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缙云山森林群落次生演替中土壤特性动态变化及其影响因素研究

作　者: 刘鸿雁
导　师: 黄建国
学　校: 西南农业大学
专　业: 农业资源利用
关键词: 人为干扰物种多样性枯枝落叶土壤径流水
分类号: S714
类　型: 博士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

缙云山国家森林公园位于重庆北郊三峡库区上游的嘉陵江畔,东经106°20′,北纬29°49′,距离重庆市中心直线距离32.5km,总面积7600.0 hm²,最高海拔952.2 m。年均气温13.6℃,年均相对湿度87%,年均降水量1611.8 mm。土壤属于三迭纪须家河组（T₃Xi）厚层石英砂岩风化发育的酸性黄壤。缙云山植物资源非常丰富,植被类型多种多样,属于北亚热带常绿阔叶林带。在全球范围内,我国分布的亚热带常绿阔叶林面积最大,发育比较典型。由于地处大城市近郊,生态系统受人为干扰影响严重,历史上作用于生态系统的干扰因子有旅游、践踏、砍伐、耕作、火灾等。缙云山现有植被群落是在长期人为干扰和一个气候带内的小环境差异影响下形成的。现阶段的干扰因子主要是旅游、践踏和植树造林。目前,森林公园内共有6种植被类型,32个群系,54个群丛。植被类型包括常绿阔叶林、暖性针叶林、竹林、常绿阔叶灌丛、灌草丛和水生植被等。在植被演替过程中,存在灌草丛→马尾松林→马尾松常绿阔叶混交林→常绿阔叶林的演替方向。同时也存在一些非线性演替过程,如灌草丛→杉木常绿阔叶混交林,灌草丛→马尾松常绿阔叶混交林。另外还有人工栽培的竹林,形成了缙云山面积较大的多元顶极群落。森林公园内存在的这些比较完整的次生演替群落,成为研究在人类活动干扰下,亚热带森林群落次生演替的良好材料。三峡库区森林覆盖率低,水土流失严重,面临大量的植被恢复和重建工作。常绿阔叶林的恢复和重建过程,本质上是常绿阔叶林的进展演替过程。缙云山森林群落的次生演替也可以当作是三峡库区植被恢复与重建过程的一个缩影。在一个特定的立地条件下,生态系统的发展和演替是随着土壤发育进程而逐渐累进的。本试验从群落结构变化、枯枝落叶层差异、径流水化学特征和人为干扰等因素入手,全面、系统地研究演替系列群落土壤理化性质的动态变化,探讨植物演替与土壤特性的关系;研究森林群落的水文循环,探讨其涵养水源、防止水土流失的功能以及对森林养分循环的影响。这些研究对于评估人类活动对北亚热带天然植被的影响程度、区域天然林保护和三峡库区生态建设具有一定的理论意义和实践价值。试验选择典型、具有代表性的处于不同演替阶段的植被群落为研究对象,并将这些群落受人类活动干扰的强度划分为5个等级。所选择的植被群落有灌草丛（X1）、马尾松林（X2）、马尾松常绿阔叶混交林（X3）、常绿阔叶林（X4）、毛竹林（X5）和杉木常绿阔叶混交林（X6）,并以裸地（X7）作为对照,每种植被群落共选四个。主要研究内容包括:①植物物种多样性:不同植被群落的物种丰富度（S）、多样性指数（H）和均匀度（J）;②枯枝落叶层的养分和水分:枯枝落叶层贮存量、养分含量、分解状况和枯枝落叶层的持水能力等;③土壤物理性质:土壤机械组成、容重和孔隙度,土壤的持水性能;④土壤化学性质:土壤有机质、全量养分（N、P、K）、速效养分（N、P、K）、pH、土壤交换性能等,并对人为干扰的影响进行分析;⑤径流水化学特征,以及对土壤—植物系统变化的响应:COD、BOD、DO、pH、全N、全P、主要的阳离子和阴离子、电导率等。设置标准样方进行植被调查,采用国家标准分析方法对土壤样品、凋落物样品和径流水样品进行测定。用DPS数据处理系统进行数据处理和数理统计。试验结果如下:

全文目录

摘要  5-9
Abstract  9-14
第1章文献综述  14-28
  1.1 森林群落的演替与分布  14-16
  1.2 人类活动干扰对森林生态系统的影响  16-18
  1.3 森林土壤理化性质的时空属性  18-21
  1.4 植被凋落物对土壤理化性质的影响  21-23
  1.5 土壤理化性质对径流水化学特征的影响  23-26
  1.6 森林生态系统的养分循环  26-28
第2章引言  28-34
  2.1 研究目的和意义  28-30
  2.2 技术路线  30-31
  2.3 研究范围和内容  31-34
第3章材料与方法  34-44
  3.1 植物群落概况及样地选择  34-39
    3.1.1 自然概况  34
    3.1.2 植物群落分布  34-35
    3.1.3 主要植被类型及组成特征  35-37
    3.1.4 人为干扰下植物群落的演替规律  37-38
    3.1.5 样地的选择及样地概况  38-39
  3.2 植被调查与分析方法  39-40
  3.3 枯枝落叶层样品采集与分析方法  40-41
  3.4 土壤样品采集与分析方法  41-42
  3.5 径流水样品采集与分析方法  42-43
  3.6 数据处理与统计方法  43-44
第4章结果与分析  44-112
  4.1 演替系列群落物种多样性分析  44-52
    4.1.1 草本层的物种多样性分析  45-46
    4.1.2 灌木层的物种多样性分析  46-48
    4.1.3 乔木层的物种多样性分析  48-49
    4.1.4 群落郁闭度分析  49-50
    4.1.5 小结：  50-52
  4.2 演替系列群落枯枝落叶层组成、分解及持水性能分析  52-64
    4.2.1 枯枝落叶层贮存量及养分含量分析  52-56
    4.2.2 枯枝落叶层的分解率、分解量和养分归还量  56-59
    4.2.3 枯枝落叶层的持水性能分析  59-62
    4.2.4 小结：  62-64
  4.3 演替系列群落土壤物理性质及其持水性能研究  64-76
    4.3.1 土壤机械组成与土壤的发育  64-66
    4.3.2 土壤厚度、容重和孔隙度等物理性状分析  66-68
    4.3.3 土壤持水性能分析  68-72
    4.3.4 土壤持水性能与土壤物理性状的关系  72-73
    4.3.5 小结  73-76
  4.4 演替系列群落土壤化学性质的时空属性研究  76-95
    4.4.1 土壤养分随演替时间进展的变化趋势  79-83
    4.4.2 土壤酸度与交换性能的变化趋势  83-88
    4.4.3 应用灰色关联度分析对演替系列群落土壤化学性质进行评价  88-89
    4.4.4 土壤化学性质的剖面特征  89-90
    4.4.5 土壤化学性质的季节动态  90-92
    4.4.6 人为干扰对土壤—植物系统的影响  92-93
    4.4.7 小结：  93-95
  4.5 径流水化学特征对土壤—植物系统演变的响应  95-112
    4.5.1 大气降水化学特征  95-96
    4.5.2 地表径流水体化学组成的变化  96-98
    4.5.3.地下径流水体化学组成的变化  98-101
    4.5.4 不同植被类型地表径流水化学组成的差异及水质评价  101-102
    4.5.5 不同植被类型地下径流水化学组成的差异及水质评价  102-103
    4.5.6 土壤理化性质对径流水化学特征的影响  103-106
    4.5.7 森林生态系统的养分平衡估算  106-109
    4.5.8 小结：  109-112
第5章结论与讨论  112-116
  5.1 森林群落次生演替过程中的自我培肥机制  112
  5.2 人为干扰与森林生态  112-113
  5.3 植物演替过程中土壤的酸化过程和酸化机理  113
  5.4 径流水化学特征对土壤—植物系统变化的响应  113-114
  5.5 天然林保护与退化植被的恢复与重建  114-115
  5.6 创新点  115-116
参考文献  116-128
发表论文及获奖情况  128-130
致谢  130

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