基于草本群落、牧道特征對(duì)野果林放牧干擾強(qiáng)度的評(píng)價(jià)

蔣南林,邱 娟,石 蕩,郭傳超,吳明江,鄭 鳳,凌孝波,劉立強(qiáng),*

1 新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院,烏魯木齊 830052 2 新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,烏魯木齊 830052

放牧干擾評(píng)價(jià)是近年來評(píng)估放牧活動(dòng)強(qiáng)度的重要內(nèi)容之一,對(duì)植被資源保護(hù)、可持續(xù)利用和植被恢復(fù)重建等具有重要意義[1—2]。放牧干擾評(píng)價(jià)法是將特征指標(biāo)客觀賦值或納入數(shù)學(xué)模型統(tǒng)一賦值,對(duì)放牧干擾強(qiáng)度進(jìn)行定量分析,在草原生態(tài)系統(tǒng)上有較多的研究與應(yīng)用[3]。侯扶江等[4]用路徑密度、寬度、深度、土壤容重和路徑內(nèi)植物數(shù)量5類指標(biāo)構(gòu)建踐踏綜合指數(shù)及疊加各因子值,將肅南冬季牧場(chǎng)劃分為低、中、高3個(gè)不同梯度的放牧強(qiáng)度;楊利民等[5]通過對(duì)松嫩平原羊草草地群落的相對(duì)密度、相對(duì)蓋度、相對(duì)高度3類指標(biāo)的聚類分析,定量劃分為輕牧、中牧、重牧和過牧4個(gè)放牧強(qiáng)度。相關(guān)研究證明了這些方法的可行性與應(yīng)用價(jià)值。在我國(guó)很多農(nóng)林結(jié)合區(qū)域,利用林下草本層放牧成為發(fā)展畜牧牧業(yè)的重要組成部分,其產(chǎn)生的資源損耗與生態(tài)干擾效應(yīng)不容小覷。因此,立足森林放牧的實(shí)際情況,應(yīng)用已有的草原放牧干擾評(píng)價(jià)方法,開展森林放牧干擾的評(píng)價(jià)研究,探索正確認(rèn)知森林生態(tài)健康狀況與科學(xué)調(diào)控林牧矛盾的理論與方法,對(duì)合理利用森林資源具有重要的發(fā)展意義。

新疆野果林作為我國(guó)重要的天然混牧林區(qū)之一,對(duì)維持當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)建設(shè)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要作用[6]。與典型草原無(wú)固定采食路徑的放牧方式相比,新疆野果林放牧則是以牧道作為轉(zhuǎn)運(yùn)家畜,控制家畜采食方向以及采食地點(diǎn)的一種擾動(dòng)方式(圖1),即放牧家畜由山底沿牧道向上進(jìn)入林區(qū),沿牧道向兩邊擴(kuò)張采食面,形成沿山體橫向分布的牧道格局,并且隨著放牧強(qiáng)度的增大,致使林下草本植被群落的高度、蓋度和生產(chǎn)力降低,群落物種的多樣性水平發(fā)生變化,林地侵蝕加劇[7]。此外,處于其中的野生果樹天然更新幼株生存受到威脅,林分結(jié)構(gòu)趨向簡(jiǎn)單化,野果林生態(tài)系統(tǒng)功能減弱,進(jìn)而影響當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)安全和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展[8—9]。然而,目前國(guó)內(nèi)外有關(guān)野果林放牧對(duì)植被的群落特征、物種多樣性與土壤理化性質(zhì)等方面的研究較多[10],但對(duì)于野果林放牧活動(dòng)本身的關(guān)注、放牧強(qiáng)度的量化方法及其分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)等研究還鮮有報(bào)道。為此,本文選擇新疆野果林分布的主要區(qū)域的伊犁河谷為研究地,以6個(gè)典型放牧區(qū)為試驗(yàn)地,調(diào)查對(duì)比各區(qū)的草本群落組成結(jié)構(gòu)、生長(zhǎng)特征、物種多樣性以及牧道寬度、數(shù)量、密度、分布格局等指標(biāo),分析根據(jù)這些指標(biāo)劃分放牧干擾強(qiáng)度的主導(dǎo)因子,對(duì)其放牧干擾強(qiáng)度進(jìn)行定量評(píng)價(jià),以期為新疆野果林建立合理的放牧制度提供科學(xué)依據(jù)。

圖1 野果林放牧景觀;家畜沿牧道進(jìn)入林區(qū)啃食植被Fig.1 Grazing landscape of wild fruit forest ; livestock along the trail into the forest gnawing vegetation

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于新疆伊犁河谷野果林(43°11′41″—44°26′01″ N;80°46′19″—83°26′23″ E),地處天山山脈中部,海拔900—1600 m的中、低山地帶,地勢(shì)由東向西延伸至開闊平原,有效截留來自西部的濕潤(rùn)氣流[11]。該區(qū)年均降水量260—800 mm,春季濕潤(rùn),4—6月降水豐沛。年均氣溫10.3℃,年均日照2500 h以上,無(wú)霜期145—169 d[12]。土壤類型為山地黑棕色土,腐殖質(zhì)較厚,質(zhì)地結(jié)構(gòu)良好、土壤肥力較高[13]。野果林植物群落垂直結(jié)構(gòu)分層明顯,喬木層主要樹種有新疆野蘋果(Malussieversii)、新疆野杏(Prunusarmeniaca)、準(zhǔn)噶爾山楂(Grataegussongarica)、新疆櫻桃李(Prunuscerasifera)等,灌木層主要有繡線菊(Spiraeasalicifolia)、忍冬(Lonicerajaponica)、黑果小檗(Berberisatrocarpa)、錦雞兒(Caraganasinica)、野薔薇(Rosamultiflora)等,草本層種類豐富,是當(dāng)?shù)剞r(nóng)牧民發(fā)展畜牧業(yè)的主要天然林牧場(chǎng)。該區(qū)放牧家畜主要有新疆褐牛、哈薩克馬和新疆細(xì)毛羊等,自1984年實(shí)行“草畜雙承包”制度以來,放牧方式由原來的游牧轉(zhuǎn)向?yàn)槎?牧戶在林區(qū)或曠地以網(wǎng)圍欄定居放牧為主,但近些年牲畜業(yè)規(guī)模持續(xù)增長(zhǎng),野果林載畜量顯著增加,林區(qū)監(jiān)管措施不到位等,導(dǎo)致部分林區(qū)草本群落退化嚴(yán)重。

1.2 樣地設(shè)置及調(diào)查

本試驗(yàn)于2021年6月初依次踏查新源縣杏花溝、霍城縣大西溝、伊寧縣匹里青溝和鞏留縣莫乎爾溝、伊勒格代溝、吾都布拉克溝的野果林(下文各地區(qū)分別簡(jiǎn)稱為杏花溝、大西溝、匹里青溝、莫乎爾溝、伊勒格代溝、吾都布拉克溝),在各區(qū)沿山地兩側(cè)或單向一側(cè),從坡底至坡頂自下而上分別設(shè)置9塊大小為20 m×20 m的樣地,共計(jì)54塊,并記錄下樣地的經(jīng)緯度、海拔、坡度、坡向等地形因子,各區(qū)基本概況見表1。于2021年和2022年的6月—9月的草本層植物生長(zhǎng)旺季,沿每塊調(diào)查樣地的四角及中心設(shè)置5個(gè)1 m×1 m的草本樣方(若樣方在牧道上,則向上、下或左、右平移,避開牧道),每月測(cè)定樣方內(nèi)植物的種類、高度、密度、蓋度以及地上生物量。其中高度為每種植物5株自然高度的平均值;密度為樣方內(nèi)所有植物的株數(shù)或叢數(shù);蓋度采用垂直照相法觀測(cè)[14],將植物像素差比值作為樣方蓋度值;地上生物量采用齊地刈割法測(cè)量各物種鮮重和干重(烘箱75℃烘干)。此外,為全面反映林地內(nèi)牧道分布格局,在每個(gè)樣地左、右邊界上(以邊線為中軸)和中間設(shè)置3條長(zhǎng)20 m、寬2 m的平行樣帶,觀測(cè)樣地內(nèi)樣帶截取牧道的數(shù)量、寬度、長(zhǎng)度與面積,并計(jì)算出牧道密度(D)=樣帶截獲牧道面積總和/樣帶面積×100%,樣地牧道密度以三條樣帶牧道密度的均值表示[15]。

表1 野果林各放牧區(qū)樣地分布范圍和地形概況Table 1 Distribution range and topography of wild fruit forest in each grazing districts

1.3 草本植物群落α多樣性計(jì)算

本研究采用α多樣性指數(shù)度量各放牧區(qū)草本植物群落的物種多樣性水平[16—17],即Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H′)、Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)(P)、Pielou均勻度指數(shù)(E)、Margalef豐富度指數(shù)(MA)。草本植物群落中物種的優(yōu)勢(shì)度由重要值(Pi)確定[18]。計(jì)算公式如下:

(1)

(2)

Pielou均勻度指數(shù):E=H′/lnS

(3)

Margalef豐富度指數(shù):MA=(S-1)/lnN

(4)

重要值:Pi=(相對(duì)密度+相對(duì)高度+相對(duì)蓋度)/ 3×100

(5)

式中,S表示草本群落中物種數(shù)目;N表示所有物種個(gè)體數(shù)總和;Pi表示物種重要值。

1.4 牧道分布的格局指數(shù)計(jì)算

牧道屬于干擾鑲嵌體,采用Morisita指數(shù)(Iδ)判斷牧道分布格局。數(shù)據(jù)來源于以1 m為區(qū)段記錄的樣帶所截牧道數(shù)目,采用相鄰區(qū)段合并的方法獲得5 m尺度的Morisita指數(shù)[19]。

Morisita指數(shù):

Iδ=q∑n(n-1)/N(N-1)

(6)

式中,n為各區(qū)段中截取的牧道數(shù)目,N為樣地內(nèi)所有區(qū)段截取的牧道數(shù)目總和,q為樣地內(nèi)區(qū)段數(shù)。Iδ<1為均勻分布,Iδ=1為隨機(jī)分布,Iδ>1為聚集分布。

1.5 放牧干擾強(qiáng)度的模型構(gòu)建

采用加權(quán)和法構(gòu)建放牧干擾強(qiáng)度評(píng)價(jià)模型。即將多個(gè)不同度量單位的評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重賦值,然后將轉(zhuǎn)化后的同度量的評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行求和,最后轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)綜合性指標(biāo)來進(jìn)行對(duì)比分析的一種評(píng)價(jià)方法。本研究對(duì)樣地內(nèi)草本群落生長(zhǎng)特征(蓋度、高度、密度、生物量)、物種多樣性指數(shù)(Shannon-Wiener多樣性指數(shù)、Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)、Margalef豐富度指數(shù))以及牧道特征(寬度、數(shù)量、密度、格局指數(shù))等12個(gè)特征因子進(jìn)行主成分分析,篩選出主導(dǎo)因子作為評(píng)價(jià)放牧干擾強(qiáng)度指標(biāo),通過加權(quán)和法評(píng)價(jià)模型計(jì)算出牧壓指數(shù)(GI),采用GI等距分組法將野果林放牧干擾強(qiáng)度劃分為4個(gè)等級(jí)(表2)。模型計(jì)算公式如下[20]:

表2 野果林放牧干擾強(qiáng)度的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Grading standard of grazing disturbance intensity in wild fruit forest

參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化:

Fin=(Ximax-Xin)/(Ximax-Ximin)

(7)

Fin=(Xin-Ximin)/(Ximax-Ximin)

(8)

權(quán)重:

(9)

牧壓指數(shù):

(10)

式中,Fin表示評(píng)價(jià)指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)經(jīng)轉(zhuǎn)化后的標(biāo)準(zhǔn)化參數(shù)值;草本群落均為正相關(guān)指標(biāo)依據(jù)公式7,牧道均為負(fù)相關(guān)指標(biāo)依據(jù)公式8;Xin代表評(píng)價(jià)指標(biāo)的實(shí)測(cè)值,Ximax和Ximin分別代表評(píng)價(jià)指標(biāo)i的最大值和最小值;Ci表示評(píng)價(jià)指標(biāo)的公因子方差值。

1.6 數(shù)據(jù)處理

用于統(tǒng)計(jì)分析的數(shù)據(jù)為2021和2022年2年各放牧區(qū)草本與牧道指標(biāo)的平均數(shù)據(jù)。運(yùn)用SSPS 22.0軟件對(duì)各放牧區(qū)草本群落生長(zhǎng)特征、物種多樣性指數(shù)以及牧道特征進(jìn)行單因素方差分析(One-way ANVOA)和差異顯著性檢驗(yàn)(α=0.05),并對(duì)草本群落和牧道特征指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析;采用主成分分析法提取草本、牧道特征指標(biāo)的載荷矩陣,篩選出各成分中的主導(dǎo)因子作為放牧評(píng)價(jià)指標(biāo),通過加權(quán)和法評(píng)價(jià)模型對(duì)各放牧區(qū)的放牧干擾強(qiáng)度進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。利用Origin 9.1作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 放牧干擾下的野果林草本群落特征

2.1.1草本群落組成與結(jié)構(gòu)

如表3所示,放牧干擾下,野果林草本群落共調(diào)查到14科40屬41種,禾本科(19.51%)、唇形科(17.07%)、菊科(14.63%)所占的比例大于其他科植物。不同放牧區(qū)草本群落的物種數(shù)量以及優(yōu)勢(shì)種組成上存在差異。物種組成:依次是杏花溝(31種)、莫乎爾溝(29種)、吾都布拉克溝(20種)、匹里青溝(19種)、伊勒格代溝(23種)、大西溝(24種)。物種重要值:杏花溝禾本科種屬植物的重要值占比43.67%,優(yōu)勢(shì)物種主要以家畜喜食的狗牙根、鴨茅、短距鳳仙花為主,其重要值占比分別為10.45%、7.64%、6.88%;與杏花溝相比,莫乎爾溝和大西溝禾本科種屬植物的重要值占比分別減少為20.43%、14.47%,優(yōu)勢(shì)種波動(dòng)較大;吾都布拉克溝、匹里青溝與伊勒格代溝禾本科種屬植物的重要值占比明顯下降,優(yōu)勢(shì)種重要值占比最大的均為大麻,分別為12.29%、12.72%、12.66%,且其他家畜不喜食物種灰綠藜、直齒荊芥、鶴虱等的重要值占比升高。

表3 放牧干擾下野果林不同放牧區(qū)草本群落的物種組成及重要值Table 3 Species composition and importance value of herb communities in different grazing districts of wild fruit forest under grazing disturbance

2.1.2草本群落生長(zhǎng)特征

如圖2所示,野果林不同放牧區(qū)的草本群落生長(zhǎng)受干擾程度不同。其中,杏花溝和莫乎爾溝草本群落的蓋度、密度均顯著高于其他放牧區(qū),其蓋度最大是杏花溝,為77.24%,比最低的匹里青溝高93.29%,其密度最大是莫乎爾溝,為29.04株/m2,比最低的匹里青溝高75.38%,伊勒格代溝與大西溝之間草本的蓋度、密度均無(wú)顯著差異。草本群落的高度和生物量的變化規(guī)律基本一致,杏花溝草本群落的高度、生物量均顯著大于其他放牧區(qū),分別為33.28 cm、236.57 g/m2,其高度比最小的大西溝高89.92%,其生物量比最小的匹里青溝高93.40%,而吾都布拉克溝、匹里青溝、伊勒格代溝、大西溝之間的高度及生物量均無(wú)顯著差異。

圖2 放牧干擾下野果林不同放牧區(qū)草本群落的生長(zhǎng)特征Fig.2 Growth characteristics of herbaceous communities in different grazing districts of wild fruit forest under grazing disturbance不同小寫字母表示不同放牧區(qū)各草本群落生長(zhǎng)特征指標(biāo)差異顯著 (P<0.05)

2.1.3草本群落物種多樣性

如表4所示,放牧干擾下,杏花溝草本群落物種的Margalef豐富度指數(shù)最大,為1.45,與吾都布拉克溝、匹里青溝、伊勒格代溝和大西溝存在顯著差異;莫乎兒溝的Shannon-Wiener多樣性和Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)均最大,比杏花溝分別高1.56%、1.19%,但這兩區(qū)之間無(wú)顯著差異;而在Pielou均勻度指數(shù)上,吾都布拉克溝、匹里青溝、大西溝顯著高于杏花溝、伊勒格代溝。

表4 放牧干擾下野果林不同放牧區(qū)草本群落的物種多樣性Table 4 Species diversity of herbaceous communities in different grazing districts of wild fruit forest under grazing disturbance

2.2 放牧干擾下的野果林牧道特征

2.2.1牧道分布數(shù)量及密度

如表5所示,野果林不同放牧區(qū)的牧道密度由大到小依次為伊勒格代溝、吾都布拉克溝、莫乎爾溝、匹里青溝、大西溝、杏花溝,分別為19.23%、17.25%、16.49%、14.77%、10.49%、8.51%,總體牧道密度為14.46%。其中,在牧道寬度上,匹里青溝的最大,為45.55 cm,比伊勒格代溝高15.98%,杏花溝最小,為28.72 cm。牧道數(shù)量的變化規(guī)律與牧道密度相似,杏花溝和大西溝顯著低于莫乎爾、吾都布拉克溝,而伊勒格代顯著高于匹里青溝。

表5 放牧干擾下野果林不同放牧區(qū)的牧道數(shù)量及密度Table 5 The number and density of pastures in different grazing districts of wild fruit forest under grazing disturbance

2.2.2牧道分布格局

如圖3所示,放牧干擾下,野果林牧道格局指數(shù)范圍為0.71—1.86,不同放牧區(qū)的牧道分布格局存在顯著差異。其中,匹里青溝的牧道格局指數(shù)大于1,說明該區(qū)牧道呈現(xiàn)聚集分布;其他放牧區(qū)的牧道格局指數(shù)均小于1,為均勻分布。從閾值上可以看出,吾都布拉克溝、伊勒格代溝和大西溝牧道格局指數(shù)的最大閾值大于1,說明該3個(gè)放牧區(qū)的牧道分布格局的整體指向性并不完全一致。

圖3 放牧干擾下野果林不同放牧區(qū)的牧道格局指數(shù)Fig.3 Morisita index of different grazing districts of wild fruit forest under grazing disturbance不同小寫字母表示不同放牧區(qū)牧道格局指數(shù)差異顯著 (P<0.05)

2.3 野果林放牧干擾強(qiáng)度綜合評(píng)價(jià)

2.3.1草本群落和牧道特征的相關(guān)關(guān)系

如表6所示,野果林草本群落和牧道特征各指標(biāo)之間的緊密相關(guān)。其中,草本群落的蓋度、密度、高度以及生物量之間均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系;草本群落Simpson優(yōu)勢(shì)度、Margalef豐富度指數(shù)與Shannon-Wiener多樣性指數(shù)呈極顯著正相關(guān)關(guān)系,但Pielou均勻度指數(shù)與其他指標(biāo)相關(guān)性不顯著;牧道寬度與草本群落的蓋度、密度、高度以及生物量呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系;而牧道數(shù)量與草本群落高度、生物量呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān);牧道密度與草本高度、草本生物量、Shannon-Wiener多樣性指數(shù)、Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)、Margalef豐富度指數(shù)均呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān);而牧道格局指數(shù)除了與草本蓋度呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系外,與其他指標(biāo)均無(wú)顯著相關(guān)性。

表6 草本群落與牧道特征指標(biāo)的相關(guān)性分析Table 6 Correlation analysis between herb community and characteristic indexes of grazing path

2.3.2草本群落和牧道特征的主成分分析

對(duì)反映草本群落與牧道特征的指標(biāo)進(jìn)行主成分分析(表7),提取初始特征值大于1的主成分累積方差貢獻(xiàn)率為77.63%,對(duì)野果林放牧干擾強(qiáng)度有較好的解釋作用。其中第1成分中起主要作用的指標(biāo)是草本群落蓋度(0.850)與生物量(0.823),可歸結(jié)為草本生長(zhǎng)因子;第2成分中起主要作用的指標(biāo)是草本群落的Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(0.713)與Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)(0.755),可歸結(jié)為草本多樣性因子;第3成分中牧道密度(0.613)與格局指數(shù)(0.712)的載荷值最大,可歸結(jié)為牧道分布特征因子。

表7 野果林草本與牧道特征指標(biāo)的主成分分析Table 7 Principal component analysis of herb and pasture characteristics in wild fruit forest

2.3.3放牧干擾強(qiáng)度劃分及評(píng)價(jià)

將上述各成分中起主要作用的6個(gè)指標(biāo)作為野果林放牧干擾強(qiáng)度的評(píng)價(jià)指標(biāo)。采用加權(quán)和法評(píng)價(jià)法(見1.5),得知各放牧區(qū)的牧壓指數(shù)(表8)。杏花溝的牧壓指數(shù)最小,為0.15,放牧干擾強(qiáng)度處于輕度干擾階段;莫乎爾溝牧壓指數(shù)為0.32,放牧干擾強(qiáng)度處于中度干擾階段;伊勒格代溝、大西溝牧壓指數(shù)分別為0.62、0.71;均處于重度干擾階段;吾都布拉克溝與匹里青溝牧壓指數(shù)均大于0.79,處于極度干擾階段。綜合分析,當(dāng)前新疆野果林整體的放牧干擾嚴(yán)重。

表8 野果林牧壓指數(shù)與放牧干擾強(qiáng)度Table 8 Grazing pressure index and grazing disturbance intensity of wild fruit forest

3 討論與結(jié)論

3.1 野果林草本群落特征反映放牧干擾強(qiáng)度的作用

放牧是森林草本植被最主要的利用方式,亦是影響草本群落結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)鍵因素之一[21]。新疆野果林作為當(dāng)?shù)啬撩癯B(tài)化放牧的主要林地草場(chǎng),對(duì)其合理的利用開發(fā)才能維持生產(chǎn)與生態(tài)資源可持續(xù)發(fā)展。以往研究表明,不同放牧強(qiáng)度干擾會(huì)導(dǎo)致草本群落的高度、密度、蓋度以及生物量等呈現(xiàn)出顯著差異[22]。本文研究結(jié)果與此相似。這是因?yàn)殡S著放牧強(qiáng)度的增加,家畜對(duì)草本植被枝葉的采食強(qiáng)度增大,植物體內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的積累減少,導(dǎo)致植株矮小化,生產(chǎn)力下降[23]。此外,從群落中的優(yōu)勢(shì)類群(優(yōu)勢(shì)種)來看,各放牧程度的干擾區(qū)同樣存在一定差異,這可能與放牧家畜的選擇性采食有關(guān)[24]。在放牧過程中,家畜往往會(huì)優(yōu)先選擇適口性較好的禾本科植物進(jìn)行取食,降低了其重要值,并且在植被條件可優(yōu)先滿足適口取食的需求下,大麻、灰綠藜、直齒荊芥等適口性較差的植物,將得以留存或者只是在缺少草食的情況下受到較輕干擾,從而逐漸獲得放牧干擾形成的空間和光照的資源優(yōu)勢(shì)[25],利于其生長(zhǎng)發(fā)育。由此可見,野果林不同放牧區(qū)的草本群落特征變化,在一定程度上反映了各干擾區(qū)內(nèi)的放牧強(qiáng)度,并對(duì)野果林生態(tài)系統(tǒng)的更迭產(chǎn)生影響。

3.2 野果林牧道特征反映放牧干擾強(qiáng)度的作用

牧道是放牧家畜采食過程中反復(fù)踐踏所形成的微小地貌形態(tài),也是衡量放牧強(qiáng)度和研究家畜與植被層面互作效應(yīng)的重要指標(biāo)[26]。目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于放牧對(duì)牧道特征的影響研究較為罕見。劉金鑫等[27]研究發(fā)現(xiàn),高強(qiáng)度牧區(qū)的牧道密度顯著高于低強(qiáng)度牧區(qū);Hiltbrunner等[28]研究表明,不同放牧強(qiáng)度下,草場(chǎng)的表層土壤容重、牧道坡度以及牧道寬度存在較大差異,與本研究牧道變化特征結(jié)果相符。通常情況下,牧道的形成是放牧家畜為適應(yīng)采食環(huán)境選擇出的最優(yōu)結(jié)果。家畜為了減小能量支出并獲得采食的最大凈能,往往會(huì)沿牧道進(jìn)入林區(qū)并向兩側(cè)擴(kuò)散采食范圍,會(huì)尋找到下個(gè)草本量滿足需求與體位舒適的地形,成為長(zhǎng)期采食地點(diǎn),并隨著家畜的啃食力度和踩踏強(qiáng)度增加,導(dǎo)致植被蓋度減小,土壤裸露面積和容重增大,進(jìn)而形成新的牧道,改變了牧道的分布特征[29]。這也進(jìn)一步驗(yàn)證了野果林各放牧區(qū)的牧道分布密度與放牧強(qiáng)度緊密相關(guān),并導(dǎo)致其牧道分布密度存在顯著差異。而不同放牧區(qū)的牧道分布格局,除匹里青溝外,其他干擾區(qū)均無(wú)顯著差異,其原因可能與放牧區(qū)地形、載畜量、植被類型、飲水地點(diǎn)以及放牧生境等有關(guān)[30—31],這些方面需要納入今后關(guān)于野果林放牧干擾強(qiáng)度評(píng)價(jià)體系的研究中進(jìn)行全面分析。

3.3 基于草本群落和牧道特征綜合評(píng)價(jià)野果林放牧干擾強(qiáng)度的效果

建立科學(xué)合理的放牧干擾強(qiáng)度評(píng)價(jià)體系,是科學(xué)認(rèn)知野果林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的基礎(chǔ)。以往關(guān)于放牧干擾強(qiáng)度的評(píng)價(jià)研究主要針對(duì)于草原生態(tài)系統(tǒng),如Dara等[32]根據(jù)物種組成、總植被覆蓋率、裸露地面和植被高度對(duì)哈薩克斯坦北部草原的放牧強(qiáng)度進(jìn)行了評(píng)估;王夢(mèng)佳等[33]通過Landsat遙感數(shù)據(jù)計(jì)算草地植被凈初級(jí)生產(chǎn)力的變化對(duì)呼倫貝爾草甸草原放牧強(qiáng)度進(jìn)行評(píng)價(jià)。而在草本與牧道相互交織的野果林生態(tài)系統(tǒng)中,牧道的分割導(dǎo)致植被出現(xiàn)斑塊景觀,同時(shí)改變了植被空間異質(zhì)性[34]。此外,與草原放牧不同,放牧家畜沿牧道進(jìn)行的取食行為具有明顯的邊際效應(yīng),即植被距離牧道越近其干擾越顯著[35]。這說明野果林放牧是由牧道與草本植被空間異質(zhì)性相互作用機(jī)制的結(jié)果。為此,本研究將草本與牧道綜合指標(biāo)納入野果林的放牧評(píng)價(jià)體系中,在調(diào)查野果林放牧概況與草本層群落結(jié)構(gòu)和牧道特征的基礎(chǔ)上,采用相關(guān)性和主成分分析篩選出6個(gè)特征指標(biāo)可作為放牧干擾強(qiáng)度的評(píng)價(jià)因子,涵蓋放牧干擾下的野果林草本群落結(jié)構(gòu)特征、多樣性水平以及牧道分布特征等方面,通過加權(quán)和法構(gòu)建的放牧干擾強(qiáng)度綜合評(píng)價(jià)體系,綜合反映出野果林整體放牧程度,并將其分為4個(gè)等級(jí),其中,與其他放牧區(qū)相比較,杏花溝與莫乎兒溝草本群落與牧道特征綜合指標(biāo)較優(yōu),放牧強(qiáng)度評(píng)價(jià)結(jié)果為輕、中度放牧干擾,這與野果林放牧干擾的實(shí)際情況基本相符,且較為客觀、合理。

3.4 保護(hù)建議

野果林林區(qū)放牧與植被資源保護(hù)的矛盾,一直都是當(dāng)?shù)匦竽翗I(yè)發(fā)展中核心問題,但近年來,隨著畜牧業(yè)發(fā)展規(guī)模不斷擴(kuò)大,野果林林下植被退化嚴(yán)重,生物多樣性降低,處于其中的林木天然更新幼株生存受到威脅,造成種群延續(xù)障礙,嚴(yán)重破壞森林群落結(jié)構(gòu)其生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,為維護(hù)野果林植被資源與畜牧業(yè)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展,基于本研究結(jié)果,提出以下保護(hù)建議:(1)針對(duì)輕、中度干擾區(qū),應(yīng)實(shí)施“精準(zhǔn)控牧”,對(duì)草本植被退化嚴(yán)重、牧道分布密集區(qū)域,進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)管;(2)針對(duì)重度干擾區(qū),應(yīng)采取植被生長(zhǎng)季禁牧制度,同時(shí),嚴(yán)格把控林區(qū)內(nèi)的家畜數(shù)量,限制放牧家畜對(duì)同一牧道的使用頻次;(3)針對(duì)極度干擾區(qū),應(yīng)建立保護(hù)區(qū),禁止一切放牧活動(dòng)干擾,必要時(shí),適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行人為干預(yù)保護(hù);(4)加強(qiáng)野果林牧民和管理人員的宣傳教育,提高保護(hù)意識(shí)。