严重侵蚀退化马尾松低效林地不同植被恢复措施调控效益研究

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严重侵蚀退化马尾松低效林地生境和土壤条件脆弱,植物立地条件差,生态系统自我修复能力低下,因此有必要提高侵蚀退化马尾松低效林地的生态调控效益。为揭示严重侵蚀退化马尾松低效林地不同植被恢复措施的土壤理化特征,群落植物多样性结构特征,植物根叶特征,水土保持特征,获得不同植被恢复措施的综合调控效益,筛选较优植被措施,为马尾松低效林地的植被恢复提供科学参考。本研究以典型马尾松低效林水土流失区长汀县河田镇为基地,以5个典型植被恢复措施,分别为封禁治理(M1)、条沟草灌带(M2)、全坡面播草(M3)、低效林改造(M4)、乔灌草混交(M5)、和严重侵蚀退化对照样地(CK)作为研究对象,通过野外的植物调查、采样、和实验室土壤物理化学性质的测定,以及植物样品的处理,揭示了不同措施的土壤理化性质特征,群落植物多样性结构特征,植物根叶特征,水土保持特征,并且结合主成分分析,综合评价指数法等方法,获得不同植被恢复措施的综合调控效益。以期为我国南方红壤区严重侵蚀退化马尾松低效林地的植被恢复,林分配置和林型布局,以及水土保持优势物种的选择提供理论和技术依据。主要研究结果如下:(1)不同措施土壤理化特性:M5和M2土壤的有机碳,氮,全磷,速效磷,全钾,速效钾含量均显著高于其他措施。在降低土壤崩解速率方面,各治理措施的改善效果依次为M5>M2>M3>M4>M1>CK。M5和M3,M2土壤含水率较高,其次为M1,M4。M5、M2措施中团聚体分形维数,>0.25 mm团聚体破坏率,以及<0.25 mm的团聚体含量较小,严重侵蚀退化地反之。不同措施土壤团聚体几何平均直径和平均重量直径由大到小依次CK<M1<M4<M3<M2<M5。随土层加深土壤含水率均呈下降趋势,而土壤崩解系数均呈上升趋势。(2)不同措施群落结构:措施M5和M2的物种多样性指数,丰富度指数,均匀度指数,以及乔木马尾松和其林下灌木平均树高和胸径值,植被覆盖度均较高,M1、M3、M4措施较低,而优势度指数则相反。措施M5和M2,M3马尾松重要值指数和优势度指数均偏低,并且措施M5的马尾松和木荷冠幅均最大。群落均匀度,多样性指数和丰富度指数与土壤有机碳含量均达到极显著正相关(P<0.01),与土壤速效钾和全磷含量均达到显著正相关(P<0.05)。(3)不同措施植物根、叶特征:不同植被恢复措施下根系主要集中分布在土壤0-20 cm层,且随着土层深度的增加根系含量显著减少。并且根系长度,表面积,体积和生物量,根重密度和根长密度由大到小依次为M5>M2>M3>M4>M1>CK。措施M5和M2,M3中马尾松叶碳,氮,磷含量较高,M1,M4措施次之。M5和M2的植物比叶面积较高于其他措施,而叶干物质含量较低,CK退化地相反。土壤有机碳和全氮含量对比叶面积均达到了显著正相关(P<0.05),土壤全氮对叶干物质含量呈极显著负相关(P<0.01)。不同措施林下凋落物持水量,吸水速率整体为M5>M2>M3>M4>M1>CK,吸水速率主要呈吸持阶段、增持阶段和保持阶段,凋落物持水性能增强值在措施M5和M2最高,M3,M4,M1次之。(4)不同措施的综合调控效益:从测得的指标中,筛选出了影响植被恢复的31个因子,通过主成分分析确定各个评价指标权重,再通过综合评价指数的计算对不同植被措施下的调控效益进行得分。评价得分结果为:M5>M2>M3>M4>M1>CK。综合比较不同植被恢复措施的水土保持和综合效益,植被恢复措施M5(乔灌草混交)和M2(条沟草灌带)的调控效益最好,水土保持效果最优,是适宜推广的植被恢复模式。
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