荒漠草原区针茅群落的空间格局及效应

摘要

荒漠草原植被的恢复对于维持中国北方生态屏障具有极其重要作用。严酷的自然环境和历史上过度的人为因素引起荒漠草原草地退化严重。封育禁牧作为最主要的草地退化恢复措施，实施多年来使得退化的草地植被覆盖度得到明显恢复。面对荒漠草原区严酷的自然条件，建立与与环境相适应的植被类型仍然是草地恢复悬而未解的问题。
　　针茅群落作为荒漠草原原生植被类型，已经在长期的演化过程中形成了对该区域自然环境高度适应机制，尤其是其种群在生境水分因子的驱动作用下形成的特殊个体密度、大小等空间分布格局。土壤水分又是荒漠草原区域多种生态过程的关键驱动因子。因此，以针茅群落作为荒漠草原植被恢复的参考系统，基于针茅群落在生境中的空间分布格局研究，能够破解自然生态系统的结构信息，为建立与环境相适应的植被可持续恢复提供科学依据
　　本研究以宁夏荒漠草原针茅群落为研究对象。于2017年在宁夏盐池县皖记沟行政村选择3个封育草地，每个草地中选择一个64m2的大样方进行植被调查，采集其中11个1m2样方中成对的针茅斑块和土壤空斑0-10cm、10-20cm和20-40cm的土样，进行土壤含水量、pH值和CaCO3含量的测定，同时在每个样地中选择大、中、小针茅丛各1个，分别从针茅中心向外和表层向下每隔5cm采集土样，并测定土壤含水量、pH值、有机碳、全氮、全磷、速效磷和碱解氮含量，采用物种—面积关系曲线、植物多样性指数、扩散系数法等分析方法，系统分析针茅群落结构特征、个体空间分布格局及其与生境土壤因子的响应机制。主要结果与结论如下:
　　(1)封育禁牧后，荒漠草原针茅群落覆盖度达40％-70％，群落内部优势种为短花针茅、牛枝子和糙隐子草。群落种—面积曲线符合幂函数特征:S=6.40A0.30(P＜0.01)，R2=0.99，种-面积曲线Z=0.30，属于岛屿或隔离斑块。
　　(2)针茅群落内部优势种短花针茅、牛枝子和糙隐子草在0.25m2和1m2的尺度上呈均匀分布或集群分布，在4m2、9m2和16m2尺度上均呈集群分布，形成了斑块状结构。不同物种的集群强度随尺度的增大逐渐增大，在4m2尺度上达到最大，9m2尺度上变得平缓。集群强度随着尺度增大而增加，这是植物本身的特性和对资源不足共同作用的结果。
　　(3)从群落内部植株个体微尺度而言，相对于土壤空斑微生境，短花针茅个体微斑块生境0-10cm土壤具有较高的土壤含水量和较低的pH值(P＜0.05)。从整个短花针茅的种群结构而言，以老龄个体为主的种群生境中CaCO3含量较低，但是年轻型的针茅群落不能降低CaCO3含量;
　　(4)针茅群落空间分布格局引起微尺度土壤资源空间异质性增强，土壤有机碳、全氮、碱解氮、速效磷均表现出针茅丛的“肥岛”效应和土壤养分的“表聚”效应，而全磷没有“肥岛”作用，土壤水分含量是其成因的主要因素，且不同丛级的针茅对其土壤养分产生不同的影响，丛级越大，差异越显著。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1．1研究背景及意义

1．2国内外研究进展

1．3研究目标和主要内容

1．4技术路线图

2．1研究区概况

2．2主要植物种生物学特性

2．3研究方案

2．4试验方法

2．5实验测定项目与方法

2．6数据处理

3．1针茅群落物种组成

3．2针茅群落多样性特征

3．3针茅群落种—面积曲线与多样性分析

3．4讨论

第四章针茅群落空间格局

4．1 不同尺度上针茅群落空间分布类型

4．2不同尺度上针茅群落空间分布强度

4．3针茅斑块及其空斑土壤水分分布特征

4．4针茅斑块及其空斑pH值和CaCO3分布特征

4．5针茅群落多样性与其土壤指标相关性分析

4．6讨论

第五章针茅群落土壤养分空间异质性

5．1不同丛级针茅土壤含水量及pH分布特征

5．2不同丛级针茅土壤养分分布特征

5．3不同丛级针茅土壤养分富集率比较

5．4针茅丛级大小对土壤养分异质性的影响

5．5讨论

第六章结论与展望

6．1主要结论

6．2建议与展望

参考文献

致谢

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