| 题名 | 科尔沁沙地草地退化过程中的植被和土壤水分空间变化研究 |
| 作者 | 左小安 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2005 |
| 授予单位 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 |
| 授予地点 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 |
| 导师 | 赵学勇 |
| 关键词 | 草地退化 沙漠化 多样性 生物量 功能群 土壤水分 空间变异性 地统计学 |
| 其他题名 | Study on Spatial Change of Vegetation and Soil Water in Degraded Process of Grassland in Horqin Sand |
| 中文摘要 | 本文采用时空替代的方法，通过对不同沙漠化发展阶段的草地群落特征的测定，研究了群落结构和功能的变化，揭示了草地退化过程中群落组成、物种多样性和功能群多样性特征。应用地统计学方法分析了沙质草场物种、功能群多样性与生物量的空间变异性以及不同类型沙地土壤水分对干旱和降雨响应的空间变异特征，揭示了不同尺度上存在的格局和过程。主要结论如下：1．草地退化、沙漠化过程存在着疏林草地、沙质草场、半流动沙地和流动沙地等明显的逆行演替阶段，并且不同的阶段对应着适合本生境的典型群落类型，每一群落优势种的作用明显。草地退化过程中，原生地带性群落及处于演替早期群落物种丰富、多样性高，结构复杂、稳定。随着草地退化、沙漠化的发展，群落组成物种数、科属减少，物种多样性降低，草地结构趋向简单、质量下降。在退化的各个阶段，"一、二年生和旱生植物在各个阶段始终、保持着较高的优势地位，对群落生态功能的发挥和维持起着重要作用。草地退化过程中物种、功能群组成的变化，基本反映草地生态系统退化、群落结构简单化和环境基质稳定性减弱等一系列植被与生境系统变化的趋向。几种聚集度指标和方差／均值及其理论检验一致表明，榆树在幼苗和幼树阶段为聚集分布，且幼苗的聚集程度高于幼树；在成年阶段为随机分布。2．沙质草场群落物种、生活型和生态型功能群多样性的变异函数分析表征了各功能群多样性的变异程度和空间尺度。在研究尺度上，群落物种和各功能群多样性的空向白相关范围在5.000-38.150m范围内变化，均未超过所研究的区域，表现出随着距离的增大空间变异性增强的趋势，但超过其变程后半方差函数值基本稳定在一个极限值附近。一、二年生草本、灌木、中早生植物和旱生植物多样性空间依赖性强、变异性弱，由随机因素引起的异质性所占的比重较大，且主要表现在5m以下的尺度范围内。3．沙质草场群落生物量和生活型、生态型功能生物量的空间自相关范围在9.390-252.690m范围内变化，相差近30倍，表明影响不同功能群生物量的生态过程和格局在不同的尺度上起作用。多年生草本和中生植物生物量变异函数值，在出现一个相对稳定的基台值后，开始下降，并随着空间距离的增加，空间变异性有减弱的趋势，而其它各功能群生物量表现出随着距离的增大空间变异性增强的趋势，但超过其变程后半方差函数值也基本稳定在一个极限值附近。多年生草本和中生植物的生物量受牲畜活动、地形等随机囚索影响较人，在5m取样尺度内不存在局部格局，而可能受更大尺度的格局控制。沙质草场功能群受人类干扰、牲畜活动和地形状况影响后，其生物量的空间响应机制和过程较为复杂。4．沙质草场群落植被特征之间、功能群多样性之间和生物量之间以及多样性和生物量之间都有着非常密切的关系，形成了相互影响、相互作用的统一系统。应用相关和回归分析能更好的表征各功能群对群落多样性、生物量影响的作用关系。5．干旱时沙质草场表层（0-20cm）、亚表层（20～40cm）的十壤含水晕分别在1～2．260m、1-6.631m的中等尺度范围内表现出很高的空间自相关性，两层土壤含水量变异特征差异小，空间变异性强，破碎化程度高。降雨后沙质草场土壤表层、亚表层土壤含水量具有空间结构特征，表层土壤含水量空间变异性小，亚表层空间变异性大，两层土壤含水量变异特征存在明显差异。干旱时与降雨后沙质草场表层土壤水分统计特征、变异函数模型和参数、分维数和土壤水分空间格局分布图存在显著的差异，而亚表层差异较小。一定强度的降雨在短期内只能削弱处于干旱时沙质草场表层土壤水分的空间变异性，使其表层土壤水分破碎化程度、空间变异性减弱，而对土壤深层的水分补充和影响有限。6．沙质草场、半流动沙地和受干扰的丘间洼地降雨后的土壤含水量异质化程度及其相关变化范围非常明显。沙质草场土壤表层、亚表层土壤含水量具有空间结构特征，两层土壤含水量变异特征存在明显差异。半流动沙地表层、亚表层土壤含水量空间特征差异小于沙质草场土壤表层与亚表层，由随机因素引起的空间变异性在土壤含水量空间变异中具有重要作用，且主要表现在1m以下的小尺度范围内，空间依赖性强、变异性弱。．丘间洼地表层、亚表层土壤含水量变异特征差异较小，但其空间变异程度高于沙质草场表层和半流动沙地表层、亚表层的土壤含水量的空间变异性。土壤水分空间格局图表现出由洼地中心向四周递减的分布趋势，但存在一定的尺度范围。由于自然环境的改变和人类活动的干扰，导致沙地生态系统的异化，沙地土壤水分格局对降雨的响应也发生相应的变化，而地形状况、植被条件和小尺度的人为干扰等局部因素及过程在该变化中有着深远的影响。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-08-22 |
| 页码 | 67 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.casnw.net/handle/362004/22061]  |
| 专题 | 寒区旱区环境与工程研究所_研究生学位论文_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 左小安. 科尔沁沙地草地退化过程中的植被和土壤水分空间变化研究[D]. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所. 2005. |
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