陕北黄土区坡面微地形与植被特征关系研究

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陕北黄土区沟壑纵横,少雨易旱,自然条件差,水土流失问题严重,生态环境脆弱,植被恢复与重建是该地区生态环境建设的有效途径之一。受土壤侵蚀及人类活动影响,该地区坡面上分布着数量众多的切沟、塌陷、浅沟、缓台、陡坎等5种微地形,影响降雨汇流渗透过程,从而使坡面土壤水分存在异质性,进而影响着植物生长和群落结构及其演替过程。因此,本文于陕西省吴起县合沟流域进行研究,对比分析不同立地因子下坡面微地形植物群落及土壤水分的分异特征,揭示不同微地形中植被群落和土壤水分的差异性,探讨植物群落结构与土壤水分间的相关关系,研究黄土区微地形与植被特征间的关系,阐明坡面微地形对生态恢复的作用,以期为陕北黄土区的近自然植被构建及生态环境的修复重建提供参考。经过调查研究,研究结果如下:(1)研究区的坡面上微地形总面积约占总坡地面积的33.1%;在各类微地形中,切沟所占的的数量及面积均为最大,陡坎最低。微地形对植物群落特征有显著的影响。(2)不同微地形植被群落的数量特征间存在明显差异,多形成以白茅、白莲篙为优势种的草本群落。微地形植物群落的生长状况较原状坡面更佳,其中切沟与之差异性最为显著。在陕北黄土区开展人工植被建设时,应针对不同微地形的植物群落特征进行植物配置。(3)在监测期间内各微地形在0-160cm土层中,各层土壤水分含量间存在有显著的正自相关性,前期的土壤水分含量会对后期的土壤水分含量产生影响。土壤水分含量在不同深度的土层中,随时间的变化呈现出不同的变化趋势,其中陡坎和原状坡土壤水分含量均在不同深度的土层中呈现出了显著的增加趋势,塌陷和原状坡土壤水分含量在各层土壤中均呈现出微弱的增加趋势,浅沟和切沟土壤水分含量在表层及深层土壤中呈现出微弱的减小趋势。(4)在各类微地形的土壤水分含量均值中,切沟的土壤水分含量显著高于其余微地形及原状坡面,其次为浅沟、缓台,塌陷与陡坎均低于原状坡面。总体上,土壤水分在垂直方向上变化趋势呈现为“S”型,且土壤水分在浅层土壤中的变化幅度较大,在深层土壤中的变化幅度较小。(5)各类微地形在0-160cm的不同土层中的土壤水分含量具有一定的差异,塌陷在60cm以上土层中的土壤水分条件较好,而浅沟、缓台和陡坎在该土层中的土壤水分含量与原状坡面间的差异性较低;切沟在80cm至160cm土层中的土壤水分含量与其他微地形及原状坡差异最显著,其他各类微地形的深层土壤水分条件较原状坡面也呈现出了显著优势。(6)土壤水分含量与植物群落的数量及多样性特征有着显著的相关性,土壤调节层和弱利用层中的土壤水分含量对植物群落的生长与演替起着关键的作用。(7)各类微地形的植物群落特征值与土壤水分含量间具有一定的耦合关系,微地形会导致植物群落特征与土壤水分间的耦合关系产生空间分异,其中Margalef丰富度指数与土壤水分间的耦合关系最强烈,具有强烈的相互影响的作用。因此在陕北黄土区进行人工植被建设时,应以不同微地形土壤水分与植物群落特征之间的耦合关系作为参考依据。
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