喀斯特地区叶蝉群落结构与生物多样性对石漠化治理生态功能恢复的响应

摘要

贵州是我国喀斯特地貌最为典型、集中连片区，由于不合理的人为活动，石漠化不断加剧，生态环境严重恶化，严重制约了当地的经济和社会发展，石漠化治理已经刻不容缓。贵州在石漠化治理工作上已经取得了相当大成就，贵州石漠化治理状况在一定程度上代表了中国石漠化发展演变趋势。石漠化的生态恢复是一个漫长的动态过程，在多种因素共同影响下会不断发生变化。如何精确监测与评价这一动态过程，不仅有助于指导生态恢复的管理，而且还可以为调整和改进恢复方案提供决策支持。本文以贵州为研究背景，依托国家“十二五”科技支撑计划重大课题，选取贵州两种典型地貌喀斯特高原山地和喀斯特高原峡谷示范区，毕节撒拉溪朝营小流域作为喀斯特高原山地潜在—轻度石漠化环境的典型代表，关岭—贞丰花江顶坛小流域作为喀斯特高原峡谷中—强度石漠化环境的典型代表。以生态恢复学、昆虫生态学、生物多样性等理论为基础，首次选择叶蝉作为一种指示生物，运用叶蝉进行生态恢复监测与评价，利用“3S”技术，昆虫采集、显微镜、体视镜、SPASS20.0等工具对不同石漠化地区叶蝉进行采集、分类、鉴定，研究喀斯特石漠化治理区叶蝉群落对生态功能变化的响应。通过对喀斯特石漠化治理区叶蝉群落结构与多样性特征的分析，探寻石漠化治理与叶蝉群落结构的耦合关系，以及对石漠化治理的生态恢复效果进行评价和生物多样性的保护，通过研究得到以下成果：
　　(1)通过对朝营小流域和顶坛小流域不同石漠化等级叶蝉群落结构进行2年调查，发现2个小流域的优势种类为小叶蝉亚科，角顶叶蝉亚科，大叶蝉亚科。对潜在、轻度、中度、重度石漠化样地的叶蝉属数、个体数、多样性指数、丰富度指数空间特征大体为：潜在石漠化＞轻度石漠化＞中度石漠化＞强度石漠化。石漠化等级越低，所处演替阶段越高，植被结构和生态环境越复杂，叶蝉种类与数量也越丰富，反之亦然。从整体范围上来看，朝营小流域叶蝉的群落结构比顶坛小流域的叶蝉的群落结构较为复杂，这也从侧面体现了朝营小流域为喀斯特高原山地轻-中度石漠化治理区，顶坛小流域为喀斯特高原峡谷中-强度石漠化治理区。
　　(2)对朝营小流域和顶坛小流域叶蝉群落结构的时间变化特征进行研究得到，朝营小流域各月之间的叶蝉群落结构变化比较明显，而顶坛小流域变化较小。2地各等级石漠化样地叶蝉群落结构特征指数总体为7-8月份较高或者最大，5月、10月相对较小，这主要是因为7-8月份的温度高，植被生长茂盛，有利于叶蝉的生长、发育、繁殖。
　　(3)运用空间代替时间法，在朝营小流域和顶坛小流域内分别设置样地与相应对照组，比较小流域内样地叶蝉群落与相应对照组发现，无论是朝营小流域还是顶坛小流域，总体上，2小流域内样地的叶蝉群落在属数、个体数、多样性指数、丰富度指数都比对照组要高。这说明经过多种措施、多年的石漠化治理使得小流域的生态环境正向着正态演替的方向发展，石漠化程度正在得到改善，叶蝉群落对环境的改变产生响应，生物多样性趋于复杂。
　　(4)对朝营小流域不同植被类型叶蝉群落结构研究发现，潜在石漠化条件下，刺梨-核桃-黑麦样地属数、个体数＞杨树-黑麦＞核桃林-三叶草。轻度石漠化条件下，金丝桃-黑麦样地属数、个体数＞刺梨-核桃-扁穗雀麦＞刺梨-核桃-三叶草。中度石漠化条件下，刺梨-核桃-杂草样地属数、个体数＞金丝桃-蒿草样＞青冈-等灌木。顶坛小流域不同的植被类型叶蝉群落结构特征为：轻度石漠化条件下，花椒-金银花-草样地属数、个体数＞花椒-农，中度石漠化条件下，椿树-金银花＞花椒-仙人掌-杂草，强度石漠化条件下，构树-椿树-草＞花椒-草。
　　(5)朝营小流域与顶坛小流域同等级叶蝉群落结构相比，朝营小流域的叶蝉群落结构较复杂，叶蝉群落在属数、个体等特征指标上较高，而顶坛小流域较低。叶蝉的多样性与植物种类和结构多样性有密切关系，由于顶坛小流域生态脆弱性强，生境较单一，为追求较大的经济效益，花椒面积较大，农药喷洒严重，因而叶蝉多样性较贫乏。基于叶蝉生物多样性恢复来讲，在顶坛小流域石漠化治理工作中，应该提高治理植被的多样性，建立乔-灌-草的立体分层模式来提高叶蝉群落结构的多样性，做到经济效益与生态效益的平衡。

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前言

一 国内外研究现状

1昆虫与生态恢复

2叶蝉与生态恢复

3 昆虫与生态恢复国内外研究进展与展望

二、研究设计

1研究目标与内容

2. 技术路线与方法

3. 研究区选择与代表性

三 叶蝉群落影响因素分析

1石漠化等级

2治理模式

3植被多样性

4治理时间

5气候

6人为干扰

四 石漠化生态治理区叶蝉群落恢复的监测评价

1评价方法与指标体系

2监测布局与监测过程

3叶蝉标本保存与鉴定过程

4数据分析与计算结果

5朝营小流域与顶坛小流域叶蝉群落结构与多样性对比分析

五 基于叶蝉群落结构特征的石漠化治理模式

1 模式构建的理论依据

2 模式构建的边界条件

3 模式构成的技术体系

4 模式的结构与功能特性

5模式的结构与功能对比分析

六 基于叶蝉群落结构特征的石漠化治理模式优化与推广

1模式存在的问题与优化

2模式推广适宜性分析

3模式推广应用范围

4示范与推广的保障措施

七 结论与讨论

参考文献

攻读学位期间科研成果

致谢

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