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辽西大黑山流域典型植被生态修复效益灰色关联度分析

作　者: 孙会敏
导　师: 高鹏
学　校: 山东农业大学
专　业: 林业
关键词: 生态修复水土保持分形维数植物多样性灰色关联度分析大黑山流域
分类号: S718.55
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

本论文以辽西大黑山流域生态修复区为研究对象，在对研究区全面踏勘的基础上，选取典型植被群落的多样性、土壤物理性状、土壤蓄水能力和林草植被的空气负离子浓度的变化等指标，对其生态修复效益进行了灰色关联度分析和评价，研究结果表明：（1）生态修复后植被群落的物种丰富度、物种多样性、均匀度显著提高，植被群落结构趋于稳定。其中次生林植被群落的物种多样性要大于其他植被群落；无论次生林或人工林，混交林群落的物种多样性均优于单纯林；补植造林后与荒坡造林后的物种多样性均有所提高。因此，在生态修复中应对已有的次生林加强封禁管护；对荒坡地依据宜乔则乔、宜灌则灌的原则，在单纯林中引入适宜的树种进行混交，人工促进形成混交林，以促进生物多样性的恢复与提高。（2）生态修复区土壤结构与水分状况明显改善、孔隙度提高。从土壤粒径分布特征看，次生林地的土壤粒径不均匀系数比人工林高20.41%；混交林土壤粒径不均系数比单纯林高13.91%。从土壤分形特征看，次生林的土壤颗粒分形维数与人工林相比，高2.48%，混交林的土壤颗粒分形维数与单纯林比，高2.20%。补植后油松+山杏混交林的土壤颗粒分形维数较补植前油松疏林提高4.77%，造林后油松+沙棘混交林的土壤颗粒分形维数较造林前荒坡提高2.55%。从土壤容重看，次生林土壤容重（1.19g/cm~3）小于人工林（1.27g/cm~3）。无论是次生林或人工林，混交林土壤容重均稍小于单纯林。补植后油松+山杏混交林、造林后油松+沙棘混交林的土壤容重均比修复前有所降低，分别降低了22.49%、24.36%。从土壤孔隙度看，次生林的土壤总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度比人工林分别高10.87%、5.62%、4.37%，次生林土壤孔隙状况优于人工林。无论是次生林或人工林，混交林土壤总孔隙度、毛管孔隙度（平均值分别为51.16%、42.38%）都优于单纯林（平均值分别为47.19%、41.35%）；补植后油松+山杏混交林、造林后油松+沙棘混交林的土壤总孔隙度、毛管孔隙度均高于修复前，分别提高了（11.66%、18.83%）、（8.07%、6.58%）。表明生态修复后各植被群落的土壤粒径分布特征、土壤分形维数、土壤容重与土壤孔隙状况等土壤结构参数均优于修复前，即修复后土壤粒径不均匀性、土壤容度和土壤通透性均比修复前好。因此，在植被恢复时应注意多树种相结合，更有利于林分土壤结构的改良。（3）生态修复区土壤蓄水能力明显提高。由土壤贮水量看，次生林中的饱和贮水量明显较人工林地平均提高10.87%。混交林饱和贮水量较单纯林地平均提高8.42%。补植后油松+山杏混交林、造林后油松+沙棘混交林的饱和贮水量均比修复前有所提高，分别提高了11.66%、18.83%。由土壤入渗率看出，次生林群落土壤稳渗速率（平均值10.34mm/min）要高于人工林群落（平均值8.03mm/min），且无论次生林或人工林，混交林分结构入渗能力优于单纯林，混交林地土壤平均稳渗速率为9.93mm/min，单纯林地土壤平均稳渗速率8.161mm/min；补植后油松+山杏混交林的土壤平均稳渗速率比补植前油松疏林提高了2.78mm/min；造林后油松+沙棘混交林的土壤平均稳渗速率比造林前荒坡提高了2.97mm/min。说明混交林改良土壤结构，提高土壤通透性的效果较好，因此，应该在对次生林封禁的基础上加强对现有林分的管护，防止人畜破坏，以增加林地土壤蓄水能力。对立地条件较好的荒坡地，应尽量实施人工造林，形成乔灌草相结合的结构，以提高林地总贮水量。（4）生态修复促使空气负离子浓度增加。次生林的空气负离子评价指数FCI值依次是蒙古栎纯林（1.57）>黑桦+山杨混交林混交林（1.15）>蒙古栎+椴树混交林（1.06）>次生杂木灌木林（0.90）。人工林的空气负离子评价指数FCI值依次是油松纯林（1.19）>山杏+黄榆混交林（1.10），次生林的空气负离子评价指数FCI值比人工林的高2.0%。补植后油松+山杏混交林的空气负离子评价指数FCI值（0.85）大于造林后油松+沙棘混交林（0.78）的，补植前油松疏林的空气负离子评价指数FCI值（0.54）大于造林前荒坡（0.50），分别比修复前提高了56.51%、57.26%。（5）灰色关联度分析表明，各典型植被类型中，蒙古栎+椴树混交林的关联度值与综合评价值最大，分别为0.8569、0.8810，油松纯林最小，分别为0.6005、0.6230，可见次生林的修复效果优于人工林的，混交林的效果要优于纯林的；补植后油松+山杏混交林与造林后油松+沙棘混交林的关联度值与综合评价值均比修复前有所提高，而且效果较为明显。因此，在水土保持生态修复中，在对次生林进行封禁保护的同时，加大人工林、补植造林、荒坡造林的的实施力度，并且在造林的同时注意将具有不同生物量特性是树种适当的进行混交，以促进生态修复效益的恢复与提高。

全文目录

中文摘要  8-10
Abstract  10-13
1 引言  13-21
  1.1 研究的目的与意义  13-14
  1.2 国内外研究现状  14-21
    1.2.1 生态修复研究  14-17
    1.2.2 水土保持生态修复效益评价  17-19
    1.2.3 灰色关联度在生态修复效益评价中的应用  19-21
2 材料与方法  21-30
  2.1 研究区概况  21-23
    2.1.1 自然条件  21-22
      2.1.1.1 地质地貌  21
      2.1.1.2 植被  21
      2.1.1.3 土壤  21-22
      2.1.1.4 水文与气象  22
    2.1.2 社会经济条件  22-23
      2.1.2.1 行政区划及劳动力现状  22
      2.1.2.2 土地利用状况  22
      2.1.2.3 水土流失与水土保持现状  22-23
  2.2 研究内容  23-24
  2.3 研究方法  24-29
    2.3.1 生态修复效益监测  24-28
      2.3.1.1 植被群落物种多样性测定  24-25
      2.3.1.2 土壤性质测定  25-26
      2.3.1.3 蓄水保水效果测测定  26-27
      2.3.1.4 FCI 空气离子评价模型法  27-28
    2.3.2 灰色关联度原理与方法  28-29
      2.3.2.1 灰色关联度原理  28
      2.3.2.2 灰色关联度分析方法  28-29
  2.4 研究技术路线  29-30
3 结果与分析  30-50
  3.1 生态修复区典型植被群落物种多样性分析  30-37
    3.1.1 研究区内的典型植被群落类型  30-31
    3.1.2 植被群落物种多样性变化  31-37
      3.1.2.1 重要值  31-35
      3.1.2.2 物种丰富度指数  35
      3.1.2.3 物种多样性指数  35-36
      3.1.2.4 均匀度指数  36-37
  3.2 生态修复区典型植被群落土壤物理性状分析  37-42
    3.2.1 土壤粒径分布特征  37-39
    3.2.2 土壤颗粒分形特征  39-40
    3.2.3 土壤容重  40-41
    3.2.4 土壤孔隙度  41-42
  3.3 生态修复区典型植被群落土壤蓄水保水效益分析  42-45
    3.3.1 土壤贮水量  42-43
    3.3.2 土壤入渗量  43-45
  3.4 生态修复区典型植被群落空气负离子浓度变化特征  45-46
  3.5 生态修复区典型植被类型生态修复效益灰色关联度分析  46-50
    3.5.1 灰色关联度分析的生态修复效益指标体系的建立  46-47
    3.5.2 生态修复效益指标的灰色关联度分析  47-50
      3.5.2.1 参考数列的选择与原始数据的变换  47-48
      3.5.2.2 关联系数的计算  48
      3.5.2.3 关联系度的计算  48-50
4 讨论  50-52
  4.1 植被群落物种多样性指数之间的关系  50
  4.2 土壤颗粒分形维数与土壤颗粒组成的相关性分析  50-51
  4.3 生态修复效益评价指标的灰色关联度分析  51-52
5 结论  52-55
  5.1 生态修复区植被群落结构稳定、物种多样性增加  52
  5.2 生态修复区土壤结构与水分状况明显改善、孔隙度提高  52-53
  5.3 生态修复区土壤蓄水保水能力明显提高  53
  5.4 生态修复区典型植被空气负离子浓度变化明显  53-54
  5.5 生态修复区典型植被生态修复效益综合评价  54-55
参考文献  55-60
附录  60-61
致谢  61-62
攻读学位期间发表论文情况  62

辽西大黑山流域典型植被生态修复效益灰色关联度分析

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