狗牙根根系时空结构及其固土护坡生态作用机制的研究

摘要

三峡大坝的修建，使三峡库区形成涨幅有三十米左右的消落带，三峡库区反季节、高幅度的消涨节律使得库区消落带形成了夏季裸露，冬季水淹特有的生态环境。植物与土壤形成的根系——土壤系统具有良好的固土护坡效应，消落带先锋植物根系的结构特征及其抗拉力的时空变化，关系到植物对库区水位反季节消涨节律的适应能力，从而影响消落带的生态环境。狗牙根是三峡库区的乡土植物，本文选取狗牙根作为实验材料，结合野外调查和室内控制实验，对狗牙根的根系结构、抗拉强度、抗冲刷、抗侵蚀和抗剪性能的时空变化进行了研究。结果表明，随着时间的变化，所测数据如株高、根长、根面积、地上和地下生物量均相应增加或者变大，其抗拉、抗剪等性能均增强，表明生长时间越长，固土护坡效果越好，可以很好地从时间尺度来阐释固土护坡机理。在空间上，植物根系空间结构对三峡库区反季节水位消涨节律及其所引起的消落带生态环境变化的生态响应效果明显。随着海拔的上升，根系——土壤复合体的抗拉、抗侵蚀、抗冲刷、抗剪等效应显著增强，在海拔为175m是效果最显著，根系生物量与各项性能之间具有线性相关性，这与海拔的变化以及水淹的时间有关。因消落带不同海拔的植株水淹时间不同，其生长发育、出露时间和根系生物量出现差异，进而影响稳固堤岸边坡的能力，因此可以很清楚的从空间上阐明固土护坡机理。本文从时间和空间上剖析先锋植物狗牙根稳固和防护堤岸的作用机制，为在以后研究消落带其它先锋物种对比分析提供相应的数据支持，同样能为以后在研究人工构建植被与自然恢复的前提下充分探讨其固土护坡机理提供数据支持，为消落带植被生态恢复的物种筛选、群落的构建与调控提供科学依据，为科学制定三峡水库消落带保护与规划方案作出参考。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

引言

1 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本论文研究内容与技术路线

1.3.1研究内容

1.3.2拟解决的关键科学问题

1.3.3技术路线：

2 材料与实验方法

2.1 实验材料与实验设备

2.1.1实验材料

2.1.2实验设备

2.2 实验方法

2.2.1实验设置

2.2.2狗牙根相关实验

2.3 数据处理方法

3 结果与分析

3.1狗牙根群落根系的结构特征及其时空动态

3.1.1狗牙根群落根系结构特征的时间变化

3.1.2狗牙根群落根系结构特征的空间变化

3.2狗牙根根系的抗拉强度

3.2.1狗牙根根系的抗拉强度与根系生物量随时间变化

3.2.2狗牙根根系的抗拉强度空间变化

3.2.3狗牙根根系的抗拉强度与生物量的相关性分析

3.3狗牙根土壤-根系系统的抗侵蚀性能及其时空动态

3.3.1狗牙根群落根系抗侵蚀性能的时间变化

3.3.2狗牙根群落根系抗侵蚀性能的空间变化

3.3.3狗牙根群落根系抗侵蚀性能与生物量的相关性分析

3.4狗牙根土壤-根系系统的抗冲刷性能及其时空动态

3.4.1狗牙根群落根系抗冲刷性能的时间变化

3.4.2狗牙根群落根系抗冲刷性能的空间变化

3.4.3狗牙根群落根系抗冲刷性能与生物量的相关性分析

3.5狗牙根土壤-根系系统的抗剪性能及其时空动态

3.5.1狗牙根群落根系抗剪性能的时间变化

3.5.2狗牙根群落根系抗剪性能的空间变化

3.5.3狗牙根群落根系抗剪性能与生物量的相关性分析

4 讨论

4.1狗牙根根系固土护坡的时间动态探讨

4.1.1狗牙根的植物根系结构呈现明显的时间变化特征

4.1.2随着时间的改变狗牙根根土复合物抗侵蚀、抗冲刷能力不同

4.1.3随着时间的改变狗牙根根土复合物抗剪能力不同

4.2狗牙根根系固土护坡的空间动态探讨

4.2.1狗牙根的植物根系结构呈现明显的空间变化特征

4.2.2在消落区不同海拔狗牙根根土复合物抗冲刷与抗侵蚀能力不同

4.2.3 植物的根系生物量能很好的反映和预测植物根系对土壤抗侵蚀和抗冲刷的增强效能

5 展望

参考文献

致谢

附录

攻读硕士学位期间发表的部分学术论文论著