沙漠化过程中植被受损过程及其适应对策研究

发布时间：2020-08-17 16:31

【摘要】：沙漠化是制约我国干旱、半干旱地区社会经济可持续发展的重要因素。研究地多伦县由于其独特的地理位置和地形地貌，在中国北方沙漠化研究领域尤其是草原沙漠化研究中起着十分重要的作用。本文从土壤、植物群落、种群、个体、形态、生理角度出发，通过连续三年(2001．2003年)的野外生态学观测，结合室内生理生化分析，在不同层次、不同尺度上系统地运用生态系统生态学、群落生态学、种群、个体生态学、生理生态学的科学理论和方法，整合研究沙漠化这一大尺度干扰问题，探讨自然条件下沙质草原沙漠化过程中植被的受损过程和适应对策。研究结果如下： 1．随着草原沙漠化的加剧，土壤粘粒含量趋于减少，砂粒增多。土壤含水量下降尤其是上层(0-20cm)下降明显，且深层含水量逐渐高于表层。土壤容重呈上升趋势。土壤有机质、C、N含量极显著下降，且土壤N的衰减要快于C。土壤C／N比呈增加趋势，表明植物N素供应不足较为突出。土壤的颗粒组成状况与土壤营养元素之间显著正相关，粘粒与N的关系比粘粒与C和C、N间的关系密切，因此土地沙漠化过程中细颗粒物的减少导致土壤N素衰减十分明显。 2．随着沙漠化的进展，群落盖度、密度、物种丰富度、生物量和相邻两个梯度间p多样性指数均呈下降趋势，地上生物量／地下生物量比值变化不大。与土壤的相关性表明土壤C／N比与群落的关系最密切。 3．随着沙漠化的进展，共有种群株高、密度、植物比叶面积、叶面积指数、地上千物质累积、生殖分配多项指标均随之变化。 ①株高、密度的变化总体上呈降低趋势。其中羊草梯度间差异很明显，糙隐子草和冷蒿分别在潜在、中度沙漠化和潜在、轻度沙漠化阶段的增加，既与种群所处的阶段性优势地位有关，又与其抗逆性、适应性增强有关，而扁蓿豆在中度沙漠化以前升高，生长渐趋旺盛，重度沙漠化时下降，其形态生长同其它共有种群一样受到限制，与其地上生物量变化相一致。扁蓿豆密度梯度间差异性只表现在随沙漠化梯度的增加而增大方面，而糙隐子草差异性只表现在随沙漠化梯度的增加而下降方面，冷蒿差异性则既表现在下降方面又表现在增大方面。不同种群各沙漠化梯度间差异的不同及其高度、密度变化的不同，表明植物在恶化环境的受损程度和适应性的差异，羊草受损较重，适应性差，糙隐子草和冷蒿受到一定程度的损伤，但抗性、适应性较强，扁蓿豆对沙漠化较迟钝，适度的沙漠化反而有利于其生长，但过度的沙漠化也会导致与其它种群表现一致的生长不利。 ②多数被调查的植物比叶面积呈降低趋势，形态生长受到抑制，只有冷蒿和扁蓿豆呈上升趋势，但冷蒿的增大程度不及扁蓿豆：扁蓿豆叶面积及其高度、密度的增加，是长期适应环境的表型特征。 ③叶面积指数总体上呈下降趋势，扁猎豆变化不大，中度沙漠化阶段前略增，而到重度沙漠化阶段下降。共有种群叶面积指数均受土壤的理化性质影响，其中冷篙和扁楷豆的影响较小。 ④地上干物质累积的变化与叶面积指数相似。羊草和糙隐子草的地上干物质累积随土壤理化性质的衰减显著降低;扁稽豆的地上干物质累积随土壤粘粒、C含童的减少却显著增加，其与土壤含水量、全N含量和土壤C入比不相关:冷篙的地上干物质累积随土壤理化性质的衰减虽也降低，但未达显著水平。 ⑤种群生殖分配降低过程中，羊草降幅最大，冷篙和扁稽豆降幅较小;均受土壤理化性质影响较小。种群地上部分C含量及C加比均增大，N含量均减少。羊草和糙隐子草沙漠化初期地上C素增加明显，而冷篙与扁楷豆在沙漠化中、后期地上C素才显著增加。因此，羊草和糙隐子草的敏感性可能要大于冷篙与扁稽豆，另一方面冷篙与扁楷豆的抗性可能要大于羊草和糙隐子草。 4.草原沙漠化过程中伴随着共有种群叶片含水量、叶绿素含量的降低，其质膜相对透性、游离脯氨酸含量上升，MDA含量增加，SOD、CAT活性升高，而POD活性下降，表现出沙漠化过程中植物受损的生理共性。不同植物在不同阶段对沙漠化的响应不同，表现出植物受损程度的不同及对沙漠化抗性、适应性的差异。扁稽豆、糙隐子草和冷篙叶绿素确均呈上升趋势，且梯度间差异性冷高扁楷豆糙隐子草羊草，所以冷篙叶绿素水平的抗性较强，羊草抗性较弱。结合膜透性、脯氨酸及MDA累积t看，扁箱豆受损最少。羊草脯氨酸及ABA的累积有伤害症状，而糙隐子草和冷篙脯氨酸及ABA的累积有适应性倾向，扁楷豆脯氨酸及ABA的累积表现为对沙漠化环境的不敏感。 ①羊草的膜透性与脯氨酸、MDA、ABA含量、SOD活性呈极显著正相关，与CAT活性呈极显著负相关，说明SOD活性升高，CAT活性降低，脯氨酸、MDA、ABA含量的增加，导致了膜透性的增大，最终使膜受损。而脯氨酸与ABA含量、SOD活性呈极显著正相关，与POD、CAT活性呈极显著负相关，说明ABA诱导了脯氨酸累积，SOD活性的增强，POD、 CAf活性的减低，也是导致脯氨酸累积的原因。MDA含量与SOD、POD活性极显著正相关，表明在沙漠化过程中，随着羊草SOD、POD活性的增高，清除ROS的能力并没有提高，因此引起MDA的显著积累。POD、CAT活性与ABA含量呈极显著负相关，而POD又与CAI，呈显
【学位授予单位】：内蒙古大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：X171
【图文】：

多伦县,景观生态类型

大兴安岭余脉衔接。地形是:四周高，中间低;南部高，北部低，.由南西向北东逐渐低缓，成一半环形盆地。由于受地形的影响，地貌类型较复杂，从形态上可分为低山丘陵、丘陵、河谷洼地及沟谷洼地、山前倾斜平原及高平台和堆积类型沙丘五类(图2一1)。由于第四纪以来缓慢上升，地形遭受剥蚀，基岩裸露，河流侵蚀切割较严重。低地形接受沉积，形成残积物、坡积物、洪积物、冲积一沉积物、黄土及黄土状物、风积一冲积沙等，为土壤提供了特定的母质。图2一1多伦县地貌类型Fig.2一1ThetypeofthegroundfeatureinDUoLUNeounty2.1.5景观生态类型及土地利用状况县境南北长约110km，东西宽约70km，总面积3838kmZ。主要可分为森林、草原、沙地、湿地、农田、人工林和人工建筑等景观生态类型(表2一2)。其中草原景观占53.4%。表2一2多伦县景观生态类型.~~_.…TabZ一ZThee比fogicaltypeofth列andscapei乎DUOLUNcounty景观煮称，钾e.oflandsc叩e二斑毕数num:ofpateh面积(kmZ)area(Ian，)合计2233838.02一、森林景观26351，47l阔叶林26351.47(l)低山丘陵阔

梯度,土壤含水量,土壤容重

3一IChangesofthe5011moistureunderdifferentdesertifieationgradients图3一2不同沙漠化梯度土壤容重变化Fig.3一2Changesofthe5011bulkdensityunderdifferentdesertifieationgradients3.1.3土壤容重土壤的物理性质不仅取决于土粒大小和种类，还与其团聚和排列有关。土壤容重体现了土壤的紧实度，与土壤的孔隙度、透气性和渗透率成反比[250，2川。随着沙漠化的加剧，土壤容重呈上升趋势。尤其是5一oem(F=7.732，P<0.01)、20一3oem(F=20.73，p<0.001)和30一50em(F=5.299，P<0.01)的土层容重增加明显;其中0一20cm土壤容重从H到IV梯度增加

【引证文献】