秦巴山系西緣撂荒地生物多樣性動態(tài)與水土保持能力關系研究.pdf

1、長江中上游地區(qū)是我國長江流域的生態(tài)屏障，這個地區(qū)陸地生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定與否關系到本地區(qū)和長江中下游地區(qū)生態(tài)環(huán)境和社會經(jīng)濟的健康發(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系。據(jù)調(diào)查，坡耕地、荒山荒坡、疏林幼林地是長江中上游地區(qū)土壤侵蝕的主要地類。為了遏制長江中上游地區(qū)土壤侵蝕和生態(tài)退化的趨勢，在國家投入資金有限的情況下，通過發(fā)揮自然生態(tài)系統(tǒng)自我恢復能力開展水土流失嚴重地區(qū)的生態(tài)恢復工作，達到恢復植被、保持水土

2、、發(fā)揮生態(tài)系統(tǒng)服務功能的目的是切實可行的。長江流域水土流失區(qū)具有這種自我修復的能力是因為這一區(qū)域大部分位于亞熱帶季風區(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?shù)氐纳鷳B(tài)系統(tǒng)自我恢復有利因素。 棄耕撂荒的土地是水土流失區(qū)域進行生態(tài)恢復的重點對象，本選題所涉及的長江重要支流——嘉陵江上游秦巴山系西緣地區(qū)撂荒地，在整個長江中上游流域水土保護生態(tài)恢復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)恢復工作所追求的結果。秦巴山系西緣的生態(tài)修復研究工作的開展現(xiàn)在還處于起步階段，甘肅兩當縣正處于長江水系嘉陵江流域上游秦嶺褶皺帶的盆地、河谷地帶，嚴重的災害性天氣較少，同時降水、溫度、光照、土壤等條件能代表該區(qū)域的特征，是理想的試驗選址。實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，對于指導和預測流域內(nèi)生態(tài)恢復工作有著重要的理論意義和實踐價值。 本研究通過承接“長

4、治”四期工程中兩當縣水土保持生態(tài)修復工程項目，結合遙感圖片解譯，對生態(tài)修復項目區(qū)內(nèi)的若干監(jiān)測區(qū)進行篩選后確定了位于兩當城關鄉(xiāng)與太陽鄉(xiāng)之間的撂荒地作為試驗樣地。研究結果如下： (1)遙感解譯1：50萬美國陸地衛(wèi)星五號(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范圍的兩當河河谷的撂荒地作為研究對象。該區(qū)域自然植被覆蓋率達72.81％，確定了研究區(qū)域為北部山區(qū)與中部河谷交接的撂荒地進行研究。確定了地位于兩當縣太陽鄉(xiāng)與城關鎮(zhèn)之間的坡耕地作為定點樣地，為20×5m<'2>自1999年開始撂荒的土地，2002年開始定點監(jiān)測，坡度22度，北向，海拔1185m。 (2)監(jiān)測期內(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) 選用每年每個樣方的Shannon多樣性指數(shù)計算值，采用在模擬空間連續(xù)變化量時有較高精確度的規(guī)則樣條法進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有關。 監(jiān)測周期內(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個樣方每年的統(tǒng)計量分別為0.57575(2002年)、0.059792(2003年)、0.300042(2004年)、-0.46242(2005年)。模型計算結果顯示出生境穩(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號樣方在2005年Caswell中性模型離差參量V(N．D．)=-2.286和同年22號樣方V(N．D．)=-2.1，表明這兩個樣方受到較顯著外界某種環(huán)境因素的擾動和脅迫。這兩個樣方位于樣地邊緣，可能是人為或者動物等偶然因素造成了它的波動，但20該不穩(wěn)定性起了主導作用。 (4) 本研究研究了樣地4年生長季(3～8月)的降水量與樣地產(chǎn)流和產(chǎn)沙量的關系。05

10、年全樣地生境穩(wěn)定性出現(xiàn)不穩(wěn)定趨勢，表明2005年的環(huán)境氣象因素對該不穩(wěn)定性起了主導作用。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，樣地對于降水的滯留作用有所增強，水土保持能力增強：但這種增強不是穩(wěn)定的線性增強，不穩(wěn)定因素歸咎于短時降水強度和降水頻度的不穩(wěn)定。由于產(chǎn)沙與產(chǎn)流關系密切，產(chǎn)流又與“大雨及三天以上連續(xù)降水”有直接關系，因此產(chǎn)沙直接決定于“大雨及三天以上連續(xù)降水”，即降水強度和降水持續(xù)時間。研究表明，低強度連續(xù)降水造成的產(chǎn)