秦巴山系西緣撂荒地生物多樣性動(dòng)態(tài)與水土保持能力關(guān)系研究.pdf

1、長(zhǎng)江中上游地區(qū)是我國(guó)長(zhǎng)江流域的生態(tài)屏障，這個(gè)地區(qū)陸地生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定與否關(guān)系到本地區(qū)和長(zhǎng)江中下游地區(qū)生態(tài)環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展，也與三峽工程建成后的生態(tài)安全問題、泥沙問題、生物多樣性等問題有著很大的關(guān)系。據(jù)調(diào)查，坡耕地、荒山荒坡、疏林幼林地是長(zhǎng)江中上游地區(qū)土壤侵蝕的主要地類。為了遏制長(zhǎng)江中上游地區(qū)土壤侵蝕和生態(tài)退化的趨勢(shì)，在國(guó)家投入資金有限的情況下，通過發(fā)揮自然生態(tài)系統(tǒng)自我恢復(fù)能力開展水土流失嚴(yán)重地區(qū)的生態(tài)恢復(fù)工作，達(dá)到恢復(fù)植被、保持水土

2、、發(fā)揮生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的目的是切實(shí)可行的。長(zhǎng)江流域水土流失區(qū)具有這種自我修復(fù)的能力是因?yàn)檫@一區(qū)域大部分位于亞熱帶季風(fēng)區(qū)，自然條件優(yōu)越，年均降雨量約800～1100mm，雨熱同季，植物種類豐富，這些條件都成為當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)系統(tǒng)自我恢復(fù)有利因素。 棄耕撂荒的土地是水土流失區(qū)域進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)的重點(diǎn)對(duì)象，本選題所涉及的長(zhǎng)江重要支流——嘉陵江上游秦巴山系西緣地區(qū)撂荒地，在整個(gè)長(zhǎng)江中上游流域水土保護(hù)生態(tài)恢復(fù)工作中具有重要的區(qū)位選址意義，撂荒地的植

3、被演替生物多樣性增加與水土保持成效也是生態(tài)恢復(fù)工作所追求的結(jié)果。秦巴山系西緣的生態(tài)修復(fù)研究工作的開展現(xiàn)在還處于起步階段，甘肅兩當(dāng)縣正處于長(zhǎng)江水系嘉陵江流域上游秦嶺褶皺帶的盆地、河谷地帶，嚴(yán)重的災(zāi)害性天氣較少，同時(shí)降水、溫度、光照、土壤等條件能代表該區(qū)域的特征，是理想的試驗(yàn)選址。實(shí)踐并分析撂荒地植被生物多樣性變化與水土保持成效的內(nèi)在聯(lián)系，把握其規(guī)律，對(duì)于指導(dǎo)和預(yù)測(cè)流域內(nèi)生態(tài)恢復(fù)工作有著重要的理論意義和實(shí)踐價(jià)值。 本研究通過承接“長(zhǎng)

4、治”四期工程中兩當(dāng)縣水土保持生態(tài)修復(fù)工程項(xiàng)目，結(jié)合遙感圖片解譯，對(duì)生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目區(qū)內(nèi)的若干監(jiān)測(cè)區(qū)進(jìn)行篩選后確定了位于兩當(dāng)城關(guān)鄉(xiāng)與太陽(yáng)鄉(xiāng)之間的撂荒地作為試驗(yàn)樣地。研究結(jié)果如下： (1)遙感解譯1：50萬美國(guó)陸地衛(wèi)星五號(hào)(Landsat-5)遙感影像，采用R(4)：G(5)：B(3)波段組合解譯得到假彩色合成圖，該波段組合能較好反映地面植被情況，確定樣地選擇位于106°9.6'～106°10.5'E，33°54.1'～33°54.5'

5、N范圍的兩當(dāng)河河谷的撂荒地作為研究對(duì)象。該區(qū)域自然植被覆蓋率達(dá)72.81％，確定了研究區(qū)域?yàn)楸辈可絽^(qū)與中部河谷交接的撂荒地進(jìn)行研究。確定了地位于兩當(dāng)縣太陽(yáng)鄉(xiāng)與城關(guān)鎮(zhèn)之間的坡耕地作為定點(diǎn)樣地，為20×5m<'2>自1999年開始撂荒的土地，2002年開始定點(diǎn)監(jiān)測(cè)，坡度22度，北向，海拔1185m。 (2)監(jiān)測(cè)期內(nèi)：樣地內(nèi)植物最高物種豐富度R=7，最小物種豐富度R=2；植物最大Simpson多樣性指數(shù)D=0.887，植物最小Simp

6、son多樣性指數(shù)D=0.203；植物最大Shannon多樣性指數(shù)H'=0.668，植物最小Shannon多樣性指數(shù)H'=0.078；植物最大Margalef豐富度指數(shù)M=10.470，植物最小Margalef豐富度指數(shù)M=2.701；絕大部分樣方Caswell中性模型離差參量V(N.D.)在-2～+2之間，四年的統(tǒng)計(jì)量分別為0.57575(2002年)、0.059792(2003年)、0.300042(2004年)、-0.46242(2

7、005年)。 (3) 選用每年每個(gè)樣方的Shannon多樣性指數(shù)計(jì)算值，采用在模擬空間連續(xù)變化量時(shí)有較高精確度的規(guī)則樣條法進(jìn)行植被多樣性分布插值分析，得到Shannon多樣性分布圖。該樣地Shannon多樣性的增高趨勢(shì)總體是由北向南，從高程上看即：由較底海拔向較高海拔區(qū)域拓展，物種逐年豐富，且全樣地的豐富度逐年趨于均勻；全樣地內(nèi)較高位植被Shannon多樣性始終處于較低水平。從2004年和2005年的分析圖可知，2005年植被演

8、替的趨勢(shì)比上一年有所減緩，這與喬木種的逐年增加、全樣方植被種類分布趨于均勻的趨勢(shì)有關(guān)。 監(jiān)測(cè)周期內(nèi)絕大部分樣方Caswell中性模型離差參量V(N．D．)在-2～+2之間，24個(gè)樣方每年的統(tǒng)計(jì)量分別為0.57575(2002年)、0.059792(2003年)、0.300042(2004年)、-0.46242(2005年)。模型計(jì)算結(jié)果顯示出生境穩(wěn)定性由2002年～2004年(-1.902～1.925)的接近中性穩(wěn)定到2005年

9、(-2.286～1.270)出現(xiàn)的受到某種脅迫而開始向不穩(wěn)定方向變化，第18號(hào)樣方在2005年Caswell中性模型離差參量V(N．D．)=-2.286和同年22號(hào)樣方V(N．D．)=-2.1，表明這兩個(gè)樣方受到較顯著外界某種環(huán)境因素的擾動(dòng)和脅迫。這兩個(gè)樣方位于樣地邊緣，可能是人為或者動(dòng)物等偶然因素造成了它的波動(dòng)，但20該不穩(wěn)定性起了主導(dǎo)作用。 (4) 本研究研究了樣地4年生長(zhǎng)季(3～8月)的降水量與樣地產(chǎn)流和產(chǎn)沙量的關(guān)系。05

10、年全樣地生境穩(wěn)定性出現(xiàn)不穩(wěn)定趨勢(shì)，表明2005年的環(huán)境氣象因素對(duì)該不穩(wěn)定性起了主導(dǎo)作用。研究反映出：隨著樣地內(nèi)自然植被數(shù)量和豐富度的增加，樣地對(duì)于降水的滯留作用有所增強(qiáng)，水土保持能力增強(qiáng)：但這種增強(qiáng)不是穩(wěn)定的線性增強(qiáng)，不穩(wěn)定因素歸咎于短時(shí)降水強(qiáng)度和降水頻度的不穩(wěn)定。由于產(chǎn)沙與產(chǎn)流關(guān)系密切，產(chǎn)流又與“大雨及三天以上連續(xù)降水”有直接關(guān)系，因此產(chǎn)沙直接決定于“大雨及三天以上連續(xù)降水”，即降水強(qiáng)度和降水持續(xù)時(shí)間。研究表明，低強(qiáng)度連續(xù)降水造成的產(chǎn)