备课素材：放牧强度对草原生态系统净初级生产量的影响-2023——2024学年度第一学期高中生物学选择性必修二

放牧强度对草原生态系统净初级生产量的影响 先看一道试题: 放牧强度可影响人工草地的物质循环和能量流动。图1是亚热带某人工草地在不同放牧强度下牧草净光合产量(净光合产量=光合作用合成量-呼吸作用消耗量)的变化图,G0为不放牧,G1~G3为放牧强度逐渐增强。 据图回答: (1)5~10月份的最适放牧强度是 (从G0~G3中选填), 月份可被初级消费者利用的总能量最多。 (2)与放牧草地相比,8月份不放牧草地净光合产量明显偏低的原因有 (多选)。 A.过多枝叶对下层植物有遮光作用 B.植株衰老组织较多 C.缺少动物粪尿的施肥作用 D.草地生态系统的物质循环加快 (3)据图1分析,为使牧草净光合产量维持在最水平,4~10月份需要采取的放牧措施是 。 (4)牧草的光合作用强度可用单位时间和面积的 来表示。 (5)在牧草上喷32P标记的磷肥,检测32P在初级和次级消费者中的放射强度,结果见图2。其中A消费者处于第 营养级。 (6)在生态系统的生物成分中,生产者体内的32P除被消费者利用外,还有部分进入 。 答案: (1)G2 6 (2)ABC (3)4月份不放牧,5~10月份放牧强度保持在G2水平 (4)有机物生成量(CO2的消耗量或O2生成量) (5)二 (6)分解者 解析: (1)据图可知5~10月份的最适放牧强度是G2(该强度下净光合产量最大),6月份可被初级消费者利用的总能量最多。 (2)不放牧,草地枝叶过多,对下层植物有遮光作用,有机物合成下降;不放牧,被动物摄食的少,植株自然衰老的组织多,有机物消耗增加;不放牧,缺少动物粪尿的施肥作用,影响有机物合成,这些因素都会降低净光合产量,因此ABC正确。与放牧草地相比,不放牧草地物质循环因消费者少而减慢,D错。 (3)由图1可见,4月份放牧强度为G0(即不放牧)时牧草净光合产量最高,5~10月份放牧强度为G2时牧草净光合产量最高,故为使牧草净光合产量维持在最高水平,4~10月份需要采取的放牧措施是4月份不放牧,5~10月份放牧强度保持在G2 水平。 (4)牧草的光合作用强度可用单位时间和面积的有机物生成量(CO2的消耗量或O2生成量)表示。 (5)A先于B放射性强度达到最大值,因此可推测32P先出现在牧草体内,然后随食物链依次进入A(初级消费者或第二营养级)、B(次级消费者)。 (6)在生态系统的生物成分中,生产者体内的32P除被消费者利用外,还有部分进入分解者。 这道试题涉及到了放牧强度对草原生态系统的影响。 我国天然草地面积近40亿亩,主要分布在西部和北部的干旱、半干旱和高寒地区,占国土面积的27.6%,是陆地重要自然生态系统。作为生态与生产功能复合体,草原被誉为“水库”“钱库”“粮库”和“碳库”,对维护国家生态安全和经济社会可持续发展具有不可替代的作用。 然而,我国草原生态系统整体仍较脆弱,约70%的草原处于不同程度的退化状态,究其原因,与长期以来草原生态保护与生产发展之间的关系失衡、牧民生计维持与家庭增收过度依赖畜牧业发展、草原生态价值没有得到充分实现等密切相关。 放牧是影响全球草地生态系统土壤退化、土壤健康和碳汇能力的重要管理因素。碳汇能力是指一个国家通过各项手段,如植树造林、植被恢复之后,能够处理并吸收大气中二氧化碳的能力。草地类型、放牧强度和放牧持续时间均会影响草地生态系统的碳汇能力。 1.不放牧(轻度放牧)对草原的影响 不放牧或轻度放牧减少了牲畜粪便还土,减少部分土壤有机质的输入,降低草原土壤肥力,植被生长不良,初级生产量下降;由于之前人类活动较多,牧区少有野生动物活动,现在不放牧或轻度放牧可能会使一些生长繁殖能力强的植物侵占草原,扰乱草原生态平衡。 很多人认为放牧就是对草场进行破坏,但事实上适当的轻度或中度放牧可以维持甚至增加碳储量,也会通过减少植物病害来间接保护草地。 2.适度放牧对草原的影响 适度放牧可以减少载畜量,减轻草原的压力,有利于草原的更新;畜量减少,有利于减少牲畜踩踏对草原破坏,有利于草原休养生息;牲畜数量少,对水资源消耗减少,利于植被生长。 (1)啃食,牲畜所消耗的饲料的高度和数量直接影响牧草茎的高度和叶面积,啃食过多的枝叶反而提高牧场的光合作用,因为去除了上层枝叶对下层的遮光影响。植物的茎、叶和根是相互依存的,牧场的根可以通过茎叶光合作用获得碳水化合物,而茎叶生长所需的水分和营养也通过完整的根系获得。 (2)粪便、牲畜排泄粪便改变土壤养分状况,主要是氮、磷、钾。营养回报的量主要与放牧的量、放牧的频率和牲畜的年龄有关。牲畜所返回的营养物质含量相对较高,但并非所有的营养物质都能被植物迅速吸收。尿液中的养分主要是氮和钾,它们的可用性很高。粪便中含有丰富的磷,但由于粪便主要是固体,养分不会像尿液一样快速进入土壤,而是缓慢释放,特别是在中国北方干旱和半干旱的