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《北京林业大学》 2007年
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青海大通山地退耕还林生境演变特征及其评价研究

吕粉桃  
【摘要】: 本文以青海大通山地的退耕还林地(青海云杉群落、白桦林群落)为研究对象,通过野外调查、实地观测和室内分析测定,分别从生物多样性、植物生产力、土壤理化性状、水文效应等方面,对大通山地的不同退耕年限生境的演变特征进行比较,并运用主成分分析(PCA)法对大通退耕山地生境质量进行了综合评价,旨在为退耕山地的植被重建和生态恢复提供科学依据。主要研究结果如下: (1)生物多样性变化。随着退耕地人工林林龄的增长,林分郁闭度增大,草本物种数量趋于减少,群落的物种多样性逐渐向天然次生林(1.5318)靠近;每一阶段的群落类型总是与其下一阶段最邻近的群落具有较高的相似度,不同群落间草本层间的相似系数变化要比群落总体的相似系数变化差异较大,且群落总体间的相似度要高于草层间的相似度;物种综合多样性与其草本层的物种多样性呈一定的正相关关系。不同退耕地青海云杉林群落总体丰富度R0大小顺序为14龄人工林(26)19龄人工林(12)27龄人工林(10),Shannon-Wiener指数H的变化趋势为14龄人工林(2.5598)19龄人工林(1.9491)27龄人工林(1.7449)。白桦林变化趋势与青海云杉相似。 (2)从10龄到50龄,植物群落总生物量随着林龄的增加而增大,总生物量与退耕年限呈极显著正相关关系;乔木层在整个群落中占主体优势,乔木层生物量与总生物量变化趋势一致,其相关系数为0.999,达α=0.01的极显著水平;草本层生物量在减少,枯落物的覆盖厚度在增大。群落生产力与生物量变化基本一致。 (3)土壤物理性质演变。青海云杉群落、白桦群落土层孔隙度和持水量状况随退耕还林年限增加,大体呈增长趋势。5mmm团聚体含量在不同退耕林地土壤各层中均占据主体优势,土壤的结构性增强,表现为团聚度、团聚状况、结构性颗粒指数基本呈上升趋势,分散率、分散系数成相反方向,且亚表层的增长趋势较表层稳定。而土壤容重在不同土层变化趋势有一定差异,其中表层(0-20cm)呈先升后降逐渐至稳定的趋势,而亚表层(20-40cm)则呈先降再升逐渐至稳定的趋势。 (4)土壤化学性质演变。退耕还林后,随着植被恢复的演替,林地有机质总体呈上升趋势,尤其是表层土(0-20cm)增加的幅度最大,由退耕时平均含量2.596%分别上升到55龄青海云杉林7.745%、50龄白桦林7.513%,分别增加了2.98、2.89倍。全氮、速效氮、有效磷和速效钾、CEC含量变化趋势与之一致,总体呈上升趋势。退耕14年后云杉林逐渐进入速生期,吸收较多的土壤养分来供应其生长,因此表现出19龄的林地有机质反而有降低的趋势。随着林木的生长速度加快,生物量增加,归还土壤有机质也随之增加,并呈稳定积累状态。全钾含量基本呈稳定状态,pH值均呈下降趋势。土壤抗冲性有逐渐增大趋势。 (5)水文效应分析表明,植物群落植冠层截留量、枯落物持水量随退耕年限的延长而增大。枯落物容水量与枯落物厚度、枯落物蓄积、退耕年限、生物量相关性显著;土壤入渗速率与退耕时间具有明显的幂函数关系,土壤初渗率随着林龄的增加基本上呈增大的趋势,且初渗速率和稳渗速率逐步接近于天然林。 (6)采用主成分分析法对退耕山地的生境质量演变进行了综合评价,结果表明:随着退耕年限的增加,不同林龄植物群落的生境质量综合评价值总体上趋于提高,55龄天然次生林(0.287)27龄人工林(-0.17755)19龄人工林(-0.29585)。但在总体变化趋势中,由于速生期对养分的大量消耗,19、27龄的人工林综合评价值较14龄的综合评价值(0.09245)低。
【学位授予单位】:北京林业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:S718.5

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