摘要
滇西北位于青藏高原东南缘、横断山区中段，该地区的高寒草甸生态系统具有生物多样性保育、维系高原湿地生态系统健康等功能。受气候变化、家畜放牧和旅游活动等影响，滇西北地区的高寒草甸生态系统出现了退化现象。为探究滇西北退化高寒草甸生态系统对外界干扰的响应特征，本研究以该区域典型退化高寒草甸生态系统为研究对象，于 2018-2020 年在三个退化梯度上（重度退化，SD；中度退化，MD；轻度退化，LD）开展控制刈割实验，进而分析刈割对退化高寒草甸植物群落（包括物种多样性、补偿生长能力、群落复杂度和组织程度以及关键种等）、土壤理化性质（包括土壤基本理化指标、土壤养分含量等）、土壤胞外酶活性以及土壤微生物群落（包括土壤细菌和土壤真菌）的影响，采用跨域生态网络（Inter-domain Ecological Networks, IDEN）探讨刈割干扰下退化高寒草甸植物—土壤系统各要素间的互作过程。 主要研究结果如下： （1）刈割后，重度退化草甸（SD）的植物物种丰富度由15种增加到了20种（P＜0.05），中度退化草甸（MD）和轻度退化草甸（LD）的植物物种丰富度未发生显著变化（P＞0.05）。三个退化梯度的植物群落复杂度均先降后增，植物群落组织程度先增后降。SD梯度的植物关键种均为杂类草，MD和LD梯度的植物关键种在杂类草和禾本科之间转变。 （2）刈割后，三个退化梯度的草甸植物群落均发生了超补偿或等补偿生长，且SD梯度的植物群落补偿生长能力有高于MD梯度和LD梯度的趋势。随刈割时间增加，三个退化梯度上植物群落的补偿生长能力均呈下降趋势：从2018到2020年，SD、MD和LD梯度的植物群落补偿生长指数（CI）分别由2.60± 0.19、2.20±0.12和2.10±0.29下降到2.00±0.16、1.40±0.14和1.20±0.08。 （3）刈割对草甸土壤理化性质的影响在退化梯度间存在差异。从 2018 到2020年，SD梯度的土壤含水率、总有机碳、铵态氮、速效磷以及全钾含量均呈增加趋势；土壤粒径、容重、总磷以及硝态氮含量显著下降，其中硝态氮含量变化最大，其由12.48 ±0.65 g/kg下降至3.17 ±0.72 g/kg，pH无显著变化（P＞0.05）。MD梯度上，土壤pH、粒径、总氮、速效磷以及硝态氮含量呈现下降趋势（p＜0.05），其中下降最多的是速效磷（由 21.89±3.20 g/kg 降到 10.99 ±1.22 g/kg）和硝态氮（从 12.28 ±0.41 g/kg 降到 2.05 ±0.21 g/kg）；土壤全钾和总磷则显著增加（p＜0.05）；土壤容重、铵态氮以及总有机碳含量无显著变化（p＜0.05）。LD梯度上，土壤粒径、硝态氮和速效磷显著下降（P＜0.05）；总磷和全钾含量显著增加（P＜0.05）；其余土壤指标均无显著变化（P＞0.05）。刈割三年后（即2020年）， SD梯度的土壤容重、土壤粒径、pH、硝态氮都显著高于MD和LD草甸，土壤含水率则低于MD和LD梯度（p＜0.05）。 （4）刈割三年后，土壤蔗糖酶和蛋白酶活性在三个退化梯度间无显著差异（P＞0.05），SD 梯度的土壤磷酸酶和纤维素酶活性显著高于 MD 和 LD 梯度（P＜0.05），LD梯度的土壤脲酶活性高于MD和SD梯度（P＜0.05）。 （5）刈割三年后，三个退化梯度土壤细菌优势菌群都为放线菌门（Actinobacteriota）、变形菌门（Proteobacteria）和酸杆菌门（Acidobacteriota），土壤真菌优势菌群都为子囊菌门（Ascomycota）和担子菌门（Basidiomycota）。SD 梯度的土壤细菌 Shannon Wiener 多样性指数和真菌群落 Chao1 指数均大于MD和LD梯度（P＜0.05）。土壤细菌的功能菌群相对丰度在三个退化梯度间无显著差异（ P＞0.05 ），土壤真菌的功能菌群相对丰度在退化梯度间差异显著（P＜0.05）。此外，土壤细菌群落复杂度随退化程度加剧而降低，土壤真菌群落复杂度变化则相反。SD梯度的细菌群落呼吸作用和反硝化作用对刈割的响应程度较MD和LD梯度更强烈。 （6）IDEN 结果表明，刈割三年后草甸植物—土壤系统生态网络复杂度随退化程度加剧而增加。植物群落补偿生长指数、土壤速效氮磷、总氮总磷、容重以及pH对退化草甸植物—土壤系统的IDEN有重要作用。 综上，本研究发现研究区重度退化草甸植物—土壤系统对刈割干扰的响应敏感性高于中度退化和轻度退化草甸。该结论表明，滇西北地区的退化高寒草甸植物—土壤系统可能具有较强的自我调节能力，可以适应一定程度的环境干扰。
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