页岩侵蚀退化区不同生态恢复阶段植被与土壤特征研究

论文摘要

1、宜昌页岩区十字沟小流域由于历史上人为干扰程度的不同，当地植被自然恢复处于侵蚀劣地，灌草丛群落，疏林灌丛群落，针叶林群落，针阔混交林群落一系列生态恢复演替不同阶段。本文采用“空间代替时间”的方法，对各个恢复阶段植被群落的动态特征，包括物种组成结构、物种多样性、地上生物量、土壤营养元素含量及土壤物理性质进行了比较研究，并分析了页岩侵蚀退化区植被自然恢复过程中植被与土壤的变化规律。研究结果如下：(1)十字沟小流域植被物种多样性指数变化总体上随群落演替的发展逐渐增加。其中多样性指数随着群落演替的发展逐渐增加；物种丰富度在针叶林群落最高达到15，针阔混交林又有所降低；均匀度指数在针阔混交林最高，但在演替其他阶段都较侵蚀劣地低。(2)随群落演替的发展，地上生物量逐渐增加。从灌草丛群落到针阔混交林群落，地上生物量分别较侵蚀劣地增加了4.2倍、7.9倍、19.1倍、22.4倍，这表明在页岩侵蚀退化区随着植被群落的自然演替，群落生产力逐渐增强。(3)随群落演替的发展，群落中土壤全氮含量、水解性氮含量及有机质含量都逐渐增加，全磷含量及有效磷含量均表现出先减小后增加的变化趋势，而钾素含量则随着植被的生长表现出减小的趋势；土壤容重从侵蚀劣地阶段的1.51g／cm~3减小到1.31g／cm3，土壤中＞2mm石砾含量随植被的自然恢复从初期的79.69％降至14.45％；随群落演替的发展，土壤保水性能逐渐增强。(4)由于样地内土壤基本为母岩风化碎屑，在植被恢复初期阶段，尚未形成大团聚体；随着植被群落的演替，土壤大团聚体含量逐渐增加，其中土壤＞4mm干筛团聚体含量在侵蚀劣地、灌草丛、疏林灌丛、针叶林、针阔混交林群落逐渐增加，分别为0％、0％、37.87％、58.69％、79.56％，＞2mm干筛团聚体含量分别为0％、13.59％、64.92％、72.25％、91.98％；＞0.25mm水稳性团聚体含量随着植被的恢复逐渐增加，分别较侵蚀劣地增加了59.38％、63.58％、63.88％、78.80％。2、选择不同恢复年限的典型人工育林地作为样地，通过比较不同恢复年限人工林群落植被覆盖度、土层厚度、土壤有机质含量、土壤团聚体含量变化得出以下结论：(1)通过人工措施对页岩侵蚀劣地的干预，随着恢复时间的延长，人工林群落植被覆盖度有所增加，从初期的25％增加到60％；群落地上生物量从初期的2.21t／hm~2增加到10.18t／hm~2。(2)随恢复时间的延长，群落中土壤平均厚度有所增加，土壤有机质含量逐渐增加，土壤中石砾(＞2mm)含量逐渐减少。其中恢复6a的人工林群落中有机质含量较人工育林初期(对照样地)的人工林群落有机质增加了1.2倍，土层平均厚度由对照样地的0.1cm增加到2.6cm，而土壤中的石砾(＞2ram)含量则较1年样地减少了21％。宜昌十字沟小流域页岩侵蚀劣地基础上的人工育林措施初步表现出了生态恢复效果。由此可见，对该流域内页岩侵蚀劣地实施人工育林措施能够保证生态系统正向演替的启动。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 研究目的与意义
• 1.2 生态恢复理论
• 1.2.1 恢复生态学
• 1.2.2 退化生态系统
• 1.2.2.1 退化生态系统概念
• 1.2.2.2 生态系统退化原因
• 1.2.2.3 退化生态系统类型
• 1.2.3 植被恢复
• 1.2.3.1 植被恢复概念
• 1.2.3.2 植被恢复国内外研究概况
• 1.3 研究内容与技术路线
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.1.1 页岩退化生态区植被自然恢复过程中植被特征变化
• 1.3.1.2 页岩退化生态区植被恢复过程土壤特征变化
• 1.3.1.3 人工育林措施在页岩侵蚀劣地上的生态恢复效果
• 1.3.2 技术路线
• 2 试验材料与方法
• 2.1 研究区域概况
• 2.1.1 自然概况
• 2.1.2 水文、气象
• 2.1.3 植被资源
• 2.1.4 社会经济概况
• 2.1.5 水土流失概况
• 2.1.5.1 水土流失现状
• 2.1.5.2 水土流失危害
• 2.1.6 生态恢复措施及初步成效
• 2.1.6.1 生态恢复措施
• 2.1.6.2 综合防治效益
• 2.2 研究方法
• 2.2.1 样地选择与采样
• 2.2.1.1 植被自然恢复群落样地选择与采样
• 2.2.1.2 人工恢复群落样地选择与采样
• 2.2.2 样地调查
• 2.2.2.1 植被自然恢复群落样地调查
• 2.2.2.2 人工恢复群落样地调查
• 2.2.3 物种多样性计算方法
• 2.2.4 土壤理化性质分析
• 2.2.5 统计分析
• 3 结果与分析
• 3.1 不同恢复阶段生态群落植被特征研究
• 3.1.1 调查样地植被概况
• 3.1.2 不同恢复阶段植被群落地上生物量
• 3.1.3 不同恢复阶段群落植被物种多样性特征
• 3.1.3.1 乔木层物种多样性特征
• 3.1.3.2 灌木层物种多样性特征
• 3.1.3.3 草本层物种多样性特征
• 3.1.3.4 群落总体物种多样性特征
• 3.1.4 小结
• 3.2 不同恢复阶段群落土壤特征
• 3.2.1 土壤氮、磷、钾养分含量比较
• 3.2.1.1 氮含量
• 3.2.1.2 磷含量
• 3.2.1.3 钾含量
• 3.2.2 土壤有机碳含量比较
• 3.2.3 土壤pH值
• 3.2.4 土壤物理性质
• 3.2.4.1 土壤石砾含量及土壤容重
• 3.2.4.2 土壤水分特征
• 3.2.4.3 土壤饱和导水率
• 3.2.4.4 土壤团聚体组成分析
• 3.2.5 小结
• 3.3 人工育林措施生态恢复效果分析
• 3.3.1 人工育林样地概况
• 3.3.2 不同恢复年限人工林群落地上生物量变化
• 3.3.3 不同恢复年限人工林土壤有机质含量变化
• 3.3.4 不同恢复年限人工林土体容重及土壤石砾含量变化
• 3.3.5 小结
• 4 结语
• 4.1 页岩侵蚀退化生态系统自然恢复过程群落特征
• 4.2 页岩侵蚀劣地人工育林措施的生态恢复效果
• 4.3 页岩侵蚀劣地生态恢复措施初探
• 参考文献
• 致谢