青藏公路取土迹地恢复群落植物种群空间分布及化学计量特征的研究

发布时间：2017-05-29 03:06

  本文关键词：青藏公路取土迹地恢复群落植物种群空间分布及化学计量特征的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：恢复筑路取土迹地的植物群落既是保证路基安全和控制水土流失的关键,又是青藏高原退化高寒草地恢复的重要组成部分。生态化学计量是揭示退化草地自然恢复过程中土壤和植物间养分互作的重要方法,而种群空间分布格局特征是解析植物群落适应因公路施工筑路取土而引起的差异化环境的重要手段。本研究通过调查分析青藏公路取土工程迹地经过18-19年自然恢复的恢复群落和天然群落内主要植物和土壤C、N、P元素的计量特征及群落内优势种和共有伴生种的空间分布格局,旨在明确筑路取土迹地对植物和土壤C、N、P元素的计量特征格局的影响,阐明种群空间分布格局及其对筑路取土迹地所造成的差异化环境的响应,探究种群空间分布格局与植物、土壤化学计量特征的相关性,确定草地植被正向恢复的限制元素,为青藏高原筑路取土迹地植被恢复治理工作提供科学决策依据。结果表明：1植被恢复程度因地点而异且部分群落演替方向仍不明确青藏公路筑路取土迹地经历了近20年的自然恢复已经逐步实现植物群落的定居。植被群落盖度、生物量和组成均显示出一定的恢复能力,但不同取样点恢复程度存在明显差异,部分地点工程迹地恢复群落演替方向仍不明确。应避免对工程迹地恢复群落的再破坏和人为干扰,必要时采取人工辅助恢复措施,为取土迹地植被恢复创造适宜的条件。2恢复群落种群以聚集分布为主且聚集强度高于天然群落恢复群落和天然群落植被种群基本上呈聚集分布格局,且总体上恢复群落中优势种和共有的主要伴生种的聚集强度要高于天然群落,说明恢复群落种群通过聚集分布发挥种群群体效应以逐渐适应当地立地条件,植物种内竞争增加,而种间竞争减少,有利于植物群落内物种数增加和植被恢复正向演变。3恢复群落植物叶片N、P含量大于天然群落叶片N、P含量恢复群落与天然群落物种水平植物叶片C含量没有显著差异。恢复群落植物叶片N含量较高,主要原因是恢复群落内较低的植被盖度引起的地表增温和较高比例的豆科植物提升了土壤N的供应。恢复群落植物叶片P含量高于天然群落,其主要原因一方面是地势低洼的筑路取土迹地容易汇集来自周边天然草地土壤淋溶与地表径流而损失的P元素,另外一方面是恢复群落的低盖度促进了土壤升温,进而加强了植物凋落物的分解释放P元素。叶片C：N和C：P作为反映植物吸收营养元素时所能同化C的能力和表征植物营养元素的利用效率的指标在两群落类型间没有显著差异。4恢复群落土壤养分趋向正向演变且其计量比与对照存在差异筑路取土迹地的草地-土壤系统经历了近20年的自然恢复演替,土壤养分明显改善,土壤肥力正发生着正向的演替。在两年的总体水平上恢复样地在0—10cm和10—-20 cm的土层内的土壤有机碳SOC各占天然样地的82%和71%,恢复样地的全氮(STN)含量在两土层中各占天然样地的78%和75%,恢复样地的全磷(STP)含量与天然样地的STP含量相当。恢复样地和天然样地SOC:STN比差别不大,恢复样地SOC:STP低于天天然样地表明工程迹地土壤P有效性较高,恢复样地STN:STP显著低于天然样地。5种群空间分布格局与植物、土壤化学计量特征的相关关系相关分析结果表明,种群聚集强度与P含量和C：P有显著相关关系。土壤养分方面,负二项参数K值与STN的显著正相关结果说明植物在应对恢复群落中氮素养分较贫瘠的微环境时选择了加强聚集分布的适应策略。植物叶片P含量受到土壤STP的显著影响。植物叶片C：N、C：P比值与土壤STP有显著的负相关关系。6植被主要受磷限制且恢复群落养分限制格局在年际间存在分异青藏高原北部高寒草地物种水平植物叶片N：P在2012和2013两年间并无显著的差异,综合N、P元素限制的判定阂值和叶片土壤养分相关分析结果表明研究地区草地植被主要受到P元素的限制,且工程迹地草地恢复群落在2012年比天然群落容易受到P元素的限制,而在2013年相比较天然群落更趋向受N、P共同限制。
【关键词】：青藏高原 高寒草地 工程迹地 恢复群落 空间分布格局 叶片C、N、P计量特征 土壤养分特征
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：Q948.1
【目录】：

• 中文摘要3-6
• Abstract6-12
• 第一章 绪论12-27
• 1.1 研究意义12-14
• 1.2 国内外相关研究综述14-26
• 1.2.1 工程干扰对高寒草地的影响及其迹地的恢复14-18
• 1.2.2 工程干扰对植物群落特征的影响18-19
• 1.2.3 工程干扰对植物种群特征的影响19-21
• 1.2.4 工程干扰对恢复植物化学计量特征的影响21-26
• 1.3 研究内容26-27
• 第二章 研究区概况与研究方法27-31
• 2.1 研究区概况27
• 2.2 研究方法27-31
• 2.2.1 试验设计与调查点选择27-28
• 2.2.2 调查取样方法28
• 2.2.3 样品测定28
• 2.2.4 数据处理方法28-31
• 第三章 结果31-44
• 3.1 恢复群落与天然群落的主要群落特征31-33
• 3.2 恢复群落与天然群落主要种群的空间分布格局33-36
• 3.3 恢复群落与天然群落植物叶片C、N、P化学计量特征36-39
• 3.3.1 植物叶片C、N、P含量和计量特征36
• 3.3.2 植物叶片C、N、P含量和计量比的年际变化36-37
• 3.3.3 植物叶片C、N、P含量和计量比的相关性37-38
• 3.3.4 恢复群落与天然群落植物叶片C、N、P含量和计量比38-39
• 3.4 恢复群落与天然群落土壤养分含量与计量比的变化特征39-41
• 3.4.1 恢复样地和天然样地的土壤养分含量和计量特征39-40
• 3.4.2 土壤养分含量和计量比的垂直分布特征40-41
• 3.5 种群空间分布格局与化学计量特征的关系41-44
• 3.5.1 种群空间分布格局与植物叶片C、N、P计量特征的相关性41-42
• 3.5.2 种群空间分布格局与土壤养分含量和计量特征的相关性42-43
• 3.5.3 植物与土壤养分元素计量特征的相关性43-44
• 第四章 讨论44-53
• 4.1 筑路取土迹地恢复群落主要群落特征44-45
• 4.2 筑路取土迹地恢复群落空间分布格局45-46
• 4.3 筑路取土迹地对恢复群落C、N、P计量特征的影响46-48
• 4.4 恢复群落与天然群落土壤养分计量特征48-49
• 4.5 叶片、土壤养分含量及计量特征和空间分布格局的关系49-50
• 4.6 植物氮磷养分限制格局50-53
• 第五章 主要结论、存在问题及展望53-56
• 5.1 主要结论53-55
• 5.1.1 恢复群落与天然群落的主要群落特征的差异53
• 5.1.2 筑路取土迹地对恢复群落空间分布格局的影响53
• 5.1.3 筑路取土迹地对植物叶片养分计量特征的影响53-54
• 5.1.4 筑路取土迹地对土壤养分元素化学计量特征的影响54
• 5.1.5 种群空间分布格局与植物、土壤化学计量特征的关系54
• 5.1.6 植被氮磷养分受限格局的判定54-55
• 5.2 存在的问题与研究展望55-56
• 参考文献56-62
• 研究生期间发表的学术论文62-63
• 致谢63

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本文编号：404006