發(fā)布時(shí)間：2017-08-19 22:18

  本文關(guān)鍵詞：不同荒漠生態(tài)系統(tǒng)生物結(jié)皮分布及水文特征研究

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【摘要】：生物結(jié)皮是干旱、半干旱荒漠化地區(qū)生態(tài)環(huán)境變化的急先鋒,能夠很好地反映當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境改善情況。在荒漠化地區(qū),水分條件是制約生態(tài)環(huán)境改善的重要因子,生物結(jié)皮作為地表的第一層保護(hù),其對(duì)水分的阻攔滲透、保水護(hù)水的作用,對(duì)當(dāng)?shù)氐闹脖谎萏嫫鹬匾淖饔谩１狙芯坑?010年到2013年進(jìn)行,研究區(qū)位于毛烏素沙地邊緣寧夏鹽池沙泉灣國家生態(tài)定位站和高沙窩地區(qū),以及烏蘭布和沙漠東北緣內(nèi)蒙古自治區(qū)巴彥淖爾盟磴口縣境內(nèi)的中國林科院沙漠林業(yè)實(shí)驗(yàn)中心一實(shí)驗(yàn)場(chǎng)。通過野外調(diào)查和室內(nèi)實(shí)驗(yàn),對(duì)不同荒漠生態(tài)系統(tǒng)中沙生灌木群落的特征及物種多樣性進(jìn)行研究,分析不同荒漠生態(tài)系統(tǒng)中生物結(jié)皮分布特征規(guī)律,測(cè)量生物結(jié)皮和下層沙土的理化性質(zhì),研究生物結(jié)皮對(duì)水分滲透、蒸發(fā)的作用和對(duì)凝結(jié)水形成過程的影響,以期找尋不同荒漠生態(tài)系統(tǒng)中生物結(jié)皮分布和水文特征。本研究主要結(jié)論如下：(1)對(duì)不同荒漠生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性的研究結(jié)果表明：在毛烏素沙地,植物種分別屬于6科11屬共13種,其中油蒿群落內(nèi)以油蒿植被為優(yōu)勢(shì)種,楊柴和花棒群落分別以楊柴和花棒植被為優(yōu)勢(shì)種。油蒿群落的植物組成和多樣性特征均優(yōu)于楊柴和花棒群落,而逐漸成為該研究區(qū)的優(yōu)勢(shì)群落。在烏蘭布和沙漠,植物種分別屬于7科11屬共12種,其中油蒿群落以油蒿植被為優(yōu)勢(shì)種,檉柳群落以檉柳植被為優(yōu)勢(shì)種。檉柳群落的植物組成和多樣性特征均優(yōu)于油蒿群落,在該研究區(qū)油蒿群落在逐步向檉柳群落演替。(2)對(duì)不同荒漠生態(tài)系統(tǒng)生物結(jié)皮分布特征的研究結(jié)果表明：在毛烏素沙地和烏蘭布和沙漠中,生物結(jié)皮主要由藻類、地衣和苔蘚結(jié)皮組成,其優(yōu)勢(shì)種分別為具鞘微鞘藻(Microcoleus vaginatus)、膠衣(Collema tenax)和擬雙色真蘚(Byum argenteum)。在毛烏素沙地,植物覆被下和群落內(nèi)優(yōu)勢(shì)種均為地衣結(jié)皮；在烏蘭布和沙漠,植物覆被下生物結(jié)皮優(yōu)勢(shì)種為地衣結(jié)皮,在植物群落內(nèi)優(yōu)勢(shì)種為藻類結(jié)皮。生物結(jié)皮厚度隨距離植株根部的距離增大而減小。在不同方向上生物結(jié)皮厚度的分布特征與植株的冠幅有關(guān)。常年主導(dǎo)風(fēng)向顯著影響著生物結(jié)皮厚度的分布特征。比較兩種荒漠生態(tài)系統(tǒng),毛烏素沙地生物結(jié)皮蓋度和厚度均更大。(3)對(duì)不同荒漠生態(tài)系統(tǒng)生物結(jié)皮理化性質(zhì)的研究結(jié)果表明：在不同荒漠生態(tài)系統(tǒng)中,優(yōu)勢(shì)群落內(nèi)生物結(jié)皮生物量較大；鹽池生態(tài)站因?yàn)榻涤炅康妮^為豐富使其生物量比磴口地區(qū)大。比較三種生物結(jié)皮的理化性質(zhì),可以得出,與藻類和地衣結(jié)皮相比較,苔蘚結(jié)皮容重較大,自然含水量也較大,機(jī)械組成以黏粉粒為主,pH值較小有機(jī)質(zhì)、全氮、速效養(yǎng)分含量較高,土壤酶活性較強(qiáng)。毛烏素沙地油蒿群落和烏蘭布和沙漠檉柳群落內(nèi)的生物結(jié)皮的理化性質(zhì)更好。(4)對(duì)不同荒漠生態(tài)系統(tǒng)生物結(jié)皮水文特征的研究結(jié)果表明：①生物結(jié)皮覆蓋對(duì)水分滲透具有阻擋的作用,并且隨著降雨量的增加,生物結(jié)皮阻水的能力在降低,濕潤鋒在增加,濕潤鋒的推進(jìn)速度也在增加。隨著生物結(jié)皮的發(fā)育,生物結(jié)皮厚度越大,其對(duì)水分的阻擋水分滲透的能力增強(qiáng)。另外,毛烏素沙地生物結(jié)皮阻擋水分滲透的能力比烏蘭布和沙漠要強(qiáng)。同時(shí),對(duì)荒漠化地區(qū)水分入滲實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷臄M合,結(jié)果表明Horton模型優(yōu)于Kostiakov模型和Philip模型,能夠更好的表現(xiàn)兩種荒漠化地區(qū)的土壤水分入滲速度的特征,并且能夠更好的描述研究區(qū)的水分入滲的過程。②生物結(jié)皮對(duì)水分蒸發(fā)作用的影響表現(xiàn)為：通過對(duì)水分蒸發(fā)逐日蒸發(fā)量和累計(jì)蒸發(fā)量的變化規(guī)律進(jìn)行分析,在降雨量較小(25mm)的情況下,生物結(jié)皮不能有效阻擋水分的蒸發(fā)進(jìn)程,需要根據(jù)不同類型生物結(jié)皮和不同立地條件來確定生物結(jié)皮對(duì)水分蒸發(fā)的作用,而在較大降雨量(25mm)條件下,生物結(jié)皮對(duì)水分蒸發(fā)有抑制作用。③隨著生物結(jié)皮的發(fā)育,平均凝結(jié)水量和凝結(jié)水總量均表現(xiàn)為增加的趨勢(shì)。毛烏素沙地平均凝結(jié)水量和凝結(jié)水總量均大于烏蘭布和沙漠。不同荒漠生態(tài)系統(tǒng)凝結(jié)水量變化趨勢(shì)與空氣相對(duì)濕度的晝夜大小變化相一致,與地表溫度的晝夜高低變化相一致,與大氣溫度的晝夜高低變化相背離,與大氣地表溫度差值的變化趨勢(shì)相一致。對(duì)不同荒漠生態(tài)系統(tǒng)中生物結(jié)皮分布和水文特征研究,能夠?yàn)槊珵跛厣车睾蜑跆m布和沙漠中生物結(jié)皮的分布規(guī)律和土壤水分的有效利用提供理論基礎(chǔ),也能夠更好的為沙區(qū)地表固定和植被恢復(fù)提供實(shí)踐依據(jù),為荒漠防護(hù)林建設(shè)和生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
【關(guān)鍵詞】：生物結(jié)皮 水分滲透 水分蒸發(fā) 荒漠生態(tài)系統(tǒng) 植物群落
【學(xué)位授予單位】：北京林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：Q948
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-13
• 1 前言13-25
• 1.1 研究背景13-14
• 1.2 國內(nèi)外生物結(jié)皮研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)14-24
• 1.2.1 生物結(jié)皮的定義14-15
• 1.2.2 生物結(jié)皮的種類15-16
• 1.2.3 生物結(jié)皮分布特征16-18
• 1.2.4 生物結(jié)皮對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響18-19
• 1.2.5 干擾對(duì)生物結(jié)皮的影響19-20
• 1.2.6 生物結(jié)皮對(duì)土壤水分的影響20-24
• 1.3 研究目的和意義24-25
• 2 研究區(qū)概況25-29
• 2.1 毛烏素沙地25-26
• 2.2 烏蘭布和沙漠26-29
• 3 研究內(nèi)容與方法29-42
• 3.1 研究內(nèi)容29
• 3.2 技術(shù)路線29-30
• 3.3 研究方法30-42
• 3.3.1 植物群落特征和多樣性30-32
• 3.3.2 生物結(jié)皮類型及其分布特征32-34
• 3.3.3 生物結(jié)皮理化性質(zhì)34-38
• 3.3.4 生物結(jié)皮對(duì)水分滲透的影響38-40
• 3.3.5 生物結(jié)皮對(duì)水分蒸發(fā)的影響40
• 3.3.6 凝結(jié)水量40-41
• 3.3.7 數(shù)據(jù)分析41-42
• 4 不同荒漠生態(tài)系統(tǒng)植物群落特征和多樣性42-48
• 4.1 不同荒漠生態(tài)系統(tǒng)植物群落特征42-45
• 4.1.1 毛烏素沙地42-43
• 4.1.2 烏蘭布和沙漠43-45
• 4.2 不同荒漠生態(tài)系統(tǒng)物種多樣性45-46
• 4.2.1 毛烏素沙地45-46
• 4.2.2 烏蘭布和沙漠46
• 4.3 討論46
• 4.4 小結(jié)46-48
• 5 不同荒漠生態(tài)系統(tǒng)生物結(jié)皮類型及其分布特征48-64
• 5.1 不同優(yōu)勢(shì)沙生灌木群落生物結(jié)皮類型48-50
• 5.2 不同優(yōu)勢(shì)沙生灌木群落生物結(jié)皮的分布特征50-61
• 5.2.1 生物結(jié)皮蓋度特征50-53
• 5.2.2 生物結(jié)皮厚度特征53-61
• 5.3 討論61-62
• 5.3.1 生物結(jié)皮類型特征61-62
• 5.3.2 生物結(jié)皮的分布特征62
• 5.4 小結(jié)62-64
• 6 不同荒漠生態(tài)系統(tǒng)生物結(jié)皮理化性質(zhì)64-87
• 6.1 不同優(yōu)勢(shì)沙生灌木群落生物結(jié)皮生物量64-65
• 6.2 不同優(yōu)勢(shì)沙生灌木群落生物結(jié)皮物理性質(zhì)65-72
• 6.2.1 土壤容重65-67
• 6.2.2 土壤自然含水量67-69
• 6.2.3 土壤機(jī)械組成69-72
• 6.3 不同優(yōu)勢(shì)沙生灌木群落生物結(jié)皮化學(xué)性質(zhì)72-83
• 6.3.1 土壤pH值72-74
• 6.3.2 土壤有機(jī)質(zhì)74-76
• 6.3.3 土壤全氮含量76-77
• 6.3.4 土壤速效養(yǎng)分77-79
• 6.3.5 土壤酶活性79-83
• 6.4 討論83-85
• 6.4.1 生物量83
• 6.4.2 土壤物理性質(zhì)83-84
• 6.4.3 土壤化學(xué)性質(zhì)84-85
• 6.5 小結(jié)85-87
• 7 不同荒漠生態(tài)系統(tǒng)生物結(jié)皮對(duì)水分滲透的影響87-122
• 7.1 不同荒漠生態(tài)系統(tǒng)生物結(jié)皮及下層沙土含水量的變化87-96
• 7.1.1 不同覆蓋條件下地表土壤對(duì)水分滲透的影響87-90
• 7.1.2 不同降雨量下生物結(jié)皮對(duì)水分滲透的影響90-94
• 7.1.3 不同冠層下生物結(jié)皮對(duì)水分滲透的影響94-96
• 7.2 不同荒漠生態(tài)系統(tǒng)土壤濕潤鋒的變化特征96-103
• 7.2.1 不同覆蓋條件下濕潤鋒的變化特征96-100
• 7.2.2 不同降雨量下濕潤鋒的變化特征100-101
• 7.2.3 不同冠層下濕潤鋒的變化特征101-103
• 7.3 不同荒漠生態(tài)系統(tǒng)土壤水分入滲特征的數(shù)學(xué)模擬103-119
• 7.3.1 毛烏素沙地103-113
• 7.3.2 烏蘭布和沙漠113-119
• 7.4 討論119-120
• 7.5 小結(jié)120-122
• 8 不同荒漠生態(tài)系統(tǒng)生物結(jié)皮對(duì)水分蒸發(fā)的影響122-134
• 8.1 不同覆被下土壤水分逐日蒸發(fā)損失量122-131
• 8.1.1 毛烏素沙地122-127
• 8.1.2 烏蘭布和沙漠127-131
• 8.2 不同覆被下土壤水分累計(jì)蒸發(fā)損失量131-133
• 8.2.1 毛烏素沙地131-132
• 8.2.2 烏蘭布和沙漠132-133
• 8.3 討論133
• 8.4 小結(jié)133-134
• 9 不同荒漠生態(tài)系統(tǒng)生物結(jié)皮對(duì)凝結(jié)水的影響134-144
• 9.1 不同荒漠生態(tài)系統(tǒng)凝結(jié)水量134-137
• 9.1.1 毛烏素沙地134-135
• 9.1.2 烏蘭布和沙漠135-137
• 9.2 不同荒漠生態(tài)系統(tǒng)凝結(jié)水形成和蒸發(fā)的過程137-140
• 9.2.1 毛烏素沙地137-138
• 9.2.2 烏蘭布和沙漠138-140
• 9.3 不同荒漠生態(tài)系統(tǒng)凝結(jié)水和氣象因子的關(guān)系140-142
• 9.3.1 毛烏素沙地140-141
• 9.3.2 烏蘭布和沙漠141-142
• 9.4 討論142-143
• 9.4.1 裸沙對(duì)凝結(jié)水形成和蒸發(fā)的影響142
• 9.4.2 生物結(jié)皮對(duì)凝結(jié)水形成和蒸發(fā)的影響142-143
• 9.4.3 不同荒漠生態(tài)系統(tǒng)生物結(jié)皮對(duì)凝結(jié)水影響的比較143
• 9.5 小結(jié)143-144
• 10 結(jié)論、創(chuàng)新點(diǎn)和展望144-146
• 10.1 結(jié)論144-145
• 10.2 創(chuàng)新點(diǎn)145
• 10.3 展望145-146
• 參考文獻(xiàn)146-159
• 個(gè)人簡介159-160
• 導(dǎo)師簡介160-162
• 獲得成果目錄162-163
• 致謝16

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