陕北黄土丘陵区典型植物群落特征及环境解释

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本研究以陕北黄土丘陵区猪毛蒿、铁杆蒿、达乌里胡枝子、白羊草植物群落为研究对象。通过野外调查与室内分析,探究该地区不同生长年限、不同坡向典型植物群落物种多样性与生态位特征以及影响因素;结合物种多样性、群落结构、土壤因素分析影响群落稳定性的主要因子。探讨该地区典型植物群落发展的动态特征及其对环境的适应性,为该地区植被恢复与管理提供科学依据。主要结论如下:1.陕北黄土丘陵区典型植物群落物种多样性研究对陕北黄土丘陵区猪毛蒿、铁杆蒿、达乌里胡枝子与白羊草群落物种多样性研究表明,随着生长年限的增大,猪毛蒿群落Pielou均匀度指数、Shannon-Wiener多样性指数表现为先升高后降低的趋势,并在7a猪毛蒿群落中有最大值;Simpson多样性指数与Patrick丰富度指数同样呈现出先升高后降低的趋势,分别在9a与5a猪毛蒿群落中出现最大值。铁杆蒿群落物种多样性指数表现为增加-减少-增加的趋势,Pielou均匀度指数最大值出现在6a铁杆蒿群落中;Shannon-Wiener多样性指数最大值出现在8a铁杆蒿群落中;Simpson多样性指数与Patrick丰富度指数最大值出现在43a铁杆蒿群落中。达乌里胡枝子群落物种多样性指数同样表现为增加-减少-增加的趋势,Pielou均匀度指数最大值出现在11a群落中,Simpson多样性指数与Patrick丰富度指数最大值均出现在45a达乌里胡枝子群落中。白羊草群落物种多样性指数变化趋势与铁杆蒿、达乌里胡枝子群落相似,Pielou均匀度指数最大值出现在10a白羊草群落中;Shannon-Wiener多样性指数与Simpson多样性指数最大值出现在14a白羊草群落中;Patrick丰富度指数最大值出现在45a群落中。2.陕北黄土丘陵区典型植物群落生态位特征变化规律随着猪毛蒿群落生长年限的增大,猪毛蒿种群生态位宽度、与其他种群生态位重叠均值逐渐降低,有从优势种转变为伴生种的趋势。猪毛蒿群落在9a时各种群对环境资源利用相似程度较高,种间竞争较激烈。不同坡向铁杆蒿群落生态位总宽度较大的物种有达乌里胡枝子、翻白委陵菜、阿尔泰狗娃花、铁杆蒿、大针茅、早熟禾、蛇莓等。这些物种特化程度小,对环境有较强的适应能力。不同坡向铁杆蒿群落间种间竞争程度不同,表现为阳坡和半阳坡大于阴坡和半阴坡。3.陕北黄土丘陵区典型植物群落稳定性评价同一建群种不同生长年限植物群落稳定性不同。随着生长年限增加,猪毛蒿群落稳定性呈现先升高后降低的趋势;9a猪毛蒿群落稳定性最高,14a猪毛蒿群落稳定性最差。铁杆蒿群落从5a到18a呈现出波动式降低的趋势,18a时群落稳定性降到最低,23a到40a、43a群落稳定性逐渐上升,40a、43a铁杆蒿群落稳定性远大于其他生长年限铁杆蒿群落;18a铁杆蒿群落稳定性最差,40a与43a铁杆蒿群落稳定性最好。7a到16a达乌里胡枝子稳定性呈现波动性增加,到20a时,群落稳定性下降到最低,随后到30a,45a时,达乌里胡枝子群落稳定性逐渐增加,45a时群落稳定性远高于其他群落;20a达乌里胡枝子群落稳定性最差,45a达乌里胡枝子群落稳定性最强。10a、13a与14a白羊草群落稳定性较好,16a、20a群落稳定性较差,22a稳定性最差,45a白羊草群落稳定性极强。4.陕北黄土丘陵区典型植物群落特征环境解释影响猪毛蒿群落物种多样性的主要环境因子有生长年限、坡度、坡向、土壤速效钾与土壤有机碳等。影响铁杆蒿物种多样性的环境因子主要为土壤速效钾、土壤速效氮、土壤全氮、坡向和海拔。对达乌里胡枝子群落物种多样性影响较大的环境因子有土壤含水量、坡向、土壤有机碳、土壤全氮以及海拔。影响白羊草群落多样性的主要环境因子为海拔、土壤速效氮、土壤全氮、生长年限以及坡度;影响陕北黄土丘陵区猪毛蒿、铁杆蒿、达乌里胡枝子与白羊草群落物种多样性的主要因素为海拔、土壤速效氮、土壤全氮、土壤含水量以及土壤有机碳。影响猪毛蒿群落生态位宽度的主要环境因子是土壤有机碳、土壤速效磷与土壤含水量;影响猪毛蒿群落生态位重叠的主要环境因子是海拔、坡向和土壤有机碳。影响不同坡向铁杆蒿群落生态位宽度的环境因子依次是坡度、土壤全氮、土壤有机碳;影响不同坡向铁杆蒿群落生态位重叠的环境因子依次为土壤有机碳、土壤全氮、土壤全磷。影响陕北黄土丘陵区猪毛蒿、铁杆蒿、达乌里胡枝子与白羊草群落稳定性的因素有物种多样性、群落盖度、土壤全氮、土壤速效氮与土壤速效磷。综上,随着生长年限增大猪毛蒿群落物种多样性逐渐降低,稳定性变差。铁杆蒿、达乌里胡枝子与白羊草群落物种多样性随生长年限增大表现出升高-降低-升高的趋势;铁杆蒿、达乌里胡枝子与白羊草群落稳定性整体上表现为早中期稳定性波动较大,后期逐渐稳定。随着生长年限的增大,猪毛蒿种群生态位宽度和生态位重叠均值逐渐降低,有从优势种转变为伴生种的趋势;阳坡、半阳坡铁杆蒿群落种间竞争比阴坡半阴坡激烈。影响陕北黄土丘陵区猪毛蒿、铁杆蒿、达乌里胡枝子与白羊草群落特征的主要环境因子为海拔、土壤速效氮、土壤全氮、土壤含水量、土壤速效磷以及土壤有机碳。物种多样性越高的群落,其稳定性越高,但二者之间无线性关系。土壤养分与群落盖度的变化同样会对群落稳定性产生一定影响。白羊草、达乌里胡枝子和铁杆蒿在该地区能形成稳定的群落,适宜作为黄土丘陵区植被恢复的主要物种。
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