围栏封育对三江源区天然草地物种多样性的影响

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(1.青海省草原总站，青海 西宁 810001；2.甘德县草原工作站，青海 甘德 814100)

一般认为生物多样性可以从基因、物种，生态系统和景观四个水平进行研究，物种多样性作为其中一种，可以用特定空间范围内物种数量和分布特征进行衡量[1]，如利用“四度一量”数据对天然草地物种多样性进行研究[2]。物种多样性与天然草地地上植物量之间呈正相关关系，其丰富度、多样性、均匀性、相似性指数随群落演替呈规律性变化[3]。青海省作为全国四大牧区之一，天然草地牧草产量奠定了畜牧业经济发展的基础，因此省内科研院所及农业技术推广部门将不同演替阶段天然草地群落结构特征、经济类群产量及其物种多样性等作为了研究重点[4]。21世纪以来，青海省先后实施退牧还草、三江源生态保护和建设等重点生态治理项目，脆弱的天然草地生态系统得到了很大的改善。本文以甘德县为例，对天然草地围栏内外物种多样性进行初步研究，以期为三江源自然保护区天然草地植被恢复和合理利用提供理论依据。

1 研究区概况

甘德县位于青藏高原腹地、三江源自然保护区境内，东经99036’～100053’，北纬33033’～34024’，海拔高度3147～5039m，属高寒大陆性气候，年均温0.1℃～2.5℃，年降水量456.9～563.9 mm，年均相对湿度61%～62%，≥0℃年积温891.4～1 233.7℃,年日照时数2 450.8 h,无绝对无霜期。天然草地面积6.51×105hm2,其中可以用天然草地面积6.37×105hm2,分布有55科600余种植物，主要优势种植物为高山嵩草(Kobresiapygmaea)、线叶嵩草(Kobresiacapillifolia)、黑褐苔草(Carex atrofusca)、早熟禾(Poa annua)等[5-6]。

2 研究材料和方法

2.1 研究材料

2017年8月14日—8月20日，对三江源(甘德县)天然草地生态监测中，对山地草甸类垂穗披碱草型、高寒草甸类高山嵩草、杂类草型和线叶嵩草、杂类草型天然草地围栏内外植物的种类、植株高度、植被覆盖度、频度进行数据测定，样地面积10 m×10 m，样方面积1 m×1 m。

2.2 研究方法

利用围栏内外各植物种的植株高度、植被覆盖度和频度计算相应植物的相对频度(RF)、相对盖度(RC)、相对高度(RH)以及各植物种的重要值(IV),并据此计算Shannon-Wiener多样性指数(H)、Margalet丰富度指数(R)、Peilow均匀性指数(E)、Sorensen相似性系数(SC)，公式如下[4,7]：

IVij=(RFij+RCij+RHij)/3

Pij=nij/∑nij

Hj=-∑(PijlnPij)

Rj=(Sj-1)/lnN

Ej=Hj/lnSj

SCjk=2Wjk/(Aj+BK)

上述计算公式中，IVij为物种i在样方j的重要值；RFij、RCij、RHij分别为物种i在样方j的相对频度、相对盖度、相对高度；Pij为物种i在样方j的资源利用占它对全部资源利用的百分率；nij为物种i在资源梯度级j的数量特征值，本文中为物种i在样方j的重要值IVij；Sj、Sk分别为样方j和样方j中的物种数；N为所有样方的物种数；Wjk为样方j和样方k中的物种总数；Aj、BK分别为样方j和样方k中的物种数。

2.3 数据处理方法

利用Excel 10.0软件试验数据进行整理、计算，利用SPSS 22.0软件对物种多样性指数进行相关性分析。

3 结果与分析

多样性、丰富度、均匀度等物种多样性指标可以定量的反映天然草地群落结构、生境优劣和系统演替等信息，对于合理利用天然草地具有重要的生态意义[8]。表1中，垂穗披碱草型、高山嵩草、杂类草型和线叶嵩草、杂类草型天然草地围栏内的物种多样性、丰富度、均匀性三个指标均大于围栏外物种的相应指标，围栏内外物种多样性指标变化呈现出一致性，这说明研究利用的三个类型天然草地生态群落处于稳定发展中。围栏内高山嵩草、杂类草型天然草地多样性、丰富度、均匀性三个物种多样性指标分别为21.188、4.405和8.578，均为研究中各项指标的最大值，可以认为它是研究中围栏内外三个草地型中的顶级群落，群落结构稳定性最好。物种相似性系数反映了不同群落间的物种相似程度或亲疏关系，相似性系数越大，相似程度越高，反之越低。高山嵩草、杂类草型围栏内物种数15种，围栏外物种数11种，并且围栏外物种与围栏内完全一致，围栏内外物种相似性系数最小为1.154，说明高山嵩草、杂类草型围栏内外物种相似程度最高。另外，对多样性、丰富度、均匀性三个物种多样性指标进行相关性分析，三个指标间在0.01水平上相关显著，详见表2。

表1 三个类型天然草地围栏内外物种多样性指标

表2 三个类型天然草地围栏内外物种多样性指标相关性分析

注：“**”表示相关在0.01水平上显著。

4 讨论

围栏对于天然草地的意义在于其控制了放牧牲畜对围栏内牧草的自由采食，有利于对围栏内天然草地的合理有序利用。通过对甘德县垂穗披碱草型、高山嵩草、杂类草型和线叶嵩草、杂类草型天然草地围栏内外多样性、丰富度、均匀度等物种多样性指标的研究，可以看出，天然草地围栏内的物种多样性指标均大于围栏外物种的相应指标，这说明围栏封育对于改善三江源区天然草地生态环境、维持生态系统多样性具有重要的生态意义。另外，围栏固然可以提高天然草地物种多样性，但是其仅仅作为改善生态环境的手段和途径，具体的实践效果和使用者对围栏设施合理利用关系重大。并且天然草地物种多样性的改变是降水、温度等自然因素和围栏、放牧等人为干扰共同作用形成的结果，就各方面因素对天然草地物种多样性改善的贡献率，尚需进一步研究。

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