大兴安岭火烧迹地落叶松人工林生态效应研究

发布时间：2017-12-22 11:43

本文关键词：大兴安岭火烧迹地落叶松人工林生态效应研究　出处：《东北林业大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：为了探讨火烧迹地植被恢复过程中生态效应的变化规律。采用时空互代法,以大兴安岭重度火烧迹地不同恢复年限落叶松人工林为研究对象,以重度火烧迹地作为对照样地,对土壤质量演变、枯落物及土壤水文效应、植物多样性和生物量分配格局以及小气候变化进行了研究,利用主成分分析对植被恢复过程中生态效应进行综合评价。结果表明：(1)植被恢复过程中土壤物理和化学性质波动变化,火烧迹地恢复24 a时土壤容重最小,土壤全氮、全磷、速效磷和有机质含量均最高。植被恢复过程中0-10 cm和10-20 cm土层微生物量碳含量分别为334.77～1764.34 mg/kg和267.17～1123.07 mg/kg,0-10 cm和10-20 cm土层微生物量氮含量分别为34.17～182.14 mg/kg和23.45～84.81 mg/kg。随着恢复年限的增加,土壤微生物量碳、氮含量呈现逐渐升高的趋势。植被恢复过程中土壤酶活性波动变化,恢复24 a时4种土壤酶活性均高于重度火烧迹地,土壤微生物量、酶活性与土壤养分含量密切相关。土壤容重、毛管孔隙度、碱解氮含量、蔗糖酶和过氧化氢酶活性等指标在植被恢复过程中土壤质量评价中占主导地位,植被恢复过程中土壤质量波动变化。(2)植被恢复过程中枯落物层蓄积量为3.01-6.04 t/hm2,枯落物层最大持水量为6.66-30.23 t/hm2。随着恢复年限的增加,枯落物层最大持水量呈现逐渐增大的趋势。枯落物总有效拦蓄深在0.51-1.45 mm之间,表现出随着恢复年限的增加而增强的趋势。枯落物持水量(W)和吸水速率(y)与浸水时间(t)分别按W=k lnt+p和V＝ktn方程变化。植被恢复过程中土壤饱和贮水量显著高于枯落物层最大持水量,土壤入渗性能总体呈现逐渐增强的趋势。火烧迹地恢复24 a时土壤初渗速率、稳渗速率和前70 min累积入渗量均最大,稳渗时间较长,土壤入渗性能较好。霍顿模型能够较好地拟合土壤入渗过程,土壤入渗特征指标与理化性质有较好相关性。植被恢复过程中土壤饱和持水量占林地总持水量的97%以上,火烧迹地恢复24 a时林地总持水量最高,为1180.93t/hm2,恢复16 a时最低,为897.67 t/hm2。土壤滞留贮水量和入渗特征指标在植被恢复过程中枯落物和土壤水文效应评价中占主导地位,植被恢复过程中枯落物和土壤水文效应呈现逐渐增强的趋势。(3)植被恢复过程中草本层物种数、Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener指数、Simpson指数、Pielou均匀度指数和Hurlbert均匀度指数高于乔木层和灌木层。群落物种多样性波动变化,火烧迹地恢复21 a时群落物种数、Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener指数和Simpson指数最高,恢复13 a时群落Pielou均匀度指数和Hurlbert均匀度指数最高。植被恢复过程中乔木层生物量为3.636～115.603 t/hm2,随着恢复年限的增加逐渐增大。灌木层生物量和枯落物层蓄积量呈波动式变化。草本层生物量为0.018-0.408 t/hm2,随着恢复年限的增加逐渐减小。群落生物量为10.80-123.96t/hm2,随着恢复年限的增加逐渐增大。群落物种数、Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener指数和Simpson指数与地表生物量显著或极显著负相关。群落物种数、Margalef丰富度指数、Pielou均匀度指数和Hurlbert均匀度指数在植被恢复过程中植物多样性和生物量分配格局评价中占主导地位。植被恢复过程中植物多样性和生物量恢复效果波动变化。(4)植被恢复过程中6-9月份地表5 cm深处月平均土壤温度为8.22-18.73℃,地表10 cm深处月平均土壤温度为7.70-18.25℃。随着恢复年限的增加,月平均土壤温度、各月份土壤最高温、最低温呈现逐渐降低的趋势,各月份土壤温差呈现逐渐减小的趋势。植被恢复过程中地表5 cm深处土壤温度日较差比10 cm深处大,地表5 cm深处土壤最高温、最低温出现时间比10 cm深处早。随着恢复年限的增加,地表5 cm和10cm深处土壤最高温、最低温出现时间表现出延迟的趋势,土壤温度日较差呈现逐渐减小的趋势。植被恢复过程中6-9月份月平均空气温度为7.67-18.92℃,月平均空气湿度为58.71-82.90%。植被恢复过程中月平均空气温度呈现降低的趋势,月平均空气相对湿度呈现增加的趋势。空气温度日变化呈倒“U”型,空气相对湿度日变化呈“U”型。随着恢复年限的增加,空气温湿度最高值、最低值出现时间表现出延迟的趋势,空气温度和空气相对湿度日较差呈现逐渐减小的趋势。土壤温度、空气温度及空气相对湿度之间表现出较强的相关性。土壤温度和土壤温度日较差在植被恢复过程中小气候因子评价中占主导地位。植被恢复过程中落叶松人工林朝向更加阴、凉、湿的方向发展。(5)土壤质量指标在植被恢复过程中生态效应评价中占主导地位,是重度火烧迹地植被恢复过程中生态效应恢复效果的主要影响因子。由此可知,重度火烧迹地经过植被恢复后,随着恢复年限的增加,生态效应呈现逐渐增强的趋势。
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S718.5

【参考文献】

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