陕北黄土区自然恢复植物群落优势种种间关系研究

从优势种种间关系入手,探索陕北黄土区自然恢复植物群落机理为近自然造林植物配置提供理论依据。基于2×2列联表,采用W检验、X~2检验、联结系数AC及共同出现百分率PC方法,对陕北自然恢复15年的植物群落优势种种间关系进行分析研究。该植物群落总体联结性VR(方差比率)1,统计量WX_(0.05)~2(N),说明该植物群落总体种间表现出正关联,且达到显著水平。20个优势种种间联结性的分析结果表明,正关联种对的数量(114)多于负关联种对(75),无关联种对为1,且联结程度呈极显著和显著的种对数所占比例较小;种对间的正负关联性一定程度上反映了植物之间生态位的重叠和分离。陕北黄土区植被自然恢复15年,大多数植物种的分布较为独立,群落仍处于演替之中。     

半干旱黄土区沟间天然草地植被空间分异特征

选取陕北黄土高原半干旱丘陵沟壑区梁峁坡作为研究区,以40 m为间隔,调查了31个草本样方,采用传统统计方法和地统计学方法分析了天然草地植被空间分异特征.线性相关和秩相关分析表明:坡位是影响草本植物盖度及干鲜比的重要因子,坡向是影响草本植物平均高度和生物量的重要因子,坡度对草本植物空间分布没有显著影响.使用莫兰指数(Moran氏Ⅰ指数)进行空间相关分析表明:草本植物盖度、高度和干鲜比在60 m间隔距离内呈空间正相关,生物量在180 m内存在显著空间相关性.半方差分析表明,球状理论变异函数模型能够很好地模拟草本植物高度和生物量的空间变异,其变程分别为99.3和66.6 m,且均具有强烈的空间自相关性.干鲜比的理论变异函数模型为高斯模型,变程为78.4 m,具有强烈的空间自相关性;盖度的理论变异函数模型为线性模型.     

陕北黄土区不同林地土壤干燥化效应

退耕还林还草工程虽然取得显著成效,但是加剧了区域土壤水分亏缺与土壤干燥化程度,同时制约着植被构建。选取陕西省吴起县金佛坪流域山杏、油松、刺槐、小叶杨和沙棘5种植被类型,对照荒草地。采用人工土钻法取样,分析不同植被类型0—10 m的土壤湿度特征和土壤干燥化效应。结果表明:各植被类型浅层和深层土壤水分均存在显著差异;与荒草地相比,各类林地均出现土壤水分过度消耗,其中刺槐林过耗量最大,山杏林最小;各林地均出现土壤干层,其中刺槐林、小叶杨林和山杏林土壤干层都已达到10 m以下,植被是深层土壤水分的主要影响因素。5类林地的土壤干燥化指数平均值39.26%,都远高于荒草地-9.57%。土壤干燥化强度为小叶杨(80.19%)刺槐(78.03%)沙棘(55.38%)山杏(37.94%)油松(32.34%),这是树种、林木大小和密度、林分生物量、树龄等生长指标综合作用的结果。在今后植被恢复中,应注意根据当地土壤水分条件,合理选择节水树种和合理设计林分结构,尽量避免或减轻土壤干化,维持较高的植被稳定性。     

梯田埂坎立地植物根系分布特征及其对土壤水分的影响

在标准株选择的基础上,采用整株挖掘法研究活性根的特征,采用旱季0～200cm土层土壤水分定点观测的方法观测土壤含水量,并籍此计算土壤水分相对亏缺值来描述梯田埂坎附近土壤水分的变化。研究显示,4个植物种在根系深度、生物量和根长分布、对土壤水分的影响方面具有不同的特征。柽柳根系深达757cm,根系生物量和根长在0～100cm土层范围内均匀减少。但粗根在整个根系中占支配地位,细根的生物量和根长主要集中在0～40cm土层中。杞柳根系分布在0～40cm土层中,占全部根系生物量的86．0％。但粗根占绝对优势。40cm以下土层中(杞柳根系分布的最大深度为305cm)根系生物量和根长逐渐下降,但细根长度超过粗根。杞柳的部分根系分布高于着生平面,而且这部分根系中细根占绝对优势。柠条的根系分布特征与杞柳相似,但粗根的比例大于杞柳。新疆杨根系分布较浅,最大深度仅为136cm。在0～40cm土层中,新疆杨根系生物量占总根系生物量的77．2％。60cm土层以下根系生物量急剧下降,根长在80cm以下同样急剧减少。在新疆杨的整个根系分布层中,虽然粗根在生物量上占优势,但细根长度远大于粗根。研究结果还显示,栽植不同植物种的埂坎附近水平范围内存在明显的土壤水分亏缺。柽柳埂坎、杞柳埂坎、拧条埂坎、新疆杨埂坎的水分亏缺范围分别为230cm,437cm,274cm和399cm。垂直范围内,在4个测点均有一个土壤水分从表层往下增加的土层,该层在30～70cm范围内变化,只是随距埂坎的距离和植物种不同而不同。增加层以下,土壤水分开始持续下降至70cm到200cm土层,具体的下降深度也因植物种和距埂坎的距离不同而不同。建议,(1)根系深、对土壤水分影响较小的柽柳是黄土高原地区较为理想的农林复合树种;(2)杞柳应栽植在梯田软硬埂的结合部,约在梯田埂坎高度的1／3到2／3处,并且采取及时平茬和秋粮作物配置的方法调控系统的竞争关系;(3)柠条可采取与杞柳相似的栽植和调控办法;(4)根系分布浅、对水分影响较大的新疆杨,除栽植在埂坎顶部外成活比较困难,不是合适的埂坎栽植树种。     

陕北黄土区生态修复过程中植物群落物种多样性变化

根据18块典型样地的植被调查数据,采用时空互代和对比分析法,从演替时间、生态修复模式和坡向3个方面研究了陕西省吴起县生态修复过程中植物群落物种多样性特征.结果表明：在25年自然演替序列中,退耕封育群落依次经历了猪毛菜、猪毛蒿、达乌里胡枝子、铁杆蒿和白羊草5种类型,建群种表现为1年生向多年生、低级向高级的演替趋势.其间,物种种类、Margalef指数、Simpson指数、Shannon-Wiener指数和Pielou指数均呈二次函数变化,说明黄土区退化生态系统在消除外界压力后,通过自然恢复可达到高级、稳定状态,但速度缓慢.地形条件和恢复年限一致时,4种主要修复模式形成的群落中,草本层的Margalef指数、Shannon-Wiener指数和Pielou指数表现为退耕封育＞退耕还草＞退耕还林＞荒山造林,Simpson指数则相反.与退耕封育模式相比,退耕还草和退耕还林模式在相同恢复期内形成的草本群落,虽然多样性指数较低,但更接近自然演替后期阶段,说明人工修复模式能加快演替进程.在相同恢复年限内,阴坡退耕封育群落的Margalef指数、Shannon-Wiener指数和Pielou指数明显大于阳坡,且群落类型更接近演替后期阶段,说明阳坡生态修复的本底条件更差,植被自然演替速率更缓慢.     

陕北黄土区封禁流域坡面微地形植被特征分异

以陕西省吴起县合沟流域内微地形及原状坡面的植被调查数据为基础,研究浅沟、切沟、塌陷、缓台和陡坎5种黄土高原典型微地形植被特征及其与原状坡面的差异.结果表明:黄土区封禁流域坡面微地形内植物群落物种组成、数量特征及其多样性存在明显差异.经过12年的自然恢复,研究区域形成以铁杆蒿和茭蒿为优势种的草本群落,伴生种中,陡坎和切沟出现灌木扁核木和柠条,缓台出现湿生性植物芦苇.微地形植被的盖度、平均高度和生物量多优于原状坡面,且以切沟和塌陷最为显著.不同微地形Shannon指数的大小顺序为陡坎＞切沟＞浅沟＞原状坡面＞缓台＞塌陷.