论文部分内容阅读
青藏高原作为“世界屋脊”,和地球南极、北极并列,被称为“世界第三极”。西藏高原是青藏高原的主体,平均海拔超过4000m,生态环境极其脆弱而敏感,易受人类活动和气候变暖影响。雅鲁藏布江中部流域是西藏自治区社会经济中心,由于地表沙物质丰富、气候干冷多风、植被稀疏低矮等,季节性的风沙灾害,给城镇生活和农牧业生产造成严重影响。植被恢复是生态修复的重要组成部分,能够提升区域生态防护功能和社会经济可持续发展能力。其中,人工恢复和自然恢复是退化生态系统修复治理的两种重要途径,也是林草资源资产增值的有效措施。本研究以西藏高原河谷沙地植被为研究对象,通过野外试验,从样方、样带和区域三个尺度,揭示了人工恢复模式下,不同沙地类型、沙障处理及海拔梯度下植被结构、物种多样性与生境因子变化的关系;首次在高寒沙地上,通过地面激光扫描技术(TLS),从植被水平覆盖和垂直结构的角度,揭示了自然恢复模式下群落结构及空间分布随地形/微地形的变化规律;探讨了不同恢复模式下沙地典型群落的植被与土壤的关系,阐明了植被恢复模式对植被和土壤变化的影响,进一步完善了西藏河谷沙地植被恢复研究,并提出相应的对策与建议,以期为西藏高原河谷沙地的植被恢复与重建研究提供科学依据。结果表明:(1)不同沙地类型人工恢复模式下的植被恢复特征存在极大差异。在河滩、河岸和山坡三种不同沙地类型的植被恢复试验中,共有14种植物种存活,不同沙地类型间的植株生长具有不同的特点。综合各植物种组成和生长特征,在河滩流动沙地上,籽蒿的重要值可达25%,生长最好;在河岸流动沙地上,藏白蒿和藏沙蒿的重要值分别为28%和16%,生长状况最优;而在山坡流动沙地上,拉萨狗娃花、花棒和藏沙蒿的长势最好。这些植物种均可以考虑作为植被恢复初期的适生植物种,在不同沙地类型的植被恢复过程中作为最优选择。山坡流动沙地不同海拔的植被恢复过程中,植株生长和土壤质量得到了改善。从先锋期(2011)到发展期(2017),随着植被盖度和高度的显著提高,其对土壤性质的改善极为明显,主要的土壤颗粒组成从中细砂变为了极细砂。在发展期,植株生长以中坡为优,pH值与株高呈显著正相关。沙障处理在人工恢复模式中起着重要的作用。不同沙障处理下的植被恢复效果不同。在植被恢复过程中,秸秆沙障更有利于植株生长;而石方格及塑料方格的铺设能够提高物种多样性,促进生态系统的稳定,增强沙地植被恢复潜力。(2)砂生槐群落的自然恢复成效显著。在不同地形条件下,冲积扇中部的个体生长最高。株高和冠幅投影面积呈显著正相关(p<0.01),而株高和海拔、坡度均显著相关(r分别为0.167和0.145,p<0.01)。随着海拔的升高,砂生槐种群的分布密度呈先减小后增大最后减小的趋势。在海拔为3593-3643 m,坡度为20°~25°的西南坡,其生境条件最有利于砂生槐种群的生长和分布。(3)在0-20 cm土层上,自然恢复模式下的砂生槐灌丛和长芒草草地的粉砂含量较大,分别为50.77%和62.16%,高于人工恢复模式下的柳树林和藏沙蒿灌丛。四种植被恢复模式中,长芒草草地粉砂含量最高,土壤容重最低。在0-20 cm土层的有机质含量差异不显著,而在20-40 cm土层中,不同模式的土壤有机质含量依次为:长芒草草地(23.37 g·kg-1)>砂生槐灌丛(17.42 g·kg-1)>藏沙蒿灌丛(14.85 g·kg-1)>柳树林(8.43 g·kg-1)。藏沙蒿灌丛的铵态氮含量高于其它植被恢复模式,因此,在沙地植被恢复模式中,自然恢复模式对于土地退化的防治而言至关重要,应以自然恢复为主,并与人工恢复相结合。沙地土壤有机质含量与土壤全磷、有效磷含量均呈极显著正相关。叶片全碳、氮、磷与土壤容重、土壤有效磷、速效钾含量呈显著正相关。(4)根据高寒河谷沙地恢复不同沙地类型的植被特征变化采取相应的经营对策。在河滩沙地上,良好的水、气条件有利于乔、灌、草相结合的沿江(河)防风固沙体系的构建,同时,应注重沙障等地面措施的实施;在河岸沙地上,植被恢复模式应贯彻“以自然恢复为主,与人工修复相结合”的方针,自然恢复以围栏封育为主,辅以适生灌丛的补种及飞播种草固沙等人工恢复措施;在山坡沙地上,人工恢复采用沿等高线人工脚踩回头撒播的植被种植方法,在构建完整的恢复体系时需要充分考虑地形因子的影响,同时,应严格执行围栏封育和禁牧措施。并且,高寒河谷沙地植被恢复的过程离不开科技的支撑和保障体系的完善。