砒砂岩区退耕地群落演替规律及引种观测

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:caonima_0720
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内蒙古鄂尔多斯砒砂岩地区气候干燥,植被破坏严重,人们广种薄收造成土层越垦越薄,肥力逐年下降,引起更严重的水土流失,导致地表大面积裸露,几乎没有顶级群落留存。2002年启动退耕还林还草,该地区逐步形成不同类型的次生群落。为加快退耕地的恢复,我们有必要了解群落演替规律和机理,以及各演替阶段群落特征。本文采用空间序列代替时间序列的方法,选取东胜至准格尔旗一带(圪秋沟)的砒砂岩区26块样地作为研究对象进行群落调查、立地条件调查,并采集土样室内测定土壤水分、养分等。通过系统聚类法进行分类划分群丛,DCCA(除趋势典范对应分析)排序对该地区撂荒地的植物演替规律、速度和方向进行分析;结合多样性指数划分演替序列,对不同演替阶段群落特征进行研究。在了解当地演替情况的基础上,为促进退耕地的恢复,有必要人为引进外来种,本研究进行了部分适生植物引种试验,并观测记录了发芽率、生长高度、越冬率、开花结实情况等指标。主要研究结果如下:(1)研究区域共发现植物126种,分属33科83属。其中,菊科、禾本科、豆科和唇形科共计42属75种,占属、种总数的50.60%和59.52%。(2)经系统聚类对26个样地根据优势种、次优势种进行群丛划分和26个样地沿撂荒年限轴上的DCCA排序,基本上可以确定摞荒地的演替阶段或序列:(5-15年):一年生杂类草群落→一年生杂类草+丛生禾草群落→一年生杂类草+多年生草本群落(或根茎禾草群落)→(12-30年):多年生草本群落→多年生草本+小灌木群落→(15-40年):根茎从生型禾草+小灌木群落或小灌木+多年生草本群落→小灌木群落或多年生草本+从生禾草群落。代表性群落依次为:硬皮葱(退耕地留存优势植物)→硬皮葱+狗尾草→猪毛蒿+狗尾草→冰草+猪毛蒿(刺藜+羊草)→冰草+赖草→长芒草+达乌里胡枝子→达乌里胡枝子+长芒草→大针茅+达乌里胡枝子(蒙古莸)。(3)根据演替后期和初期样地Bray-curtis群落距离指数的趋势表明,鄂尔多斯砒砂岩区撂荒演替的速度为:初期演替是比较快的,以后会越来越慢直至群落达到稳定状态。根据不同退耕年限的26块样地分阶段计算的样地Bray-curtis群落距离指数平均值表现为趋同性,故鄂尔多斯砒砂岩区撂荒演替的方向表现为进展演替。虽然群落从初期撂荒状态,到气候顶级状态的地带性植被,会有许多选择性的演替路径和演替轨迹。并且物种越丰富,可选择性的路径也就越多,12~18年间,群落的演替路径和演替轨迹差别较大,但到后期则又殊途同归。(4)根据多元排序,影响鄂尔多斯砒砂岩区退耕地演替的主要环境因子为坡向、土壤含水量、全氮、碱解氮、有机质等;根据环境因子和撂荒年限的夹角,海拔、坡向、坡度、全氮、碱解氮与撂荒年限呈正相关,速效钾、全磷、有效磷与撂荒年限呈负相关。根据土壤养分趋势分析,随着撂荒年限的增加,土壤全氮、土壤有机质、土壤碱解氮都呈先增加后降低再增加的趋势。同时,随着摞荒年限的增加,样地盖度、Shannon-Wiener多样性指数、Margalef丰富度指数和Gleason物种丰富度指数,先增加后降低,在演替过程中资源可利用量增加,多样性、丰富度增加,群落中种间竞争渐趋激烈,随后多样性丰富度下降,这是物种种间竞争和其它因素共同作用的结果,说明演替过程中植物群落与环境存在协同作用。(5)根据为期两年的引种生长适宜性观测,一年生植物如草红花、苏丹草、甜高粱等出苗情况良好、长势良好。多年生植物如甘草、知母、苦参、苜蓿、黄芪、箭筈豌豆等,发芽率、长势、越冬率均表现良好。因此,砒砂岩区植物演替由土壤中存留的种子资源丰富的一年生杂类草群落向多年生地带性丛生草本群落演替,再逐渐向耐旱、耐瘠薄的灌丛群落演替。演替方向是进展演替,表现为明显的趋同性。影响演替的主要环境因子为坡向、土壤含水量、全氮、碱解氮、有机质等。建议鄂尔多斯砒砂岩区引种以下植物:一年生植物如草红花、苏丹草、甜高粱等,适宜作为砒砂岩地区的经济作物,用来作为舍饲青贮原料;也可作为绿肥植物,促进土壤有机质增加。多年生植物如甘草、知母、苦参、苜蓿、黄芪、箭筈豌豆等,适合作为该地区生态恢复草种,用来提高该地区的物种多样性,继而提高植物群落向更高级的群落演替的速度。
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