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关中平原高速公路扰动土壤植被恢复研究

作　者: 刘爱霞
导　师: 高照良
学　校: 中国科学院研究生院（教育部水土保持与生态环境研究中心）
专　业: 水土保持与荒漠化防治
关键词: 关中平原高速公路边坡水稳性团聚体土壤养分植被恢复群落多样性
分类号: Q948
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着公路建设的蓬勃发展,尤其是高速公路的建设,大大促进了区域经济的迅速发展,但同时也带来了不容忽视的沿线生态环境的破坏。但公路边坡植被恢复理论的研究和实践严重滞后于公路的建设,极大地制约了公路边坡植被恢复的进程。而以往的研究重点及热点也不在此,缺少公路运营后期植被恢复的研究。边坡植被恢复之于高速公路类扰动土地项目显得尤为重要。本文采用野外调查和室内分析相结合的办法,应用空间代替时间的方法,选取不同植被恢复年限(1,3,6,9,16,17,19a)、不同坡向的关中平原高速公路路堤边坡、路堑边坡、立交区三种类型各14,5,6个样地为研究对象,并设置40 a路堤边坡样地为对照,详细调查了上述样地的植物资源,分析了不同恢复年限下的土壤理化性质、植被组成及多样性特征,并给出适合本区的人工植被,以及限制本区植被恢复的因子,初步得出以下结论:(1)三种样地的土壤理化性质随土层发生变化,表层(0-10 cm)结构、肥力优于亚表层(10-20 cm)。通过与黄土高原养分分级表对比,路堤边坡土壤肥力处于中高、高水平,与对照相比,在17 a达到峰值;立交区土壤肥力处于较高水平;除挂网喷播层肥力较高,路堑边坡土壤肥力处于中低、低水平,且明显低于路堤边坡及立交区肥力。本区公路边坡植被恢复重建的关键是路堑边坡。水稳性团聚体分形维数与有机质、全氮等相关性显著,说明其可以表征土壤肥力的高低;还与其他土壤理化性质相关性明显,证明其可应用到公路类扰动土壤的研究。(2)三种样地共计出现植物98种,其中人工物种11种,自然物种92种。通过分析人工物种的各个生态学指标,得出红花酢浆草、白车轴草并不适合种植在缺乏人为管护的关中平原公路边坡,相反地,绣球小冠花、结缕草、紫花苜蓿则是优良的边坡恢复物种。(3)三种样地出现的92种自然物种,主要以禾本科、菊科、豆科、蔷薇科为主。通过分析其定居时间、数量及生活型随时间的变化,得出扰动土壤植被恢复演替的趋势:一年生草本→一年生或越年生草本→多年生草本→多年生草本小灌木、小乔木。(4)分析三种样地群落内的多样性(α多样性),结果显示路堤边坡群落分别在6a,17 a左右达到峰值,且第二次峰值高于第一次峰值;群落间的多样性(β多样性)分析显示物种的增减始终是沿着自然演替的方向;多样性差异大的群落往往出现在演替后期。(5)通过分析群落内的多样性指数与土壤、时间等因素的关系,结果显示:时间、有机质、全氮、无机氮是影响扰动土壤植被恢复主要因子。同时人为扰动因素是一个不可避免的具有双重影响的因素。

全文目录

致谢  5-9
摘要  9-11
ABSTRACT  11-13
第一章绪论  13-25
  1.1 研究背景  13-14
  1.2 高速公路植被恢复研究国内外现状  14-21
    1.2.1 植被护坡理论研究现状  14-15
    1.2.2 植物护坡技术发展  15-16
    1.2.3 高速公路建成后期边坡植被恢复演替研究  16-21
  1.3 高速公路路域土壤的研究现状  21-22
    1.3.1 高速公路路域土壤物理性质研究  21-22
    1.3.2 高速公路路域土壤养分研究  22
  1.4 目前公路土壤植被研究中存在的问题和研究趋势  22-23
  1.5 研究目的意义、内容  23-24
    1.5.1 研究目的意义  23
    1.5.2 研究内容  23-24
  1.6 本次研究中存在的问题  24-25
第二章研究区概况与试验方法  25-31
  2.1 研究区概况  25-27
    2.1.1 西宝高速简介  25
    2.1.2 绕城高速简介  25-26
    2.1.3 西临高速简介  26
    2.1.4 西宝中线简介  26-27
  2.2 研究技术路线及方法  27-31
    2.2.1 技术路线  27
    2.2.2 野外试验方法  27-28
    2.2.3 室内实验方法  28
    2.2.4 涉及的土壤、植被指标及公式  28-31
第三章不同植被恢复年限土壤特征  31-43
  3.1 关中平原高速公路不同植被恢复年限土壤物理特征  31-36
    3.1.1 不同植被恢复年限土壤容重变化规律  31
    3.1.2 不同植被恢复年限土壤质量含水率变化规律  31-32
    3.1.3 不同植被恢复年限土壤团聚体含量及分形特征变化规律  32-36
  3.2 关中平原高速公路不同植被恢复年限土壤化学特征  36-39
    3.2.1 不同植被恢复年限有机质变化规律  36-37
    3.2.2 不同植被恢复年限全氮变化规律  37-38
    3.2.3 不同植被恢复年限速效养分变化规律  38-39
  3.3 土壤化学特征之间及与土壤物理性质间的关系分析  39-43
    3.3.1 土壤养分间的相关分析  39-40
    3.3.2 土壤有机质与团聚体MWD、GMD 的回归分析  40
    3.3.3 土壤养分与团聚体含量的相关分析  40-41
    3.3.4 土壤团聚体分形特征与土壤理化性质的回归分析  41-43
第四章研究区植被调查结果  43-50
  4.1 人工物种结果  43-46
  4.2 自然物种结果  46-48
  4.3 全部物种结果  48-50
第五章边坡群落多样性研究  50-59
  5.1 群落α多样性分析  50-54
    5.1.1 丰富度指数  50-52
    5.1.2 多样性指数  52-53
    5.1.3 均匀度指数  53-54
  5.2 群落β多样性指数分析  54-57
    5.2.1 基于属性数据的β多样性指数 Whittaker  54-55
    5.2.2 基于数量数据的β多样性指数Moristta-Horn  55
    5.2.3 相似性系数Jaccard、Sorenson  55-57
  5.3 相关分析  57
  5.4 回归分析  57-59
第六章结论与讨论  59-61
  6.1 结论  59-60
  6.2 创新点  60
  6.3 讨论  60-61
参考文献  61-68
作者简介  68

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