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珠江源退化生态系统的恢复重建研究

作　者: 王晓南
导　师: 孟广涛
学　校: 昆明理工大学
专　业: 环境科学
关键词: 退化生态系统植被恢复土壤理化性质生物多样性珠江源
分类号: X171.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

珠江源区由于特殊的地形地貌和石灰岩的特性,水土流失、生态环境恶化和自然灾害等问题都表现得尤为突出,因此对这一区域退化生态系统的恢复重建极为重要。本文以珠江源区为研究对象,以富源县为主要试验区,通过野外调查、实地观测和室内分析测定,分别从土壤物理特性、土壤化学养分特性、生物多样性等方面,对试验区退化生态系统的8种恢复模式(高山栎(Quercus semecarpifolia)灌丛(C1)、旱冬瓜(Alnus repolensis)+圆柏(Sabina chinensis)林(C2)、华山松(Pinus armandii)林(C3)、云南松(Pinus yunnanensis)+栓皮栎(Quercus variabilis)林(C4)、青冈(Lithocorpus dealbatus)林(C5)、板栗(Castanea mollissima)林(C6)、柳杉(Cryptomeria fortunei)林(C7)、旱冬瓜(Alnus repolensis)+云南松(Pinus yunnanensis)林(C8))下的生态效益进行综合比较,并运用相关性分析法对土壤的各个物理特性、化学养分特性指标、生物多样性指数进行评价,并通过灰色关联度分析法(GRA)对各恢复模式进行综合评价,旨在为珠江源区退化生态系统的恢复与重建提供科学依据。主要研究结果如下：(1)土壤物理特性：通过研究表明8种模式下的土壤物理特性与前两期(2001年、2004年)相比均呈改善的趋势,并且土壤表层(0-20cm)和下层(20-40cm)的变化趋势有很大的相似性,都随着恢复年限的增加而逐渐改善。其中土壤容重和土壤孔隙度在恢复初期的改善情况比后期明显,并且改善情况逐渐趋于稳定,达到一个稳定值；土壤容重和孔隙度的改善表明土壤结构和植被对水分的吸持能力与涵养水源能力均得到了提高。(2)土壤渗透性：通过研究表明在水分入渗初期,土壤吸水能力强,入渗速度大,随着渗透时间的增加,渗透速度逐渐达到一个固定值,即稳渗,因此初渗速度要高于稳渗速度。试验地中以C5的渗透性最好,C6次之,其中以C3渗透性最差；因为渗透性一定程度上决定着地表径流的形成时间,对水土保持有很大的作用,所以C5和C6的水土保持作用要好于C3。(3)土壤化学养分特性：植被恢复后,随着植被恢复年限的增加,土壤养分基本上趋于改善,但是在恢复初期,有些试验点土壤养分含量减少,主要是由于植被吸收大于返还造成的；随着林木的生长速度加快,生物量增加,归还土壤养分量也随之增加,并呈稳定积累状态。土壤有机质含量、全氮、速效氮、有效磷和速效钾含量变化基本趋势与之一致,总体呈上升趋势。土壤全磷含量呈先减小后增加的趋势,但2008年各试验点全磷含量均低于恢复前,这是因为在植物的积累迁移中,一部分磷素被固定在植物体内,并且植物归还的磷素还受枯落物成分和分解速率影响。还可以看出表层土壤全磷含量普遍高于下层；pH值均呈下降趋势。(4)生物多样性变化：通过对各恢复模式生物多样性研究表明,C8乔木层物种最为丰富,多样性最高,物种分布最均匀；灌木层物种丰富度以C1地最高,C4最低,物种多样性以C3最高,C4最低,C5分布最为均匀；草本层物种丰富度以C8最高,C7最低,C5物种多样性最高、分布最为均匀；群落总体物种丰富度以C8最高,C7最低,C5物种多样性最高,分布最为均匀。(5)通过对物理、化学养分特性相关性分析可知：枯落物与土壤容重和孔隙度之间、非毛管孔隙度与土壤渗透性之间均呈显著的相关关系,表明他们之间相互影响很大；土壤有机质含量与土壤全氮、水解氮呈显著正相关关系,说明土壤有机质对氮素有很大的影响；土壤养分特性中有机质、全氮、水解氮、有效磷、全钾等各指标之间互相呈正相关关系,这表明有机质、全氮、水解氮、有效磷、全钾等的含量大小不仅取决于土壤本身的含量还与其他各元素之间有密切关系,对土壤的养分有着重要的影响,因此土壤养分指标间是相互影响,相互作用的。(6)通过灰色关联度分析法分析可得：在土壤物理特性改善方面以C5的综合效果最好,C3最差；在土壤化学养分特性改善方面以C4的综合改善效果最好,C5次之,C3效果最差；各恢复模式下对土壤的整体改良效果排序为C5>C4>C2>C6>C1>C8>C7>C3。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-8
目录  8-11
第一章前言  11-16
  1.1 研究背景  11-12
  1.2 研究的目的和意义  12-14
  1.3 研究内容及技术路线  14-16
    1.3.1 研究内容  14-15
    1.3.2 技术路线  15-16
第二章文献综述  16-30
  2.1 生态恢复的国内外研究进展  16-20
    2.1.1 生态恢复的国外研究进展  16-17
    2.1.2 生态恢复的国内研究进展  17-19
    2.1.3 生态恢复重建中存在的问题  19-20
  2.2 生态恢复的理论基础  20-22
  2.3 生态恢复的理论与原则  22-27
    2.3.1 生态演替理论  22-23
    2.3.2 植被与环境耦合理论  23
    2.3.3 可持续发展理论  23-24
    2.3.4 生物多样性理论  24-25
    2.3.5 岛屿生物地理学原理  25
    2.3.6 生态经济学理论  25
    2.3.7 景观生态学理论  25-26
    2.3.8 生态系统管理理论  26-27
  2.4 生态恢复的措施  27-30
    2.4.1 封山育林  27-28
    2.4.2 人工造林  28
    2.4.3 天然更新  28-30
第三章研究区概况  30-35
  3.1 地理位置  30
  3.2 自然条件  30-32
    3.2.1 地形地貌  30
    3.2.2 水系分布  30-31
    3.2.3 气候  31
    3.2.4 土壤  31-32
  3.3 森林植被  32
  3.4 社会经济状况  32-33
  3.5 水土流失状况  33
  3.6 试验点自然社会经济状况  33-35
第四章研究方法  35-38
  4.1 样地设置  35
  4.2 植被调查  35
  4.3 土壤调查  35
  4.4 土壤性质测定  35-36
  4.5 生物多样性测定  36
  4.6 相关性分析及灰色关联度分析  36-38
第五章各恢复模式土壤物理特性研究  38-52
  5.1 土壤容重  38-39
  5.2 土壤孔隙度  39-42
    5.2.1 土壤总孔隙度  40-41
    5.2.2 土壤毛管孔隙度  41-42
  5.3 土壤自然含水率  42-44
  5.4 枯枝落叶厚度与土壤渗透性  44-45
  5.5 土壤物理性质间相关性分析  45-47
  5.6 各恢复模式下土壤物理特性灰色关联分析  47-50
  5.7 小结  50-52
第六章各恢复模式土壤化学养分特性研究  52-71
  6.1 土壤化学特性  52-54
  6.2 土壤养分特性  54-63
    6.2.1 土壤有机质  54-55
    6.2.2 土壤氮素  55-59
    6.2.3 土壤磷素  59-62
    6.2.4 土壤钾素  62-63
  6.3 土壤养分间相关性分析  63-65
  6.4 各恢复模式下土壤养分灰色关联分析  65-68
  6.5 小结  68-69
  6.6 综合评价  69-71
第七章各恢复模式下生物多样性研究  71-76
  7.1 生物多样性分析  71-74
  7.2 小结  74-76
第八章结论与建议  76-79
  8.1 结论  76-78
  8.2 建议  78-79
致谢  79-80
参考文献  80-87
附录A (攻读学位期间公开发表的论文)  87

珠江源退化生态系统的恢复重建研究

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