降水变化影响下放牧践踏对沙质草地植物幼苗定居的影响

Grazing and precipitation are two key factors affecting the growth and succession of grassland plants in arid and semi-arid areas. Accurately estimating the effects of these two factors on grassland vegetation and understanding the driving forces of the vegetation regeneration are important for controlling grassland degradation. Trampling is one of ways for livestock to impact on grassland and is recognized to have longer active time and more permanent effect than other factors. From the point of separating trampling out of grazing activities, the project will carry out field vegetation investigation in different grazing grassland, and conduct experiments of simulated trampling and simulated precipitation. Simulated trampling are including 0-120 sheep trampling unit gradients and simulated precipitation are including natural precipitation, drought, mean precipitation and enough precipitation gradients. The seedling growth and survival index，the seedling species composition and community diversity, and also soil moisture, soil physicochemical properties would be determined in above experiments. The aims of his project are to clarify the effect of grazing trampling and precipitation on seedling emergence and establishment, to analyze the difference and its properties of the trampling influence on the seedling establishment affected by the precipitation change. This program is conductive to discover the mechanism of grassland degeneration in the background of climate change, then provide the basis for the protection and restoration of degraded grassland.

放牧和降水是影响干旱半干旱区草地植物生长和群落演替的两个主要因素，准确评价和认知这两个因素对草地植物幼苗更新的影响及其作用机制对于防止草地退化非常重要。践踏是放牧作用于草地的途径之一，在草地退化和健康维护中起着主导作用。本项目尝试将践踏从放牧活动中剥离出来，在科尔沁沙质草地上，通过进行野外放牧样地调查和开展模拟践踏与模拟降水试验，在试验中设置0-120次羊践踏单位的践踏梯度以及干旱、平水、丰水的降水梯度，观测植物幼苗群落组成和多样性变化以及幼苗的生存情况，研究践踏和降水对草地植物幼苗存活定居的影响。并结合对土壤水分和养分等环境因子的变化分析，明确降水变化情况下植物幼苗生存对放牧践踏响应的异同及其变化规律，综合探讨分析降水变化影响下放牧践踏对沙质草地植物幼苗定居的影响及作用机理，为探明气候变化背景下放牧草地的发展演替方向及更新恢复机制，维持草地生态系统的稳定性和健康发育提供理论依据。

放牧和降雨变化对半干旱沙质草地植物生存和群落变化具有重要影响，深入研究沙质草地草本植物出苗和生长及群落结构对降雨和放牧践踏的响应和适应变化，对于促进气候变化背景下放牧退化草地的保护和恢复有重要意义。项目以科尔沁沙质草地为研究区域，通过野外调查和模拟践踏与降雨试验，开展了植物群落结构组成及出苗和生存对放牧践踏和降雨变化的响应研究。结果表明:1）长期放牧践踏导致禾草类植物在群落中的重要性降低，杂草类植物在群落中的重要性提高，少量物种因过度放牧消失。重度放牧践踏样地幼苗出苗数量最多，但幼苗存活率最低，远低于轻度和中度放牧践踏样地，最终植物地上生物量和总生物量也低于其他样地；2）放牧践踏严重影响着植物幼苗的出苗进程，重度放牧践踏下植物集中在4月至5月初出苗，而轻、中度放牧践踏和围封情况植物集中在5月底到6月初出苗，各样地出苗数量和进程与降雨变化存在一定的相关性；3）随践踏强度增加，典型植物叶长、叶宽呈先增加后减小的趋势，茎直径随践踏强度增加而增加。植物通过不同表型性状的非对称变化进行性状间的权衡来响应和适应放牧践踏干扰；4）降雨增加促使萌发物种数、幼苗高度增加，幼苗密度发生变化；降水量减少则会造成草本群落物种丰富度、优势度和多样性显著降低；降水变化和植被特征的改变也影响着降水入渗和深层渗漏；5）降雨变化和放牧践踏共同影响着沙质草地植物出苗和生长，放牧践踏对植物出苗的影响因降雨和植物类群的不同而发生变化。减雨时，践踏强度对植物累计出苗量影响不显著，随践踏强度增加禾草在群落中的物种占比和幼苗占比降低；增雨时，随践踏强度增加植物累积出苗量先减少后增加，放牧践踏尤其是中度践踏下禾草的物种占比和幼苗占比显著增加。且禾草及一年生植物累积出苗数量和幼苗密度与土壤表层水分含量和紧实度之间存在显著的相关关系。项目执行期间，共发表研究论文10篇，其中国际高水平期刊收录3篇，协助研究团队培养硕士研究生3名。