【摘要】：黃土高原是我國乃至世界上水土流失的最嚴重的地區(qū)之一。為治理水土流失,改善生態(tài)環(huán)境,該地區(qū)自上世紀50年代開始就開展了一系列小流域綜合治理工作,在上世紀90年代又實施了退耕還林(草)等生態(tài)恢復(fù)工程,使得區(qū)域植被狀況變化顯著。然而,土壤侵蝕惡化的趨勢并未從根本上得到遏制,這在很大程度上與當(dāng)前植被恢復(fù)過多強調(diào)植被覆蓋度的提高而忽略了植被結(jié)構(gòu)的合理構(gòu)建有關(guān)。而在植被與水土流失關(guān)系研究中,植被蓋度仍是采用最為廣泛的植被參數(shù),植被結(jié)構(gòu)信息得不到充分反映,在一定程度上也限制了對植被減水減沙機制的認識。為此,本研究擬從植物群落層次結(jié)構(gòu)、物種多樣性及功能多樣性角度,探尋不同植被結(jié)構(gòu)變化與土壤侵蝕的響應(yīng)關(guān)系,并為選擇合適的植被參數(shù)提供依據(jù)。取得的主要結(jié)論如下:1)植物群落功能多樣性與產(chǎn)流產(chǎn)沙過程存在較顯著的響應(yīng)關(guān)系群落的功能豐富度與坡面的產(chǎn)流時間變化特征擬合的線性回歸方程為:y=-368.62 x+93.08,R~2=0.55,表明群落的功能豐富度與坡面徑流量之間具有顯著的負線性相關(guān)關(guān)系。結(jié)果表現(xiàn)為群落中越多的生態(tài)位空間被占據(jù)時,群落蓄水減沙的作用也越明顯,對降雨的截流作用也越大。其余兩種功能多樣性指數(shù)與徑流量線性擬合后的R~2均在0.01左右,表明這兩種指數(shù)與坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙不存在響應(yīng)關(guān)系。2)比較分析了功能多樣性與物種多樣性指數(shù)與產(chǎn)流產(chǎn)沙的敏感性通過與Simpson指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)、Pielou指數(shù)等表征群落物種多樣性的指標比較,群落功能豐富度指數(shù)(FRic)與坡面產(chǎn)流量之間回歸結(jié)果R~20.5,說明二者之間存在顯著地相關(guān)關(guān)系;與Simpson指數(shù)擬合的結(jié)果為y=-24.75x+82.78,R~2=0.11,說明擬合結(jié)果并不好,不存在線性的響應(yīng)關(guān)系;與Shannon-Wiener指數(shù)的擬合結(jié)果為y=-32.96 x+79.73,R~2=0.08,說明兩者并不存在線性的響應(yīng)關(guān)系;與Pielou指數(shù)的擬合結(jié)果為y=40.21x+57.09,R~2=0.14,說明兩者也不存在現(xiàn)行的響應(yīng)關(guān)系。綜上可以看出,與物種多樣指數(shù)的擬合結(jié)果,其R~2均在0.1左右,說明坡面的徑流輸沙量與物種多樣性之間并無顯著的相關(guān)性。因此功能豐富度比物種多樣性對坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙過程響應(yīng)更敏感,能更好的反映群落水土保持效益。3)分析了植物群落層次結(jié)構(gòu)與群落產(chǎn)流產(chǎn)沙的響應(yīng)關(guān)系將植物群落結(jié)構(gòu)分為單層、雙層和多層結(jié)構(gòu),并分析其產(chǎn)流產(chǎn)沙過程,結(jié)果為單層群落結(jié)構(gòu)的累計凈流量分比為66.87L、78.16L、76.73L和81.74L,累計產(chǎn)沙量分別為10.52g、102.98g、10.92g和6.13g;雙層群落結(jié)構(gòu)的累計凈流量分別為72.48L、64.27L、94.47L和89.69L,累計產(chǎn)沙量分別為4.98g、26.06g、29.15g和12.07g;多層群落結(jié)構(gòu)的累計徑流量和累計產(chǎn)沙量分別為16.01L和5.87g。與單層和雙層群落結(jié)構(gòu)群落結(jié)構(gòu)相比,多層群落結(jié)構(gòu)相較于其他兩種群落減流明顯,分別雙層群落結(jié)構(gòu)的20.1%和單層群落結(jié)構(gòu)的21.2%。而減沙效益的變化并沒有明顯的規(guī)律,總體水平呈現(xiàn)出比其他兩種結(jié)構(gòu)的減沙效益都有不同程度的減少。同時,不同層次結(jié)構(gòu)的平均減沙效益小于平均減流效益,說明群落的層次結(jié)構(gòu)更多的作用是減流蓄沙。
【圖文】：

圖 2-1 研究區(qū)（注：圖片引自 李芬 2008）Fig2-1 Research area延河流域（E108°41′—110°27′，N36°27′—37°58′）位于陜北黃土高原中部，屬于黃土高原丘陵溝壑區(qū)；總面積約為 7687 km2，其北接清澗河流域，南依云巖河流域，西南部為北洛河流域。延河流域的地勢西北高東南低，海拔范圍約在500—1800m 之間；主要屬于第四紀的黃土巖系，位于華北陸臺的鄂爾多斯地帶。地貌類型分為黃土丘陵溝壑、黃土臺地、河谷及山地等。土壤以黃土母質(zhì)上發(fā)育的黃綿土類型為主，其質(zhì)地單一，土質(zhì)疏松，，抗侵蝕能力差。延河流域?qū)儆诖箨懶园敫珊导撅L(fēng)氣候，地跨暖溫性森林、暖溫性森林草原過渡帶和暖溫帶典型草原3 種地帶。年降水量偏少，約為 400~550 mm，主要集中在 6—9 月，降雨的特點是持續(xù)時間短而降雨強度大；年平均溫度在 8.8~10.2 ℃。流域水土流失嚴重。從20 世紀 70 年代起，該流域就開展了水土保持治理工作；到了 20 世紀 90 年代，隨著退耕還林（草）等重大生態(tài)工程的實施， 延河流域的生態(tài)環(huán)境得到了極大改善。徑流小區(qū)分別設(shè)在安塞縣沿河灣鎮(zhèn)瓦樹塌村(北緯 36°44′；東經(jīng) 109°14′)。研

1 達烏里胡枝子，鐵桿蒿，長芒草 10 20.5 S 932 長芒草 10 19.6 SW 83.53 達烏里胡枝子，長芒草 10 20.1 S 914 蒙古蒿，長芒草 10 20.8 S 84.25 達烏里胡枝子，鐵桿蒿 10 21.0 S 786 鐵桿蒿 10 19.1 S 807 長芒草，鐵桿蒿 10 19.5 SW 888 達烏里胡枝子 10 19.3 S 879 對照組 10 20.9 SW 18注：達烏里胡枝子(Lespedeza davurica)，鐵桿蒿(Artemisia vestita)，長芒草(Stipa bungeana)，蒙古蒿(Artemisia mongolica)同時，將小區(qū)劃分為 3 種不同的結(jié)構(gòu)組合：單層群落結(jié)構(gòu)、雙層群落結(jié)構(gòu)、多層群路結(jié)構(gòu)（圖 2-2）（李盼盼等 2017）。多層群落結(jié)構(gòu)處理是保持原有植物群落，雙層群落結(jié)構(gòu)處理是在多層群落的基礎(chǔ)上分別去除達烏里胡枝子(Lespedezadavurica)、長芒草(Stipa bungeana)、鐵桿蒿(Artemisia vestita)，單層群落結(jié)構(gòu)處理只保留一種主要物種。
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S157;Q948

【參考文獻】

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本文編號：2616237