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半干旱黄土区典型封育草地火烧对土壤—植物系统养分分布的影响

刘建  
【摘要】:黄土高原是我国生态环境形势极为严峻的地区,是水蚀与风蚀的交错带亦是农业与畜牧业的交错带,草地对该区域的经济发展和生态保护都具有十分重要的意义。草地约占黄土高原面积的30%,气候干旱加之过度的开发利用,草地退化现象严重。封育作为黄土高原地区植被恢复的最佳措施,在解决草地退化和水土流失等环境问题上发挥着重要作用。本研究以半干旱黄土区典型封育草地为研究对象,分析火烧对其土壤-植物系统养分分布的影响,并考虑地形因素坡向和坡位,试图揭示封育草地土壤-植物系统养分分布的一般规律与封育草地对火烧的响应机制,从而为正确认识半干旱地区恢复生态系统生物地球化学循环特征和为恢复生态系统的适应性管理提供理论依据和技术支撑。本研究主要结论如下:(1)火烧极大地改变了封育草地生态系统的面貌,加速了土壤-植物系统养分元素的生物地球化学循环。火烧后植物生产力、植物养分储量与土壤碳氮磷(有机碳、全氮、铵态氮和速效磷)都得到提高,同时地表植被盖度、植物养分含量、土壤硝态氮和速效钾含量降低,全磷对火烧无明显响应。在土壤-植物系统内部各要素的相关关系上,它们在火烧后会发生不同程度、不同方向的变化,而火烧后植物与土壤养分间的相关性降低。(2)地形因素坡向与坡位通过对局部水、光、热资源的的影响实现其对土壤-植物系统养分分布与火烧响应机制的干预。坡向对植物盖度、生物量、养分含量和储量以及土壤养分含量均有不同程度的影响,坡位对植物的影响较小,但对土壤养分含量影响显著。(3)火烧与坡向均对土壤-植物系统的空间异质性产生影响。植被盖度、植物钾含量与钾储量空间异质性对火烧的响应受到坡向的影响,其在阴、阳坡分别表现出升高和降低。火烧后植物群落生物量和植物碳储量的空间异质性增强,而植物碳、氮和磷含量与植物氮、磷储量的空间异质性均发生不同程度降低。火烧后土壤养分含量的空间异质性更加复杂,坡向和土层均对其产生影响,不同元素间也存在差异。封育作为一种管理措施基本实现了该区域天然植被的恢复,但随着围封年限的延长,很多问题也暴露出来。本研究通过分析火烧对封育草地生态系统的影响,为恢复生态系统的适应性管理提供了理论依据。但相关研究尤其是不同火烧机制对恢复生态系统的影响与不同尺度上生态系统空间异质性的研究有待继续深入。


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