陜北黃土丘陵區(qū)撂荒演替及主要植物種內(nèi)、種間競爭研究

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1、陜北黃土丘陵區(qū)搖荒演替及主要植物種內(nèi).種間競爭研究博士生：杜峰學(xué)科專業(yè)：土壤學(xué)導(dǎo)師：山侖研究員，梁宗鎖研究員摘要：本文用空間代替時間序列的方法對陜北黃土丘陵區(qū)摞荒演替進行了系統(tǒng)的數(shù)量分析研究。首先在明確摞荒演替規(guī)律和演替過程中土壤水分、養(yǎng)分的變化的基礎(chǔ)上，根據(jù)演替與環(huán)境的關(guān)系,主要演替序列種的相對竟?fàn)幠芰Φ?，對陜北黃土丘陵區(qū)摞荒演替機理進行了分析，意在為當(dāng)?shù)刂脖换謴?fù)與重建提供理論依據(jù)。1?陜北黃土丘陵區(qū)摞荒演替規(guī)律：⑴用系統(tǒng)聚類法結(jié)合野外調(diào)查和PO、CA排序基本上可以確定摞荒地的演替階段或序列：（1-6年）：一年牛雜

2、類草群叢?一年牛雜類草+叢牛?禾草群叢一一年生雜類草+多年生草本群叢（或根莖禾草群從）一（4-15年）：多年生草木群從一多年生草本+小灌木群從一（10—40年）：根莖從生型禾草+小灌木群從邙日坡）或小灌木+多年生草本群從一小灌木群從邙日坡）或多年生草本+從住禾草群叢，代表性樣落依次為豬毛蒿一豬毛蒿+長芒草一豬毛蒿+鐵桿蒿（或冰草群落）一恢桿嵩群落一鐵桿蒿+達(dá)烏里胡枝了?白羊草+達(dá)烏里胡枝子或達(dá)烏里胡枝了+鐵桿蒿（陽坡）或鐵桿蒿+硬質(zhì)早熟禾群落。⑵隨著摞荒年限的增加，SIMPSON、SHANNON.BRILLOUIN和

3、DAHL種多樣性指數(shù)減小，但優(yōu)勢度多樣性指數(shù)一Whittaker指數(shù)則隨著摞荒年限的增加而穩(wěn)定上升，同時均勻度下降,優(yōu)勢度增加。摞荒演替前期的樣地群落基本上屬于對■數(shù)級數(shù)分布，說明摞荒演替前期種組成主要是生態(tài)位預(yù)占模式在起作用。演替中后期屬于對數(shù)正態(tài)分布，可能是住態(tài)位預(yù)占、周圍繁殖體的侵入壓力下、種間竟?fàn)幒推渌蛩毓餐饔玫慕Y(jié)果。⑶Levin和Shannon-Wiener演替生態(tài)位寬度指數(shù)表明演替前期主要種的生態(tài)位寬度較窄，后期較寬；演替各階段優(yōu)勢種生態(tài)位較寬，伴住種較窄。根據(jù)演替生態(tài)位重疊指數(shù)，利用種的極點排序和系

4、統(tǒng)聚類法分析了種的演替生態(tài)學(xué)特性，結(jié)果表明：四種生態(tài)位重疊指數(shù)以Moristia和Pianka指數(shù)在演替牛:態(tài)位的研究中適用性較好，種的極點排序與種CA分析和實際觀察結(jié)果基本一致，指示了種的生態(tài)對策連續(xù)統(tǒng)，說明種的演替方向和和對競爭能力一致；系統(tǒng)聚類中類內(nèi)種的牛態(tài)學(xué)特性基本一致，三類的劃分結(jié)果表明第一類為定居優(yōu)勢種，位于演替序列前期；第二類為競爭優(yōu)勢種，位于演替后期；第三類為定居一競爭相對平衡種，位于演替中期。2.陜北黃土丘陵區(qū)摞荒演替過程小土壤水分與養(yǎng)分的變化⑴隨著演替的進行，土壤含水雖越來越低，而土壤水分的波動卻

5、越來越大，英中根系層土壤水分含量與變界量與撩荒年限相關(guān)顯著。影響表層土壤水分含量和根系層水分波動的主導(dǎo)因子是植被蓋度，而影響深層土壤水分的主導(dǎo)因子是地上生物量。⑵撩荒演替過程中0-20cm.20-40cm土壤有機質(zhì)、全氮、速效氮（包括NO廠N、NH廠N）、全磷和全鉀、速效鉀在整個演替階段都呈增加的趨勢，相反速效磷和CaCOs含量總體上卻呈下降趨勢。其屮0-20cm十壤有機質(zhì)含量、速效磷含最和0-20cm、20-40cmN03—N含量與撩荒年限相關(guān)顯著，說明演替過程中對于有機質(zhì)和硝態(tài)氮來說有明顯的植被土壤效應(yīng)，速效磷含

6、量可能是生物固定、下滲和流失共同作用的結(jié)果，而其它土壤養(yǎng)分與撩荒年限相關(guān)不顯著，不能排除演替初始條件和植物暫時固定的影響。⑶摞荒年限越長，各層土壤儲水量越低，并且多數(shù)樣地土壤水分測定期間累積降雨最與土壤水分儲量成正相關(guān)，而且多數(shù)樣地表現(xiàn)為0—300cm>0—200cm>0—100cm,說明在豐水年土壤水分下滲較深，植物利用的主要是降雨入滲水分，而不是深層貯存水分。通過對深層水分盈虧最的計算，發(fā)現(xiàn)土壤水分測定下邊界存在下滲與上滲運動，并且多數(shù)樣地下滲量大于上滲量。多元回歸和通徑分析進一步明確了整個摞荒演替過程中各因素的

7、影響，主要是植物蒸騰和土血蒸發(fā)対群落蒸散影響的人小，其屮蒸騰對蒸散的影響最人，由植被蓋度反映的十血蒸發(fā)對群落蒸散相對較小。2.陜北黃土丘陵區(qū)摞荒演替與環(huán)境的關(guān)系⑴演替前期群落間異質(zhì)性人于群落異質(zhì)性，且群落間異質(zhì)性與環(huán)境因素差異多數(shù)為正相關(guān)，說明環(huán)境對摞荒演替前期群落組成為結(jié)構(gòu)起到了一定的塑造作用，典型和關(guān)分析進一步表明群落間界質(zhì)性，主要是群落組成界質(zhì)性，有33.1%是由環(huán)境差界引起的。土壤全氮、磷和鉀含量與群落間組成異質(zhì)性啟較強的正相關(guān)關(guān)系，說明氮、磷和鉀肥對摞荒演替屮群落組成冇較人的影響，因此在草地植被恢復(fù)「重建應(yīng)

8、注意施肥料，特別是氮肥的施用。⑵演替中期群落間界質(zhì)性與環(huán)境因素差界多數(shù)為正相關(guān)，說明環(huán)境対摞荒演替前期群落組成與結(jié)構(gòu)起到了一定的鴉造作用，典型相關(guān)分析進一步表明群落間異質(zhì)性，有80.1%是由環(huán)境羌異引起的，其屮土壤全磷含最與群落間組成異質(zhì)性，土壤水分與群落結(jié)構(gòu)異質(zhì)性有較強的正相關(guān)關(guān)系,說明土壤鉀營養(yǎng)対摞荒演替中群落組成有較大的影響，而土壤水分是