本文選題：高寒草甸　切入點：土壤裂縫　出處：《甘肅農(nóng)業(yè)大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：青藏高原是全球生物多樣性和地質(zhì)學研究的熱點區(qū)域,高寒草甸是其最主要的生態(tài)系統(tǒng)。當前該區(qū)域草地生態(tài)系統(tǒng)退化日益嚴重,而基于氣候變暖大背景下的人為活動干擾是關鍵誘因之一。放牧作為高寒草甸植被最主要的人為干擾方式,顯著影響著植物群落組成,并直接影響著土壤結構。本研究在野外觀察中發(fā)現(xiàn),過度放牧的高寒草甸土壤發(fā)生大面積開裂現(xiàn)象,導致草地植物群落的異質(zhì)性。土壤裂縫作為一門新興的研究領域,其發(fā)育過程、發(fā)生機理等基本問題尚不甚明確�；谝巴獾拇罅坑^察,本研究從裂縫發(fā)生的原因和可能造成的生態(tài)學影響兩個主要方面著手,首先2013年在青藏高原東緣典型的高寒沼澤、高寒草甸和高寒草原區(qū)開展調(diào)查研究,從不同氣候帶和景觀尺度調(diào)查裂縫的發(fā)生區(qū)域,發(fā)現(xiàn)只有在高寒草甸有裂縫現(xiàn)象,并以斑塊狀鑲嵌分布,且在一年中有開裂和愈合兩個時期,裂縫愈合期的斑塊形成了愈合裂縫凹槽和內(nèi)部凸出部位兩個明顯不同的微生境類型。以此調(diào)查結果為基礎,于2013-2015年,選擇高寒草甸小尺度研究區(qū),對應設置裂縫和非裂縫區(qū)3個重復樣地開展研究。每個樣地采用系統(tǒng)隨機取樣法,首先確定裂縫指標的取樣樣方以及對應的土壤、植被取樣樣方,取樣之后將樣方固定以便后續(xù)取樣和對比分析,以此來明晰放牧干擾下高寒草甸土壤裂縫的發(fā)育規(guī)律和發(fā)生原因。之后于裂縫愈合時期,在每個裂縫區(qū),選取9塊裂縫斑塊,在裂縫凹槽和斑塊凸出部位設置樣方,進行植被和土壤取樣。最終從高寒草甸土壤和植被兩個方面,探討愈合裂縫形成后可能造成的生態(tài)學影響。結果表明:1.在景觀尺度的調(diào)查發(fā)現(xiàn),土壤裂縫僅發(fā)生在年均溫度0.25±1.05℃和年均降雨550.11±60.60 mm的高寒草甸區(qū),氣溫和降雨兩個氣候因素是形成土壤裂縫的主要原因。高寒草甸土壤的開裂和愈合時間在一年中基本不變,即每年10月底開始裂開,次年3月裂縫達到最大(寬度可達3cm,深度可達30cm),5月初開始愈合,且開裂位置均在往年開裂處。在植被生長旺盛期的8月,裂縫的開裂面積占整個試驗樣地面積的17.96±1.15%。DCA排序表明,裂縫區(qū)樣方在排序軸上的位置與非裂縫區(qū)樣方的位置已發(fā)生明顯的分化,植物種在裂縫區(qū)與非裂縫區(qū)的組成比例已發(fā)生極大的變化。非裂縫區(qū)雜類草和禾本科植物重要值顯著高于裂縫區(qū)(P0.05),而裂縫區(qū)莎草科和菊科植物重要值較高。在8月植物生長盛期,裂縫區(qū)植物群落高度、蓋度和地上生物量顯著高于非裂縫區(qū)(P0.05)。非裂縫區(qū)表層土壤(0-25cm)溫度在每個月份均高于裂縫區(qū)。裂縫區(qū)和非裂縫區(qū)土壤有機碳含量差異性不顯著,非裂縫區(qū)土壤容重和緊實度顯著低于裂縫區(qū)(P0.05),而土壤質(zhì)量含水量顯著高于裂縫區(qū)(P0.05)。非裂縫區(qū)20-30cm的0.25-2mm土壤團聚體含量顯著高于裂縫區(qū)(P0.05)。RDA綜合分析發(fā)現(xiàn),土壤緊實度(10-40cm)、土壤含水量(10-30cm)和地上生物量的綜合作用導致了土壤裂縫的形成。2.在裂縫愈合期,對比愈合裂縫和非裂縫斑塊凸出部位,分析裂縫造成的生態(tài)學影響可知,愈合裂縫凹槽的土壤中存儲了大量種質(zhì)資源,種子數(shù)量是斑塊凸出部位同等面積儲存量的3.15倍。在5月-10月愈合裂縫0-25cm土壤溫度高于斑塊凸出部位,而在10月至次年1月愈合裂縫0-10cm土壤溫度在中午時間低于斑塊凸出部位,而10-25cm土壤溫度高于非裂縫區(qū)。愈合裂縫內(nèi)部土壤緊實度和容重顯著低于非裂縫區(qū)(P0.05),而毛管孔隙度和質(zhì)量含水量顯著高于斑塊凸出部位(P0.05)。愈合裂縫10-30cm土層1mm的土壤團聚體含量顯著高于斑塊凸出部位(P0.05)。愈合裂縫內(nèi)富集大量的土壤營養(yǎng)成分,愈合裂縫內(nèi)部土壤有機質(zhì),全N、速效P、速效K含量均顯著高于凸出部位(P0.05)。這為植物群落的定植和擴散提供了基礎。進一步分析發(fā)現(xiàn),愈合裂縫內(nèi)部植物群落的物種豐富度、高度、蓋度均顯著高于凸出部位。植物分布也出現(xiàn)了明顯的分化,植物傾向于向愈合裂縫處轉移,以矮嵩草(Kobresia humilis)、線葉嵩(Kobresia capillifolia)和冷地早熟禾(Poa crymophila)為優(yōu)勢種的植物群落在愈合裂縫處大量分布。CCA排序表明,愈合裂縫導致土壤緊實度和容重顯著低于凸出部位,對植物異質(zhì)性分布造成最顯著影響,同時為種子儲存和萌發(fā)提供了場所,為植物群落恢復提供了新的微生境。綜得,高寒草甸大面積土壤裂縫的形成是因為在青藏高原特殊的氣候條件下,由于過度放牧導致土壤緊實度增加,地上生物量降低,土壤孔隙降低。在一年中氣溫降低時,土壤中固體顆粒的體積基本不變,但土壤中水分由于低溫結冰,體積增大,發(fā)生凍融交替,進而導致土體移動,最終土壤裂開。但在氣溫回升后,裂縫重新愈合,由于形成位置相對較低的微地形,導致水肥愈合裂縫處富集,且土壤溫度較高,溫差較小,形成了植被生長的適宜生境,進而導致植物向愈合裂縫邊緣轉移,最終引起植物的差異性分布。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：甘肅農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：S812.2

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本文編號：1608132