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《福建农林大学》 2012年
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闽西侵蚀退化红壤生态恢复研究

蓝良就  
【摘要】:长汀县河田镇是南方亚热带典型的退化红壤生态系统,自上世纪四十年代以来,尤其是2000年以来,开展了大量治理工作,探索出许多有效的治理模式,国内许多学者对治理模式与治理效益等展开研究。本研究选取本底值基本一致的植乔、植灌、植草3种治理模式,并以未治理地及当地保存较好的次生林为对照,对试验样地开展野外调查与试验室分析,对各样地土壤水稳性团聚体(WSA)、生态系统水文特征、土壤肥力以及群落生物多样性、群落生物量、植被元素(C、N、P、K、Ca、Mg)含量及其储量进行较系统地分析与评价,预测了各样地的演替趋势,提出了今后的恢复对策。主要得到以下几个方面结论: (1)0-20cm土层中,未治理地WSA(>0.25mm)含量、WSA有机碳含量及其储量低,粒径间含量差异较小,大体上随着粒径的减小而增大。植被恢复对WSA有机碳累计贡献率的影响较小,但显著提高WSA含量、WSA有机碳含量及其储量,降低了WSA分形维数和破坏率,提高了平均重量直径,增强了团聚体水稳性。土壤新增有机碳促进小粒径团聚体向大粒径(>2mm)团聚体富集。20-40cm土层中,WSA含量、WSA有机碳含量及其储量变化多样。 (2)治理后改变了凋落物成分,提高了地表凋落物持水率和吸水速率,增加了地表凋落物生物量,进一步提高持水量,减轻了表土结皮现象,降低了土壤紧实度,提高了土壤渗透速率、土壤孔隙度与土壤水库性能,改善了土壤水文特征。但对土壤水库的毛/饱比影响很小。 (3)治理地除了土壤pH略下降外,土壤养分含量与土壤肥力指数明显提高。同一措施,养分全量与速效含量大小均为K>N>P。除了全K外,其余养分含量均表现出不同程度的表聚作用,表聚量随着含量的增大而增大。N、P、K全量储量的变化与其含量的变化相似。 (4)试验地维管植物共有34科66属81种。科、属的分化程度较低,超过一半的科为单种(单属)科,近2/3的属为单种属。维管植物属分布类型以热带分布为主,其次是温带分布。 未治理地植被密度小、长势差,群落结构简单,物种丰富度少、Shannon-Wiener指数与Simpson指数低。治理后群落结构趋于复杂,出现层间植物,提高了各层次的物种丰富度、Shannon-Wiener指数及Simpson指数。在同一措施的垂直层次中,治理措施与次生林的Pielou均匀度变化多样,因措施而异,其余多样性指数大小顺序基本上是:群落灌木层草本层层间植物乔木层。植被恢复提高了治理措施与次生林间的Jaccard指数、Sorenson指数,促进了物种入侵,提高了更新层密度。多数种群分布范围与生态位宽度较窄,种群间生态位重叠较小,资源利用程度低,乔木层尤甚。 土壤理化条件的改善,促进了群落各层次物种丰富度的提高。通径分析表明,土壤有机碳含量、碱解氮含量分别是影响群落物种丰富度、草本层物种丰富度的主要因子,主要体现在直接作用上。郁闭度与>0.25mmWSA含量、地表凋落物储量与毛管孔隙度对群落、草本层物种丰富度的影响较小,主要体现在间接作用上。 (5)治理地群落生物量、凋落物年归还量迅速增加,分别是未治理地的8.68-12.09、12.23-17.84倍,生物量以马尾松为主。降低了凋落周转率,加快系统内物质循环。总体上,同一群落中,5种矿质元素(N、P、K、Ca、Mg)含量与C含量从乔木层到草本层逐渐降低,治理地各层次矿质元素的平均含量高于未治理地,植被层上述6种营养元素储量明显增加,其分布格局与生物量的分布相似,其中矿质元素储量以N、K、Ca为主。治理后的生态系统成了巨大的碳汇,植被碳储量比例随着生物量增加迅速增加,土壤碳储量比例则不断下降。 (6)以最优综合评价法等多种方法,对土壤WSA结构稳定性、生态系统水文特征、土壤肥力、群落稳定度、生态系统综合恢复度进行定量评价。治理措施群落稳度大小顺序为:植乔措施>植灌措施>植草措施;其余方法评价得分大小顺序一致:植乔措施植草措施植灌措施,其中,生态系统综合恢复度指数分别为0.308、0.281、0.212。 总之,退化侵蚀红壤经过植乔、植灌、植草模式治理后,不论是土壤还是植被都得到明显的改善,但由于治理时间短,各项指标距次生林还有很大的差距。当前,在土壤侵蚀已控制的前提下,应加大更新层引种和补植力度,适当增加阳性阔乔木的种类和密度,加强更新层的抚育,增加群落的垂直结构,促进群落由针叶林向针阔混交林演替,以进一步提高生态系统的稳定和生态服务功能。
【学位授予单位】:福建农林大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:S158.1

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