黄土丘陵区天然草地群落特征对人工补水的响应

论文摘要

降雨是引起干旱半干旱地区植物群落结构和功能改变的最主要因素,通过研究区域典型天然植物群落对降雨格局改变响应,可以预测其在未来气候条件下的演变趋势,并可为该类型地区植被恢复和草地建设提供科学的理论依据。本试验选择黄土丘陵区分布广泛的白羊草天然草地群落为研究对象,通过人工补水模拟降雨格局改变,研究了在3个补水频度[M1(7月份补水)、M2(8月份补水)、M3(两月均补水)]和2个补水梯度[W1(土壤含水量提高10%)和W2(土壤含水量提高20%)]下草地群落的物种多样性、丰富度、均匀度及生产力的差异；同时,为明确地形对降水再分配影响及其对植物群落的效应,本试验通过调查在安塞县境内的核桃峁、五里湾和谭家营等地以白羊草或达乌里胡枝子为优势种的草地群落,对比研究了不同坡位下草地群落特征的差异。主要结果如下：1、人工补水提高了草地群落中白羊草和长芒草重要值,增加了二者在群落总优势度中的比例,其中白羊草比例由对照(CK)的15.9%上升到M1W1处理下的21.0%,长芒草由CK的6.5%上升到M2W1处理下的14.3%,同时降低了达乌里胡枝子的重要值和其在群落总优势度中的比例,其比例由CK的16.5%下降到M2W2处理下的13.7%,但不同补水时间和梯度处理间各物种优势度无显著变化规律。2、补水处理显著提高了白羊草群落生物量和群落的物种多样性与丰富度指数,人工补水对群落生物量的影响要高于对其群落物种多样性指数和物种丰富度指数的影响。7月份补水对群落物种多样性和生产力的影响要大于8月份,说明补水时间不同对群落的影响不同。3、7月份和8月份土壤排放C02日动态均为单峰型曲线,补水显著提高了白羊草群落的土壤呼吸速率。分析温度与土壤呼吸速率相关性得出,土壤呼吸速率与气温及5cm土层温度相关性较高,与深层地温的相关性较低。气温与土壤呼吸速率拟合方程表明,气温能够解释对照白羊草群落(CK)土壤呼吸速率变化的83.3%,而却只能解释补水群落75.2%(W2)和16.7%(W1),表明土壤含水量增加时,温度的主导影响地位降低,人工补水降低了土壤呼吸对气温的敏感度。4、调查表明,不同立地条件下不同坡位生物量均与土壤含水量表现出相同的变化趋势,生物量与土壤含水量均呈显著正相关关系,说明在半干旱黄土丘陵区,坡位主要通过对降雨进行再分配来影响植物群落生长和演替,不同坡位下土壤可利用水分不同,因此导致不同坡位草地群落物种多样性、丰富度及生产力的分异。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究目的和意义
• 1.3 全球气候变化下降雨格局改变研究现状
• 1.4 天然植物群落对降雨格局改变的响应
• 1.5 全球降雨格局改变对草地生态系统土壤呼吸研究进展
• 1.5.1 温度对土壤呼吸的影响
• 1.5.2 降雨对土壤呼吸的影响
• 第二章 研究材料与方法
• 2.1 研究区概况
• 2.2 试验材料
• 2.3 试验设计
• 2.4 群落调查
• 2.5 指标测定
• 2.5.1 生物量
• 2.5.2 群落调查
• 2.5.3 土壤呼吸日动态
• 2.5.4 环境因子
• 2.6 数据统计与分析
• 2.6.1 重要值
• 2.6.2 物种多样性指数（Shannon-Wiener）
• 2.6.3 均匀度指数（Pielou）
• 2.7 研究内容
• 第三章 人工补水对黄土丘陵区草地群落特征及生产力的影响
• 3.1 引言
• 3.2 结果分析
• 3.2.1 人工补水对天然草地群落物种组成和群落结构的影响
• 3.2.2 人工补水对天然草地群落物种丰富度的影响
• 3.2.3 人工补水对天然草地群落物种多样性的影响
• 3.2.4 人工补水对天然草地群落均匀度指数的影响
• 3.2.5 人工补水对天然草地群落生物量的影响
• 3.3 讨论
• 3.3.1 人工补水对草地群落结构特征的影响
• 3.3.2 人工补水对草地群落多样性和地上生物量的影响
• 第四章 人工补水对黄土丘陵区草地群落土壤呼吸的影响
• 4.1 引言
• 4.2 结果分析
• 4.2.1 土壤呼吸速率日变化
• 4.2.2 补水后土壤呼吸速率瞬时值比较
• 4.2.3 地温与土壤呼吸速率相关性分析
• 4.2.4 气温与土壤呼吸速率曲线拟合
• 4.3 讨论
• 第五章 不同坡位草地群落生产力及特征比较
• 5.1 引言
• 5.2 结果分析
• 5.2.1 坡位对不同地点草地群落物种组成和群落结构的影响
• 5.2.2 坡位对不同地点草地群落物种多样性的影响
• 5.2.3 坡位对不同地点草地群落物种丰富度的影响
• 5.2.4 坡位对不同地点草地群落物种均匀度的影响
• 5.2.5 群落指标和生物量与土壤含水量相关性
• 5.3 讨论
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望与建议
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介