云南干热河谷退化生态系统植被恢复影响因子研究

【摘要】：本论文在分析云南干热河谷退化生态系统植被退化过程的基础上,通过对云南干热河谷具有典型性和代表性的金沙江元谋干热河谷研究区四年的人工植被恢复和人工促进天然植被恢复定点定位研究,揭示了环境胁迫与植物抗逆性是影响植被群落结构稳定和生态系统优化的重要特征因子,阐明了植被群落与环境因子相互作用构成了云南干热河谷退化生态系统植被恢复和重建核心关键的思想,目的是为云南干热河谷退化生态系统植被恢复提供重要的科学依据。主要研究内容和结论如下: (1)建立气象站,重点观测研究区的降雨、温度、空气相对湿度和蒸发等影响植被恢复相关气象因子;通过观测数据的分析处理,解读气象因子在干热河谷退化生态系统植被恢复中的作用原理;研究表明:由于干热河谷的降水少且分配不均,光照充足气温高,蒸发量巨大,空气湿度小,冬春夏初呈灾害性干旱缺水,因此植被恢复极为困难。 (2)通过比较观测分析,探明干热河谷退化生态系统在植物群落恢复后对小气候的影响和作用;研究表明:①林中与林外地温存在极差值,各层次地温出现时刻延后;②在干季,林外、林中平均空气相对湿度差别不大;③林外平均蒸发量大于林中。 (3)通过对研究区土壤因子的调查、定期测定分析土壤理化性质和不同季节的土壤水分,摸清干热河谷不同地形部位土壤的理化性质、营养成分及水分含量空间分异特征。研究表明:①干热河谷土壤空间变异程度大;②干热河谷土壤结构差,容重偏高,保水能力差;③干热河谷土壤水分动态有雨季和旱季之分,而在不同立地条件下,土壤含水量差异相对较大;④干热河谷地温比较高,土壤热量交换昼夜可逆;⑤干热河谷区土壤坚硬致密,入渗能力差,研究区表层土壤初渗速率大小顺序为:加勒比松+车桑子混交林加勒比松纯林山合欢纯林桉树纯林山毛豆+车桑子混交林裸地膨胀土; (4)应用相应的植物生理生态研究的实验仪器和设备,研究干热河谷植物在水分胁迫下光合系统的光能吸收、转换和利用效率等植物生理生化因子;研究表明:①实验植物光合午休现象主要是由非气孔限制因素——光抑制引起的,其保护光合机构免受损伤;②实验植物车桑子在严重的水分胁迫下,仍能维持基本的光合生理能力,在PAR仍不低于1300umol.m~(-2).s~(-1)情况下,Pn达到很高水平,这说明乡土植物对水分胁迫和高光强有很强的适应能力; (5)运用叶片相对含水量、相对电导率、MDA、SOD、POD、荧光、叶绿素含量、Pro等八个生理生化指标,分析评价植被物种抗旱能力的大小;研究表明:①在受到水分胁迫时,乡土树种车桑子和清香木幼苗更耐干旱;②在水分胁迫环境下,乡土树种车桑子叶片中的PSⅡ能保持比较高的光化学活性;③水分胁迫下,车桑子叶片中的光合色素系统比山毛豆、银合欢的更稳定,车桑子叶片中的光合色素系统更耐