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《中国林业科学研究院》 2010年
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三峡库区消落带土壤理化性质及种子库研究

王晓荣  
【摘要】:三峡库区消落带水位周期性涨落,产生了干湿交替的生态环境,其土壤理化性质及种子库物种势必会发生较大变化。本文针对三峡库区消落带水淹初期的特殊情况,连续两年对土壤理化性质和种子库的动态研究,探讨其对水位变化的响应趋势,为未来三峡库区消落带的植被恢复和重建提供理论依据。 在地理条件相似的条件下,选取消落带内现存的次生灌丛和弃耕地固定样地4块,采用海拔梯度代替水淹时间,以海拔145 m、155 m、165 m、175 m和185 m为分界线,将消落带划分为145-155 m,155-165 m、165-175 m三段高程,将存有原生植被的175-185 m作为对照样带,对地上植被、土壤表层水分物理性质、土壤化学元素、土壤种子库季节性变化、年际变化等进行系统研究,探讨水淹初期消落带土壤理化性质与种子库如何变化,以及种子库优势物种与环境因子的关系,结果表明: 1.不同月份表层土壤含水率,除了最大持水量、毛管持水量、最小持水量、非毛管孔隙度、土壤通气度9月份最高外,土壤质量含水量、土壤体积含水量、毛管空隙度、总孔隙度5月份最高,7月份最低;土壤容重在5月份和7月份相差不大,而9月份则最小。随着海拔梯度的升高,各月份土壤表层土壤含水率未表现出一致的变化趋势,但以水淹时间最长的145-155m区段土壤物理性质最差。 2.连续水淹两年后,土壤化学元素含量降低的分别是土壤pH值1.18%、全氮20.16%、全磷30.80%、全钾6.87%、速效磷103.75%、速效钾16.90%、全铜12.12%、全锰16.17%、全锌50.16%,而含量升高的分别是有机质7.22%、水解性氮3.03%、全铁6.88%、全钙31.89%、全镁84.80%、全钠98.44%;随着海拔梯度的升高,水淹和人为因素干扰导致各种元素变化方式差异较大;随着土壤层次的加深,除速效磷、全铜、全铁、全锰、全锌、全钙、全镁、全钠未表现出规律性变化趋势外,其他元素在2008年表现为逐渐降低,2009年则表现为逐渐增加。 3.水淹初期两种植被类型的土壤种子库储量存在极显著差异,次生灌丛种子密度为6991±954.33粒/m2、弃耕地种子密度为22582±6217.36粒/m2。已淹区段种子密度最低,未淹区段最高。随着土壤层次的加深,种子库密度逐渐下降。土壤种子库萌发出现的物种分属45科97属118种,以一年生和多年生草本植物为主,菊科、禾本科、玄参科和十字花科为优势科;个体数量占土壤种子库总储量0.01%的有34种,占所有物种的28.82%。两种植被类型内土壤种子库出现的物种数较接近,物种多样性指数、均匀度都较高,但优势物种组成差异很大,生态优势度较低。未淹区段的生物多样性最高,而已淹区段的生态优势度最高,已淹区段和未淹区段相似性指数最大。 4.已淹区段地表植被分属47科71属100种,未淹区段地表植被分属84科163属223种,优势科主要包括菊科、豆科、禾本科、蔷薇科、莎草科。与对照样带比较,已淹区段地表植被物种多样性指数和丰富度指数都降低,未淹区段明显增加;已淹区段、未淹区段土壤种子库具有物种79种和108种,分别比对照样带增加了9种和38种;与对照样带土壤种子库总密度相比,已淹区段降低了32.32%,未淹区段增加了103.12%。土壤种子库植物以草本占绝大多数比例,且1年生草本所占比例大于多年生草本所占比例。土壤种子库的生物多样性指数、丰富度指数和均匀度指数与地表植被变化相一致。已淹区段、未淹区段、对照样带地表植被和土壤种子库共同出现的物种数分别为9,40和15种,土壤种子库和地表植被间的相似性系数分别为0.328,0.241,0.186。 5.随着月份的延伸,次生灌丛土壤种子库密度逐渐增加,弃耕地逐渐降低。随着海拔梯度的升高,5、7、9月份土壤种子库密度都表现为逐渐增加。5月份土壤种子库共出现了79种物种,隶属于36科66属;7月份土壤种子库共出现了80种物种,隶属于35科69属;9月土壤种子库共出现了73种物种,隶属于32科64属,各月共同出现的主要优势科为菊科、禾本科、玄参科、十字花科。土壤种子库物种生物多样性指数逐渐降低,但相差范围不是很大。各月份消落带土壤种子库的物种生活型非常接近,主要以一年生植物、多年生植物种子为主,而相对缺少乔木种子。 6.随着水淹年限的延伸,次生灌丛和弃耕地土壤种子库密度呈现降低的趋势,且弃耕地降低的比例较次生灌丛高。2009年土壤种子库共出现了85种,隶属于35科70属,较前一年共减少了10科27属33种。次生灌丛地上植被减少的植物种类为105种37科78属,弃耕地减少56种17科44属,优势乔灌隶属于大戟科、豆科、蔷薇科等,优势草本属于禾本科、菊科、莎草科、玄参科等。地上植被与土壤种子库物种类型的相似性显著提高。 7.应用典范对应分析(CCA)研究土壤表层水分物理性质、化学性质与各月份土壤种子库优势物种分布的关系,海拔梯度、土壤容重、通气度对种子库内物种储存分布具有较一定的影响;pH值、全磷、速效磷、全钠、全钙、全铁、全锰等化学元素在解释不同月份种子库优势物种的分布影响较强。
【学位授予单位】:中国林业科学研究院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:Q948

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