The effects of climate and grazing on the plant and soil traits of various steppe vegetation communities in Mongolia

Abstract

The economic strategy of a plant, or its plant functional traits, is a crucial determinant of the influence of plant species on the functioning of steppe ecosystems and delineates the attributes of the ecosystem. This study aimed to investigate the plant functional traits and macroelement content of plants and soil in various nutrient-limited steppe ecosystems and to elucidate the effects of climate and grazing on these ecosystems. Field surveys were conducted in 2023 and 2024, plant and soil sample materials were collected from three representative steppe ecosystems: mountain steppe (Mungunmort soum, Tuv province - MS), typical steppe (Tumentsogt soum, Sukhbaatar province - TS), and desert steppe (Ikh Nart Nature Reserve, Dalanjargalan soum, Dornogovi province - DS). These sites were selected to capture the ecological variability across Mongolia’s major steppe types. When comparing the community-weighted mean values of plant functional traits, the specific leaf area of plant species was relatively high in the mountain steppe (58.04– 168.15 cm² g⁻¹) and relatively low in the typical and desert steppes (4.44–101.05 cm² g⁻¹), whereas the specific length of the root had the opposite trend. However, when comparing the macroelement contents of plants among the three communities, the phosphorus content of leaves and roots (leaves: MS 0.3 ± 0.03; TS, DS 0.13~0.15 ± 0.02; roots: MS 0.23 ± 0.04; TS, DS 0.13~0.14 ± 0.01) and carbon content in mountain steppe (leaves: MS 2.9 ± 0.11; TS, DS 2.7~2.8 ± 0.1; roots: MS 3.1 ± 0.10; TS, DS 2.6~2.9 ± 0.04) were relatively higher than the other two steppes, while the nitrogen content was low (leaves: MS 0.32 ± 0.03; TS, DS 0.52~0.55 ± 0.02; roots: MS 0.21 ± 0.02; TS, DS 0.28 ± 0.02). As a result of structural equation modeling (SEM) analysis, it was found that climate has a strong direct positive effect on soil chemical properties in the mountain steppe and desert steppe, but a strong direct negative effect on the typical steppe, and an indirect positive effect on plant functional traits through soil chemical properties. Grazing has a direct negative effect on soil chemical properties in the typical steppe and a direct negative effect on plant chemical properties in the mountain and typical steppes. However, there are indirect effects on the plant functional traits and plant and soil chemical traits of the desert steppe. Our findings demonstrate that climate is an important factor in the soil and plant traits across steppe ecosystems, and grazing should be carefully regulated in desert steppe to prevent irreversible degradation. This highlights the adaptive management strategies that need to consider both climatic conditions and ecosystem types when planning the sustainable use of rangelands.

Монгол орны ялгаатай хээрийн ургамал бүлгэмдлийн ургамал, хөрсний шинж чанарт уур амьсгал болон бэлчээрлэлтийн нөлөө

Хураангуй: Ургамлын эдийн засгийн стратеги буюу ургамлын үйл ажиллагааны шинж чанар нь хээрийн экосистемийн чиг үүрэгт ургамлын төрөл зүйлийн нөлөөллийг тодорхойлогч гол хүчин зүйл болдог бөгөөд тухайн экосистемийн шинж чанарыг тодорхойлдог. Шим тэжээлээр хязгаарлагдмал нөхцөлтэй манай орны хээрийн экосистемийн хөрс, ургамлын шинж чанар тодорхойгүй байгаа тул энэхүү судалгаагаар ялгаатай хээрийн бүсийн ургамал бүлгэмдлийг (уулын хээр-УХ, хуурай хээр-ХХ, цөлөрхөг хээр-ЦХ) сонгон түүнд зонхилогч зүйл ургамлын үйл ажиллагааны шинж чанар болон хөрсний шинж чанарыг тодорхойлж, уур амьсгал болон бэлчээрлэлтийн нөлөөг илрүүлэх зорилготой ажиллалаа. Бүлгэмдлийн үйл ажиллагааны жигнэгдсэн дундаж утгыг харьцуулж үзэхэд ургамлын навчны талбайн хэмжээ уулын хээрт харьцангуй өндөр (58.04 –168.15 см2 г-1) бөгөөд хуурай хээр, цөлөрхөг хээрт харьцангуй бага (4.44 –101.05 см2 г-1) байсан бол харин үндэсний урт эсрэг үзүүлэлттэй байна. Харин гурван бүлгэмдлийн ургамлын макро-элементийн агууламжийг бүлгэмдэл хооронд харьцуулахад уулын хээрийн навч болон үндэсний фосфор (навч:УХ 0.3 ± 0.03; ХХ, ЦХ нь 0.13~0.15 ± 0.02; үндэс: УХ 0.23 ± 0.04; ХХ, ЦХ нь 0.13~0.14 ± 0.01), нүүрстөрөгч (навч: УХ 2.9 ± 0.11; ХХ, ЦХ нь 2.7~2.8 ± 0.1 үндэс: УХ 3.1 ± 0.10; ХХ, ЦХ нь 2.6~2.9 ± 0.04) нь бусад хоёр бүлгэмдлээс харьцангуй өндөр харин азотын агууламж (навч: УХ 0.32 ± 0.03; ХХ, ЦХ нь 0.52~0.55 ± 0.02; үндэс: УХ 0.21 ± 0.02; ХХ, ЦХ нь 0.28 ± 0.02) бага байна. Бүтцийн тэгшитгэлийн загварчлалын (SEM) шинжилгээний үр дүнд уур амьсгал нь хөрсний химийн шинж чанарт уулын хээр болон цөлөрхөг хээрийн ургамал бүлгэмдэлд шууд эерэг хүчтэй нөлөөтэй бол хуурай хээрийн ургамал бүлгэмдэлд шууд сөрөг хүчтэй нөлөө үзүүлж байгаа бөгөөд хөрсний химийн шинж чанараар дамжуулан ургамлын шинж чанарт дам эерэг нөлөө үзүүлж байна. Мал бэлчээрлэлт нь хөрсний химийн шинж чанарт хуурай хээрийн бүлгэмдэлд шууд сөрөг, ургамлын химийн шинж чанарт уулын хээр болон хуурай хээрийн бүлгэмдэлд шууд сөрөг нөлөөтэй. Харин цөлөрхөг хээрийн бүлгэмдлийн ургамлын үйл ажиллагаа, ургамлын хими болон хөрсний химийн шинж чанарт шууд бус нөлөөтэй байна. Үүнээс үзэхэд ялгаатай хээрийн ургамал бүлгэмдлийн хөрс болон ургамлын шинж чанарт уур амьсгал чухал хүчин зүйл бөгөөд харин бэлчээрлэлт нь ялангуяа цөлөрхөг хээрт сөрөг нөлөөтэй болохыг харуулж байна.

Түлхүүр үгс: Уулын хээр, хуурай хээр, цөлөрхөг хээр, ургамлын үйл ажиллагааны шинж чанар, ургамлын химийн шинж чанар, хөрсний химийн шинж чанар, уур амьсгалын хүчин зүйлс, бэлчээрлэлт