祁连山东段高原鼢鼠栖息地植物群落物种分布与土壤因子的关系

【目的】研究高原鼢鼠栖息地植物群落组成变化,以及植物群落物种分布与土壤理化性质关系。【方法】以祁连山东段高原鼢鼠(Eospalax baileyi)栖息的高寒草甸为对象,设置4个不同高原鼢鼠鼠丘密度干扰区,调查植物群落特征和土壤理化性质,应用多元排序分析方法。【结果】高原鼢鼠干扰造成栖息地植物物种丰富度变异不显著,但是增加了特有物种和总的物种数量。高原鼢鼠干扰降低了优势种矮生嵩草(Kobresia humilis)的重要值,各干扰强度样地重要值累积对数模型拟合曲线达到显著水平(R2>0.95,P<0.01);随干扰强度增加,植物群落重要值整体下降。同时,高原鼢鼠干扰显著增加了杂类草植物在群落中占比(F=4.30,P<0.05)。冗余分析结果表明,土壤因子分别解释物种和功能类群空间分布变异的22.6%和54.8%(P<0.05),土壤温度、全氮和水分对群落物种分布的贡献率最高,分别占总解释效应21.28%、18.31%和16.25%。【结论】极重度高原鼢鼠干扰明显改变植物群落结构,鼢鼠干扰下土壤水热条件驱动高寒草甸植物物种的空间分布格局。

高原鼢鼠鼠丘斑块空间分布格局及对植物群落特征影响

为探究高原鼢鼠不同干扰强度下鼠丘空间分布格局及其对植物物种丰富度和地下生物量的影响,选取祁连山东段高寒草甸高原鼢鼠典型分布区,根据鼠丘面积占比表征鼢鼠干扰梯度,人工调查各干扰区鼠丘斑块特征和植物群落特征,解译无人机图像得到鼠丘斑块空间格局指数,采用单因素方差分析和全子集回归方法进行分析。结果表明:鼠丘斑块平均半径、高度、体积、面积、边缘长度、数量和植物物种丰富度随干扰强度增加而显著增加(P<0.05);鼠丘斑块欧氏邻近距离和地下生物量随干扰强度增加而显著减少(P<0.05);但鼠丘斑块形状和聚集指数随干扰强度增加而不变;相关性分析表明鼠丘面积与斑块欧氏邻近距离呈显著负相关关系(P<0.01),与鼠丘平均高度、斑块边缘长度、斑块形状和斑块数量呈显著正相关关系(P<0.05)。研究结果表明,鼠丘斑块面积和聚集属性指示了鼠丘空间格局变化,并解释了草地植物物种丰富度和地下生物量变异。

高原鼢鼠土丘空间格局及主要特征研究

通过对高原鼢鼠土丘的数量、植被、分布格局、形态演化等内容的分类研究表明，高原鼢鼠的土丘可依据其形成时间分为1年龄、2年龄和3年龄3种类型。3类土丘的面积和数量关系分别为1：0．96：1．01和1：0．97：1．10，说明近3年来鼠群数量基本保持稳定。通过对3类土丘比例关系的分析，可预测鼠群数量的消长趋势。由于当年8月前形成的土丘具有易于识别、代表性强、稳定性好等特点，因此作为高原鼢鼠相对密度的指标更为适宜。在正常情况下．鼠丘植被的恢复周期在3年左右。3年龄土丘的植被盖度、物种组成等指标与背景植被已无显著差异．但鼠丘地仍有较明显的凸起，平均高出背景地约7～8cm，而鼠丘占地面积则较新生土丘有显著缩小。

鼢鼠土丘植被恢复演替过程中的物种多样性变化

中华鼢鼠是亚高寒草甸的主要害鼠之一,其觅食掘洞的活动严重地破坏了草地原有的植被,同时也影响土丘植被恢复演替的过程。本研究调查分析了亚高寒草甸的鼢鼠土丘植被演替过程中群落种类组成,其结果表明,1)随着演替时间的推移,物种丰富度呈单调递增;2)Shanon-Wiener指数在群落演替初期先迅速增加,至顶极又略微降低;3)用相异性指数公式计算群落物种组成间的变化情况,结果显示,次生演替初期群落间物种组成的相异性程度较高;随着演替时间的推移,这种相异性逐渐减小。因而,鼠丘植被的演替过程是一个由分异至趋同的过程。

不同形成时间高原鼢鼠鼠丘土壤养分分配规律

高原鼢鼠(Myospalax baileyi)作为青藏高原唯一营地下生活的鼠类,其造丘活动不仅能影响草地群落演替的方向和进程,而且对鼠丘土壤养分含量和分配造成空间异质性。关于不同形成时期的高原鼢鼠鼠丘养分含量及在垂直高度的分配规律研究报道尚少。基于此本研究以不同形成时期的鼢鼠鼠丘为研究对象,对鼠丘土壤养分含量及空间分配规律进行探讨。结果表明:随着鼠丘形成时间的推移,土壤养分总体表现为:1年鼠丘>多年鼠丘>对照区;与非鼠丘区相比,随着土壤土层增加,土壤养分未呈现规律性的变化。其中,土壤全氮和速效氮含量表现为1年鼠丘>3年鼠丘>5年鼠丘>对照区;0—10cm土壤全磷和速效磷含量变化总体表现为多年鼠丘>1年鼠丘>对照区,10—30cm土层1年鼠丘土壤中全磷和速效磷含量最高。土壤速效钾和有机质含量随着鼠丘形成时间推移总体表现为:1年鼠丘>5年鼠丘>3年鼠丘;其中在10—30cm土层,1年鼠丘速效钾和有机质含量显著高于多年鼠丘和对照区。由此可见,高原鼢鼠造丘活动能显著改变土壤养分分配格局,短期内形成养分富集的肥力岛,为鼠丘土壤种子库中种子的萌发和植被生长提供必需的养分保证。

鼢鼠土丘演替对植物功能群与生产力的影响

利用空间序列代替时间序列的方法，就高寒草甸鼢鼠土丘演替对植物功能群（生活型功能群和适口性功能群）及生产力的影响进行了研究。结果表明，鼠丘的演替对生活型功能群的影响表现为：一年生（或二年生）植物的物种多样性随着演替的进程而减少；多年生禾草的物种多样性随演替的进程而增加；莎草类和多年生杂类草的物种多样性均随演替的进程表现出单峰曲线格局。一年生植物的生产力随着演替时间的增加而下降，多年生禾草和莎草类的生产力则在演替后期达到最大，多年生杂类草生产力的峰值则出现在演替的中期阶段。对牧草适口性功能群的影响为：随着演替年限的增加，有毒牧草和良等牧草功能群的物种多样性呈现出先增（２～６年间）后降（６年以后）的变化趋势；而劣等、中等和优等牧草功能群的物种多样性均随着演替年限的延长而大幅度增加。有毒牧草和良等牧草的生产力亦呈现出先升后降的变化趋势；劣等牧草的生产力随演替年限的增加而减少；中等牧草和优等牧草的生物量均随演替年限的延长而急剧增加。由此可见，鼢鼠土丘的演替使植物群落功能群多样性和草地生产力水平均有程度不同的提高。

天祝高寒草甸高原鼢鼠鼠丘植被演替调查

高原鼢鼠鼠丘植被演替是反映草地恢复的重要指标之一。以定点标记的方法对天祝高寒草甸高原鼢鼠鼠丘植被演替进行了调查。结果表明,鼠丘植被在不同演替阶段外貌特征及植物组成差异较大。随演替的进行,1~2年生植物和多年生杂类草比例呈递增趋势,禾本科和莎草科植物也伴随出现,但在群落中所占比例相对较低。α多样性表明,鼠丘植物的丰富度指数随演替进行呈显著递增趋势,但都低于原生植被。Shamon-wiener 指数表明,形成4年的鼠丘植被群落达到演替后期,物种组成接近原生植被。植物功能群组成显示,演替各阶段1~2年生植物生物量在各自群落中的比例显著高于原生植被。

祁连山东段高原鼢鼠对高寒草甸危害评价

为了客观评价高原鼢鼠(Myospalax baileyi)对高寒草甸的危害程度,在祁连山东段研究了高原鼢鼠不同种群密度与草地质量之间的关系,共设置了3个高原鼢鼠种群密度梯度,调查了3个危害等级变量(鼠丘数、鼠丘面积和鼠丘产草量)和6个生境变量(草地产草量、总盖度、可食牧草产量、植被组成、土壤水分和土壤紧实度),通过One-Way ANOVA检验法研究这些因子与高原鼢鼠危害程度的关系。结果表明:在设置的3个种群密度梯度下,草地产草量、总盖度、可食牧草产量和鼠丘产草量无显著性差异;草地植物群落结构、新鼠丘面积占调查区面积的比例无显著性差异,除高原鼢鼠采食深度(0—20 cm)外,3个种群密度区土壤紧实度无显著性差异,而0—30 cm处土壤水分存在显著性差异,说明本研究中不同高原鼢鼠种群密度区的草地质量没有显著性差异。此外,研究结果表明调查样地大小与危害评价有着密切关系,在高寒草甸区,单个样方调查面积以0.5 hm^2以上为宜。

川西北草原高原鼢鼠种群季节性特征与分布特点

高原鼢鼠近年来在川西北地区危害严重。本研究于2008年和2010年在四川省壤塘县调查了春季和秋季高原鼢鼠种群特征与分布特点。结果表明,秋季土丘数量和鼢鼠密度显著高于春季,但两季节间土丘系数(鼢鼠数量/土丘数量)并无显著差异;土丘数量与海拔高度呈现显著正相关关系,与地形则不相关;与平地相比坡地土丘数量相当,但覆盖度更大;种群性比偏雌,形态指标出现性别和季节差异。这表明,虽然鼢鼠种群具有明显的季节性波动,但土丘数量可以比较准确地反映种群大小;高原鼢鼠对高海拔栖息地具有明显的选择偏好,其活动与栖息地植被间可能具有促进关系。总之,鼢鼠活动对草地植被的影响比较复杂,对川西北草地的保护策略应从控制鼢鼠数量与减少人类干扰两个方面进行。

高原鼢鼠地上土丘性状季节性差异

高原鼢鼠(Myospalax baileyi)作为高寒草甸生态系统的重要组分,种群数量增加时往往会在地面造成大量土丘,这些土丘会对草地生态系统和草原生产造成严重危害,因此高原鼢鼠一直是草地生态学研究和草原生产领域关注的主要对象。由于高原鼢鼠属于营地下生活的鼠种,相较于其他地面鼠,研究技术难度更大,特别是对其种群数量的测定一直是难点。目前,利用与鼢鼠实际数量高度相关的地上土丘数量作为表示其种群密度的相对指标,是最为常用的研究方法之一。高原鼢鼠在不同季节和生长阶段产生鼠丘的数量有很大的不确定性,简单地采用地面土丘数量来代表鼠群密度的准确性得不到保证。针对这一问题,本研究对不同季节高原鼢鼠地上土丘数量、大小及分布格局等基本性状的差异进行了对比分析。结果显示,1)地上土丘数量、体积和聚集度等在不同季节均表现为秋季>春季>夏季。2)高原鼢鼠对草地生态系统的扰动主要集中在秋、春两季。3)线性回归分析表明,鼢鼠土丘的聚集度与土丘密度间呈显著正相关关系。

鼢鼠鼠丘不同坡位和坡向对植被恢复的影响

对高原鼢鼠鼠丘不同坡位和不同坡向的植被性状进行了连续3年的监测,对比分析了不同坡位和坡向对植被恢复的影响,并对其作用机理进行了初步探讨.结果表明:(1)物种数、盖度、多度等植被性状在丘体不同坡位和坡向间均存在一定程度的差异,证明丘体坡位和坡向是影响鼠丘植被恢复速率和植被性状的重要因素;(2)不同坡位植被恢复速率的顺序是:丘缘>丘腰>丘顶,造成这种差异的主要原因是微地形对土壤水肥条件和繁殖体源的影响;(3)不同坡向恢复速率的顺序是:西坡>北坡>东坡>南坡,造成这种差异的原因在很大程度上取决于微地貌对土壤肥力及光照资源的再分配.

鼢鼠土丘植物演替趋同的研究

应用作者提出的植物群落异质性指数,分析了甘南亚高山草丹上鼢鼠土丘植被演替趋同发展过程;发现在演替初期群落异质性稳定地下降,而后期又开始上升;说明了在早期演替群落趋同发展,而在后期又开始有离散化的趋势;对本文所得结果,作者进行了讨论.

高原鼢鼠土丘对矮嵩草草甸植被演替及土壤营养元素的作用

本文研究了矮蒿草草甸上高原酚鼠土丘的出现率及其对植被的覆盖状况,土丘高度的下降及其直径的变化,土丘植物地上生物量和土丘营养元素含量。高原鼢鼠土丘出现率为242个/只/年,合土壤干重为1023.82公斤/只/年,对植被的覆盖面积高达22.53平方米/只/年。土丘在地表滞留时间约1年,处于不同演替阶段植被区域内出现的土丘,其植物地上生物量间的差异显著。5月前,在原生植被区出现的土丘,经4个月后,土丘边缘形成环状富草区,士丘边缘至中心区形成环状贫草区,而土丘中心仍处于无草状况。在次生植被区上的土丘则无此现象。新土丘除速效钾的含量与对照区无显著差异外,速效氮、磷的含量显著地高于对照区。旧土丘土壤中的速效氮、磷、钾含量均低于新土丘,但氮、磷的含量仍高于对照区。

放牧管理模式对高寒草甸鼢鼠鼠丘群落演替的影响

高寒草甸放牧利用下高原鼢鼠(Eospalax baileyi)等危害的发生是草地管理的关键难题,分析放牧管理模式对鼢鼠鼠丘植被群落演替的影响能为草地管理提供重要依据。研究选择划区轮牧(RG)、生长季休牧(GSG)、连续放牧(CG)和禁牧(PG)4种放牧管理模式,以及各模式下不同年限鼠丘(一年(ZM1)、两年(ZM2)、三年(ZM3)和多年鼠丘(ZMM))与对照(CM)草地。分析不同放牧管理模式对鼠丘植被群落特征和生物量等的影响,结果发现:PG和GSG下所有年限鼠丘的植被高度、地上生物量均高于RG和CG;RG和GSG下ZM1和ZM2物种Shannon-wiener指数均高于对照样地物种Shannon-wiener指数。主成分分析表明:RG下地上生物量和物种丰富度指数是影响鼠丘植被群落演替的重要因子,PG下地上生物量、盖度、Shannon-wiener指数和均匀度指数是鼠丘植被群落演替的重要因子,CG下物种丰富度和重要值是影响鼠丘植被群落演替的重要指标,GSG下Shannon-wiener指数、盖度和高度是影响鼠丘植被群落演替的重要指标。可见,不同放牧制度对鼠丘植被群落演替的影响不同,禁牧和生长季休牧管理模式能够较好地恢复鼠丘植被群落演替。

青藏高原高原鼢鼠鼠丘植被恢复过程中植物群落特征的变化

植物群落特征是评价高原鼢鼠裸露鼠丘植被自然恢复的重要内容。以甘肃碌曲和夏河的高寒草甸为研究对象,研究了高原鼢鼠鼠丘植物群落自然恢复过程中的特征。结果表明,碌曲调查区和夏河调查区的植被盖度,丰富度指数、多样性指数、均匀度指数、总生物量、多年生禾草,莎草科和多年生杂草类的生物量均随高原鼢鼠鼠丘自然恢复年限增加而增加,1、2年生植物生物量随鼠丘恢复年限增加表现为先增加后降低。碌曲调查区鼠丘恢复时植被盖度,植物多样性和生产力均大于夏河调查区。因此高原鼢鼠鼠丘植被随恢复年限增加的变化趋势趋同,但其过程因地点而存在差异,这为青藏高原高原鼢鼠鼠丘植被的自然恢复管理提供了一定的依据。

青藏高原亚高寒草甸封育区鼢鼠扰动对植物群落物种多样性和生产力的影响

从群落和功能群两个水平出发,通过对比分析不同恢复年限的鼢鼠土丘植物群落的物种多样性和生产力特征差异,了解小尺度斑块扰动对草地植物群落组成结构及功能特征的影响,探讨相应尺度上植物群落的物种多样性和群落生产力的关系.结果表明:亚高寒草甸围栏封育区内鼢鼠土丘植被的演替过程中,群落水平的物种丰富度和多样性指数均呈对数增长模式,群落内物种均匀性指数亦逐渐增加,群落生产力线性显著增加;功能群水平上,短命类杂草的物种丰富度的变化趋势不显著,但其在群落中的相对盖度逐渐降低,地上生物量先增加后降低;多年生杂类草的物种丰富度、相对盖度和地上生物量均呈极显著的增加模式;豆科植物的物种丰富度和地上生物量均呈显著增加模式,而其相对盖度逐渐增加,但拟合结果不显著;禾本科植物的物种丰富度、相对盖度和地上生物量均呈显著增加模式;群落物种多样性与生产力均呈极显著正相关关系;功能群水平上,4种类群植物的物种丰富度与群落生产力呈显著正相关关系,多年生杂类草和豆科植物的香浓威纳指数与其相应类群生产力呈显著正相关关系,而短命杂类草和禾本科植物的香浓威纳指数却与其相应类群的生产力呈正相关关系但不显著.围封条件下,随鼢鼠土丘植物群落的演替,群落物种丰富度的增加对生产力的促进作用,可能是由不同功能群间生态位的差异、物种间对资源的互补性利用能力和扩散限制引起的.

放牧管理模式对高原鼢鼠(Eospalax baileyi)鼠丘形态特征的影响

为明晰放牧对高原鼢鼠(Eospalax baileyi)造丘活动的影响,于2019年5月、8月和10月分别对禁牧(No grazing, NG)、生长季休牧(Rest grazing in growing season, RG)、传统放牧(Traditional grazing, TG)和连续放牧(Continuous grazing, CG)4种放牧管理模式样地下高原鼢鼠的新鼠丘(2个月内形成)半径、高度、表面积和体积等进行测定,并分析其表面积、体积与土壤和植被生物量间的关系。结果发现:放牧管理模式显著影响了高原鼢鼠鼠丘形态特征,且具有季节性差异。NG下鼠丘的半径、表面积和体积最大,而CG下鼠丘的体积和表面积显著变小(P<0.05),在8月和10月,鼠丘半径在CG样地显著小于其他3种放牧模式样地(P<0.05);8月TG下鼠丘高度最高,而5月和10月NG下鼠丘高度最高,鼠丘高度在CG样地显著小于NG样地(P<0.05)。冗余分析2个排序轴几乎全部解释了土壤因子及地下生物量与鼠丘特征之间的关系,但各放牧管理模式下影响因子不同,NG样地的土壤容重(P<0.05)、土壤紧实度(P<0.01)和莎草科植物的地上生物量(P<0.01),RG样地的地下生物量(P<0.01)、土壤紧实度(P<0.01)和豆科植物的地上生物量(P<0.01),TG样地的禾本科和豆科植物的地上生物量(P<0.01),CG样地的土壤水分、地下生生物量、土壤紧实度(P<0.05)和莎草科植物的地上生物量(P<0.01)均显著影响了鼠丘的形态特征。可见,放牧会影响高原鼢鼠的鼠丘形态特征,进而对草地的演替产生不同的影响。

青海高寒草原鼠丘植物群落结构及稳定性特征

高原鼢鼠(Eospalax baileyi)作为青藏高原最主要的营地下生活啮齿类动物,其通过挖掘行为将大量土堆积于草地,形成大小不一呈镶嵌式分布裸露土丘,对周围植物群落结构产生影响。本研究在封育与放牧条件下,对青海贵南高寒草原鼠丘及周边区域群落植物种组成和重要值、功能群生物量构成、物种多样性及群落稳定性进行定量分析,明晰鼠丘区域植物群落结构和稳定性特征在放牧和封育下的趋同规律。结果表明,1)封育和放牧样地鼠丘上植物种数极少,分别为17种和11种,封育利于鼠丘植物种的侵入和生长;2)鼠丘形成增加周围区域地上生物量122.71 g·m^–2和地面芽植物比例(20.77%),降低地下芽植物比例(22.50%),促使鼠丘周边区域草地由禾草/莎草群落向禾草群落转化,但对群落植物物种多样性无影响;3)封育降低了鼠丘周边区及非鼠丘区草地群落稳定性,放牧增加了鼠丘周边区及非鼠丘区草地稳定性;4)鼠丘草圈增加的植物生物量可部分补偿裸露鼠丘损失的地上生物量,封育和放牧样地分别补偿35.28%和57.93%的裸露鼠丘损失生物量。

不同放牧管理模式下高寒草甸鼢鼠鼠丘土壤种子库特征

为明确放牧管理模式对高寒草甸鼢鼠鼠丘土壤种子库特征的影响,于2019年10月和2020年5月,分别采集禁牧、生长季休牧、传统放牧和连续放牧4种长期放牧管理模式下鼠丘土壤种子库,分析其密度、组成、多样性及与植被群落物种之间的相似性。结果发现:放牧显著影响鼢鼠鼠丘土壤种子库特征。与禁牧相比,连续放牧(5月)与生长季休牧(10月)模式下鼠丘的土壤种子库密度显著增加(P<0.05);丰富度指数、多样性指数和优势度指数在连续放牧(5月)和生长季休牧(10月)管理模式下最高,禁牧模式下最低。优势度指数在传统放牧模式下最高,禁牧模式下最低,大小顺序为TG>RG>CG>NG。Sorensen相似性分析发现,5月和10月鼠丘土壤种子库与植被群落物种之间的相似性指数均在连续放牧管理模式下最大,分别为0.58(5月)和0.57(10月),大小次序为CG>RG>TG>NG(5月)和CG>TG>RG>NG(10月)。放牧会影响鼠丘土壤种子库特征,进而对鼠丘斑块的演替产生影响。

高寒草甸鼢鼠鼠丘土壤理化特性对放牧管理模式的响应

研究东祁连山高寒草甸划区轮牧(RG)、生长季休牧(GSG)、连续放牧(CG)和禁牧(PG)4种放牧管理模式下高原鼢鼠(Eospalax baileyi)不同年限的鼠丘[1年(ZM1)、2年(ZM2)、3年(ZM3)和4年以上(ZMM)]与对照(CM)草甸土壤理化特性,旨在评价放牧对鼠丘演替过程中土壤理化特性的影响,为高寒草甸的放牧管理提供参考。结果发现:与PG比较,GSG可以显著增加ZM2和ZM3在0−10 cm层土壤的含水量(P<0.05),并且可增加ZM3在0−10、10−20和20−30 cm层的全氮含量;与CG比较,GSG能显著增加ZM1和ZM2在0−10 cm层土壤全磷含量(P<0.05),同时,RG也可以显著增加ZM2在0−10和10−20 cm土层土壤碳氮比(P<0.05)。结构方程模型分析发现,不同管理模式对ZM3的土壤含水量、全氮和有机碳具有正影响,对ZMM的土壤有机碳和碳氮比具有正影响。综合分析发现生长季休牧能够较好地恢复鼠丘土壤养分含量。