陕北黄土丘陵区撂荒演替及主要植物种内、种间竞争研究

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1、陕北黄土丘陵区摇荒演替及主要植物种内.种间竞争研究博士生：杜峰学科专业：土壤学导师：山仑研究员，梁宗锁研究员摘要：本文用空间代替时间序列的方法对陕北黄土丘陵区摞荒演替进行了系统的数量分析研究。首先在明确摞荒演替规律和演替过程中土壤水分、养分的变化的基础上，根据演替与环境的关系,主要演替序列种的相对竟争能力等，对陕北黄土丘陵区摞荒演替机理进行了分析，意在为当地植被恢复与重建提供理论依据。1•陕北黄土丘陵区摞荒演替规律：⑴用系统聚类法结合野外调查和PO、CA排序基本上可以确定摞荒地的演替阶段或序列：（1-6年）：一年牛杂

2、类草群丛〜一年牛杂类草+丛牛•禾草群丛一一年生杂类草+多年生草本群丛（或根茎禾草群从）一（4-15年）：多年生草木群从一多年生草本+小灌木群从一（10—40年）：根茎从生型禾草+小灌木群从邙日坡）或小灌木+多年生草本群从一小灌木群从邙日坡）或多年生草本+从住禾草群丛，代表性样落依次为猪毛蒿一猪毛蒿+长芒草一猪毛蒿+铁杆蒿（或冰草群落）一恢杆嵩群落一铁杆蒿+达乌里胡枝了〜白羊草+达乌里胡枝子或达乌里胡枝了+铁杆蒿（阳坡）或铁杆蒿+硬质早熟禾群落。⑵随着摞荒年限的增加，SIMPSON、SHANNON.BRILLOUIN和

3、DAHL种多样性指数减小，但优势度多样性指数一Whittaker指数则随着摞荒年限的增加而稳定上升，同时均匀度下降,优势度增加。摞荒演替前期的样地群落基本上属于对■数级数分布，说明摞荒演替前期种组成主要是生态位预占模式在起作用。演替中后期属于对数正态分布，可能是住态位预占、周围繁殖体的侵入压力下、种间竟争和其它因素共同作用的结果。⑶Levin和Shannon-Wiener演替生态位宽度指数表明演替前期主要种的生态位宽度较窄，后期较宽；演替各阶段优势种生态位较宽，伴住种较窄。根据演替生态位重叠指数，利用种的极点排序和系

4、统聚类法分析了种的演替生态学特性，结果表明：四种生态位重叠指数以Moristia和Pianka指数在演替牛:态位的研究中适用性较好，种的极点排序与种CA分析和实际观察结果基本一致，指示了种的生态对策连续统，说明种的演替方向和和对竞争能力一致；系统聚类中类内种的牛态学特性基本一致，三类的划分结果表明第一类为定居优势种，位于演替序列前期；第二类为竞争优势种，位于演替后期；第三类为定居一竞争相对平衡种，位于演替中期。2.陕北黄土丘陵区摞荒演替过程小土壤水分与养分的变化⑴随着演替的进行，土壤含水虽越来越低，而土壤水分的波动却

5、越来越大，英中根系层土壤水分含量与变界量与撩荒年限相关显著。影响表层土壤水分含量和根系层水分波动的主导因子是植被盖度，而影响深层土壤水分的主导因子是地上生物量。⑵撩荒演替过程中0-20cm.20-40cm土壤有机质、全氮、速效氮（包括NO厂N、NH厂N）、全磷和全钾、速效钾在整个演替阶段都呈增加的趋势，相反速效磷和CaCOs含量总体上却呈下降趋势。其屮0-20cm十壤有机质含量、速效磷含最和0-20cm、20-40cmN03—N含量与撩荒年限相关显著，说明演替过程中对于有机质和硝态氮来说有明显的植被土壤效应，速效磷含

6、量可能是生物固定、下渗和流失共同作用的结果，而其它土壤养分与撩荒年限相关不显著，不能排除演替初始条件和植物暂时固定的影响。⑶摞荒年限越长，各层土壤储水量越低，并且多数样地土壤水分测定期间累积降雨最与土壤水分储量成正相关，而且多数样地表现为0—300cm>0—200cm>0—100cm,说明在丰水年土壤水分下渗较深，植物利用的主要是降雨入渗水分，而不是深层贮存水分。通过对深层水分盈亏最的计算，发现土壤水分测定下边界存在下渗与上渗运动，并且多数样地下渗量大于上渗量。多元回归和通径分析进一步明确了整个摞荒演替过程中各因素的

7、影响，主要是植物蒸腾和土血蒸发対群落蒸散影响的人小，其屮蒸腾对蒸散的影响最人，由植被盖度反映的十血蒸发对群落蒸散相对较小。2.陕北黄土丘陵区摞荒演替与环境的关系⑴演替前期群落间异质性人于群落异质性，且群落间异质性与环境因素差异多数为正相关，说明环境对摞荒演替前期群落组成为结构起到了一定的塑造作用，典型和关分析进一步表明群落间界质性，主要是群落组成界质性，有33.1%是由环境差界引起的。土壤全氮、磷和钾含量与群落间组成异质性启较强的正相关关系，说明氮、磷和钾肥对摞荒演替屮群落组成冇较人的影响，因此在草地植被恢复「重建应

8、注意施肥料，特别是氮肥的施用。⑵演替中期群落间界质性与环境因素差界多数为正相关，说明环境対摞荒演替前期群落组成与结构起到了一定的鴉造作用，典型相关分析进一步表明群落间异质性，有80.1%是由环境羌异引起的，其屮土壤全磷含最与群落间组成异质性，土壤水分与群落结构异质性有较强的正相关关系,说明土壤钾营养対摞荒演替中群落组成有较大的影响，而土壤水分是