太行山低山丘陵区植被恢复机理与构建模式

【摘要】：太行山低山丘陵区属平原植被与太行山山地植被的生态过渡带,由于长期人为过度开发利用,现有植被处在不同的退化阶段,以天然植被稀疏、低矮、部分地段裸露并镶嵌类型各异的人工植被为主要特点,植被的生态防护调节功能和生物生产功能低下。本项研究以太行山低山丘陵区天然植被和人工构建植被为研究对象,探索并揭示植被恢复与构建的生态机理和途径,为近期退耕还林还草工程以及林业生态环境建设提供理论依据。 基于连续样方调查法、随机取样法、生物量研究法、光合生理生态测定法和室内分析测定,本研究综合分析了太行山低山丘陵区主要植物群落的分布与成因、植被生态恢复的机理与途径,探讨外来种火炬树与本土种的种间关系表现形式,揭示植物种多样性、退化植被基本特征与小尺度空间异质性的内在联系。研究结果表明: (1)天然植被分布特征取决于复合干扰体系、植物繁殖体传播机制和小尺度空间异质性等因素的综合影响,表现为灌草丛由零星分布的乔木树种、间断分布的灌木层片和恒有的草本层片构成;邻接小样方数据分析结果证实:随坡位上移,Shannon-wiener多样性指数下降幅度最大,Pielou均匀度指数下降幅度很小,多年生杂类草禾草植物和一年生植物数量减少,草质藤本植物消失,肉质草本植物样方数量增加,但仍以多年生杂类草禾草植物和一年生植物数量在整个坡面最多;荆条+白羊草群丛以属于瘦果和颖果的植物种类最多,而酸枣+白羊草群丛属于颖果和核果的植物种类最多,两个灌草丛的总状花序和圆锥花序植物种数量、中旱生植物数量均最多以及根系类型谱均为轴根型根蘖型根茎型丛生型鳞茎型。说明疏灌草丛的植物繁殖对策以属于风媒花与虫媒花并存、风播种子和深根系植物为基本特征。 (2)天然植被退化意味着群落结构垂直郁闭降低、水平结构稀疏化和外来种生态优势度增加,生境的组合胁迫效应强化。 (3)首次基于火炬树分株克隆生长独特性源自幼期树高、冠幅快速生长和分株水平侧根前端直径超比例增加的生物量分配格局,提出火炬树短期会形成密闭单优群落并向外缘扩散,疏灌草丛的落叶灌木层片和草本层片逐渐消退,引起本土植物种饱和度降低,认为火炬树是一个入侵潜力正在表达的外来树种;~(14)C同位素测定和解剖切片等实验结果证实:火炬树克隆分株水平侧根直径不对称在于光合产物的趋前积累所致,克隆分株的茎和前端侧根分别属于优先和次优先生长与光合产物的贮藏中心;高郁闭的火炬树单优群落下层其克隆分株分布,修正了火炬树分株不能忍耐弱光的观点。