黄土塬沟头典型植被群落特征及其对土壤性质的影响

论文摘要

国家实施大规模退耕还林还草工程之后,黄土塬区的植被发生了巨大变化,植被覆盖度明显提高,植被枯枝落叶、根系等使土壤性质发生了变化。植被对沟头土壤性质的改良,有效增强了沟头土壤抗蚀性,减缓了沟头前进,而关于典型植被群落对黄土塬沟头土壤性质的影响研究鲜见报道。因此,本研究以黄土塬沟头典型植被群落为研究对象,对甘肃省庆阳市董志塬南小河沟流域一级支沟沟头展开调查,选择沟头典型植被群落长芒草（Stipa bungeana）群落、冰草（Agropyron cristatum）群落、达乌里胡枝子（Lespedeza davurica）群落、猪毛蒿（Artemisia scoparia）群落、茭蒿（Artemisia atrovirens）群落、白羊草（Bothriochloa ischaemum）群落、紫花苜蓿（Medicago sativa）群落、紫花苜蓿+猪毛蒿群落,调查沟头植被群落特征和070 cm土层植被根系特征,并以农地沟头为对照,研究典型植被群落沟头070 cm土层土壤性质。探究沟头典型植被群落特征及土壤性质的差异,分析植被群落特征与土壤特征之间的关系,深化黄土塬区植被恢复对该区水土流失影响的认识,为塬区植被与生态环境建设提供科学依据。主要结论如下:（1）南小河沟流域一级支沟沟头的21个调查样地里共出现草本植物42种,分属于13科,66.67%的种属于禾本科（Gramineae）、菊科（Asteraceae）、豆科（Leguminosae）,三科植物在该地生态系统中占重要地位。沟头典型植被群落的Patrick丰富度指数为618,Simpson指数0.150.33,Simpson优势度指数为5.3316.00,Pielou均匀度指数为0.750.89。（2）沟头典型群落根系平均直径为0.550.80 mm,根系生物量为2.53×1032.15×104g/m3,根体积为8.44×10-65.93×10-55 m3。冰草群落根系生物量和根体积值最大,猪毛蒿群落最小。根系比根长为15.8462.07 m/g,群落间没有显著差异（P>0.05）,达乌里胡枝子群落和白羊草群落具有较大比根长。根系比表面积为0.030.09 m2/g,紫花苜蓿群落根系比表面积要显著大于其他群落（P<0.05）。根长密度为7.77×1043.44×105m/m3,根表面积密度为133.10588.64 m2/m3,白羊草群落、长芒草群落、冰草群落根长密度较高。（3）在070 cm土层垂直剖面上,长芒草群落、白羊草群落、猪毛蒿群落、紫花苜蓿+猪毛蒿群落根系平均直径随土层变化差异不显著（P>0.05）;冰草群落、达乌里胡枝子群落、紫花苜蓿群落和茭蒿群落根系平均直径随土层加深基本呈减小趋势。所有群落中超过41.70%的根系生物量聚集在0-10 cm表层土壤中。沟头各典型植被群落根体积随土壤深度增加逐渐减小。茭蒿群落表层土壤（即0-10 cm）根系比根长显著小于其他土层（10-70 cm）（P<0.05）,其他群落比根长随土层变化不显著（P>0.05）。冰草群落、达乌里胡枝子群落和茭蒿群落表层土壤（即0-10 cm）根系比表面积显著小于其他土层（10-70 cm）（P<0.05）,其他群落比表面积随土层变化不显著（P>0.05）。所有群落表层土壤（即0-10 cm）根系根长密度显著大于其余土层（即10-70 cm）（P<0.05）,根长密度随土壤深度增加呈减小趋势。沟头各典型植被群落根表面积密度随土壤深度增加呈减小趋势。（4）沟头各典型植被群落土壤含水量为10.12%19.16%,猪毛蒿群落土壤含水量较农地增加12.90%,其他群落较农地减少0.81%40.39%。在土壤的垂直分布上,长芒草群落、猪毛蒿群落、白羊草群落、紫花苜蓿+猪毛蒿群落沟头土壤含水量随着土层加深呈现先减小再增大的趋势,冰草群落、达乌里胡枝子群落和茭蒿群落土壤含水量随土层加深呈现增大趋势,紫花苜蓿群落土壤含水量随土层加深呈现减小趋势。沟头典型植被群落土壤容重为1.181.52g/cm3,紫花苜蓿+猪毛蒿群落沟头土壤容重较农地增加7.77%,其他群落较农地减小0.37%15.87%。在垂直分布上,冰草群落、茭蒿群落沟头土壤容重随土层加深而增大,长芒草群落各土层间土壤容重并没有显著差异（P>0.05）,达乌里胡枝子群落、白羊草群落、紫花苜蓿群落、紫花苜蓿+猪毛蒿群落土壤容重呈现先增大再减小趋势,猪毛蒿群落的土壤容重呈现先减小再增大趋势。沟头典型植被群落样地土壤总孔隙度为35.55%60.38%,土壤有机质含量为0.75%1.53%。（5）沟头典型植被群落水稳性团聚体含量为24.51%44.85%,团聚体平均重量直径为0.361.06 mm,团聚体几何平均直径为0.190.38 mm,土壤团聚体分形维数为2.732.90。农地沟头的水稳性团聚体含量为23.48%,平均重量直径为0.33 mm,几何平均直径为0.19 mm,均显著小于植被沟头（P<0.05）,农地的土壤团聚体分形维数为2.91,显著大于植被沟头（P<0.05）。沟头典型植被群落水稳性团聚体含量、平均质量直径、几何平均直径随土层加深显著减小（P<0.05）。沟头典型植被群落团聚体分形维数随土层加深显著增大（P<0.05）。（6）沟头土壤性质对植被群落多样性特征的响应关系为:土壤含水量与Patrick丰富度呈极显著正相关关系（P<0.01）;土壤总孔隙度与Patrick丰富度呈极显著正相关关系（P<0.01）,与Shannon-Wiener指数显著正相关关系（P<0.05）;土壤容重、土壤有机质含量和土壤团聚体特征与植被多样性指标无显著相关性（P>0.05）。沟头土壤物理性质对根系特征的响应关系为:土壤含水量、土壤有机质含量、土壤水稳性团聚体含量、平均重量直径、几何平均直径、团聚体分形维数与根系生物量、根表面积密度呈极显著相关关系（P<0.01）,以上指标除土壤含水量外均与根长密度呈极显著相关关系（P<0.01）。土壤含水量、土壤水稳性团聚体含量、平均重量直径、团聚体分形维数与根体积呈显著相关关系（P<0.05）,土壤含水量与根长密度呈显著相关关系（P<0.05）,土壤有机质含量与根系平均直径呈显著相关关系（P<0.05）,土壤容重和总孔隙度与植被根系指标无显著相关性（P>0.05）。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
•   1.1 选题背景、目的和意义
•   1.2 国内外研究进展
•     1.2.1 植被群落特征研究进展
•     1.2.2 土壤性质研究进展
• 第二章 研究内容
•   2.1 研究区概况
•   2.2 研究内容
•     2.2.1 黄土塬沟头典型植被群落特征研究
•     2.2.2 黄土塬沟头典型植被群落土壤性质变化特征研究
•     2.2.3 黄土塬沟头典型植被群落特征对土壤性质的影响研究
•   2.3 研究方法与技术路线
•     2.3.1 研究方法
•     2.3.2 数据处理
•     2.3.3 技术路线
• 第三章 黄土塬沟头典型植被群落特征
•   3.1 样地情况与群落类型
•     3.1.1 样地情况
•     3.1.2 群落类型
•     3.1.3 样地植物科级分布
•   3.2 沟头典型植被群落的地上部分特征
•     3.2.1 群落物种组成
•     3.2.2 群落特征
•     3.2.3 物种多样性
•   3.3 小结
• 第四章 黄土塬沟头典型植被群落根系特征
•   4.1 沟头典型植被群落的根系特征
•   4.2 沟头根系特征在土壤剖面上的变化
•   4.3 小结
• 第五章 黄土塬沟头土壤性质的空间变异
•   5.1 沟头土壤含水量的变化特征
•   5.2 沟头土壤容重的变化特征
•   5.3 沟头土壤总孔隙度的变化特征
•   5.4 沟头土壤有机质的变化特征
•   5.5 沟头土壤团聚体特征的变化特征
•     5.5.1 土壤水稳性团聚体含量的变化特征
•     5.5.2 土壤团聚体平均重量直径的变化特征
•     5.5.3 土壤团聚体几何平均直径的变化特征
•     5.5.4 土壤团聚体分形维数的变化特征
•     5.5.5 土壤团聚体稳定性特征
•   5.6 小结
• 第六章 黄土塬沟头典型植被特征对土壤性质的影响
•   6.1 地上植被群落特征对土壤性质的影响
•   6.2 植被根系特征对土壤性质的影响
•   6.3 小结
• 第七章 主要结论与展望
•   7.1 主要结论
•   7.2 不足之处与展望
• 参考文献
• 附图
• 致谢
• 作者简介

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王天超

导师: 王文龙

关键词: 沟头,植物群落特征,根系特征,土壤性质,植被恢复,黄土塬

来源: 西北农林科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 西北农林科技大学

基金: 国家重点研发计划“黄土高原区域生态系统演变规律和维持机制研究”(2016YFC0501600)第四课题“黄土高原生态修复的土壤侵蚀效应与控制机制”(2016YFC0501604)专题四“不同生态修复模式对生产建设项目土壤侵蚀控制机制”,国家自然科学基金项目“黄土塬沟头溯源侵蚀动力过程及形态演化试验研究”(41571275)

分类号: Q948

总页数: 79

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