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森林-草地镶嵌体中植物生长形式的营养动态:群落类型与林龄对牧草质量的季节性影响
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年06月19日 来源:Rangeland Ecology & Management 2.4
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本研究针对混合针叶林区野生动物和家畜营养需求,系统分析了不同植物群落类型(森林/非森林)和林龄对牧草质量(CP、ADF、NDF)的季节性影响。通过64个样点的两年追踪,发现早季牧草粗蛋白(CP)在草甸和冷杉群落显著更高,而纤维含量(ADF/NDF)随林龄呈现差异化变化,为生态系统管理和动物资源分配提供了科学依据。
在北美内陆太平洋西北部和落基山脉北部,混合针叶林为野生动物和家畜提供了重要的栖息地与饲料资源。然而,随着气候变化和人类活动加剧,理解不同植被群落中牧草质量的时空变化成为生态管理和动物保护的关键挑战。目前,关于森林-草地镶嵌体中植物生长形式(禾草类、阔叶草本、灌木)的营养动态,尤其是林龄和季节交互作用的影响,仍缺乏系统性研究。
为填补这一空白,来自中国的研究团队在俄勒冈蓝山脉39,530公顷的森林-草地镶嵌体中,选取64个代表性样点,开展了为期两年的牧草质量追踪研究。通过分析粗蛋白(CP)、酸性洗涤纤维(ADF)和中性洗涤纤维(NDF)等指标,揭示了不同群落类型(黄松、花旗松、大冷杉、草地、草甸)和林龄(以胸径37.5 cm为界分年轻/成熟林)对牧草质量的差异化影响。该研究发表于《Rangeland Ecology》,为预测动物景观分布和优化管理策略提供了重要数据支撑。
研究团队采用重复测量随机区组设计,结合线性混合效应模型分析数据。关键技术包括:1) 基于1.8 m2
围栏样方采集植物样本;2) 55°C烘干后测定CP(凯氏定氮法)、ADF和NDF(范氏洗涤纤维分析法);3) 遥感获取样点环境因子(海拔、冠层覆盖等);4) 使用R语言进行多因素方差分析和Tukey事后检验。
研究结果
群落类型对生长季牧草质量的影响
早季(5月)草甸和冷杉群落的禾草类CP显著高于其他类型(19.3% vs. 13.3-16.6%),而9月各群落差异消失。纤维含量呈现相反趋势:草甸群落的禾草类ADF在早季最低(26.7%),但草地群落在晚季(8-9月)ADF比森林类型高4.2个百分点。灌木CP在冷杉群落始终较高(13.2% vs. 11.8-12.5%)。
林龄与群落类型的交互作用
年轻林分的早季禾草类和阔叶草本CP比成熟林高1.2-2.0个百分点,但晚季反而更低。冷杉年轻林分的阔叶草本ADF比花旗松和黄松年轻林高5.9个百分点(34.6% vs. 27.5-29.9%),这与优势种西洋蓍草(占81%生物量)的高纤维特性相关。
讨论与意义
该研究首次系统量化了混合针叶林区植物生长形式的营养梯度。冷杉群落和草甸在早季提供优质牧草,而成熟林分能维持晚季较低纤维含量,这对野生动物繁殖季(春季)和家畜放牧季(夏秋)的管理具有直接指导价值。研究发现林龄主要通过改变西洋蓍草等关键物种的组成影响纤维动态,而非整体CP格局,这为选择性采伐提供了理论依据。
研究还揭示了禾草类与阔叶本的功能差异:禾草类因浅根系快速衰老导致CP骤降,而灌木通过分离光合与结构组织维持稳定质量。这些发现可整合到遥感监测模型中,用于大尺度牧草质量预测。未来研究需关注气候变化对酚物候时序的影响,以及如何通过群落多样性优化动物营养策略。
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