典型草原生态系统健康评价的cvor综合指数计算模型.docx

典型草原生态系统健康评价的cvor综合指数计算模型 在世界环境不断恶化和生态系统管理理论和方法的研究中，生态系统健康（生态健康）的评估已成为当前生态学领域的研究热点之一。生态系统健康理论和方法的提出与发展大致可分为3个阶段:从18世纪提出类似于生态系统健康概念的“超有机体(Superorganism)”到1940年明确提到真正有科学意义的生态系统健康理念——土地健康,为思想萌芽阶段;从20世纪60年代初到80年代末主要是讨论生态系统健康的概念与内涵,为基础建设阶段;而从20世纪90年代初至今为发展阶段,此阶段主要任务是建立具操作性、先进、完善的健康评价方法。生态系统健康的评价标准包括活力、恢复力、组织结构、维持生态系统服务、管理的选择、减少投入、对相邻系统的危害和人类健康影响等八个方面。基于此,VOR(V,Vigor(活力)、O,Organization(组织力)、R,Resilience(恢复力))综合指数作为反映生态系统完整性和健康的指标,被国际生态系统健康大会接受为生态系统健康诊断指标,并在实践中得到了一定的应用。 大针茅+羊草(Stipa grandis+Leymus chinensis)草原是蒙古高原典型草原地带广泛分布的地带性植物群落,具有良好的生产性能。因此,近半个世纪以来,对它的利用强度不断加大,草原农垦亦在扩大规模,在严重的人为压力下,业已突破草原生态系统健康阈值,造成草原退化和沙化,使草原生态系统功能全面受损。包括草原植物群落的优势种更替,饲用品质恶化,植物个体小型化,光合效率显著下降,氮素、碳素等物质循环的平衡失调,群落生物生产力严重衰减等诸多方面。恢复草原生态系统健康已是当务之急。然而对于草原健康管理仍面临着评价方法尚不完善这一关键难题。本项研究以草原生态系统中的植物-土壤-大气界面的关键生态过程为基础,借鉴CVOR(C,Condition(基况))模型中对基况指标的选取,本文考虑水分因子的限制作用,建立典型草原生态系统健康评价的CVOR综合指数的计算模型和方法。通过分析放牧压力和围封保育对内蒙古典型草原生态系统健康的影响,检验CVOR综合指数的可行性,以期为草原生态系统健康管理提供一个综合、简单、准确、宜行的评价方法。 1 样地与样方设置 本项研究在内蒙古锡林郭勒盟典型草原地带中国科学院内蒙古草原生态系统定位研究站设置的围栏样地及东乌珠穆沁旗西南部的锡林花牧场样地上进行。研究区位于乌珠穆沁盆地西至锡林河中下游,气候湿润度为0.35～0.50。构成丘陵漫岗与丘间洼地多层镶嵌分布的典型草原类型。以适应半干旱气候的典型草原生态系统占优势,土壤为栗钙土,大针茅+羊草群落是主要的地带性植物群落。 实验样地分别是1980年设置的羊草+大针茅草原围栏样地(简称“羊草样地”),封育前处于较少扰动的原生羊草+大针茅草原群落状态;1983年设置的退化草原恢复演替实验样地(简称“退化样地”),实施围栏封育时已因过度放牧退化成冷蒿(Artemisia frigida)为主要优势种的群落变型,封育后停止放牧利用,这一样地围栏外的草原仍有牧户全年放牧利用,也进行取样测定(简称“退外样地”)。此外,锡林花牧场位于蒙古高原东部的中心地区,在大兴安岭西麓的巴龙马格隆低山以南的丘陵地带,形成羊草(Leymus chinensis)和克氏针茅(Stipa Krylovii)为优势种的典型草原群落组合。该处样地为2001年设定的典型草原及退化草原实验样地,样地分别设在低丘漫岗上部的克氏针茅+羊草群落(1#样地),丘间宽谷地的羊草群落(2#样地)和平缓台地的退化草原群落(3#、4#样地),实验样地基本情况见表1。 羊草样地和退化样地从封育起每年生长季(5～9月份) 以15 d为周期分别进行每期10个和20个1 m ×1 m 的样方测定,测量包括分种现存生物量、植株密度、高度、覆盖度等,并同时同步测定退化样地围栏外(退外样地)仍处于放牧利用状态的群落,测量项目与其一致。锡林花牧场各样地从2002年生长季以15 d 为周期进行每期5个1 m ×1 m 的样方测定,测量项目与上述一致。 2 样地与研究方法 CVOR指数模型最早由任继周提出并加以完善。本文运用羊草样地(1981年)、退化样地(1984、1994、2004年)、退外样地(2004年)和锡林花牧场(2003年)定期监测数据,结合典型草原生态系统的群落特征及其退化演替模式,在确定生态系统健康评价模式(参照)系统和基况评价指标的基础上,建立CVOR指数的测算模型与方法。 2.1 羊草、大针茅群落结构 根据羊草样地的定期监测数据,按照典型草原退化群落的植物饲用性诊断,考虑典型草原的退化模式,并结合草地退化指示植物在退化系列中的存在度,羊草样地在1981年是处于较少扰动的羊草、大针茅种群占优势

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