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三峡库区消落带土壤理化性质及种子库研究

作　者: 王晓荣
导　师: 程瑞梅
学　校: 中国林业科学研究院
专　业: 生态学
关键词: 三峡库区消落带水淹初期土壤水分物理性质土壤化学性质地上植被土壤种子库典范对应分析
分类号: Q948
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

三峡库区消落带水位周期性涨落,产生了干湿交替的生态环境,其土壤理化性质及种子库物种势必会发生较大变化。本文针对三峡库区消落带水淹初期的特殊情况,连续两年对土壤理化性质和种子库的动态研究,探讨其对水位变化的响应趋势,为未来三峡库区消落带的植被恢复和重建提供理论依据。在地理条件相似的条件下,选取消落带内现存的次生灌丛和弃耕地固定样地4块,采用海拔梯度代替水淹时间,以海拔145 m、155 m、165 m、175 m和185 m为分界线,将消落带划分为145-155 m,155-165 m、165-175 m三段高程,将存有原生植被的175-185 m作为对照样带,对地上植被、土壤表层水分物理性质、土壤化学元素、土壤种子库季节性变化、年际变化等进行系统研究,探讨水淹初期消落带土壤理化性质与种子库如何变化,以及种子库优势物种与环境因子的关系,结果表明:1.不同月份表层土壤含水率,除了最大持水量、毛管持水量、最小持水量、非毛管孔隙度、土壤通气度9月份最高外,土壤质量含水量、土壤体积含水量、毛管空隙度、总孔隙度5月份最高,7月份最低;土壤容重在5月份和7月份相差不大,而9月份则最小。随着海拔梯度的升高,各月份土壤表层土壤含水率未表现出一致的变化趋势,但以水淹时间最长的145-155m区段土壤物理性质最差。2.连续水淹两年后,土壤化学元素含量降低的分别是土壤pH值1.18%、全氮20.16%、全磷30.80%、全钾6.87%、速效磷103.75%、速效钾16.90%、全铜12.12%、全锰16.17%、全锌50.16%,而含量升高的分别是有机质7.22%、水解性氮3.03%、全铁6.88%、全钙31.89%、全镁84.80%、全钠98.44%;随着海拔梯度的升高,水淹和人为因素干扰导致各种元素变化方式差异较大;随着土壤层次的加深,除速效磷、全铜、全铁、全锰、全锌、全钙、全镁、全钠未表现出规律性变化趋势外,其他元素在2008年表现为逐渐降低,2009年则表现为逐渐增加。3.水淹初期两种植被类型的土壤种子库储量存在极显著差异,次生灌丛种子密度为6991±954.33粒/m2、弃耕地种子密度为22582±6217.36粒/m2。已淹区段种子密度最低,未淹区段最高。随着土壤层次的加深,种子库密度逐渐下降。土壤种子库萌发出现的物种分属45科97属118种,以一年生和多年生草本植物为主,菊科、禾本科、玄参科和十字花科为优势科;个体数量占土壤种子库总储量<0.01%的有34种,占所有物种的28.82%。两种植被类型内土壤种子库出现的物种数较接近,物种多样性指数、均匀度都较高,但优势物种组成差异很大,生态优势度较低。未淹区段的生物多样性最高,而已淹区段的生态优势度最高,已淹区段和未淹区段相似性指数最大。4.已淹区段地表植被分属47科71属100种,未淹区段地表植被分属84科163属223种,优势科主要包括菊科、豆科、禾本科、蔷薇科、莎草科。与对照样带比较,已淹区段地表植被物种多样性指数和丰富度指数都降低,未淹区段明显增加;已淹区段、未淹区段土壤种子库具有物种79种和108种,分别比对照样带增加了9种和38种;与对照样带土壤种子库总密度相比,已淹区段降低了32.32%,未淹区段增加了103.12%。土壤种子库植物以草本占绝大多数比例,且1年生草本所占比例大于多年生草本所占比例。土壤种子库的生物多样性指数、丰富度指数和均匀度指数与地表植被变化相一致。已淹区段、未淹区段、对照样带地表植被和土壤种子库共同出现的物种数分别为9,40和15种,土壤种子库和地表植被间的相似性系数分别为0.328,0.241,0.186。5.随着月份的延伸,次生灌丛土壤种子库密度逐渐增加,弃耕地逐渐降低。随着海拔梯度的升高,5、7、9月份土壤种子库密度都表现为逐渐增加。5月份土壤种子库共出现了79种物种,隶属于36科66属;7月份土壤种子库共出现了80种物种,隶属于35科69属;9月土壤种子库共出现了73种物种,隶属于32科64属,各月共同出现的主要优势科为菊科、禾本科、玄参科、十字花科。土壤种子库物种生物多样性指数逐渐降低,但相差范围不是很大。各月份消落带土壤种子库的物种生活型非常接近,主要以一年生植物、多年生植物种子为主,而相对缺少乔木种子。6.随着水淹年限的延伸,次生灌丛和弃耕地土壤种子库密度呈现降低的趋势,且弃耕地降低的比例较次生灌丛高。2009年土壤种子库共出现了85种,隶属于35科70属,较前一年共减少了10科27属33种。次生灌丛地上植被减少的植物种类为105种37科78属,弃耕地减少56种17科44属,优势乔灌隶属于大戟科、豆科、蔷薇科等,优势草本属于禾本科、菊科、莎草科、玄参科等。地上植被与土壤种子库物种类型的相似性显著提高。7.应用典范对应分析(CCA)研究土壤表层水分物理性质、化学性质与各月份土壤种子库优势物种分布的关系,海拔梯度、土壤容重、通气度对种子库内物种储存分布具有较一定的影响;pH值、全磷、速效磷、全钠、全钙、全铁、全锰等化学元素在解释不同月份种子库优势物种的分布影响较强。

全文目录

摘要  5-8
Abstract  8-18
第一章绪论  18-40
  1.1 引言  18-30
    1.1.1 研究背景  18-29
    1.1.2 研究目的和意义  29-30
    1.1.3 项目来源与经费支持  30
  1.2 国内外研究现状与评述  30-37
    1.2.1 国内外研究现状  30-36
    1.2.2 研究评述  36-37
  1.3 研究目标和主要研究内容  37-39
    1.3.1 关键的科学问题与研究目标  37
    1.3.2 主要研究内容  37-39
  1.4 技术路线  39-40
第二章研究区域概况与研究方法  40-49
  2.1 研究区域概况  40-41
  2.2 三峡水库水位变化特征  41-43
    2.2.1 三峡水库预定水位涨落  41-42
    2.2.2 三峡库区消落带水淹初期水位涨落  42-43
  2.3 研究方法  43-49
    2.3.1 样地设置及取样  44-46
    2.3.2 室内试验  46-47
    2.3.3 数据处理  47-49
第三章三峡库区消落带土壤理化性质特征分析  49-73
  3.1 消落带表层土壤物理性质  49-57
    3.1.1 不同月份下表层土壤物理性质随海拔梯度变化  49-51
    3.1.2 消落带不同植被类型不同月份表层土壤物理性质变化  51-52
    3.1.3 不同月份表层土壤物理性质相关性分析  52-57
  3.2 消落带土壤化学性质  57-72
    3.2.1 消落带土壤pH 值变化特征  57-58
    3.2.2 消落带土壤有机质变化特征  58-59
    3.2.3 消落带土壤营养全含量变化特征  59-61
    3.2.4 消落带土壤速效营养含量变化特征  61-63
    3.2.5 消落带土壤重金属含量变化特征  63-65
    3.2.6 消落带土壤碱性金属含量变化特征  65-67
    3.2.7 消落带内不同植被下土壤化学元素比较  67-69
    3.2.8 相关性分析  69-72
  3.3 小结  72-73
第四章三峡库区消落带水淹初期土壤种子库特征  73-80
  4.1 种子库数量特征  73-74
    4.1.1 种子库储量  73-74
    4.1.2 种子库密度的垂直分布  74
  4.2 种子库物种的种类特征  74-79
    4.2.1 物种种类组成  74-76
    4.2.2 种子库多样性分析  76-77
    4.2.3 不同生境下土壤种子相似性  77-78
    4.2.4 土壤种子库种子生活型  78-79
  4.3 小结  79-80
第五章三峡库区消落带水淹初期地上植被与土壤种子库间关系  80-90
  5.1 消落带水淹初期地表植被特征  80-84
    5.1.1 地表植被物种组成  80-83
    5.1.2 地表植被生物多样性  83-84
  5.2 消落带水淹初期土壤种子库特征  84-86
    5.2.1 土壤种子库密度及物种组成  84-85
    5.2.2 土壤种子库物种多样性  85-86
  5.3 水淹初期种子库物种组成与地表植被物种组成的关系  86-89
  5.4 小结  89-90
第六章三峡库区消落带土壤种子库月份动态变化  90-96
  6.1 不同季节种子库数量特征  90-91
    6.1.1 不同月份不同植被类型土壤种子库密度比较  90
    6.1.2 不同月份不同海拔梯度土壤种子库密度比较  90-91
  6.2 不同月份土壤种子库植物种类变化  91-94
    6.2.1 不同月份土壤种子库物种组成  91-93
    6.2.2 不同月份土壤种子库物种生活型比较  93-94
  6.3 不同月份土壤种子库物种生物多样性比较  94-95
  6.4 小结  95-96
第七章三峡库区消落带土壤种子库及地上植被的年际动态变化  96-108
  7.1 不同年份消落带种子库变化特征  96-100
    7.1.1 不同年份不同植被类型土壤种子库比较  96
    7.1.2 不同年份不同植被类型土壤种子库随海拔梯度比较  96-97
    7.1.3 不同年份不同植被类型土壤种子库随土壤层次比较  97-98
    7.1.4 不同年份种子库物种组成结构  98-100
    7.1.5 不同年份种子库物种生物多样性比较  100
  7.2 不同年份消落带地上植被变化特征  100-106
    7.2.1 不同年份地上植被优势科变化  100-101
    7.2.2 不同年份地上植被优势木本和优势草本变化  101-105
    7.2.3 不同年份地上植被物种组成生活型变化  105-106
  7.3 不同年份消落带种子库与地上植被相似性变化  106-107
  7.4 小结  107-108
第八章土壤种子库与环境因子的CCA 分析  108-115
  8.1 不同月份种子库优势种类与表层土壤水分物理性质的CCA 分析  108-111
  8.2 不同月份种子库优势物种与表层土壤化学性质的CCA 分析  111-114
  8.3 小结  114-115
第九章结论与讨论  115-124
  9.1 结论  115-116
  9.2 讨论  116-123
    9.2.1 消落带水淹初期土壤理化性质  116-119
    9.2.2 消落带水淹初期土壤种子库  119-123
  9.3 展望  123-124
参考文献  124-135
作者简介  135
在读期间论文发表情况  135-136
致谢  136

三峡库区消落带土壤理化性质及种子库研究

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