不同放牧制度对草原湖泊湖岸带生态系统中植被水分选择利用的影响

The process of ecological water requirement for vegetation of the cold and arid area in the north shore of Grassland Lake ecosystem has its particularity under its typical climatic conditions.Based on the measured and investigated data,set the shore study area into different parts according to the distribution of vegetation types and grazing systems,using statistical mathematics ,geology mathematics, pattern recognition, remote sensing, stable isotopes and such methods , analysis the impact of grazing system to its special factors,set up the recharge response relationship between water and groundwater,analysis the temporal variation characteristics of hydrological response mechanism between Vegetation, meteorology ,soil, landscape ecology and ecological process,collect soil water, lake water, groundwater, rain, snow, vegetation water samples on the basis of preliminary data acquisition,make the determination of the stable isotopes δD、18O, collect the vegetation leaf blade in different growth period,measure its stable isotopeδ13C, comparison and analysis the distribution characteristics of δD、18O、δ13C in each sample,determine the use mechanism of lake shore ecological water requirement for vegetation, and establish the reference crop coefficient model and canopy sites model to simulate the vegetation evaporation quantity,explore the process mechanism of lake shore water requirement and evaporation for vegetation under different grazing systems,revealing the ecological and hydrological environment mechanism and evolution process under different grazing system.

北方寒旱区草原湖泊湖岸带生态系统在典型气候条件下，其植被生态需水过程存在其特殊性。以实测数据和调查数据为基础，应用统计数学、地质数学、模式辨识、遥感、稳定同位素等方法，将湖岸研究区按照植被类型的分布和放牧制度情况进行分区，分析放牧制度对其特征因子影响，建立起湖水与地下水补给响应关系，分析研究区内的植被、气象、土壤、景观生态、生态过程的水文响应机制的时空变化特征，在前期资料的基础上采集土壤水、湖水、地下水、雨水、雪水、植被水样品，测定其稳定同位素δD、18O，采集各个生长期内的植被叶片测定其稳定同位素δ13C，对比分析各样品中的δD、18O、δ13C的分布特征，确定湖岸植被生态需水选择利用机制，并建立参考作物系数模型和冠层涌源模型，对湖岸带植被蒸散发量进行模拟，探讨不同放牧制度下湖岸植被需水蒸发过程机制，揭示不同放牧制度下生态水文环境机理及演变过程。

呼伦湖做为我国北方第一大淡水湖，在调节气候，涵养水源方面具有其独到的作用，其所在的呼伦贝尔草原是全世界范围内最大的天然草原，草地水草肥美，与大兴安岭共同构筑了我国北方的生态屏障。但是近年来草原上牲畜-植被-水之间的问题一直困扰着草原的生态环境的和谐发展。因此本项目以呼伦湖湖岸带及周边草原为研究区域，进行放牧活动对草地生态水文、蒸散发及水分截留再分配影响的研究。主要研究结果如下：（1）三种放牧草场土壤物理性质变化无明显规律。土壤中氮磷钾等元素含量变化差异较大，总体显示随深度的增加逐渐增大。多酚氧化酶、蔗糖酶、脲酶活性退化程度变化趋势基本一致，均随土壤深度的增加而逐渐减小。对草地进行健康评价，休牧草场处于健康状态，轮牧草场处于亚健康状态或健康状态，自由放牧草场处于不健康状态。（2）三种放牧草场土壤入渗率为休牧草场＞轮牧草场＞自由放牧草场，利用Horton模型、Philip模型、Kostiakov模型模拟不同放牧制度草地土壤入渗过程，三种模型中Horton模型模拟效果最好，Kostiakov模型效果最差。（3）自由放牧草地植被蒸腾量为544.06mm，轮牧草地植被蒸腾量为553.78mm，休牧草地植被蒸腾量为568.29mm。土壤含水率与土壤蒸发量相关系数最高为0.503-0.558，参考作物模型计算不同放牧制度草地土壤蒸发量及蒸腾量，三种放牧草场的计算值和实测值基本变化趋势吻合。（4）三种放牧草场各个物种的单株植被截留量随植被株高、鲜重、叶面积增加而增大。三种放牧草场整体植被截留量与植被覆盖度和叶面积、降雨量相关性较好，截留量与降雨量呈对数相关关系，与降雨强度间的关系呈抛物线。利用植被的盖度、株高、生物量、叶面积指数与截留量间的关系，建立整体植被截留非线性回归模型，模型的模拟效果较好，相关系数可以达到0.89以上。在非线性回归模型的基础上改进王彦辉模型，对整体植被截留量进行模拟，模拟效果较好相关系数均达到0.9以上。