擾動邊坡植被恢復(fù)過程及其土壤質(zhì)量變化.pdf

1、本文以擾動邊坡為研究對象,調(diào)查了邊坡植被群落的種類組成、群落結(jié)構(gòu),應(yīng)用植被數(shù)量分析方法,并將定量與定性方法相結(jié)合,從植被群落數(shù)量分類與排序及其環(huán)境解釋,并通過空間代替時間的方法得到擾動邊坡植被恢復(fù)的演替序列,分析演替各階段的群落物種多樣性及土壤質(zhì)量特征。此研究對于擾動邊坡植被恢復(fù)和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展具有極其重要的理論與實踐指導(dǎo)意義。主要結(jié)論如下:
　　(1)通過對邊坡植被的調(diào)查,利用TWINSPAN分類方法和DCA排序?qū)θ郝溥M(jìn)行分類

2、。結(jié)果表明,擾動邊坡植被可以劃分為8種類型,分別為狗牙根+香附子群落,狗牙根+野菊花群落,構(gòu)樹+欒樹-腎厥+藎草群落,構(gòu)樹-高羊茅+腎厥群落,構(gòu)樹-多花木蘭-芒群落,構(gòu)樹群落,構(gòu)樹-牡荊-鳳尾蕨群落,扁柏-花椒-腎蕨群落,根據(jù)TWINSPAN對植物群落類型的劃分及其特征的分析結(jié)果,以及各個群落恢復(fù)年限初步確定了演替序列。多年生草本階段→草本群落向灌叢群落過渡階段→灌叢群落階段→灌叢向喬木群落階段→喬灌草階段。
　　(2)擾動邊坡植

3、被恢復(fù)演替各階段物種組成特征
　　擾動邊坡植被恢復(fù)各階段物種組成較豐富,累積出現(xiàn)高等植物50種,分屬于33科36屬,其中禾本科植物占草本植物總數(shù)的22％,菊科植物占草本植物總數(shù)16％,表明禾本科植物菊科植物在擾動邊坡植被恢復(fù)演替過程中所起的作用最大。同時,構(gòu)樹是植被恢復(fù)演替過程中出現(xiàn)最早而且持續(xù)時間最長的木本植物,具有較寬的生態(tài)位,建議作為該地區(qū)人工造林樹種。
　　(3)群落生長型結(jié)構(gòu)變化
　　在擾動邊坡植被恢復(fù)演替的

4、不同階段,各生長型植物在群落中所占優(yōu)勢明顯不同。首先,一年生草本植物在群落中所占比重最大。隨著演替的進(jìn)行,多年生草本入侵,在群落中比例不斷加大,一年生草本植物所占比重降低。之后,多年生草本植物經(jīng)過種間競爭的波動趨于穩(wěn)定后,小型喬灌木出現(xiàn)在群落中。在群落的喬灌階段,由于喬灌植物逐漸占據(jù)群落的主要地位,引起生境的變化,導(dǎo)致多年生草本植物退化,隨著群落向頂級群落的進(jìn)一步演替,多年生草本重新侵入群落,林間灌草叢增多,植物種類成分復(fù)雜,生境趨于優(yōu)

5、越,群落穩(wěn)定性增強。
　　(4)擾動邊坡植被恢復(fù)過程中,植被演替序列一年生草本植物開始,逐步演替為多年生草本群落,進(jìn)而演替到灌木群落,最終達(dá)到頂級喬木群落。物種數(shù)隨著植被恢復(fù)演替的進(jìn)行呈現(xiàn)先增加在減少,而后又增加的動態(tài)變化趨勢,物種多樣性指數(shù)在一年生草本階段到多年生草本階段呈增加趨勢,經(jīng)歷多年生草本群落物種間競爭,物種多樣性下降,然后多樣性趨于穩(wěn)定。向喬灌階段演替的過程中,由于林下生境的劇烈變化,植物之間遵循優(yōu)勝劣汰的原則,爭奪生

6、態(tài)位所致物種多樣性下降,隨著植被演替的繼續(xù)進(jìn)行,灌木和喬木的侵入并漸漸占據(jù)主要生態(tài)位,多年生草本重新侵入群落,林間灌草叢增多,植物種類成分復(fù)雜,生境趨于優(yōu)越,群落穩(wěn)定性增強。說明隨著植被恢復(fù)演替,地面植物物種豐富度,多樣性及均勻度有明顯增加,植被演替到后期,植物物種趨向多樣化,群落達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。
　　(5)植被恢復(fù)過程中,土壤含水量呈上升趨勢,土壤容重呈下降趨勢,總的來說,隨著植被恢復(fù),土壤物理性質(zhì)逐漸改良;土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、速效

7、氮、MBC、MBN、土壤呼吸呈上升趨勢。全磷和全鉀變化趨于穩(wěn)定,速效磷和速效鉀隨著植被恢復(fù)演替在前期呈現(xiàn)增加的趨勢,后又降低最后趨于穩(wěn)定。在邊坡植被自然恢復(fù)過程中,土壤 C/N變化范圍為6.01～11.24,土壤 C/N比值遠(yuǎn)小于25:1,土壤有充分的氮素供應(yīng),其有機(jī)體分解也較快,在有機(jī)質(zhì)礦化過程中不曾發(fā)生土壤微生物與植物之間爭奪氮素的現(xiàn)象。土壤微生物熵表現(xiàn)出波動性,,群落結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,導(dǎo)致土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的變化,而不同種群的C/N比

8、不一樣,微生物區(qū)系中細(xì)菌和真菌的比例不同,必將導(dǎo)致 SMBC/MBN波動。微生物熵范圍介于1.75％-6.25％,在植被恢復(fù)中,微生物群落以細(xì)菌為主。MBC/TOC、MBN/TN在植被恢復(fù)過程中呈現(xiàn)趨勢一致的波動,這是由植被生長過程中微生物的礦化作用固持作用的此起彼伏決定的。土壤微生物呼吸速率隨著植被恢復(fù)年限的增加呈上升趨勢,各階段土壤呼吸強度差異性顯著(P<0.05)。隨著植被恢復(fù)向喬灌草頂級群落演替,逐漸趨于穩(wěn)定,土壤微生物活性升高

9、,利用碳的效率變高土壤呼吸熵減小。
　　(6)通過對土壤物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)及生物學(xué)性質(zhì)等進(jìn)行主成分分析,建立了擾動邊坡植被恢復(fù)過程中土壤質(zhì)量評價體系,通過分析土壤質(zhì)量綜合指數(shù)的變化,得出:在擾動邊坡植被恢復(fù)恢復(fù)演替過程中,土壤質(zhì)量變化可分為四個階段。植被由一年生草本向多年生草本演替階段,SQI從0.162增加到0.364,土壤質(zhì)量由低水平向較高水平轉(zhuǎn)化,植被由多年生草本階段向灌叢階段演替,植被物種多樣性穩(wěn)定,土壤質(zhì)量處于平穩(wěn)變化階

10、段;SQI變化在0.364～0.389之間;第三階段是群落向喬木階段演替,草本群落退出優(yōu)勢地位,地表覆蓋度減少,植物對土壤養(yǎng)分和水分的消耗大于積累,土壤質(zhì)量呈下降趨勢,SQI由0.338降至0.337;第四階段,土壤質(zhì)量再次上升階段,發(fā)生在群落頂級演替階段,土壤質(zhì)量再次快速增長,SQI由0.337增加到最大值0.687,土壤質(zhì)量由較低水平向高水平方向轉(zhuǎn)化。
　　(7)通過植被與土壤環(huán)境因子 CCA排序,取得了較好的結(jié)果,不同演替階