric CO2 concentration. Desert steppe is the important component of the total area of 8.42 x 106 ha grassland in Inner Mongolia, accounting for 10.68% of the Inner Mongolia grassland area. Grazing is the most common way of current grassland utilization. The WUE of plant blade, species and functional group can be quite different under different stocking rates. This research is trying to find the different influences of different stocking rates on plant blade, individual species and the functional groups through mesuring WUE. The relationship between the changing tendency of WUE and stocking rate under the different levels of plant blade, species individual and functional groups will be discussed in this study. At the same time, the influence of WUE on grassland succession and the relationship among WUE and biomass, coverage, soil moisture will be discussed in details.

水分是草原生产力提高的一个主要限制性因子，因此，水分利用效率（WUE）研究在草原地区具有重要的意义。草原生态系统占地球陆地表面的40%，有很大的潜力进行生物量的生产，帮助缓解大气CO2浓度的上升。荒漠草原是内蒙古草地生态系统中重要的组成部分，其总面积达8.42×106ha, 占内蒙古草地面积的10.68%。放牧是目前草地利用最为普遍的形式，不同载畜率对植物叶片、个体以及群落的水分利用效率的影响不同。本文通过对短花针茅草原不同载畜率下植被水分利用效率的测定，从中发现不同载畜率对WUE的影响。在叶片、个体和功能群不同植物组织水平上，研究短花针茅草原不同载畜率下的水分利用效率的变化规律，同时探讨短花针茅荒漠草原不同载畜率下水分利用效率与植物生产力、盖度、土壤含水量的关系，以及WUE对短花针茅荒漠草原在不同载畜率下的演替规律。

在较为干旱的荒漠草地生态系统，水分往往是其固碳潜力的主要限制性因子，草地不同尺度水分利用效率往往在草地生产力形成以及植被演替过程中扮演着极为重要的角色。同时，放牧作为荒漠草地主要的管理方式正深刻地影响着草地植被的生态生理过程和植被组成，并最终改变生态系统的功能（如水分利用效率）。本项目通过对长期放牧样地上植物个体水分利用效率、生态系统水分利用效率和降水利用效率的测定，量化了荒漠草地生态系统多尺度水分利用效率随放牧强度改变的变化规律；阐明了影响荒漠草地生态系统多尺度水分利用效率的主要因素；明确了多尺度水分利用效率在草地植被群落演替中的作用。主要结论如下：.1）放牧会显著改变荒漠草地植被组成和功能群组成：随着放牧强度的增加，灌木半灌木占比减小，而多年生丛生禾草占比显著增加；同时，在降水较为丰富的年份，放牧可有效刺激一、二年生植物的生长和占比。这一现象主要与绵羊选择性采食，植被自身水分利用特性和土壤含水量变化格局有关。.2）不同物种间植物叶片δ13C值和受水分胁迫程度存在显著差异，多年生禾草的水分利用效率显著高于多年生杂类草以及灌木半灌木，导致生长季期间多年生禾草较少受到水分胁迫影响。而一、二年生植物水分利用效率显著低于其他植物，因此其生长受降水影响极大。.3）尽管放牧强烈地改变了群落的物种组成和土壤水分的可利用性，但这似乎并未对生态系统水分利用效率和降水利用效率产生显著的影响，不同放牧强度样地植被对环境的长期适应可能对草地生态系统维持其水分利用效率做出了较大的贡献。.4）综合以上结论，长期放牧环境下，荒漠草原生态系统更倾向于通过改变其植被组成在维持自身水分利用效率和降水利用效率的前提下提高生产力，以适应长期的干旱缺水环境。因此，荒漠草地现有不同物种及功能群个体水分利用效率可能在一定程度上决定了其在收到放牧干扰后植被群落的演替方向和过程。