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南水北调中线水源区弃耕地植被群落学特征及土壤侵蚀和非点源污染研究

张海峰  
【摘要】:南水北调是一项跨世纪的大工程,关乎数亿中国人民的切身利益,因此水源区水环境和水安全保护具有极其重要的意义。本文着眼于南水北调中线工程水源区的植被恢复、土壤侵蚀和非点源污染,通过样地调查分析了不同阶段弃耕撂荒地草本植被恢复过程的群落学特征,并通过聚类分析和极点排序对草本植被的恢复演替阶段进行了划分;在国内首次使用“土工布法”对不同植被类型和恢复演替阶段的土壤侵蚀进行了观测和对比研究;以pH、化学需氧量、氨态氮、硝态氮和磷酸盐等主要非点源污染物为指标,通过多元方差分析和极点排序研究了不同植被类型和土地利用对坡面径流非点源污染负荷的影响,并且初步对水源区土壤侵蚀和非点源污染控制提出了建议。通过研究主要得到以下结论: (1)南水北调中线水源区弃耕地草本植被在弃耕初期发生着剧烈的恢复演替,演替过程可明显的分为以下几个阶段:荠菜+铁苋菜+小白酒草群落(弃耕1 年);小白酒草+灰绿藜群落(弃耕2 年);艾蒿+小白酒草+猪毛蒿群落(弃耕3~6 年);白茅+牛尾蒿+野艾蒿+狗尾草群落(弃耕7~12 年+)。草本植被的恢复是以田间杂草为主到多年生根茎植物为主的演替方向,弃耕时间超过3 年时草本群落结构已经趋于稳定,多样性,均匀度均有大幅度上升,草本植被基本上得到恢复。   (2)不同植被类型和恢复演替阶段坡面土壤侵蚀量存在极显著性差异,坡耕地侵蚀量最高,板栗林地侵蚀量高于多年弃耕地,矮林地侵蚀量最小。以矮林地为对照,各种立地下坡面侵蚀量分别是矮林地的156.9 倍(玉米地),190.2 倍(土豆地),58.8 倍(1年弃耕地),48.3 倍(2 年弃耕地),10.6 倍(5 年弃耕地),2.3 倍(8~9 年弃耕地),19.5倍(清理草本板栗林地),12.8 倍(未清理草本板栗林地)。 (3)降雨量与各种植被类型下侵蚀量均呈正相关,降雨历时在坡耕地和初期弃耕地上与侵蚀量呈负相关,在板栗林地、矮林地和多年退耕地上呈正相关,但相关程度较低。说明阵性降雨在一定程度上有利于抗蚀性较差坡面产沙,而长历时降雨会促进抗蚀性较强的坡面产生侵蚀。通过产流降雨次数和回归方程截距等指标分析得出矮林地和多年弃耕地坡面抗蚀性最强,板栗林次之,坡耕地和弃耕初期地抗蚀性最差。 (4)9 种不同植被类型坡面除5 年弃耕地和8~9 年弃耕地降雨径流非点源污染无显著性差异外,其它均存在极显著性差异。5 个水质指标中只有pH 在不同植被类型坡面径流间无显著性差异,其它指标均存在极显著性差异。通过各污染物指标比较和不同植


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