道路创面植被演替中优势物种的种间关系研究

摘要

道路建设过程对地表岩土体的开挖移动形成的道路创面不仅破坏地表植被,也可能引发水土流失、滑坡、泥石流、生物多样性减少等生态环境问题。无论从灾害防治角度,还是自然景观恢复出发,对道路创面进行生态恢复是当前一项急需解决的、重要的实际问题,而了解特定创面生境植被演替过程,以及不同演替阶段的种间关系,不仅是值得重视的科学问题,对于道路创面植被恢复也具有重要的实际意义。
　　 目的:采用空间代替时间的方法,选取成都周边地区不同时期形成的道路创面构成时间系列为研究对象,从研究植被演替的过程变化出发,通过实地调查,采集不同演替阶段的土壤以及各演替阶段优势物种的种子于室内进行模拟研究,探索道路创面生境植被演替过程中不同演替阶段主要优势物种之间的作用机制,为道路创面植被恢复的物种选择和恢复实践提供理论依据。
　　 方法:采用野外调查和实验室模拟相结合;野外调查用于研究不同时期形成的道路创面的植被演替的物种变化过程,实验室模拟用于研究相邻演替阶段之间优势物种的种间关系。
　　 结果:道路创面植被演替的研究表明,在调查的4个时期形成的道路创面构成的演替系列中,Pielou指数在20年的植被演替阶段达到最大,而Margalef指数、Shannon-Wiener指数、Simpson指数则在50年的植被演替阶段达到最大,随后植物种类和数量有降低;在65年植被演替阶段,物种多样性有所下降,但乔、灌、草群落成层结构基本形成,创面植被演替基本达到研究区气候条件下的演替顶级。
　　 模拟研究的结果表明:在施用外源性营养(N、P、NP)的条件下,各演替阶段的优势种黄荆、羊蹄甲、柏树对不同的养分因子响应不同。添加外源性N、NP条件下,黄荆的总生物量与对照相比均显著增加(p均＜0.05,),但施P的条件下差异不显著;羊蹄甲生物量在施用N、P、NP条件下与对照比有所增加,但没有显著差异;添加外源性N、P、NP对柏树生物量均没有显著影响。
　　 添加外源性养分条件下,所有处理的基径、内根径、外根径(盆栽实验中供试物种根系正面接触部分的根系为内根系,其余的为外根系)与对照相比,差异均不显著,但对同种植株所有处理的内、外根径有显著差异(p均＜0.05)。
　　 单播黄荆、羊蹄甲、柏树的生物量均比混播高。其中,在施NP条件下,黄荆生物量差异均显著(p=0.05),羊蹄甲施P条件下差异显著(p=0.049);柏树在N、P、NP条件下没有显著差异。
　　 黄荆单播的根径(基径、外根径、内根径)均大于混播,且在施N条件下达到显著差异(p＜0.05);羊蹄甲、柏树的根径差异也表现出同样的趋势,但羊蹄甲在施P条件下差异显著(P＜0.05),而柏树的所有处理间差异均不显著。
　　 主要结论:不同演替阶段优势种对主要营养元素的响应不同。没有固氮能力的物种(黄荆)对外源性养分的响应比具有固氮能力的物种(羊蹄甲、柏树)敏感,从养分的影响看,外源性N源的影响最为显著,N源可能是创面植被演替的主要限制因子之一。
　　 不同演替阶段的优势物种之间存在明显竞争关系。这种竞争关系主要表现在物种将自身光合产物进行有“策略”的分配,去争夺公共的地下空间或养分。

目录

文摘

英文文摘

第一章 文献综述

1.1 植被演替

1.1.1 植被演替理论

1.1.2 植被原生演替

1.2 植物种间关系理论

1.2.1 竞争的相关概念及理论

1.2.2 物种共存理论

1.2.3 影响种问关系主要环境因子的研究

1.3 立题依据

1.4 研究内容

1.5 研究的技术路线

第二章 研究方法

2.1 研究区概况

2.2 道路创面植被演替调查

2.3 不同演替阶段物种种间关系模拟

2.4 物种多样性指数计算

2.5 种间关系模拟的响应指标分析

2.6 数据处理及分析

第三章 结果与讨论

3.1 研究结果

3.1.1 不同年代道路创面植被演替过程中的生物多样性变化

3.1.2 不同演替阶段优势物种对外源性营养的响应

3.1.3 不同演替阶段优势物种之间的关系

3.2 讨论

3.2.1 影响优势物种生长的养分限制因子

3.2.2 不同演替阶段物种的种间关系

3.2.3 道路创面植被演替的主要机制

第四章 结论与建议

4.1 结论

4.2 建议

参考文献

致谢