基于绵羊放牧轨迹的绢蒿荒漠草地植物种子消化道传播研究

Seriphidium semidesert is major autumn pasture in Xinjiang, endozoochory of grazing livestock are regarded as major vector of long distance dispersal event in grassland, and determining the species composition of plant communities and the spatial structure of landscape. This research project use Beidou terminals to acquir grazing trajectory data firstly, then we produce vectorization graphs and design the Beidou terminal trajectory computing algorithms and to acquire the spatial-temporal evolution mode of the grazing behavior, and combine the data of seeds diversity according total feces collection method by stages to confirm spatial-temporal feature of endozoochory of grazing sheep. Through filed investigate to clarify the effect of plant diversity within the track surface on grassland by seeds recruitment. Acquir grassland landscape features that grazing sheep dispers plant seeds, from dimensions of grazing grassland original landscape and trajectory surface by using the method of landscape pattern analysis. Eventually reveal spatial-temporal feature endozoochory of sheep and its influence on the grassland plant diversity and landscape features. The project can greatly improve the research content about long distance dispersal of seeds in theoretically, and can provide basis for grazing utilization management and recovery of Seriphidium semidesert grassland.

绢蒿荒漠是新疆主要的秋季放牧地，而放牧家畜消化道传播是种子实现长距离传播的重要途径之一，并能对草地植物多样性和景观特征造成深远影响。本项目以放牧绵羊和绢蒿荒漠草地为研究对象，利用北斗导航系统获得绵羊放牧轨迹数据，然后通过放牧轨迹矢量化和轨迹聚类算法明确放牧轨迹时空特征，同时结合野外分阶段全收粪和粪便内种子多样性分析来确定绵羊消化道传播种子的时空规律；以放牧轨迹为基础，通过对放牧轨迹面内的草地植物物种多样性调查来阐明消化道传播种子输入对草地植物多样性特征的影响；同时利用景观格局分析的方法，从放牧区域草地斑块和放牧轨迹面两个尺度探讨消化道传播作用下的草地景观特征。最终明确放牧绵羊对绢蒿荒漠植物种子消化道传播的时空特征及其对草地植物多样性和景观特征的影响。该项目在理论上可大大完善动物对种子长距离传播有关的研究内容，在实践上可为绢蒿荒漠草地的放牧管理提供参考。

本研究基于广布于北疆地区的绢蒿荒漠草地放牧绵羊为研究对象，通过绵羊放牧轨迹数据获取、轨迹类型划分，野外分阶段全收粪、粪便内种子多样性分析，进行放牧绵羊对植物种子消化道传播相关内容的研究。进一步通过放牧轨迹面内的草地植物物种多样性调查，利用景观格局分析的方法，探讨消化道传播作用下的草地景观特征。主要获得了如下研究结果：（1）春秋季节绵羊放牧轨迹在空间上分布和距离长度上存在显著差异，同时，由于人为组织放牧行为存在差别，使不同畜群的移动轨迹长度和空间分布上也存在差异。从4月至10月，放牧绵羊行走速度变化呈先增加再趋于平缓后减小再增加的趋势。行走速度的日变化为出牧时最高，至中午减慢，下午出牧后速度增加至归牧前达到最高值。（2）绵羊在野外放牧过程中会排放大量粪便，秋季放牧的绵羊粪便内种子种类和数量显著高与春季，15种种子中，有7种为非草地原生群落中的物种，可以随粪便排泄输入到放牧路径上。放牧廊道内的15种原生杂类草种子同样也可以通过消化道传播，增加草地群落结构组成的物种多样性。（3）放牧过程增加了草地区的环境异质性，使群落产生明显的分异，土壤有机质、粪便量、凋落物、放牧强度等6个环境要素主导了群落的异质性。同样地，这些环境要素决定了幼苗的发生类型，而降水和温度则影响幼苗的发生数量及其动态。（4）放牧过程会产生明显的廊道，并对原有的草地景观斑快进行切割导致破碎化程度增加，同时在小尺度上会使廊道内的物种组成与原生植被物种组成产生显著差异，增加了草地景观的异质性程度。