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黄土丘陵区小流域土壤水分和植被生产力空间分异研究

刘江华  
【摘要】: 针对由于黄土丘陵区半干旱条件下高生产力人工植被生长不良,难以形成稳定植物群落的问题,本文以黄土丘陵区经过综合治理的延安燕沟康家屹崂沟小流域土壤水分和植被为研究对象,以小流域土壤水分时空分布特征为主线,分析了黄土丘陵区小流域主要植物群落生物量、生产力,植物蒸腾速率及植物群落物种多样性与土壤水分空间分布的关系,以期为该区域人工植被建设和生态环境修复提供参考依据。主要研究结论如下: 1.在相似植被及坡面形状条件下,土壤水分沿坡面向上逐渐降低;植被类型及其分布与土壤水分的坡面分布密切相关,对上述趋势有减弱的作用,研究发现在偏旱的2002年生长季末,阴坡灌丛坡面坡下的土壤水分含量明显低于坡上。不同植被类型立地土壤水分的剖面特征差异较大,天然植被的土壤水分梯度多为负,0—400cm土壤上层水分含量比下层高;对照裸坡地和苹果园的土壤水分梯度为正值。对0—2m土层不同植被类型各层次土壤水分的季节动态对比发现,表层和各植被类型的土壤水分利用层变化最为剧烈,深层土壤水分季节变化趋势相对平稳。除0—50cm层外,其它各层次土壤水分的季节动态趋势均表现出较高的一致性。各植被类型立地0—200cm土壤水分的季节变化与降水量的季节分布一致,但对照裸坡地整个生长季土壤水分呈波动变化,平均土壤含水量维持在12%左右的较高水平。 2.草地植物群落类型及其生物量和生产力在小流域空间内没有明显的分布规律。对处于同一坡面的同一类型草地植物群落而言,坡下的生物量和生产力大于坡上。在植被的自然恢复过程中,处于植被演替序列高级阶段的草地植被生物量和生产力明显大于初级阶段的植被。草地群落的生物量和生产力主要受人为活动的影响,影响强度越大,生物量和生产力值越低。灌丛群落类型及其生物量和生产力在小流域具有明显的空间分布规律,其生物量和生产力也具有明显的空间分布,一般阴坡大于阳坡,阴坡坡下大于坡上,与土壤水分的空间分布基本一致。比较不同灌丛群落类型生物量和生产力,黄刺玫>杂灌>虎榛子>沙棘>狼牙刺>柠条。植物群落的生物量和生产力呈正相关关系,生产力随着生物量的增加而增加。 3.2002年,研究区的降水年型为偏旱年,植物蒸腾速率与土壤水分和降水 黄土丘陵区土壤水分时空分布和植被生产力研究 量的季节变化紧密相关,蒸腾速率随着土壤含水量的降低而降低,多数植物在8 月;不同树种蒸腾强度日变化的共同特点是:早晨较小,随着光照、气温等的升 高,蒸腾强度逐渐增大,至12时达峰值(有时最高值出现在14时),下午随着光 照减弱,气温下降,蒸腾强度又逐渐降低,不同植物在一定时段的蒸腾速率差异 很大。各植物种蒸腾日进程的峰型不同,整个日变化曲线多为单峰曲线。中午光 照最强时,有些植物会出现午休现象,其日变化曲线表现为双峰型,同种植物在 有些月份的日变化曲线为单峰型,有些月份又表现为双峰型。除狼牙刺外,所有 植物日平均蒸腾速率均在8月最低。蒸腾速率季节变化曲线与降雨量季节变化一 致,持续干旱可导致植物蒸腾速率显著降低。 4.研究区植物群落的多样性与人为干扰程度密切相关。研究区植物群落物 种多样性在小流域空间的分布表现为:坡下高于坡中,坡中高于坡上。不同坡向 的植物群落多样性指数差异更明显,Simpson指数阳坡半阳坡阴坡,Shannon 一Wiener指数和Pifow均匀度指数刚好相反,表明群落的物种多样性阴坡高于阳 坡;多样性指数在坡度上的差异很小,没有明显的变化趋势。灌丛群落的多样性 明显高于草地,多年生草地略高于一年生草地。研究区植物群落的多样性与人为 干扰程度密切相关。


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