党永桂
(青海省海北藏族自治州草原工作站,青海 西海 810299)
青藏高原高寒草甸是全球生态系统的重要组成部分,是青藏高原畜牧业发展的重要物质基础[1],面积约7×105km2,是我国主要的家畜放牧区,同时也是多年冻土区分布最广泛的草地类型[2]。众多学者以高寒草甸为研究对象展开了大量研究,其中海拔梯度由于包含了温度、湿度和太阳辐射等环境因子,成为研究物种多样性分布规律的重要方面。本文分析了海拔梯度3 800~4 450 m范围内,高寒草甸生物量的变化,以期为高寒草甸基础研究提供参考。
研究区位于青海省海晏县境内,属于高原半干旱气候,春季干旱多风,夏季凉爽,秋季短暂,冬季漫长,年平均气温1.5 ℃左右,年降水量在4 00 mm左右,年蒸发量为1 581.75 mm左右,无绝对无霜期。
样地设置在海晏县境内,选取以莎草科为优势牧草的健康草地,按照3 881 m、4 063 m、4 160 m、4 355 m、4 379 m和4 450 m 6个海拔梯度设置固定样地,每个样地随机选取5个1×1 m的样方,于高寒草甸植被生长的旺盛期2010年7月底进行样方调查、地上植物量和土壤取样。其中,样方调查包括植物种类、盖度、高度和密度。室内准确鉴定植物标本,统计科、属、种及其组成。
在样方内,对角线设置两个0.5×0.5 m的观测样方,剪去植物地上部后,莎草科牧草、其他杂类草分别称质量,两者之和为牧草鲜重;莎草科(Cyperaceae)、珠芽蓼(Polygonumviviparum)和圆穗蓼(Polygonumcapitatum)等为可食牧草鲜重。带回实验室进行烘干称重,分别为牧草干重和可食牧草干重。样地具体情况见表1。
表1 样地基本情况
植物类群分优良牧草和杂类草。禾本科(Gramineae)、莎草科(Cyperaceae)归入优良牧草一类,包括高山嵩草(Kobresiapygmaea)、异针茅(Stipaaliena)、乳白香青(Anaphalislacteal)、火绒草(Leontopodiumleontopodioides)、微孔草(Microulasikkinensis(Clarke)hen sl)、星状风毛菊(SaussureastellaMaxim)、秦艽(Gentianamacrophylla)、唐松草(Thalictrumalpinum)、龙胆(GentianaSpp.)、蒲公英(Taraxacummongolicum)等则归入杂类草。
利用SPSS 21.0进行方差分析、相关分析,Excel2010制作表格。
如表2,不同海拔梯度高寒草甸株高、物种数和毒杂草物种数并不一致。海拔高度为3 881 m时,株高达到最大值,为15.33 cm。而海拔梯度为4 252 m时,株高则为最小值(3cm)。海拔高度为4 160 m时,物种数则为最大值(11种),海拔高度为3 881 m和4 450 m时,物种数都为最小值(8种)。
表2 不同海拔梯度高寒草甸形态指标变化
如表3所示,随着海拔高度增加,牧草鲜重、可食牧草鲜重、牧草干重和可食牧草干重表现出先增加、后降低的趋势。在海拔高度为4063 m时,高寒草甸牧草鲜重、可食牧草鲜重、牧草干重和可食牧草干重均为最大值,分别为8 013.33、7 800、2 673.33和2 596.67 g/m2,显著高于其他海拔梯度(P≤0.05),而在海拔高度为3 881 m时高寒草甸牧草鲜重、可食牧草鲜重、牧草干重和可食牧草干重均为最小值,分别为3 456.67、2 813.33、1 150和936.67 g/m2。同样,在海拔高度为4 063 m时,高寒草甸可食牧草比例达到最大值(97.15%),而在海拔梯度为4 355 m时,高寒草甸可食牧草比例最低(71.83%)。
表3 不同类型高寒草甸生物量变化 g/m2
如表4,海拔梯度与高寒草甸株高、牧草鲜重、可食牧草鲜重、牧草干重和可食牧草干重都是负相关,而植被盖度、物种数和毒杂草物种数与牧草鲜重、牧草干重呈显著正相关(P≤0.05)。
表4 不同类型高寒草甸相关关系
海拔梯度对天然草地植被温度、水分和土壤肥力等环境异质性有很大影响,比如海拔梯度每上升100 m时,温度会降低0.6 ℃[3]。青藏高原是世界上海拔最高的高原,因平均海拔高、海拔落差大,形成了独特的气候条件,孕育了特有的高寒草甸群落结构。研究表明,不同海拔梯度下,高寒草甸生物量差异明显。李凯辉等[4]分析海拔2 460~2 760 m高寒草原群落结构指出,随海拔升高,水热变化明显,禾本科植物的地上生物量随海拔升高逐渐降低,莎草科植物的地上生物量逐渐升高。对于高寒草甸,在海拔梯度4 056~4 427 m时,高寒草甸生物量呈先降低后增加的趋势。本文发现,在海拔梯度3 881~4 450 m时,高寒嵩草草甸生物量呈先增加后降低的趋势,这与刘哲等[5]的研究并不一致。必须要指出的是,而物种数的变化与气温、降雨、温度乃至土壤养分、畜禽采食都不无关系。而研究尺度、海拔梯度范围的大小都会造成物种数的变化,也会引起生物量变化。