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《贵州大学》 2019年
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基于模拟喀斯特石质生境的景观恢复中草灌群落配置关键技术研究

李祖国  
【摘要】:喀斯特人地矛盾突出,土壤贫瘠,石漠化严重,喀斯特区环境问题一直是学术领域关注的热点之一,退化喀斯特植被恢复与重建是目前喀斯特生态研究的核心问题之一。本文采用群落调查法、实验法和AHP法、模糊数学综合评价等研究方法对喀斯特区分布最广的白云岩和石灰岩石质生境进行调查分析,筛选出草灌阶段10种具较好适应性和观赏性的物种,进行正交模拟试验研究。结果如下:(1)本文基于实验模拟研究,推理得到喀斯特石质生境特征及利用的关键技术,要点如下:采用分形理论和空间句法理论揭示岩石结构面孔裂隙形态和结构特征;依据揭示特征及调查所得原生基质特征对岩石孔隙进行水分养分利用、但不种植植物,对裂隙进行水分养分利用、并种植植物,植物种植方式依据类似原生生境野外调查及本研究所得结果的植物种类组成、群落配置原理等进行配置。(2)基于上述石质生境模拟技术,结合草灌阶段植物群落基质特征、岩石类型、物种、格局、模式及尺度的调查结果,构建仿喀斯特石质生境适生群落,模拟喀斯特石质生境草灌群落配置技术要点为:对石质生境进行调查分析,以原生性(原生物种、原生岩石)、适应性为原则,以喀斯特区分布最广泛的石质生境(白云岩、厚层石灰岩和薄层石灰岩结构面孔裂隙石质生境)为基础,在垂直、水平两个空间层面上对植物群落进行配置。采用四因素三水平正交试验方法对群落模式(灌草、藤草和藤灌草)、群落尺度(1m×1m、2m×2m和3m×3m)、物种格局(聚集、随机和均匀)和石质生境进行组合,构建仿喀斯特石质生境适生群落。以模拟生境、群落为基础,采用常规植物培育技术,对模拟仿石质生境群落进行培育。(3)石质生境草灌群落景观恢复综合评价技术要点为:采用德尔菲法筛选代表性的指标,用AHP法对德尔菲法筛选的指标进行权重赋值,通过模糊数学综合评价法进行综合计算,通过计算值划分出群落质量等级,分析总结提出优化策略。其具体步骤为:通过德尔菲法筛选出涵盖生境特征、土壤特征、群落特征和生态服务功能特征的指标,采用层次分析法对构建的石质生境草灌群落植物配置技术评价体系进行权重赋值,采用模糊数学评价法对该体系进行评价,总结得出岩石结构面孔裂隙整合度、间隙度和群落美学度、土壤微生物、水分和温度及地下生物量、存活率等指标是影响植物群落发展的关键因子,在进行草灌群落恢复时须着重考虑。采用模糊数学综合评价法对计算值进行分析,推理得到喀斯特石质生境群落配置关键技术要点:a.较大尺度群落具有更好的生态和社会效益,针对平面空间受限的区域可采用水平加垂直搭配模式对生境资源进行充分利用;b.白云岩和薄层石灰岩石质生境的水热调控能力较强,可有效改善群落生境空间,间接促进群落发展,针对调控能力较弱的厚层石灰岩石质生境,可选用对生境改造作用强、适应性能力强、速生、可多次繁殖等特征的物种进行群落构建,如葛藤;c.物种聚集和均匀分布下,植物通过构建种内竞争关系,促进群落形态和结构的形成,提高群落抗干扰能力;d.藤灌草和灌草群落群落空间结构完善,成层现象明显,在空间上对水热进行截留,为下层空间提供缓冲地带,使群落下层空间趋于稳定,对生境具有积极改造作用,促进石质生境微系统向稳定方向转化;e.火棘、金丝桃、马桑和葛藤、芒草对生境的适应和改造能力强,生长较快,覆盖程度高,观赏价值佳,是喀斯特石质生境景观恢复的适生物种,可进行推广利用。(4)采用分形理论和空间句法理论,揭示出白云岩结构面孔裂隙具有层次分明、离散、破碎、连接紧密、控制性强的特征;石灰岩孔裂隙具有层次模糊、连通性差、系统性弱、异质性强的特征。岩石结构面孔裂隙形态结构不同,群落存在差异,根据差异性特征筛选出火棘、金丝桃等10个物种进行正交试验组合,设计构建仿原生群落。观测分析得出:灌草、藤灌草群落在垂直方向发展较快,藤草在水平方向生长迅速;藤灌草、藤草模式群落盖度大;群落总体向聚集(斑块化)方向转化,物种集中种植模式下转化速率最为明显。葛藤、火棘和金丝桃对生境适应性最好,马桑、三叶木通和南天竹适应性较差;芒草、鸭跖草对石质生境适应性较好,其余草本留存率低。植物通过调节地径和生物量占比来适应生境。白云岩和薄层石灰岩对石质生境土壤急速增(降)温具有较好的调控作用;模拟石质生境土壤养分存在较大亏缺,N、P和K含量总体低于喀斯特生境平均水平,SOC含量随时间逐渐降低,受群落尺度与群落模式影响较大。物种格局和配置模式对K含量影响较大;放线菌与土壤pH呈极显著相关,土壤细菌随时间逐渐降低;岩石孔裂隙特征与土壤指标相关性弱,与群落指标相关性较弱,土壤指标与群落指标相关性较强。群落美景度、水养涵养能力和固碳能力受多重因子影响;葛藤、火棘、马桑、金丝桃固碳能力高。
【学位授予单位】:贵州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TU985.12;S688

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