丘陵沟壑区小流域植被景观格局与典型生态系统稳定性关系

论文摘要

本文利用地理信息系统技术并结合地面标准地调查结果，对刚开始恢复治理的县南沟和已经治理三十多年的纸坊沟流域的植被景观格局特征、植被景观组成要素特征、植被景观斑块大小的分布特征、斑块形状的指数分析、景观多样性和破碎化等方面进行分析并比较两流域的异同之处；分析了两流域典型生态系统的生长、更新、生物多样性、土壤水分养分、环境因子等特征，并对典型生态系统的稳定性进行了综合评价，为流域内生态系统空间格局的合理配置、健康的流域环境建设提供科学依据。得出以下结论：(1)两流域景观格局基本特征相似：纸坊沟流域经过三十多年的治理，植被生态系统的景观布局相对合理，生态防护型森林、草地景观占有较高比例，二者面积之和达5．647 km~2，占整个流域面积的68．24％，周长之和为172．54km，占全区的62．67％。县南沟流域从2000年开始治理，森林、草地等其他景观参数与纸坊沟流域相似，灌丛、农田、果园等类型占景观斑块的面积比例不足40％；各景观类型拥有的斑块数极不均衡，流域景观组分的斑块数、斑块比例，以及一个景观组分在整个流域景观中的密度和各个景观组分的斑块密度等指标差异显著，无明显的规律。(2)纸坊沟流域景观多样性指数高，优势度指数低，县南沟流域优势度指数高，而多样性指数低；整体上，纸坊沟流域破碎化指数高于县南沟流域。流域景观格局多样性指数与生态经济系统健康系数比较表明，纸坊沟流域生态经济系统健康指数提高、景观多样性指数增加的同时，导致破碎化指数增加。(3)对两流域内四个典型生态系统稳定性分析表明：沙棘在黄土丘陵区更新良好，在非阳坡地段，幼龄、中龄个体多，属于进展型的种群，能够长期稳定存在下去；半阳坡和半阴坡地段的沙棘林具有较高的物种多样性，较优越的土壤水分、养分条件，这些对群落稳定发展提供了保障。小叶杨在黄土丘陵区更新困难，不同生境研究表明：小叶杨在阳坡更新困难，相比较而言，在水分条件较好的阴坡、沟谷等地段小叶杨长势较好，并产生少量幼苗，具有较高的物种多样性，土壤水肥条件达到最好，但仍不能改变整个种群的衰退趋势，其所在群落也不稳定。狼牙刺在黄土丘陵区的半阳坡和阳坡上都能够很好的自我更新，中幼龄个体多，属于进展型的种群，种群能够长期稳定存在下去。在半阳坡和阳坡上都具有较高的物种多样性，群落稳定。刺槐在阳坡没有更新的幼苗，随着时间的推移刺槐种群将会死亡，相比较而言，沟谷和半阴坡有更新的幼苗较为适宜刺槐生长，在半阴坡和沟谷具有较高的物种多样性。在阳坡水分尤其亏缺，影响了刺槐的生长。(4)本研究应用Fuzzy数学中隶属函数的方法对典型生态系统稳定性进行综合评判，评判结果是：沙棘半阴坡最稳定；小叶杨阴坡最稳定；狼牙刺阳坡最稳定；刺槐沟谷最稳定。景观格局的合理性是一个相对的概念，经过三十多年治理，纸坊沟流域生态系统基本上已经进入了良性循环阶段，植被景观布局比较合理，生态防护型林草植被景观的面积比例已经达到历史最高水平，生产经济型农田、果园景观和生活服务型河流、水库、居民点景观比例与人口及社会发展相适宜，可作为黄土丘陵沟壑区植被治理的重要参考。县南沟流域的植被治理可参考纸坊沟流域的治理模式进行治理。但纸坊沟流域内局部景观布局也有不够合理的方面，如人工林(刺槐、小叶杨)的“土壤干层”“小老树”、人工草地(苜蓿)“周期性衰退”等问题，需要在未来景观格局调整中不断完善。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究目的与意义
• 1.3 国外景观生态学研究进展
• 1.4 国内景观生态学研究进展
• 1.5 生态系统稳定性评价研究进展
• 1.5.1 稳定性概念的产生及其发展
• 1.5.2 稳定性机制的研究
• 1.5.3 稳定性的判定与测度指标
• 1.6 研究内容
• 第二章 研究区概况与研究方法
• 2.1 研究区概况
• 2.1.1 纸坊沟流域与县南沟流域自然概况
• 2.1.2 纸坊沟流域与县南沟流域社会概况
• 2.1.3 纸坊沟流域与县南沟流域生态建设与植被恢复历史
• 2.2 研究方法
• 2.2.1 植被图现地勾绘
• 2.2.2 植被图的数字化
• 2.2.3 景观要素的划分
• 2.2.4 景观格局分析指标与方法
• 2.2.5 生态系统稳定性研究方法
• 第三章 纸坊沟流域景观空间格局组成要素分析
• 3.1 植被基本情况和社会经济背景
• 3.2 总体特征分析
• 3.3 面积特征分析
• 3.4 周长特征分析
• 3.5 斑块数特征
• 第四章 县南沟流域景观空间格局组成要素分析
• 4.1 植被基本情况和社会经济背景
• 4.2 总体特征分析
• 4.3 面积特征分析
• 4.4 周长特征分析
• 4.5 斑块数特征
• 第五章 两流域沙棘生态系统稳定性分析
• 5.1 沙棘种群结构
• 5.1.1 不同地貌环境的沙棘种群径级结构
• 5.1.2 不同地貌环境的沙棘种群高度结构
• 5.2 沙棘群落水分和养分效益
• 5.2.1 不同地貌环境的沙棘种群水分效应
• 5.2.2 不同地貌环境的沙棘种群养分效应
• 5.3 沙棘群落物种多样性
• 5.3.1 不同地貌环境沙棘种群物种变化
• 5.3.2 不同地貌环境沙棘种群物种各层多样性变化
• 5.3.3 不同地貌环境沙棘群落总体物种多样性变化
• 5.3.4 不同地貌环境沙棘林植物多样性分析
• 5.4 沙棘群落环境因子分析
• 5.5 沙棘生态系统稳定性综合评判
• 第六章 两流域小叶杨生态系统稳定性分析
• 6.1 小叶杨种群结构
• 6.1.1 不同地貌环境的小叶杨种群径级结构
• 6.1.2 不同地貌环境的小叶杨种群高度结构
• 6.2 小叶杨群落水分和养分效益
• 6.2.1 不同地貌环境的小叶杨种群水分效应
• 6.2.2 不同地貌环境的小叶杨种群养分效应
• 6.3 小叶杨群落物种多样性
• 6.3.1 不同地貌环境小叶杨种群物种变化
• 6.3.2 不同地貌环境小叶杨种群物种多样性特征
• 6.3.3 不同地貌环境小叶杨林植物多样性分析
• 6.4 小叶杨群落环境因子分析
• 6.5 小叶杨生态系统稳定性综合评判
• 第七章 两流域狼牙刺生态系统稳定性分析
• 7.1 狼牙刺种群结构
• 7.1.1 不同地貌环境的狼牙刺种群径级结构
• 7.1.2 不同地貌环境的狼牙刺种群高度结构
• 7.2 狼牙刺群落水分和养分效益
• 7.2.1 不同地貌环境的狼牙刺种群水分效应
• 7.2.2 不同地貌环境的狼牙刺种群养分效应
• 7.3 狼牙刺群落物种多样性
• 7.3.1 不同地貌环境狼牙刺种群物种变化
• 7.3.2 不同地貌环境狼牙刺种群物种多样性特征
• 7.4 狼牙刺群落环境因子分析
• 7.5 狼牙刺生态系统稳定性综合评判
• 第八章 两流域刺槐生态系统稳定性分析
• 8.1 刺槐种群结构
• 8.1.1 不同地貌环境的刺槐种群径级结构
• 8.1.2 不同地貌环境的刺槐种群高度结构
• 8.2 刺槐群落水分和养分效益
• 8.2.1 不同地貌环境的刺槐种群水分效应
• 8.2.2 不同地貌环境的刺槐种群养分效应
• 8.3 刺槐群落物种多样性
• 8.3.1 不同地貌环境刺槐种群物种变化
• 8.3.2 不同地貌环境刺槐种群物种多样性特征
• 8.4 刺槐群落环境因子分析
• 8.5 刺槐生态系统稳定性综合评判
• 第九章 两流域景观格局与典型生态系统稳定性分析
• 9.1 两流域景观格局整体比较分析
• 9.1.1 两流域景观多样性指数比较分析
• 9.1.2 两流域景观优势度指数比较分析
• 9.1.3 两流域破碎化程度比较分析
• 9.2 典型生态系统稳定性及其适生环境综合分析
• 9.2.1 群落持续发育的潜力综合判断
• 9.2.2 典型生态系统稳定性及其适生范围的确定
• 9.2.3 典型生态系统的经营管理措施
• 第十章 结论与讨论
• 10.1 结论
• 10.2 讨论
• 10.3 建议
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介