砒砂岩区不同林龄油松林林下生物多样性及土壤生态特征

发布时间：2020-05-20 13:23

【摘要】：砒砂岩区生态环境恶劣,水土流失极为严重,人工林生态修复是改良该区生态环境的重要措施。为探讨砒砂岩区不同林龄油松林生态特征(植被多样性、土壤持水、保肥性能)的变化规律及影响因素,以空间替代时间的方法,选取合同沟小流域5a、10a、15a和20a油松林为研究对象,以自然草地为对照,通过野外生物学调查、土壤采集与室内测试,研究林龄对生物多样性、土壤持水保肥性能和土壤PSD特征的影响,并结合分形理论探讨土壤PSD和土壤持水保肥性能的分布特征及相互关系,揭示不同林龄油松林植被恢复和土壤改良效应的差异及影响机制,结果表明:(1)砒砂岩区不同林龄油松林林下草本植被密度、根系干重、林下草本α多样性指标均优于自然草地,随林龄增加植株密度整体呈上升趋势,在5a~10a阶段各项指数增长幅度在所有生长阶段中均为最高,是油松林林下植被恢复和演替最快速的阶段。随林龄增加林下植被演替序列变化明显,植被演替方向为从禾本科—豆科—藜科植物并存,到禾本科—豆科—菊科植物并存,最终发展为禾本科—豆科并存的群落配置,其伴生物种经历了由藜科→菊科→豆科的演替过程。(2)随林龄的增加,油松林土壤的中、细砂粒区间颗粒逐渐细化转移到粉粒区间。不同林龄对土壤PSD的影响有一定差异,油松PSD分布范围、离散程度和土壤细化程度均高于自然草地,并整体呈随林龄增加而增加的趋势(Δα均值随林龄增加呈波浪式增长)。随土层深度增加,不同林龄油松林土壤粒径分布特征及分形参数变化规律各异。(3)油松林可以明显提高土壤的持水性能和养分含量,除5a生油松林饱和导水率低于自然草地外,其余油松林土壤持水性能均高于自然草地,在各持水性能指标中油松林对土壤饱和导水率的提升作用最大,5a和20a油松林表层土壤的持水性能优于深层土壤,10a、15a油松林与之相反。随林龄增加土壤碳、氮含量及储量明显增加,5a和10a生油松林土壤碳、氮含量及储量低于自然草地,15a、20a油松林与之相反。5a、10a和15a生油松林表层土壤碳、氮积累低于底层土壤,自然草地和20a油松林与之相反。(4)容重、田间持水量、饱和导水率和碳、氮含量及储量与土壤PSD分布特征及分形参数均表现出较好的相关性,土壤有机质含量与容重、田间持水量和饱和导水率是影响土壤持水性能的最主要因素。黏粒和粉粒是决定本地区土壤持水性能及养分含量的细粒土壤,中细砂粒是决定本地区土壤持水性能及养分含量的粗粒土壤。
【图文】：

地理位置,林龄,油松,样地

图 2-1 研究区地理位置Fig. 2-1 Geographical location of the study area表 2-1 不同林龄油松林样地基本情况Table2-1 The general situation in Pinus tabuliformis forests of different ages坡向lope aspect株行距Row spacing（m×m）株高plant height（m）冠幅 crownwidth（m2）东南 2×3 1.60±0.20 0.91±0.16 西南 3×33.02±0.31 6.58±1.62 西南 3×43.72±0.25 12.05±1.53 西南 3×54.31±0.21 15.00±2.30 东南 — — — 注：*本研究中 5a 林龄油松测定地径，10a、15a、20a 林龄油松测定胸径。y, the ground diameter of Pinus tabuliformis forests in 5a was measured, and the breast ditabuliformis forests in 10a, 15a and 20a was measured.现，研究区样地土壤发育深度为 40cm 左右，更深层为坚硬的样地内以 5 点取样法于距油松植株基部 50cm 处位置进行土壤

油松林,林龄,林下植被,干重

单类植物种的重要值有所降低，说明林下植被的均匀程度增加。以上结果说明随林龄的增加，油松林林下植被组成也不断发生演替，其植被演替方向为从禾本科—豆科—藜科植物并存，到禾本科—豆科—菊科植物并存，最终发展为禾本科—豆科并存的顶级群落配置。3.1.2 油松人工林林下植被生物量特征不同林龄油松林林下地上部分生物量（每 1m2所包含的植物的干重）特征见图 3-1A。不同林龄油松林之间林下地上生物量有一定差异，地上生物量干重以对照自然草地为最大（112.06g），20a 油松林的生物量干重最小（90.00g），对照与不同林龄油松林林下草本植被生物量干重由小到大依次为 20a（90.00g）＜10a（91.19g）＜15a（92.64g）＜5a（109.68g）＜CK（112.06g）。总体呈现出随林龄的增加，林下地表植被干重显著降低，当降低到一定程度时（本研究为 90.00g）植被重量达到相对稳定。方差分析表明，，10a、15a 和 20a 林龄油松林林下植被地上生物量干重无明显差异，达到相对稳定；但三者均与自然草地和 5a 林龄油松林林下植被地上生物量间差异显著。
【学位授予单位】：山东农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S718.5;S714

【参考文献】