准格尔黄土丘陵沟壑区沟谷植被研究

论文摘要

内蒙古阴山以南黄土丘陵沟壑区是由黄河以东清水河.和林格尔黄土丘陵沟壑区和黄河以西准格尔黄土丘陵沟壑区两部分构成,气候属典型的半干旱大陆性气候,地带性植被为本氏针茅草原。准格尔黄土丘陵沟壑区地处黄土高原和鄂尔多斯高原过渡区,这里地质历史古老、地层复杂、水土流失严重,并有大面积中生代沉积碎屑基岩出露:纵横交错的沟谷,与梁峁构成一个十分独特的沟谷-梁峁复合系统。在这个复合系统中,支离破碎、沟壑交错的地貌,导致水分、热量等环境因素重新分配,最终在沟谷中呈现出复杂而独特的植被类型,是研究沟谷植被的理想场所。系统深入地研究沟谷植被有助于拓展植被生态学研究领域,可为黄土丘陵沟壑区的植被区划,合理地制定综合自然区划方案提供科学依据,并对黄土丘陵沟壑区植被建设和水土保持综合治理具有重要的实践意义。通过野外考察、实验观测（对数据的分析）,获得如下主要结果:1.准格尔黄土丘陵沟壑区植物区系特征准格尔黄土丘陵沟壑区物种生活型谱、水分生态类型谱、区系地理成分组成均与同一地带的山地植物区系特征相似;与同一地带草原相比,本区沟谷系统具有兼容不同区系地理成分和促进物种迁移扩散的廊道作用。与山地相似,成为草原区植物多样性富集中心之一。（1）种类组成准格尔黄土丘陵沟壑区植物种类组成丰富,共有维管植物472种（包含种下单位）,隶属于245属,73科。物种丰富度高于同一区域的毛乌素沙地、东胜梁地。（2）生活型谱准格尔黄土丘陵沟壑区植物生活型谱组成多样,其中乔木占3.2%、灌木占9.3%,半灌木占3.2%,多年生草本占60.0%,一、二年生草本占20.8%,木质藤本、半寄生灌木、寄生草本、二年生草本、类短命植物共占3.2%。与本氏针茅草原比较,天然灌木的比例增加7%,多年生草本虽然仍占绝对优势,但比例下降10%;乔木、木质藤本、半寄生灌木、寄生草本、二年生草本、类短命植物虽然所占比例不大（6.8%,）,但它们的存在极大地丰富了丘陵沟壑区植物生活型谱。（3）水分生态类型谱准格尔黄土丘陵沟壑区植物水分生态类型谱中,旱生植物占19.5%,中旱生植物占12.3%;中生植物占43.2%,旱中生植物占16.5%,湿中生植物占1.5%:湿生植物占4.4%;水生植物占2.5%。中生植物占绝对优势,比旱生植物比例高29.4%,明显不同于典型草原旱生植物占优势的特点。（4）区系地理成分准格尔黄土丘陵沟壑区植物区系地理组成,以温带成分占优势,占43.65%;东亚成分作用显著提高,占31.15%,居第二位;草原成分仅占14.82%,居第三位。本区植物区系地理成分组成与草原区的山地（如大青山、九峰山、赛罕乌拉）更相似,即东亚森林成分明显高于草原成分所占比例。2.准格尔黄土丘陵沟壑区沟谷植物群落类型该沟谷系统中有疏林、灌丛、草原、低湿地4个植被型,共34个群系,134群丛。疏林包括杜松疏林、侧柏疏林、臭椿疏林3个群系;灌丛包括黄刺玫灌丛、沙棘灌丛、大果榆灌丛、酸枣灌丛、杠柳灌丛、狭叶锦鸡儿灌丛、中间锦鸡儿灌丛7个群系;草原包括茭蒿草原、铁杆蒿草原、蒙古莸草原、油蒿草原、达乌里胡枝子草原、百里香草原、白羊草草原、本氏针茅草原、大针茅草原、短花针茅草原、戈壁针茅草原、硬质早熟禾草原、丛生隐子草草原、羊草草原14个群系:低湿地植被包括假苇拂子茅草甸、寸草苔草甸、巨序剪股颖草甸、芦苇沼泽、灰脉苔草沼泽、中间型荸荠沼泽、藨草沼泽、香蒲沼泽、小香蒲沼泽、眼子菜水生群落10个群系。3.沟谷植被概念和沟谷植被特征（1）沟谷植被概念沟谷植被是指在沟谷干暖（阳坡）、凉湿（阴坡）、暖湿（开阔沟底）的生境中,发育于不同土壤、母质（基质）上的,明显有别于地带性植被类型的各种群落组合。所以说,沟谷植被不是一个单一的植被类型,更不是植被分类系统的某一级单位,而是由一组不同的植被类型按一定规律组合而成的植被复合系列。（2）沟谷植被特点①准格尔黄土丘陵沟壑区沟谷植被普遍存在跨区域、超地带的高级稳定的植被类型。如杜松疏林、侧柏疏林、臭椿疏林、黄刺玫灌丛、沙棘灌丛、酸枣灌丛、大果榆灌丛、森林草原区的白羊草草原、荒漠草原区的短花针茅草原。这些植被类型在准格尔黄土丘陵沟壑区沟谷的适宜生境中,都可以形成稳定的群落。②准格尔黄土丘陵沟壑区沟谷植被类型多样、受制约因子复杂。影响沟谷植被分布的生态因子有:ⅰ沟谷自身的特点,如坡度、坡向、坡长、沟宽、以及沟坡土壤类型、基质,ⅱ又受地带性气候和毗邻地质、地貌的影响,故沟谷植被类型相对复杂。③准格尔黄土丘陵沟壑区沟谷植被具有连续渐变的模糊特点。如茭蒿草原从陕北黄土高原可以一直分布到内蒙古准格尔南部并向北断断续续的分布到本区各个川道的上游（沟头）,由于北部库布齐沙地和东胜梁地的阻挡,才没有向北进一步扩散。本区偏南部的一些群落类型在向北扩散的过程中,还出现由梁峁向沟谷逐渐过渡,由阴阳坡分布向阳坡分布的渐变过程。4.准格尔黄土丘陵沟壑区沟谷植被演替规律（1）准格尔黄土丘陵沟壑区沟谷植被在黄土基质上的正向演替序列为:在阴坡上,根茎型禾草和一二年生草本为优势的先锋植物群聚阶段→丛生小禾草阶段→高大丛生禾草阶段→灌丛化的高大丛生禾草阶段;在黄土覆盖的砂页岩沟谷阴坡上,群落会进一步发展到疏林阶段。在阳坡上,一、二年生先锋草本群聚阶段→小半灌木-小丛生禾草阶段→丛生禾草阶段→灌丛化丛生禾草阶段;在黄土覆盖的砂页岩沟谷阴坡上,沟谷群落会进一步发展到疏林草原阶段或疏林阶段。半灌木可以出现在阴、阳坡群落演替的各个阶段,并可以成为建群种。（2）准格尔黄土丘陵沟壑区沟谷植被在裸露砒砂岩沟壁上发生的群落正向演替序列为:稀疏灌木、半灌木阶段（也可称为裸沟坡阶段）→灌木-半灌木-多年生杂类草-根茎型禾草阶段→灌木-半灌木丛生小禾草阶段→灌丛化的半灌木-丛生禾草草原阶段。（3）准格尔黄土丘陵沟壑区沟谷植被在砂页岩基质上的正向演替序列为:稀疏的半灌木群落阶段→半灌木-杂类草阶段→半灌木-丛生小禾草阶段→半灌木-丛生禾草阶段→灌丛化的半灌木-丛生禾草阶段→疏林草原阶段:在水分条件较好的地段上,还可以形成疏林阶段。5.准格尔黄土丘陵沟壑区沟谷植被的生态效应（1）丘陵沟壑区土地表面积和生物量的增加。以黄河右岸三级支流五分地沟小流域为例,沟谷的存在使得沟谷实际面积比投影面积增加34.5%;与此相应,仅天然植被生物量就了增加32%。即使在沟谷面积仅占流域面积30.2%的五分地沟小流域,沟谷能使相应流域的土地表面积增加10.4%。（2）沟谷植被具有关键性的水土保持作用。沟坡径流场实测表明,具有良好植被覆盖的沟坡土壤侵蚀量明显减少,在降雨强度较大的情况下（38.3mm,24h）,比无植被覆盖坡面的泥沙流失量减少50倍。实验结果表明,较大降雨对有植被沟坡与无植被沟坡的土壤流失量的影响存在显著差异（＜0.05）。（3）沟谷植被具有明显的土壤改良作用,尤其是阴坡的植被。在沟谷阴坡铁杆蒿+大针茅群落和大针茅群落中,0-10cm土层的土壤有机质含量分别达到12.44g/kg、11.43 g/kg,分别比黄土基质有机质含量高10.04 g/kg、9.03 g/kg,接近于约30年树龄的刺槐、侧柏林对土壤的改良效果。由于沟谷具有阳坡干暖、阴坡凉湿、沟底暖湿的水热分异特点,故准格尔黄土丘陵沟壑区在植被建设中应充分考虑这些特点。通常梁峁、阳坡以建植草本植被为宜;阴坡较适合建植灌丛化草原、疏林草原或疏林植被;沟底是适宜发展林业和农业的地段。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 前言
• 1 黄土丘陵沟壑区植被研究概况
• 1.1 有关水土保持方面的植被研究
• 1.2 有关植被区划方面的研究
• 2 研究问题的提出
• 3 沟谷植被研究的意义
• 第一章 研究区概况与研究方法
• 1 研究区概况
• 1.1 地理位置
• 1.2 自然地理概况
• 1.3 气候特征
• 1.4 植被、土壤特征
• 2 研究内容与方法
• 2.1 群落调查
• 2.2 土壤含水量的测定
• 2.3 土壤养分测定
• 2.4 水土保持功能的测定及径流场的设计、采样
• 2.5 植被类型图绘制和沟谷表面积的计算
• 2.6 数据分析
• 第二章 准格尔黄土丘陵沟壑区植物区系特征
• 1 准格尔黄土丘陵沟壑区植物区系的科、属组成
• 2 准格尔黄土丘陵沟壑区植物区系的生活型谱
• 3 准格尔黄土丘陵沟壑区植物区系的水分生态类型谱
• 4 准格尔黄土丘陵沟壑区植物区系地理成分分析
• 5 准格尔黄土丘陵沟壑区与相近地区植物区系成分比较
• 第三章 准格尔黄土丘陵沟壑区沟谷植物群落类型
• 1 疏林
• 1.1 沟谷杜松疏林
• 1.2 沟谷侧柏疏林
• 1.3 沟谷臭椿疏林
• 2 灌丛
• 2.1 沟谷黄刺玫灌丛
• 2.2 沟谷沙棘灌丛
• 2.3 沟谷酸枣灌丛
• 2.4 沟谷杠柳灌丛
• 2.5 沟谷狭叶锦鸡儿灌丛
• 2.6 沟谷大果榆灌丛
• 2.7 沟谷中间锦鸡儿灌丛
• 3 草原
• 3.1 沟谷茭蒿草原
• 3.2 沟谷铁杆蒿草原
• 3.3 沟谷达乌里胡枝子草原
• 3.4 沟谷百里香草原
• 3.5 沟谷蒙古莸草原
• 3.6 沟谷油蒿草原
• 3.7 沟谷白羊草草原
• 3.8 沟谷本氏针茅草原
• 3.9 沟谷大针茅草原
• 3.10 沟谷短花针茅草原
• 3.11 沟谷戈壁针茅草原
• 3.12 沟谷硬质早熟禾草原
• 3.13 沟谷丛生隐子草草原
• 3.14 沟谷羊草草原
• 4 沟谷低湿地植被
• 4.1 假苇拂子茅草甸
• 4.2 寸草苔草甸
• 4.3 巨序剪股颖草甸
• 4.4 芦苇沼泽
• 4.5 水烛沼泽
• 4.6 灰脉苔草沼泽
• 4.7 小香蒲沼泽
• 4.8 藨草沼泽
• 4.9 中间型荸荠沼泽
• 4.10 眼子菜水生植被
• 第四章 沟谷土壤含水量的时空变化
• 1 沟谷土壤水分时空变化
• 1.1 土壤水分测定点沟谷植被的特点
• 1.2 土壤剖面水分在沟谷的不同部位上的变化特征
• 1.3 沟谷不同部位土壤剖面平均含水量变化特征
• 1.4 沟谷不同部位0—30cm土壤剖面含水量变化特征
• 2 砒砂岩剖面水分变化特征
• 3 黄土剖面水分变化特征
• 4 土壤水分空间异质性对沟谷植物群落分布的影响
• 4.1 对沟谷植物群落分布格局的影响
• 4.2 砒砂岩基岩水分分异特点对沟谷植物群落分布的影响
• 第五章 沟谷植被的特性、分异和演替
• 1 沟谷植被的特性
• 1.1 植物群落建群种多样性
• 1.2 沟谷植被类型的复杂性
• 1.3 沟谷植被的连续渐变特点
• 1.4 沟谷植被分布的跨区域、超地带性
• 2 沟谷植被的空间分异
• 2.1 沟谷植被沿坡面自上而下的垂直分异
• 2.2 沟谷植被在不同坡向上的分异
• 2.3 沟谷植被在不同基质上的分异
• 2.4 沟谷植被的水平分异
• 2.5 由沟头到沟口沟谷阴坡植物群落的分异
• 3 沟谷群落间相似性比较
• 4 沟谷植被演替序列
• 4.1 黄土基质上沟谷植被进展演替
• 4.2 砒砂岩基质上沟谷植被进展演替
• 4.3 砂页岩基质上沟谷植被进展演替
• 第六章 沟谷及沟谷植被的生态效应
• 1 沟谷的生态效应
• 1.1 沟谷的面积效应
• 1.2 沟谷对水热环境因素的重新分配
• 1.3 沟谷对物种扩散的影响
• 1.4 沟谷对生物多样性的影响
• 2 沟谷植被的生态效应
• 2.1 对区域初级生产力的影响
• 2.2 沟谷植被的水土保持功能
• 2.3 沟谷植被的土壤改良作用
• 第七章 讨论
• 1 关于沟谷-梁峁复合系统的认识
• 2 对沟谷系统的认识
• 3 沟谷植被与山地植被的比较
• 3.1 沟谷植被与山地植被具有相似的区系组成特征
• 3.2 沟谷植被与山地植被具有相似的植被类型
• 3.3 沟谷植被与山地植被具有相似的分异特点
• 4 关于黄土丘陵沟壑区植被区划的讨论
• 4.1 文献中关于黄土丘陵沟壑区植被区划的论述
• 4.2 影响黄土丘陵沟壑区植被区划的几个重要因素
• 4.3 关于陕北、晋西黄土丘陵沟壑区植被区划
• 5 准格尔黄土丘陵沟壑区植被建设
• 5.1 乡土物种的选择
• 5.2 准格尔黄土丘陵沟壑区人工植被建设布局模式
• 第八章 结论
• 1 准格尔黄土丘陵沟壑区植物区系特征
• 1.1 准格尔黄土丘陵沟壑区植物种类组成
• 1.2 准格尔黄土丘陵沟壑区植物生活型谱
• 1.3 准格尔黄土丘陵沟壑区植物水分生态类型谱
• 1.4 准格尔黄土丘陵沟壑区植物区系地理成分
• 2 砒砂岩-黄土沟谷水分异质性
• 3 准格尔丘陵沟壑区沟谷群落类型
• 3.1 疏林
• 3.2 灌丛
• 3.3 草原
• 3.4 低湿地植被
• 4 沟谷群落建群种的特征
• 5 沟谷植被特征
• 5.1 沟谷植被的概念
• 5.2 沟谷植被的特点
• 6 沟谷植被的分异
• 7 沟谷植被的演替序列
• 7.1 沟谷植被在黄土基质上的进展演替过程
• 7.2 沟谷植被在砒砂岩基质上的进展演替过程
• 7.3 沟谷植被在砂页岩基质上的进展演替过程
• 8 沟谷及沟谷植被的生态环境效应
• 参考文献
• 附图
• 博士期间发表的论文
• 致谢