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高寒放牧系统是世界独特的生态系统之一,为此,以青藏高原高寒草甸—藏羊轮牧系统为研究对象,通过系统观测植被、家畜、土壤对放牧管理的响应,揭示高寒草甸土-草-畜互作的动态特征,可为高寒牧区的可持续发展提供决策依据。主要结果如下:1)不放牧和16羊/ha的放牧率降低高寒草甸物种丰富度、香农-维纳指数和植物个体密度,而8羊/ha显著提高了物种丰富度、香农-维纳指数和植物个体密度。草地植物多样性与草地现存量呈驼峰曲线变化(Y=-0.0033x~2+0.4875x-1.3179)。封育提高了高寒草甸植物的生产力。随着放牧率的增大,禾草、莎草、高适口植物、高度为20cm-40cm植物的密度下降,杂类草、低适口植物、不适口植物、高度小于20cm植物的密度增加;豆科、中度适口植物、高度大于40cm植物变化不明显。2)2011和2012年,8羊/ha放牧率的家畜体重比16羊/ha分别高15.7%(P=0.011)和8.8%(P=0.02),2010年差异不显著(P=0.612)。2011年,8羊/ha放牧率的家畜日增重比16羊/ha高15.7%(P=0.011),2010和2012年差异不显著(P=0.612)。家畜采食量在2010、2011和2012年8羊/ha比16羊/ha分别高出9.6%(P=0.004)、14.5%(P=0.001)和12.4%(P=0.001)。干物质采食量(R~2=0.9285,P<0.001)、家畜平均日增重(R~2=0.2415,P=0.015)与香农-维纳多样性指数均呈正相关关系,草地植物多样性的提升有利于增加家畜生产性能。3)经24个月分解,8羊/ha放牧率羊粪干物质、有机碳、氮、磷和钾的分解率比围封高20.1%(P<0.001)、21.9%(P<0.001)、25.5%(P<0.001)、18.6%(P<0.001)和17.6%(P=0.001)。8羊/ha放牧率较0羊/ha显著降低了羊粪木质素(P<0.001)、钙(P<0.001)、镁(P<0.001)、锌(P<0.001)、铜(P<0.001)和硫(P<0.001)含量,显著提高了灰分含量(P<0.001)、碳氮比(P<0.001)和碳磷比(P<0.001)。16羊/ha放牧率比0羊/ha显著降低了中性洗涤纤维(P=0.002)和酸性洗涤纤维含量(P<0.001)。暖季放牧地,羊粪分解最快的放牧率为9.92羊/ha,分解50%大约需15个月,分解90%需53个月;冷季放牧地,羊粪分解最快的放牧率为9.73羊/ha,分解50%大约需17个月,分解90%需60个月。羊粪干物质(R~2=0.5982,P<0.001)、氮(R~2=0.7187,P<0.001)、有机碳(R~2=0.6253,P<0.001)、磷(R~2=0.6543,P<0.001)和钾(R~2=0.6516,P<0.001)的分解率与香农-维纳多样性指数呈现正相关关系,草地植物多样性的提升将加快家畜粪便物质循环。4)2012年,相对于封育,8羊/ha放牧率显著增加了高寒草甸牧草粗蛋白16.2%(P<0.001)、磷13.1%(P=0.004)、脂肪9.5%(P=0.015)、可溶性碳水化合物13.8%(P<0.001)、灰分10.6%(P<0.001)、钾19.2%(P<0.001)、镁8.1%(P<0.001)和锌12.9%(P<0.001)含量,降低牧草中锰9.6%(P=0.005)、铜14.6%(P=0.001)、中性洗涤纤维11.3%(P=0.003)、酸性洗涤纤维含量4.8%(P=0.019)、碳氮比20.4%(P<0.001)和碳磷比18.5%(P<0.001);放牧率对牧草有机碳和钙含量没有显著影响。牧草粗蛋白(R~2=0.6654,P<0.001)、磷(R~2=0.7595,P<0.001)、钾(R~2=0.642,P<0.001)、可溶性碳水化合物(R~2=0.4145,P<0.001)、粗脂肪(R~2=0.5531,P<0.001)、灰分(R~2=0.4822,P<0.001)、镁(R~2=0.5784,P<0.001)和锌(R~2=0.5371,P<0.001)含量与香农-维纳多样性指数呈正相关关系,较高的草地多样性能提升牧草品质。5)随着放牧率的增加,土壤有机碳、全氮、钾和硫含量降低。与封育相比,8羊/ha显著提高了土壤磷、土壤微生物量碳和氮含量15.1%(P<0.001)、38.3%(P<0.001)和65.1%(P<0.001),16羊/ha显著降低了土壤钙、锌、锰和镁含量16.9%(P<0.001)、32.6%(P<0.001)、10.1%(P<0.001)和16.1%(P<0.001)。放牧率对土壤铜含量没有显著影响(P=0.5351)。土壤全磷(R~2=0.5872,P<0.001)、土壤微生物量碳(R~2=0.5931,P<0.001)、氮(R~2=0.4197,P<0.001)和镁(R~2=0.1678,P<0.001)含量与香农-维纳多样性指数呈正相关关系,草地多样性提升有利于增加微生物活性。6)经24个月分解,8羊/ha放牧率凋落物干物质、有机碳、氮、磷和钾的分解率比围封高23.9%(P<0.001)、.21.1%(P=0.001)、22.1%(P=0.001)、20.2%(P<0.001)和23.2%(P<0.001)。8羊/ha放牧率较0羊/ha显著降低了凋落物木质素(P<0.001)、钙(P<0.001)、镁(P<0.001)、锌(P<0.001)、铜(P<0.001)和硫(P<0.001)含量,显著提高了灰分含量(P<0.001)、碳氮比(P<0.001)和碳磷比(P<0.001)。16羊/ha放牧率比0羊/ha显著降低了中性洗涤纤维(P=0.002)和酸性洗涤纤维含量(P<0.001)。暖季放牧地,凋落物分解最快的放牧率为9.51羊/ha,分解50%大约需16个月,分解90%需54个月。冷季放牧地凋落物分解最快的放牧率为9.82羊/ha,分解50%大约需18个月,分解90%需61个月。凋落物质量(R~2=0.8809,P<0.001)、氮(R~2=0.5791,P<0.001)、有机碳(R~2=0.3143,P<0.001)、磷(R~2=0.6171,P<0.001)和钾(R~2=0.7055,P<0.001)的分解率与香农-维纳多样性指数呈现正相关关系,维持草地较高的多样性能加速草地凋落物物质循环。本研究表明放牧率对高寒草甸土壤理化性质、牧草产量和品质、植物多样性、凋落物与畜粪分解、藏羊生产力有显著影响,根据这些指标,明确了适宜放牧率对于揭示高寒草甸土壤、植被和家畜的物质循环规律,以及高寒放牧系统的可持续管理具有理论和实践价值。