不同刈割頻度對大針茅草原群落特征及土壤元素含量的影響

萬志強,楊九艷,谷 蕊,閆玉龍,梁 艷,楊 劼,高清竹

1 內蒙古大學生命科學學院, 呼和浩特 010021 2 中國農業科學院農業環境與可持續發展研究所,農業部農業環境與氣候變化重點試驗室, 北京 100081

?

不同刈割頻度對大針茅草原群落特征及土壤元素含量的影響

萬志強1,2,楊九艷1,*,谷 蕊1,2,閆玉龍1,2,梁 艷2,楊 劼1,高清竹2

1 內蒙古大學生命科學學院, 呼和浩特 010021 2 中國農業科學院農業環境與可持續發展研究所,農業部農業環境與氣候變化重點試驗室, 北京 100081

在草原生態系統中,土壤是植物生長發育最重要的基質,對植物群落動態有顯著的影響。刈割是內蒙古典型草原區除放牧外最重要的利用方式。研究不同刈割頻度對典型草原區群落特征和若干土壤性質的影響及土壤因子與群落特征的相關性,旨在得出對群落多樣性最有利并最適宜生產利用的刈割頻度。研究區設置在內蒙古錫林浩特市東部以大針茅建群的典型草原；在2009—2013年進行不同頻度的刈割處理,共設置處理,一年兩次刈割、一年一次刈割、兩年一次(割一年休一年)刈割、圍封,在2013年8月采集測定土壤養分的樣品。刈割對群落多樣性影響顯著,割一年休一年Shannon-Wiener多樣性指數、Pielou均勻度指數、豐富度指數均高于其他刈割處理(P<0.05)；不同頻度刈割下,一年兩次刈割處理下土壤20—30cm和30—40cm的有機質含量顯著高于其他處理(P<0.05)；不同頻度刈割處理下土壤中的速效磷和速效氮的含量沒有顯著差異；一年兩次處理的土壤全氮含量顯著高于其他處理(P<0.05)。Shannon-Wiener多樣性指數與有機質含量、全氮含量呈顯著負相關；Pielou均勻度指數與土壤元素間無顯著相關關系；Richness指數與有機質含量呈顯著負相關,與全氮含量為極顯著負相關關系。割一年休一年刈割處理下土壤元素含量呈現更好的狀態,結合群落物種多樣性及生產利用的角度,割一年休一年為最合理的刈割頻度。

刈割頻度；群落特征；土壤營養元素；大針茅草原

近年來,隨著草原上人為活動的日益增多,草地資源受到了前所未有的嚴重威脅。刈割是草原常見且非常關鍵的一種利用方式,是高產天然草原和人工草地的主要利用方式之一。刈割對草地生態系統的物質循環、能量流動和信息傳遞等方面都會產生一定的影響。

在草原生態系統中,土壤是群落中植物生長發育最重要的基質,是許多營養物質和營養元素的庫,也是微生物分解動植物殘體和物質循環的場所。作為植物生長發育的基質和重要的環境因子,土壤理化性質對植物群落動態有顯著的影響[1]。土壤有機質是衡量土壤理化性質的重要指標,對土壤質量改變有重要指示性。土壤有機質的積累和分解速度的改變會影響生態系統內碳、氮循環[2],進而影響系統內其他養分元素的循環和含量。土壤中其它營養元素含量有著不同程度的植物群落依存特性[3-4]。土壤有機質分解和土壤營養元素動態對不同植物種群的生活史、生物量分配以及植物組織的化學組成均存在顯著的作用關系[5-8]。土壤元素的積存和循環與植被演替和生態系統的群落生物多樣性之間的反饋關系推動了不同植物的競爭替代和植物群落的演替。

割草利用方式下,植物地上部生物量由于刈割而僅有少部分以枯落物形式歸還于土壤。李景信等研究發現羊草割草地營養元素的輸出大于輸入量,提出連年割草影響土壤養分動態平衡,土壤養分將趨于貧乏,是草地生產力下降的原因之一[9]。由于刈割不當導致植被嚴重退化、表土大量流失和土壤退化的現象也屢有發生,且有愈來愈嚴重的趨勢[10-11],但對不同頻度刈割下土壤元素對物種多樣性的影響相關研究則不多[12-14]。土壤的性質與植物群落組成結構和植物多樣性有著密切的關系,并且多年來一直是生態學家研究的熱點[15-17],因此,對植物物種多樣性及其與土壤環境因子的關系的研究,是群落生態學研究和生物多樣性保護與管理的基礎。明確不同刈割頻度下土壤元素含量的改變及對群落生長的反饋對于在典型草原區合理的刈割頻度的確定具有重要的意義,對于刈割導致的退化草原的恢復和草原生態系統的穩定具有重要的作用。

1 研究區概況

研究樣地設置在內蒙古自治區錫林浩特市毛登牧場內。該區域海拔為1101m,土壤類型為栗鈣土。年平均氣溫為-0.4℃,積溫約為2412℃,植物平均生長期約150d。年均降水量約350mm,集中于6—9月,占全年降水量的80%左右；年蒸發量為1600—1800mm,降水量的季節和年際變化非常大。該區建群種為大針茅(Stipagrandis)和羊草(Leymuschinensis),優勢種主要有知母(Anemarrhenaasphodeloides)、糙隱子草(Cleistogenessquarrosa)和黃囊苔草(Carexkorshinskii)。

2 研究方法

2.1 實驗設置

實驗樣地從2010年5月開始圍封,總面積為110m×80m,其中共設置4個實驗處理,每個處理間有10m隔離帶(表1)。

表1 樣地設置

2.2 群落特征的調查

2013年5月、6月、7月、8月對實驗處理利用隨機樣方法進行群落特征的調查,樣方面積為1m×1m,每個處理內選擇5個樣方,生物量統計為2013年8月樣方內所有物種生物量之和(其中,TAY處理為6月和8月兩次生物量累加)。

重要值(Pi)

Pi=(相對高度+相對密度+相對生物量)/3

Shannon-Wiener指數(H′)

H′=-∑PilnPi

Pielou均勻度指數(Jsw)

Jsw=H′/lnS

豐富度指數=(S-1)logN

式中,S表示單位面積物種數；N表示出現的物種的個體數；Pi表示物種i的重要值[18]。

2.3 土壤性質的調查

2013年8月采集土壤樣品,風干后過篩,重鉻酸鉀容量法-稀釋熱法測定有機質,KjeltecTM8400測定植物全氮,堿解擴散法測定速效氮,0.5mol/L NaHCO3法測定速效磷[19]。

2.4 數據分析

SPSS 19.0做方差分析和相關性分析。

3 結果與分析

3.1 群落特征

從圖1中看出,刈割有助于群落密度的增加,在5月、7月、8月群落調查中,刈割處理的群落密度顯著高于圍封處理(P<0.05),6月不同處理群落密度出現不同程度降低,原因可能與當年的降水時間分布有關,6月份降水量較少,較多的雜類草萎蔫或死亡,致使群落密度出現下降。圍封處理的群落生物量顯著大于刈割處理(P<0.05),割一年休一年的刈割處理在群落生物量上,僅小于圍封處理,在5月、6月、8月顯著大于另外兩種刈割處理(圖1),這說明了高頻刈割相對于低頻次刈割會顯著降低草場的產量。

圖1 不同頻度刈割處理下群落地上生物量的季節變化Fig1 Seasonal variation of the community density and aboveground biomass per unit area of the community to different cutting systems

3.2 物種多樣性

表2得出,圍封的Shannon-Wiener多樣性指數高于刈割處理,但Pielou均勻度指數在處理間沒有顯著差異；生長季初期,圍封處理下物種豐富度指數要顯著低于刈割處理；在生長季末期,圍封處理下物種豐富度顯著高于刈割處理,這與圍封和刈割處理下群落中物種的生長期有關。

3.3 土壤營養元素含量

不同刈割頻度下的土壤有機質在0—20cm土層差異不顯著,在20—50cm,有機質在不同刈割頻度間的差異的趨勢大致相同,高頻次的刈割下,土壤中有機質的含量要高于割一年休一年的處理以及圍封處理。不同刈割頻度下的土壤速效磷含量在不同土層表現出較小的差異,但差異不顯著(P>0.05)。

表2 不同刈割頻度下的多樣性指數、Pielou均勻度指數和豐富度指數

不同處理間Shannon-Wiener、Pielou、Richness指數在同一時間顯著性分析,字母不同表示差異顯著(P﹤0.05); TAY: 一年兩次Twice a year；OAY：一年一次Once a year; OTY: 割一年休一年Once two year; NM: 圍封No mowing

隨著土壤深度的增加,土壤中的速效氮含量有明顯的降低趨勢；但是不同頻度刈割處理在相同土層中的土壤速效氮的含量差異不顯著(P>0.05)。不論刈割處理還是圍封處理,土壤中全氮的含量隨著土壤深度的加深而降低,且降低的趨勢較為明顯。一年兩次的刈割處理下,土壤中的全氮含量最高,而一年一次、割一年休一年以及圍封處理顯著的低于一年兩次的刈割頻度(P<0.05)。

表3 不同處理下不同土壤元素類型含量差異

字母表示同一月份不同刈割頻度間的土壤土壤微生物數量顯著性分析；字母相同表示差異不顯著(P>0.05)

3.4 多樣性指數與土壤因子相關性分析

群落密度與有機質含量呈顯著正相關,而群落生物量與有機質含量和全氮含量均呈顯著正相關。Shannon-Wiener多樣性指數與有機質含量、全氮含量呈顯著性負相關；Pielou均勻度指數與土壤因子間無顯著相關關系；Richness指數與有機質含量呈顯著性負相關,與全氮含量為極顯著負相關關系(表4)。

表4 多樣性指數與土壤因子相關性分析

**P<0.01,*P<0.05達到顯著性水平

4 討論

刈割作為放牧的一種人為替代方式,能影響空間位較高的物種對于光的截留,改變固有植物對現有資源的生長反應,改變種間、種內競爭強度并進而修飾群落結構及物種組成等[20-22]。從多樣性角度上看,適度刈割可以增加物種多樣性,實現有限資源的最大化利用[23]。刈割提高了空間異質性并降低了物種間的競爭強度,適度的刈割有助于提高物種多樣性和生產力,但不同程度的刈割對生產力與多樣性產生的效應不同[24-25]。因此,刈割可通過影響植物賴以生存的生境資源狀況或直接影響植物本身生長,而分別對植物群落生產力與物種多樣性產生不同的效應[21,26-27]。較長時間不刈割、不放牧的草地,會積累較厚的枯落物,阻礙新種子與土壤接觸,導致新種子無法萌發,致使一些植物種類不能及時更新繁衍,不利于草原的繁殖。圍封不刈割只能在一定程度上維持群落的物種多樣性；兩年刈割一次處理使群落物種多樣性先上升,由于刈割頻率相對低,優勢種減少后又恢復,雜類草空間減少,最后多樣性下降。本文研究實驗處理時間較短,割一年休一年的物種多樣性處于上升階段,與圍封處理下的物種多樣性沒有顯著差異,但總體來講刈割對于群落多樣性指數和豐富度指數產生影響,多樣性指數和豐富度指數均出現降低趨勢,但對于Pielou均勻度指數沒有顯著影響。

土壤的有機質是調節土壤生物的生態動力的主要物質和能源,并且具有改善土壤結構和保持土壤水分的性質,是土壤性質的重要指標[28-30]。割草與放牧利用下,植物地上部生物量由于牲畜的采食及刈割而僅有少部分以枯落物形式歸還于土壤。刈割會對群落的地上部分造成損害衰亡和退化,從而導致資源的流失并得不到很好的補充[31]。從本研究結果來看,不同頻度的刈割處理對于群落中0—20cm和40—50cm的土壤有機質沒有顯著影響(P>0.05),在20—40cm,高頻刈割處理下的有機質含量要高于割一年休兩年和圍封處理。Whittaker等對熱帶雨林、溫帶草地等6類主要生態系統的分解過程進行了比較[32],報道了世界溫帶草地的年分解指數為1.5,每年輸入的枯枝落葉量達到95%,分解需要2a。王娓研究表明：東北羊草草原凋落物的分解指數為1.55,分解速率為0.44 g g-1a-1,95%凋落物分解需6.8a[33]。凋落物的分解時間長于本實驗刈割的周期,長期圍封樣地過厚的枯枝落葉覆被層阻礙綠色植物吸收養分和水分[34],因此長期圍封樣地的凋落物不能夠快速降解對土壤中的有機質進行補充。

土壤中的速效養分可以更快速反映土壤對變化和干擾做出的響應。本實驗研究結果顯示,不同處理下土壤中速效磷的含量沒有顯著的差異(P>0.05)。導致這種結果的主要原因是磷元素在土壤中缺乏較好的移動,土壤中的磷主要來自巖石漫長的時間和周期的分化因而土壤中的磷元素相對更穩定[35]。氮是植物生存繁殖和生長發育所必需的大量礦質元素之一。氮是多種重要化合物的組成成分[36]并參與植物本身DNA、RNA 和蛋白質的合成[37]。天然草地生態系統土壤中的氮元素主要來自群落中枯落物的分解。從本實驗研究結果看出,不同頻度刈割處理對于土壤中全氮含量的變化影響顯著(P<0.05),且均為一年兩次刈割處理下土壤中全氮含量顯著高于其他處理。柳劍麗認為土壤有機質及全量養分含量在物種組成與結構穩定的未退化群落最高,其次為處于恢復演替階段的群落,而處于退化狀態群落的土壤有機質及全量養分含量最低[38]。這與本實驗研究結果不同,可能原因是短周期的高頻次的刈割在顯著的降低土壤中養分含量之前,由于群落中空間結構的變化,使得群落地表的枯落物分解速度加快,對土壤中的全氮含量有一定的補充,但長時間的刈割周期過后,高頻次的刈割處理下地表枯落物量顯著減少,土壤中的養分得不到補充,進而土壤中養分的含量也會減少。

土壤養分與物種多樣性的關系,存在不同看法。多數人認為,植物群落高的物種多樣性出現在土壤養分梯度的中間位置[39]。白永飛等對錫林河流域草原植物群落的研究以及李新榮等對沙坡頭植物群落的研究表明,物種豐富度和多樣性指數與土壤有機質及全氮含量呈正相關[40-41]；隨著封育年限的不斷增長,不同封育年限物種豐富度指數與多樣性指數和土壤有機質含量有負相關關系,Pielou均勻度指數和土壤有機質含量有正相關關系[42]。有機質含量的多少與植物生長密切相關,但本文研究發現,多樣性與豐富度指數均與有機質含量呈負相關關系,其原因可能是,群落多樣性與豐富度對刈割的響應更為快速且敏感,而枯落物的分解速率要長于本實驗的周期,因此,在圍封樣地,有機質并未得到有效的補充,導致多樣性指數與有機質含量出現負相關關系。長時間的圍封對于土壤養分有不利的影響,枯落物的累積導致降解速率的緩慢,都使得土壤中的養分物質得不到補充；但長時間高頻次的刈割利用,會導致枯落物的減少,群落的退化,生態系統結構的不穩定和生態系統功能的弱化。

5 結論

刈割對群落多樣性影響顯著,割一年休一年Shannon-Wiener多樣性指數、Pielou均勻度指數、豐富度指數均高于其他刈割處理；不同頻度刈割下,一年兩次刈割處理下土壤20—30cm和30—40cm的有機質含量顯著高于其他處理；不同頻度刈割處理下土壤中的速效磷和速效氮的含量沒有顯著差異；一年兩次處理的土壤全氮含量顯著高于其他處理。Shannon-Wiener多樣性指數與有機質含量、全氮含量呈顯著性負相關；Pielou均勻度指數與土壤元素間無顯著相關關系；Richness指數與有機質含量呈顯著性負相關,與全氮含量為極顯著負相關關系。割一年休一年刈割處理下土壤元素含量呈現更好的狀態,結合群落物種多樣性及生產利用的角度,割一年休一年為最合理的刈割頻度。

[1] Janssens F, Peeters A, Tallowin J R B, Bakker J P, Bekker R M, Fillat F, Oomes M J M. Relationship between soil chemical factors and grassland diversity. Plant and Soil, 1998, 202(1): 69-78.

[2] Raupach M. Studies in the variation of soil reaction. II. Seasonal variations at Barooga, NSW. Crop & Pasture Science, 1951, 2(1): 73-82.

[3] Trangmar B B, Yost R S, Wade M K, Uehara G, Sudjadi M. Spatial variation of soil properties and rice yield on recently cleared land. Soil Science Society of America Journal, 1987, 51(3): 668-674.

[4] Vinton M A, Barke I C. Interactions between individual plant species and soil nutrient status in shortgrass steppe. Ecology, 1995, 76(4): 1116-1133.

[5] Chen J, Stark J M. Plant species effects and carbon and nitrogen cycling in a sagebrush-crested wheatgrass soil. Soil Biology and Biochemistry, 2000, 32(1): 47-57.

[6] Melillo J M, Aber J D, Muratore J F. Nitrogen and lignin control of hardwood leaf litter decomposition dynamics. Ecology, 1982, 63(3): 621-626.

[7] Pastor J, Post W M. Influence of climate, soil moisture, and succession on forest carbon and nitrogen cycles. Biogeochemistry, 1986, 2(1): 3-27.

[8] Johnson L C, Damman A W H. Species-controlled sphagnum decay on a south Swedish raised bog. Oikos, 1991, 61(2): 234-242.

[9] 李景信, 馬義, 楊樹安. 羊草及羊草割草地營養元素的動態研究. 植物研究, 1990, 10(4): 107-112.

[10] 史德明. 我國紅壤區侵蝕土壤的退化及其防治. 中國水土保持, 1987, (12): 4-7.

[11] 趙其國. 我國紅壤的退化問題. 土壤, 1995, (6): 281-285.

[12] Good J E G, Bryant R, Carlill P. Distribution, longevity and survival of upland hawthorn(Crataegusmonogyna) scrub in North Wales in relation to sheep grazing. Journal of Applied Ecology, 1990, 27(1): 272-283.

[13] Olff H, Bakker J P. Long-term dynamics of standing crop and species composition after the cessation of fertilizer application to mown grassland. Journal of Applied Ecology, 1991, 28(3): 1040-1052.

[14] Pegtel D M, Bakker J P, Verweij G L, Fresco L F M. N, K and P deficiency in chronosequential cut summer-dry grasslands on gley podzol after the cessation of fertilizer application. Plant and Soil, 1995, 178(1): 121-131.

[15] Goldberg D E, Miller T E. Effects of different resource additions of species diversity in an annual plant community. Ecology, 1990, 71(1): 213-225.

[16] 安樹青, 王崢峰, 朱學雷, 洪必恭, 趙儒林. 土壤因子對次生森林群落物種多樣性的影響. 武漢植物研究, 1997, 15(2): 143-150.

[17] 楊萬勤, 鐘章成, 陶建平. 縉云山森林土壤速效P的分布特征及其與物種多樣性的關系研究. 生態學雜志, 2001, 20(4): 24-27.

[18] 李博. 生態學. 北京: 高等教育出版社, 2000: 89-101.

[19] 鮑士旦. 土壤農化分析. 北京: 中國農業出版社, 2008: 67-224.

[20] 王璠, 張榮, 魏盼盼, 獨占彪, 杜京旗, 孫國鈞. 施肥和刈割對植物群落種間關系的影響. 蘭州大學學報: 自然科學版, 2010, 46(S1): 7-13.

[21] Van Staalduinen M A, Dobarro I, Peco B. Interactive effects of clipping and nutrient availability on the compensatory growth of a grass species. Plant Ecology, 2010, 208(1): 55-64.

[22] Bernhardt-R?mermann M, R?mermann C, Sperlich S, Schmidt W. Explaining grassland biomass-the contribution of climate, species and functional diversity depends on fertilization and mowing frequency. Journal of Applied Ecology, 2011, 48(5): 1088-1097.

[23] Tilman D, Lehman C L, Thomson K T. Plant diversity and ecosystem productivity: theoretical considerations. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 1997, 94(5): 1857-1861.

[24] Yamauchi A, Yamamura N. Herbivory promotes plant production and reproduction in nutrient-poor conditions: effects of plant adaptive phenology. American Naturalist, 2004, 163(1): 138-153.

[25] Hooper D U, Chapin III F S, Ewel J J, Hector A, Inchausti P, Lavorel S, Lawton J H, Lodge D M, Loreau M, Naeem S, Schmid B, Set?l? H, Symstad A J, Vandermeer J, Wardle D A. Effects of biodiversity on ecosystem functioning: a consensus of current knowledge. Ecological Monographs, 2005, 75(1): 3-35.

[26] Kassen R, Buckling A, Bell G, Rainey P B. Diversity peaks at intermediate productivity in a laboratory microcosm. Nature, 2000, 406(6795): 508-512.

[27] Rajaniemi T K. Why does fertilization reduce plant species diversity? Testing three competition-based hypotheses. Journal of Ecology, 2002, 90(2): 316-329.

[28] 章家恩, 劉文高, 陳景青, 施耀才, 蔡燕飛. 刈割對牧草地下部根區土壤養分及土壤酶活性的影響. 生態環境, 2005, 14(3): 387-391

[29] 李紹良, 賈樹海, 陳有君, 康師安, 關世英, 何婕平. 內蒙古草原土壤退化進程及其評價指標的研究. 土壤通報, 1997, 28(6): 241-243.

[30] 李香真, 陳佐忠. 不同放牧率對草原植物與土壤C、N、P含量的影響. 草地學報, 1998, 6(2): 90-98.

[31] 盧黎黎. 刈割對松嫩草地物種多樣性-生產力關系及土壤特性的影響[D]. 長春: 東北師范大學, 2010.

[32] Whittaker R H. Communities and Ecosystems. New York: MacMillan, 1975.

[33] 王娓, 郭繼勛, 張保田. 東北松嫩草地羊草群落環境因素與凋落物分解季節動態, 草業學報, 2003, 12(1): 47-52.

[34] 劉美玲, 寶音陶格濤, 楊持, 張新時. 不同輪割制度對內蒙古大針茅草原群落組成的影響. 北京師范大學學報: 自然科學版, 2007, 43(1): 83-87.

[35] 劉萬德, 蘇建榮, 李帥鋒, 張志鈞, 李忠文. 云南普洱季風常綠闊葉林演替系列植物和土壤C、N、P化學計量特征. 生態學報, 2010, 30(23): 6581-6590.

[36] 何小琴. 六盤山林區植被恢復過程中物種多樣性及其土壤肥力的演變[D]. 蘭州: 甘肅農業大學, 2007.

[37] 黃友庭, 邢旗. 內蒙古牧草營養成分錄. 呼和浩特: 內蒙古人民出版社, 2000: 3-8.

[38] 鄭云玲. 封育對典型草原牧草及土壤養分的恢復效應[D]. 呼和浩特: 內蒙古農業大學, 2006.

[39] Gentry A H. Changes in plant community diversity and floristic composition on environmental and geographical gradients. Annals of the Missouri Botanical Garden, 1988, 75(1): 1-34.

[40] 白永飛, 李凌浩, 王其兵, 張麗霞, 張焱, 陳佐忠. 錫林河流域草原群落植物多樣性和初級生產力沿水熱梯度變化的樣帶研究. 植物生態學報, 2000, 24(6): 667-673.

[41] 李新榮, 張景光, 劉立超, 陳懷順, 石慶輝. 我國干旱沙漠地區人工植被與環境演變過程中植物多樣性的研究. 植物生態學報, 2000, 24(3): 257-261.

[42] 趙菲, 謝應忠, 馬紅彬, 沈艷. 封育對典型草原植物群落物種多樣性及土壤有機質的影響. 草業科學, 2011, 28(6): 887-891.

Effects of different mowing frequency on the community characteristics and soil element contents in aStipagrandissteppe ecosystem

WAN Zhiqiang1,2, YANG Jiuyan1,*, GU Rui1,2, YAN Yulong1,2, LIANG Yan2, YANG Jie1, YANG JIE1, GAO Qingzhu2

1 School of Life Sciences, lnner Mongolia University, Hohhot 010021,China 2InstituteofEnvironmentandSustainableDeveloPmentinAgriculture,ChineseAcademyofAgriculturalSciences/KeyLaboratoryforAgro-Environment&ClimateChangeofMinistryofAgriculture,Beijing100081,China

In grassland ecosystems, soil is the most important substrate for plant growth and has a significant impact on Plant community dynamics. Mowing is the most important way to use steppes in Inner Mongolia, except for grazing. In the present study, the impact of different mowing frequencies on the community characteristics and soil properties, and the correlation between soil factors and community characteristics were studied. The aim was to determine the most efficient and suitable mowing system for enhanced productivity and community diversity. The study area is a typical steppe primarily based onStipagrandis, located in the Maodeng pasture of eastern Xilinhaote City, Inner Mongolia, the mowing frequency were set four gradient(TAY: Twice a year；OAY：Once a year; OTY: Once two year; NM: No mowing). Different mowing treatments were conducted in 2009—2013, soil samples were collected and analyzed in August 2013. The results indicated that the mowing treatments significantly affected plant community diversity(P<0.05). The Shannon-Wiener diversity index, Pielou evenness index, and species richness index for the mowing once-in-two-years treatment were higher than those for the other treatments. The organic matter contents of 20—30 cm and 30—40 cm soil in the mowing twice-in-one-year treatment were significantly higher than those in other treatments(P<0.05). There were no significant differences in the available nitrogen and phosphorus contents of soil between the different treatments. In addition, the soil total nitrogen in the mowing twice-in-one-year treatment was significantly higher than that in other treatments(P<0.05). The correlation analysis showed the Shannon-Wiener diversity and species richness indices were significantly negatively correlated with organic matter and total nitrogen contents, where as the Pielou evenness index had no correlation with soil element content, Richness index was significantly negatively correlated with total nitrogen content and organic matter content. Fencing was significantly beneficial to soil nutrients, but not conducive to the growth of dominant species, plant community species diversity, and increasing the plant community density. Combining the results for species diversity and production, an annual mowing interval was the most efficient mowing method for the steppe ecosystem.

mowing freguency; community characteristics; soil element contents;Stipagrandis; steppe

內蒙古自然科學基金項目(2014ZD02)； 農業部資助項目(國家牧草現代產業技術體系，CARS-35)； 國家科技支撐計劃專題項目(2013BAC09B03-2)

2015- 07- 12;

2016- 01- 05

10.5846/stxb201507121473

*通訊作者Corresponding author.E-mail: yangjj1122@163.com

萬志強,楊九艷,谷蕊,閆玉龍,梁艷,楊劼,高清竹.不同刈割頻度對大針茅草原群落特征及土壤元素含量的影響.生態學報,2016,36(17):5477- 5484.

Wan Z Q, Yang J Y, Gu R, Yan Y L, Liang Y, Yang J, Gao Q Z.Effects of different mowing frequency on the community characteristics and soil element contents in aStipagrandissteppe ecosystem.Acta Ecologica Sinica,2016,36(17):5477- 5484.