南水北调中线水源区退耕地植物群落演替特征的研究 ——以陕南宁陕县寨沟区域为例

论文摘要

我国水资源分布南多北少,与生产力布局不相适应。京、津、华北地区是我国水资源供需矛盾最为突出的地区。随着人口的增加、经济的发展,水资源供需矛盾更加突出,并产生了严重的生态环境问题,不仅制约了当地经济社会正常发展,甚至影响到国家的可持续发展战略。为解决这一系列矛盾,国家实施了南水北调工程。南水北调工程是我国一项具有重要战略意义的工程,从生态环境的角度来看,中线工程不仅是一项跨流域的调水工程,而且还是一项规模宏大的生态环境工程。调水对生态环境产生的不利影响主要集中在调水区,因此保护水源区的生态环境,是实施南水北调工程的基本前提和重要目标。南水北调中线水源区大多地方处于山区,存在大面积的坡耕地,为保护水源区生态环境和防治水土流失,国家在该地区实施了退耕还林（草）和生态恢复工程。由此也产生了大面积的退耕地,退耕地是生态系统从逆行演替向进展演替发展的转折点,退耕地的植被恢复和重建也就成了一项具有重要意义的研究课题。本文以南水北调中线水源区宁陕县寨沟区域为研究对象,从植物群落特征、植物群落的排序、植物群落生物多样性、群落中主要物种生态位等方面探讨了该区域退耕地植物在演替过程中的群落类型、结构、生态位及分布格局、生物多样性变化情况,以及主要物种间的关系,并提出了该区域生态修复的建议。主要结论如下:本文根据对研究区域内退耕1-20年样地自然恢复后的植物种类的调查,分析了研究区域内的植物区系组成和植物群落类型。结果表明研究区域内物种组成以菊科、禾本科、蔷薇科植物为主。由于植物群落还没有达到草本植物演替的顶级阶段,很多都还处于次生裸地植被恢复的初期,所以单科单属、单科单种、单属单种的物种所占比重较高。植物区系组成以北温带成分和世界广布成分为主。根据植物群落学-生态学原则,可将研究区域植物群落分为1个植被型、2个群系、6个群丛。对不同样地土壤容重、含水率、有机质含量,以及各样地地下生物量、地上生物量的研究,表明土壤的性质以及各群落的生物量与退耕地退耕时间密切相关。在0-30cm土层范围内土壤容重随着退耕地退耕时间的增加而减小;在退耕4年后,土壤含水率达到比较稳定的水平,平均含水率在18.54-22.10%之间变化。通过对研究区域7个样地内植物群落的PCA排序和聚类分析,可以把1-20年的退耕地的植物群落演替分为4个演替阶段。选取Odum、Margalef、修正的Hurlbert、Gleason、Whittaker、Audair和Goff、Simpson等多样性指数等对不同样地植物群落的生物多样性进行计测。结果表明,群落的多样性指数与退耕年限有关,退耕年限长的样地群落演替时间长,物种数量多,群落结构复杂,多样性指数高;反之群落物种多样性指数低。运用Levins和Shaanon-Wiener指数对不同样地植物群落种群的生态位进行了计测,运用Petraitis普遍重叠指数和生态位分离指数计算了不同样地植物群落种群之间生态位重叠情况。结果表明,种群生态位宽度越大,对环境的适应能力越强,对资源的利用能力也越强;生态位重叠越大,种群间的生态位相似性越大,利用资源的相似性程度越高。通过对研究区域内植物群落的调查研究,本论文认为小白酒草、艾蒿、一年蓬、蛇莓、大披针苔草、蕺菜、白茅可以作为该区域退耕地植被修复在草本演替时期的乡土植物中的备选植物。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及目的
• 1.2 植物群落演替理论与研究进展
• 1.2.1 植物群落演替理论与研究方法
• 1.2.2 演替的研究方法
• 1.2.3 植物演替研究进展
• 1.2.4 我国植物演替研究面临的问题
• 第2章 研究区域概况
• 2.1 地理位置与范围
• 2.2 自然条件
• 2.2.1 气候水文
• 2.2.2 岩性土壤
• 2.2.3 植被动物
• 2.3 社会经济状况
• 第3章 研究内容、方法和技术路线
• 3.1 研究区域内样地基本情况
• 3.2 主要观测项目及方法
• 3.2.1 植被频度
• 3.2.2 植被覆盖度
• 3.2.3 植物地上和地下生物量测量
• 3.2.4 土壤容重
• 3.2.5 土壤有机质
• 3.3 研究技术路线
• 第4章 不同演替阶段植物群落特征和排序
• 4.1 物种构成特征
• 4.2 植物区系组成
• 4.3 植物群落类型
• 4.4 不同演替阶段各群落土壤理化特征
• 4.5 不同演替阶段群落的PCA排序和系统聚类
• 4.5.1 不同退耕年限耕地植物群落Bray-Curtis距离系数
• 4.5.2 PCA排序的计算方法
• 4.5.3 结果与分析
• 第5章 不同演替阶段群落的生物多样性
• 5.1 引言
• 5.2 物种多样性的测度
• 5.3 结果与分析
• 第6章 不同演替阶段群落种群生态位
• 6.1 引言
• 6.2 生态位的计测
• 6.3 结果与分析
• 第7章 生态修复的建议
• 第8章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的科研成果