黄土丘陵沟壑区斑块化植被格局对植物更新的影响

论文摘要

黄土丘陵沟壑区是我国水土流失最为严重的区域之一,同时也是我国生态环境最为脆弱的地区之一,是生态治理的重点、难点区域。斑块状植被分布格局是干旱、半干旱地区植被适应环境的结果,也是该区常见且相对稳定的景观类型。植被斑块状分布直接影响着区域内资源的再分配,进而影响着植被种群的空间格局。研究植被斑块化格局对植物更新的影响,可以更好的探究植物群落的结构特征,为科学预测研究区坡面植被群落结构与格局的发展方向及其植被建设提供理论依据。本文以延河流域为研究区,根据从西北至东南的降雨梯度选取三个典型流域（镰刀湾、坊塔、海眼沟）,以白羊草、狼牙刺、铁杆蒿3种典型植物群落为研究对象,采用样方调查法和室内种子萌发实验,探究了植物斑块和裸地斑块下土壤种子库和幼苗在时间和空间尺度上的物种组成、密度和多样性特征,并分析了土壤种子库、幼苗与地上植物的关系,主要取得以下结论:（1）本研究中,野外植被样方调查记录地上植物108种,幼苗库物种81种,土壤种子库萌发实验鉴定物种45种。在植被组成中,菊科、豆科和禾本科占绝大部分。在所有物种中,多年生草本占物种总数的比例最大,一二年生草本次之,伴随着一定数量的灌木、半灌木,而乔木物种很少。（2）斑块状的植被分布格局影响着土壤种子库和幼苗库的物种组成、密度及多样性在植物斑块和裸地斑块的空间分布。植物斑块内,土壤种子库密度介于262～3868粒/m2,幼苗为15～133株/m2;裸地斑块壤种子库密度为83～2549粒/m2,幼苗为8～73株/m2。不同微生境下,土壤种子库和幼苗库的物种数量、密度和多样性总体为植物斑块>裸地斑块。从垂直分布看,土壤种子库的种子主要分布在0-2 cm 土层,2-5 cm 土层相对较少。对不同降雨梯度而言,3种群落土壤种子库和幼苗库的密度、多样性并未随降雨的增多而增大。表明本研究中降雨量的梯度变化不大,并不是影响土壤种子库和幼苗库物种多样性的主要因素。（3）土壤种子库和幼苗库的密度、多样性呈现季节性变化。土壤种子库的密度和多样性均为4月份>8月份>10月份;幼苗密度总体为8月份最大,4月份最小,多样性为10月份最大,4月份最小。（4）土壤种子库、幼苗库和地上植物两两间的共有物种比例均超过73%。表明在研究区通过种子萌发和幼苗更新在研究区植被的更新、恢复过程中起到重要作用。但3种群落土壤种子库与幼苗、地上植物及幼苗与地上植物的相似性系数总体为植物斑块>裸地斑块,且两斑块间无显著差异。相似性系数土壤种子库-幼苗库>幼苗库-地上植物>土壤种子库-地上植物,但相似性系数均低于0.52,相似度较低。表明随着种子的萌发、幼苗的生长,其与地上植物的相似性越来越小。（5）白羊草和狼牙刺群落内,植物斑块对土壤种子库的保存和幼苗的萌发、存活方面均存在促进作用,但对幼苗的保育作用强度随着幼年个体的生长逐渐减小。铁杆蒿群落内,植物斑块能够促进土壤种子库保存;但在幼苗保育方面,随着幼苗的生长正相互作用逐渐减弱,并在水分较充足的样地转变为竞争作用。随着降雨的增加,3种群落的植物斑块在促进土壤种子库保存方面的作用随降雨的增加变化并不明显,但在幼苗保育方面的作用逐渐减小,并在水分和外界条件较好的地区转变为竞争作用,符合植物相互作用关系随环境梯度发生变化的环境梯度假说。综上所述,研究区坡面植被自然恢复过程中,斑块化的植被格局逐渐形成,植物斑块与裸地斑块间的存在汇-源关系,植物斑块能够有效增加土壤种子库的拦截、保存,增加其物种多样性和密度。同时,植物斑块对微生境的改善与丰富的土壤种子库结合,促进了幼苗的萌发和存活,对幼苗萌发、存活起到积极的保育作用。因而,植物斑块与裸地斑块相比,幼苗更新、植物恢复的成功率更高,进而对植物斑块的维持和稳定提供保障,使坡面植被斑块化格局更加稳定,对水文过程、土壤侵蚀过程产生更深远的影响。

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Abstract

第1章绪论

1.1 研究背景、目的及意义

1.2 国内外研究进展

1.2.1 植被斑块化格局的研究进展

1.2.2 土壤种子库研究进展

1.2.3 幼苗库的研究进展

1.3 研究内容及技术路线

1.3.1 研究内容

1.3.2 技术路线

第2章材料与方法

2.1 研究区概况

2.2 样地选择

2.3 研究方法

2.3.1 地上植物的调查

2.3.2 幼苗的调查

2.3.3 土壤种子库的采样与萌发实验

2.4 指数选取

2.5 数据分析

第3章土壤种子库特征

3.1 土壤种子库的物种组成

3.2 土壤种子库密度特征

3.2.1 白羊草群落土壤种子库密度特征

3.2.2 狼牙刺群落土壤种子库密度特征

3.2.3 铁杆蒿群落土壤种子库密度特征

3.3 土壤种子库的多样性特征

3.3.1 白羊草群落土壤种子库的多样性特征

3.3.2 狼牙刺群落土壤种子库的多样性特征

3.3.3 铁杆蒿群落土壤种子库的多样性特征

3.4 土壤种子库的丰富度特征

3.4.1 白羊草群落土壤种子库的丰富度特征

3.4.2 狼牙刺群落土壤种子库的丰富度特征

3.4.3 铁杆蒿群落土壤种子库的丰富度特征

3.5 土壤种子库的均匀度特征

3.5.1 白羊草群落土壤种子库均匀度特征

3.5.2 狼牙刺群落土壤种子库均匀度特征

3.5.3 铁杆蒿群落土壤种子库均匀度特征

3.6 讨论

3.7 小结

第4章幼苗库特征

4.1 幼苗库的物种组成

4.2 幼苗库密度特征

4.2.1 白羊草群落幼苗库密度特征

4.2.2 狼牙刺群落幼苗库密度特征

4.2.3 铁杆蒿群落幼苗库密度特征

4.3 幼苗库物种多样性特征

4.3.1 白羊草群落幼苗库多样性指数

4.3.2 狼牙刺群落幼苗库多样性特征

4.3.3 铁杆蒿群落幼苗库的多样性特征

4.4 幼苗库物种丰富度特征

4.4.1 白羊草群落幼苗库丰富度指数

4.4.2 狼牙刺群落幼苗库丰富度指数

4.4.3 铁杆蒿群落幼苗库丰富度指数

4.5 幼苗库物种均匀度特征

4.5.1 白羊草群落幼苗库均匀度指数

4.5.2 狼牙刺群落幼苗库均匀度指数

4.5.3 铁杆蒿群落幼苗库均匀度特征

4.6 讨论

4.7 小结

第5章土壤种子库、幼苗库与地上植被之间的关系

5.1 地上植被的物种组成

5.2 土壤种子库与幼苗库的共有物种组成分析

5.3 土壤种子库与地上植被共有物种组成分析

5.4 幼苗库与地上植物的共有物种组成分析

5.5 土壤种子库、幼苗库与地上植物的相似性分析

5.6 植物斑块对土壤种子库和幼苗库的影响强度分析

5.7 讨论

5.8 小结

第6章结论与研究展望

6.1 结论

6.2 创新点

6.3 研究不足与展望

参考文献

附录: 各物种的科、属、拉丁名和生活型

致谢

攻读硕士学位期间科研成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 葛芳红

导师: 周正朝

关键词: 植物斑块,裸地斑块,土壤种子库,幼苗库,物种多样性

来源: 陕西师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 陕西师范大学

分类号: Q948

DOI: 10.27292/d.cnki.gsxfu.2019.000278

总页数: 95

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