云南喀斯特断陷盆地区不同恢复年限植被与土壤特征研究

论文摘要

断陷盆地石漠化严重,植被恢复困难,存在造林物种单一、群落稳定性差等突出问题。本研究以位于喀斯特断陷盆地区的云南省屏边县大黑山为例,通过对不同撂荒年限的天然植被（当年撂荒地,撂荒3年、6年、20年、40年）和几乎未经干扰的原始林进行群落学调查及取样,分析植被恢复过程中的植被特征,种子库和土壤特征,及其对植被恢复的影响和响应,旨在揭示群落恢复演替的机制,为退化生态系统的恢复和重建提供依据。研究结果表明:（1）研究区共记录到72科129属181种维管束植物。物种分布较多的科有蔷薇科（Rosaceae）、樟科（Lauraceae）、禾本科（Gramineae）、菊科（Compositae）、蓼科（Polygonaceae）、榆科（Ulmaceae）、五加科（Araliaceae）、冬青科（Aquifoliaceae）、桑科（Moraceae）、木犀科（Oleaceae）。植被恢复过程中,群落物种组成中的科数、属数、种数逐渐增加。草本植物由早期喜阳、耐旱、耐贫瘠的草本逐渐向喜荫湿的草本和蕨类转变。臭荚蓬（Viburnumfoetidum）、黄脉莓（Rubusxanthoneurus）、伊桐（Itoaorientalis）为该地区植被恢复的先锋种,其早期的出现为其他植物的恢复创造了条件,后期阳性灌木逐渐被喜荫湿的物种替代。乔木层树种由偏阳向中性过渡,逐渐向阴性转变。恢复40年的植物群落与原始林群落均以红果树（Stranvaesia davidiana）和鹅掌柴（Scheffleraoctophy）为建群种;撂荒地群落的个体矮小,密度大。随恢复年限增加,木本植物的高度逐渐增大,密度减小,乔木层的盖度逐渐增加,灌木层和草本层盖度先上升后下降。恢复40年后,植物群落的多样性、盖度、密度基本达到原始林水平,群落高度仍有恢复空间;植物群落物种多样性随恢复年限增加逐渐增大,以恢复40年时最高,略高于原始林,差异不显著（P>0.05）。但不同层次的物种多样性表现有所不同。（2）研究区土壤种子库共萌发出97个物种,隶属于45科87属。土壤种子库物种总数以恢复6年时最高,有47种。土壤种子库总密度变动于1622～17233粒/m2,随恢复年限增加呈下降趋势。其中,草本的物种数和密度在土壤种子库中都占据较高比例,而乔、灌木所占比例相对较低。不同恢复年限土壤种子库与地表植被的相似系数大小在0.13～0.21,相似性总体较低,在恢复6年时出现最大值。在恢复至乔木林以前,土壤种子库的物种丰富度高于地上植被,形成乔木林以后则恰好相反。土壤种子库的Shannon-wiener指数和Simpson指数始终低于地上植被。总体来说,研究区土壤种子库种子储量丰富,质量较高,能够为该地区林分的天然更新提供基质。但土壤种子库的植被恢复潜力仍较小,植被恢复还需要适当的人为干预与调控。（3）植被恢复初期特别是由撂荒地至灌木林群落阶段,植物生长从土壤中吸收的养分大于养分归还量,导致土壤肥力有所下降。但随着植被进一步恢复,土壤肥力逐渐改善。土壤物理性状和土壤持水能力,土壤有机质、全氮、铵态氮和速效钾含量均随着植被的恢复呈上升趋势。土壤磷表现出与其他土壤性质指标相反的响应。土壤全磷含量在撂荒地→撂荒3年阶段大幅上升,此后随恢复年限增加呈下降趋势,但相比撂荒地群落均有所改善,变化范围为0.25～1.29g/kg。速效磷含量随恢复年限增加逐渐下降,变化范围为3.37～46.59mg/kg。植被特征与土壤理化性质的冗余度分析表明,土壤速效磷含量和土壤容重与乔木层、灌木层各多样性指数的相关关系为负相关。表明磷为该区域限制元素,可以考虑在进行人工植被恢复时补充磷素,以加快植被恢复。经过40年的恢复,土壤物理性状、持水能力、土壤有机质、全氮和速效磷含量与原始林相比仍有一定差距。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1. 引言
•   1.1 研究背景
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 喀斯特植被恢复研究
•     1.2.2 植物群落特征研究
•     1.2.3 土壤种子库特征及其与植被关系研究
•     1.2.4 土壤特征及其与植被关系研究
•   1.3 研究目的和意义
• 2. 研究区概况及研究方法
•   2.1 研究区概况
•   2.2 研究内容
•   2.3 研究方法
•     2.3.1 样地选择与设置
•     2.3.2 植物群落调查
•     2.3.3 土壤采样与测定
•     2.3.4 土壤种子库采样与萌发
•   2.4 数据分析方法
•     2.4.1 植物重要值（Ⅳ）
•     2.4.2 种子库和地上植被物种多样性
•     2.4.3 相似性系数
•   2.5 技术路线
• 3. 植被恢复过程中植物群落特征研究
•   3.1 不同恢复年限植物群落物种组成
•     3.1.1 物种组成与生活型组成
•     3.1.2 物种重要值组成及替代规律
•   3.2 不同恢复年限植物群落物种多样性分析
•   3.3 不同恢复年限植物群落结构变化
•     3.3.1 不同恢复年限植被盖度
•     3.3.2 不同恢复年限群落高度、密度
•   3.4 讨论
•   3.5 小结
• 4. 土壤种子库特征及其与地上植被关系研究
•   4.1 不同恢复年限土壤种子库的科、属、种及密度组成
•   4.2 不同恢复年限土壤种子库生活型特征
•   4.3 不同恢复年限土壤种子库的物种多样性
•   4.4 种子库与地上植被的相似性
•   4.5 讨论
•   4.6 小结
• 5. 土壤特征及其与植被关系研究
•   5.1 不同恢复年限土壤物理性状和土壤持水能力
•   5.2 不同恢复年限土壤化学性质
•   5.3 土壤与植被相关性分析
•   5.4 讨论
•   5.5 小结
• 6. 结论与展望
•   6.1 结论
•   6.2 展望
• 参考文献
• 附录A 大黑山喀斯特区不同恢复群落各层次物种
• 个人简介
• 导师简介
• 获得成果目录清单
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 哈文秀

导师: 周金星

关键词: 喀斯特,断陷盆地,植被恢复,土壤种子库,土壤特征

来源: 北京林业大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 北京林业大学

基金: 国家重点研发计划项目“断陷盆地石漠化区植被恢复与功能提升”(2016YFC0502504),国家重点研发计划项目“喀斯特断陷盆地石漠化演变及综合治理技术与示范”(2016YFC0502500)

分类号: Q948.113

DOI: 10.26949/d.cnki.gblyu.2019.000958

总页数: 78

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