黄土丘陵沟壑区抗侵蚀植物及其群落特征研究

发布时间：2017-12-24 23:29

  本文关键词：黄土丘陵沟壑区抗侵蚀植物及其群落特征研究　出处：《中国科学院研究生院(教育部水土保持与生态环境研究中心)》2016年博士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：黄土丘陵沟壑区水土流失严重,土壤侵蚀严重干扰着植物的发育与演替过程。在土壤侵蚀严重地区生存的植物,采用不同的生存策略适应和抵抗土壤侵蚀造成的各种胁迫与干扰,并能发展为可抵抗土壤侵蚀的植物群落。本研究基于对黄土丘陵沟壑区延河流域多年植被调查资料的整理分析,根据抗侵蚀植物定义及Braun-Blanquet植物社会学方法,筛选该区潜在的抗侵蚀植物,探讨其适应机制及其在群落中的作用,分析不同抗侵蚀植物的演变规律;通过对不同侵蚀环境下植物群落的调查与分析,阐明植被恢复过程中不同抗侵蚀植物群落改善土壤侵蚀环境的能力;通过计算不同抗侵蚀植物群落结构化植被因子指数,并结合其土壤侵蚀量数据,探明能够抵抗土壤侵蚀的群落结构特征。主要研究结果如下:1)共筛选出潜在抗侵蚀植物42种,分属18科33属。禾本科、豆科、菊科、蔷薇科在研究区占优势地位,是退耕地植被恢复演替过程中的主要植物组成。该区气候的自然选择决定了地区植物生长型以灌、草为主,灌木多为高位芽或地上芽植物,多年生草本植物以地面芽为主;水分生态类型以中生、旱生为主。2)42种抗侵蚀植物通过土壤种子库、植冠种子库、种子萌发休眠策略、幼苗建植及营养繁殖等方式维持自身的生存繁衍;通过解剖形态上的特殊结构、厚的保护组织、发达的栅栏组织以及生理上的抗氧化机制和渗透调节作用中的一种或是数种机制来适应侵蚀环境。不同抗侵蚀植物生态位宽度在0.023-0.359之间,抗侵蚀植物在适宜生境中可作为群落优势种或伴生种,在其它生境条件下是群落偶见种。3)在自然恢复过程中,草本群落演替后期抗侵蚀植物开始出现生境分化;延河流域南部森林带、中部森林草原带的沟坡与沟沿线等局部区域分别有乔、灌木的分布,北部草原带则少见灌木。在刺槐林下植被恢复过程中,林下出现的抗侵蚀植物较少,只有部分一年生杂草和禾本科植物的存在;人工林逐渐衰退后,演替中后期的植物开始成为林下植被的优势种。在人工灌木林生长相对稳定的时期,林下抗侵蚀植物并没有出现更替。4)由较多物种形成的群落结构尤为重要,不同物种组成的地上和地下复杂层次结构才能起到有效改善土壤侵蚀环境的作用。抗侵蚀植物群落的改善能力与群落所处的生境密切相关,在延河流域南部森林带,乔、灌、草形成的群落层次结构及较多的枯落物是改善土壤环境的主要因素;在中部森林草原带和北部草原带,植物细根的作用是改善土壤环境的关键因素。5)不同群落类型有各自能有效减少土壤侵蚀强度的结构化植被因子指数Cs。演替早期群落及人工林未表现出较强的减蚀能力,当Cs分别大于20%和30%左右,且草本层和枯落层盖度较大时,土壤侵蚀强度小于2500 t km-2 yr-1。演替中、后期群落及自然乔、灌群落Cs分别大于30%和36%,且近地面的灌木、草本层及贴地面的枯落层中至少有一层盖度较大时,可有效减少土壤侵蚀,尤其在暴雨年份,禾本科植物群落及自然乔、灌群落能有效控制土壤侵蚀,当Cs分别大于38%和30-40%,且近地面至少有一层盖度较大时,土壤侵蚀强度小于黄土高原地区允许土壤流失量。不同水文年群落能有效抵抗土壤侵蚀的Cs值有明显区别,暴雨年份植物群落有效减少土壤侵蚀所需的Cs值较高。
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(教育部水土保持与生态环境研究中心)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S157
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本文编号：1330422