基本信息
- 项目名称：
- 禁牧恢复中宁夏干草原生态系统健康评价
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 草地生态系统健康评价是草地合理利用与适应性管理的基础，也是衡量草地管理成功与否的关键。论文基于CVOR健康评价理论，研究了禁牧封育中宁夏干草原的基况，植被活力、组织力和恢复力变化，进而建立了CVOR健康评价模型，评价了宁夏不同禁牧封育年限的干草原的健康状况，找出了干草原封育年限的临界点，比较了VOR和CVOR评价法的适用性。研究对丰富草地健康评价理论和草地生态建设具有重要意义。
- 详细介绍：
- 1研究背景和意义 在全球草地环境恶化的背景下，草地生态系统健康评价成为草地生态领域的研究热点之一。对草地生态系统健康进行评价，能为人类的生存和发展提供草地健康状况诊断的可能性，对草地合理利用和草地生态建设具有重要意义。目前草地生态系统健康的研究还处于起步阶段，其健康评价方法也处于不断完善之中。美国生态学家Constanza和Rapport提出利用植被活力（Vigor）、植被组织力（Organization）和植被恢复力（Resilience）的评价的VOR指数法，任继周等提出在VOR评价法的基础上加入草地基况（C，Condition），用CVOR指数法来评价草地生态系统健康状况。 干草原是欧亚草原植被的一个类型，约占全国草地总面积的10.5%，是我国温带草原中一种有代表性和典型性的类型。宁夏干草原主要分布在宁夏南部黄土丘陵区各县，是宁夏主要的生态屏障和牧业基地。对其禁牧恢复中的健康状况进行评价对草地生态建设和科学管理具有重要意义。 2研究方法 论文采用空间梯度代替时间梯度的方法，测定了放牧草地和禁牧封育2年、3年、5年、10年、15年、20年、25年的宁夏干草原的植物群落特征和0-40cm土壤有机碳的含量。运用CVOR健康评价理论，确定以封育15年的草原作为草地健康评价的参照系统，计算了不同禁牧封育年限草地的基况（C），植被活力（V）、组织力（O）和恢复力（R），建立了CVOR健康评价模型，评价了不同禁牧封育年限干草原生态系统的健康状况。 3研究结果 研究结果发现：（1）随着封育年限的增加，草地基况、植被活力总体呈上升趋势，说明封育可以增加土壤有机碳的含量，增加草地地上生物量。但是植被组织力和恢复力则呈现先上升后下降的趋势，说明随着封育年限的增加，草地植被中优势物种的优势度增加，群落稳定性（组织力）和恢复力下降。（2）随着封育年限的增加，干草原的草地健康水平上升，退化草地至少封育5年才能达到亚健康水平，封育10年左右可达到健康水平。但是干草原封育年限太长（15年以上）反而使草地健康水平下降。草地恢复过程中，土地有机碳的恢复速度滞后于草地植被的恢复。（3）CVOR健康指数可以较综合的反应干草原植被和土壤的健康状况，且与VOR指数有较大的正相关。在研究对象处于相近区域，多年降雨相同且年际间波动不大，能够在同一时间取样测定，且研究区无家畜过度践踏或排泄物累积的地段，可以用VOR指数评价干草原生态系统的健康状况，以降低评价的工作量。（4）本文所建立的CVOR 模型主要基于干草原生态系统的群落特征及其退化演替模式，所选取的参考系统亦为禁牧封育15年、处于较少扰动的草原生态系统。在进行宁夏干草原生态系统健康评价时可直接利用本文给出的计算模式计算CVOR或VOR模型中各项参数，进行草地健康评价。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 草地生态系统健康评价是是衡量草地管理成功与否的关键，对禁牧恢复中草原的健康状况进行评价对草地生态建设具有重要意义。 采用空间梯度代替时间梯度的方法，研究放牧草地和禁牧封育2年、3年、5年、10年、15年、20年、25年的宁夏干草原的植被特征和0-40cm土壤有机碳的含量，运用CVOR指数法，评价封育恢复中草原的健康状况，找出干草原禁牧年限临界点和健康评价适用模型，为该区草地生态建设提供理论。
科学性、先进性及独特之处
- （1）草地健康评价是一项较新的工作。2003年宁夏实施天然草地禁牧以来，8年的禁牧封育中未开展过健康评价研究，不清楚草地恢复后的健康状况。本研究第一次将健康评价理论应用于宁夏干草原，具有创新性。对实践和丰富相关健康评价理论具有积极意义。（2）VOR和CVOR健康评价方法以其简洁、能够反映生态系统的完整性等特点受到关注。本研究在宁夏第一次实践了VOR和CVOR评价模型，为模型的推广利用提供了借鉴。
应用价值和现实意义
- 干草原是宁夏主要的生态屏障和牧业基地。但是，长期以来的自然和人为因素使宁夏干草原生态系统遭到严重破坏。2003年宁夏实施天然草地禁牧以来，草地生态恢复显著，但是禁牧恢复后草地的健康状况尚不清楚。本文采用CVOR指标法，对禁牧恢复中宁夏面积较大的干草原进行了健康评价，评价了禁牧效果和禁牧恢复对草地健康状况的影响，为宁夏草地生态建设和草地合理利用提供了依据。
学术论文摘要
- 评价禁牧恢复中草地生态系统的健康状况对草地管理具有重要意义。采用CVOR指数法，对宁夏不同禁牧封育年限干草原生态系统的健康状况进行了评价。结果发现，随着封育年限的增加，干草原的草地基况（C）、植被活力（V）总体呈上升趋势，VOR和CVOR健康指数增加。放牧退化草地封育10年左右可达到健康水平，但干草原封育时间太长（15年以上）反而使植被组织力（O）和恢复力（R）下降，草地健康水平下降。草地恢复过程中，土地有机碳的恢复速度滞后于植被的恢复。CVOR健康指数可以较全面的反应草地植被和土壤的健康状况,且与VOR指数具有较大的正相关。
获奖情况
- （1）在2010年在宁夏大学校级创新实验中获得优异成绩； （2）在第七届“挑战杯”宁夏大学学生课外学术科技作品竞赛中获三等奖。
鉴定结果
- 宁夏大学2010年大学生创新实验论文，目前已通过创新实验结题验收。
参考文献
- [1]杨斌,隋鹏,陈源泉,等.生态系统健康评价研究进展[J].中国农学通报,2010,26(21):291-296. [2]单贵莲,徐柱,宁发.草地生态系统健康评价的研究进展与发展趋势[J].中国草地学报, 2008,30(2):98-103. [3]张凤太,苏维词,赵卫权,等.基于生态足迹模型的喀斯特高原山地生态系统健康评价研究[J].水土保持通报, 2011,31 (1):256-261. [4]肖云丽,温仲明,李锐,等.黄土高原丘陵沟壑区草地植物群落健康动态评价[J].生态学杂志, 2009,28 (6):1087-1092. [5]Rapport D J, Costanza R and McMichael A J. Assessing ecosystem health [J]. Trends Ecol Evol., 1998, 13 (10): 397-402. [6]Ulanowicz R E. Toward the measurement of ecological integrity[C]. In: Pimentel D, Westra L, Noss R F. Ecological integrity: Integrating environment, conservation, and health [M]. Island Press, Washington D C., 2000, 99-113. [7]Costanza R, Mageau M T. What is healthy ecosystem? [J]. Aquatic Ecology, 1999, 33: 105-115. [8]Lu F and Li Z Z. A model of ecosystem health and its application [J]. Ecological Modeling, 2003, 170: 55-59. [9]王立新,刘钟龄,刘华民,等.内蒙古典型草原生态系统健康评价[J].生态学报, 2008, 28(2): 544-550.
同类课题研究水平概述
- 草地生态系统健康评价是草地合理利用与适应性管理的基础，也是衡量草地管理成功与否的关键，在全球草地环境恶化的背景下，草地生态系统健康评价成为草地生态领域的研究热点之一。 草地生态系统健康的研究还处于起步阶段，目前尚无统一定义。美国草地管理学会（SRM，1995）将草地健康定义为“草地生态系统的土壤、植被、水、空气以及生态过程的完整性得到平衡和持续的程度”。也有学者认为草地生态系统健康不仅包括草地生态系统中土地、植被、水和空气及其生态过程的可维持程度，还包括草地生态系统与生态过程所形成及所维持的人类赖于生存的自然环境条件与效用。健康的草地能对畜牧业生产提供必要的饲草，并且能够在不破坏草地健康状态的前提下充分的发挥其生态服务功能。草地管理的最低标准应该是防止人为导致的草地健康损害。 草地生态系统健康评价方法目前处于不断完善中，选择和建立恰当的评价体系和方法一直是相关研究的核心。健康评价方法主要经历了单因子罗列法、单因子复合法、功能评价法、界面过程法四个发展阶段，出现了借助灰色关联、模糊数学、主成分分析构建模型进行评价等。健康评价标准包括活力、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对人类健康影响等八个方面。美国生态学家Constanza（1992）和Rapport（1998）提出VOR指数评价法。该方法中V表示植被的活力（Vigor），O表示植被的组织力（Organization），R表示植被的恢复力（Resilience）。VOR评价法较好反映了生态系统的完整性和健康指标，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。但是，VOR评价法更多地反映了植被状况，通常植被状况基本能够反映土—草关系，但是土—草变化不同步时，可能出现一些假象。如草原区降雨的丰年或欠年、草地的局部地段（如畜圈和饮水点附近），VOR评价法就不能准确的反映出草地的健康状况。因此，任继周等基于草地界面理论，提出在VOR评价法的基础上加入草地基况（C，Condition），用CVOR指数法来评价草地生态系统健康状况。 借助VOR或CVOR评价理论，相关研究者如肖云丽等（2009）、侯扶江等（2004）、王立新等（2008）、单贵莲等（2009）在我国一些地区进行了草地健康评价的尝试，这些研究为草地健康评价的相关研究奠定了基础。
