北方农牧交错带草地植被动态研究 ——以宁夏盐池为例

论文摘要

北方农牧交错带是我国北方半湿润农区与干旱、半干旱牧区接壤的过渡交汇地带,也是将我国农业区与草原牧区分割开来的半农半牧、时农时牧交替变化的地域。北方农牧交错带地理位置独特,生态环境脆弱。近年来,由于生态环境恶化、草地资源大面积遭到人为破坏而导致土地荒漠化和大量贫困人口产生。因此,对北方农牧交错带植被动态学的研究有着重要的生态学意义和现实意义。本文以地处北方农牧交错带的宁夏盐池为例,从植物种群、植被群落及景观等3个不同尺度对北方农牧交错带草地植被的动态特征进行研究。种群和群落尺度上的研究主要以不同生境类型、不同植被恢复措施进行样地布设。根据样地生境梯度,分别采用样方法和样线法进行植被和土壤调查,调查时间为每年的6～8月,时间跨度为2002～2006年,共5年。采用TWINSPAN双向指示种分类法和DCA除趋势对应分析法及种群、群落指标分析法等,结合WinTWINS、CANNCO、Biodiversity Pro、SPSS13.0等生态学、统计学软件对外业资料进行处理分析,在此基础上对北方农牧交错带草地植被群落、植物种群现状及动态特征进行系统的研究;景观尺度（即宏观尺度）上采用归一化植被指数（NDVI）对研究区植被景观2002—2005年动态特征进行分析,同时结合了研究区2002—2005年的气象资料和相应的NDVI均值进行相关分析,探讨影响北方农牧交错带植被动态的主要气象因子。此外,群落边缘效应作为一种特殊的植被动态类型本文也进行了讨论。研究表明,种群、群落以及景观三个不同尺度的研究均表明盐池县2003年植被生长状况是近年来最好的一年,2005、2006年相对较差。主要初步研究结果如下;（1）群落分类结果将研究区草地植被主要划分为3个植被型,21个群丛类型。3个植被型分别为草原植被、草甸植被和沼泽植被。草原植被分布范围广泛,是盐池县主要的植被类型;草甸植被主要分布在低洼地、湿地—草原的过渡带等水热条件较好的区域;沼泽植被主要分布在沼泽湿地;土壤水分状况,全N、速K是影响区域群落分布格局的主要环境因子。此外,放牧等人为干扰及不同植被恢复措施对植被分布格局也有一定的影响。（2）种群波动研究表明;2002—2006年,研究区种群动态主要有4种形式;一是波动式上升,代表种群为黑沙蒿;二是波动式下降,代表植物为白草;三是较为稳定的种群,代表种群为老瓜头和苦豆子;第四种波动形式是气候波动型,主要以一年生草本植物为代表,受调查前期降水等影响较大。研究区主要植物种群2002—2006年格局均多呈聚集分布,聚集度受降水等气象因子影响较大。（3）本文在生态学及统计学的意义下,结合北方农牧交错带草地植被特征,在群落尺度上初步构建了北方农牧交错带草地植被波动测度公式,即;据公式知,2002—2006年,研究区植被波动率分别为0.666、0.685、0.637、-1.098、-0.889。正向波动以2003年的0.685为最大,表明2003年是近年来草地植被生长状况较好的年份;负向波动以2005年-1.098的绝对值为最大,表明2005年是近年来草地植被生长状况较差的一年。（4）群落结构波动特征研究表明;2003年群落各项指标如群落生态优势度、群落均匀性等均最高,表明2003年是近年来盐池县植被生长状况最好的一年;2005年及2006年群落组成结构各项指标均较低,表明2005年和2006年植被状况是近年来较差的年份。（5）不同植被恢复措施群落波动研究结果认为;退耕还草、植被自然恢复、撂荒等措施均起到了有效的植被恢复作用,尤其退耕还草地。不同植被恢复措施2002—2006年群落动态研究还发现,人工封育草地自2000年底封育后2—3年群落各项指标均较高,此后呈现下降趋势,到2006年,封育区植物群落各项指标均是6种不同植被恢复措施中最低的一种。（6）在景观（宏观）尺度上,采用反演模型法对研究区NDVI和生物量进行回归分析,并建立植被生物量反演模型,即;Y=887841NDVI3-710288NDVI2+198232NDVI-15935（R=0.809）;基于上述反演模型,2002—2005年研究区草地植被生长状况最好的是2003年,最差的是2005年;月平均NDVI值和研究区气象因子的秩相关分析结果表明,研究区草地植被动态的最主要外部因子是降水和气温,其它气象因子如风速等和植被动态无显著关系。（7）湿地—草原群落交错带边缘效应研究发现,湿地—草原交错带除群落均匀度稍小于草原生态系统外,其它群落组成结构指标如群落丰富度指数、群落生态优势度、物种多样性指数、群落均匀度指数均是交错带最大,充分体现了群落交错带的边缘效应。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 研究背景及目的意义
• 1.2 论文的主要创新
• 1.3 国内外研究进展
• 1.3.1 中国农牧交错带研究进展
• 1.3.2 植被动态学研究现状与进展
• 1.4 技术路线及文章结构
• 第二章 研究区概况及研究方法
• 2.1 研究区概况
• 2.1.1 自然概况
• 2.1.2 盐池县社会经济状况
• 2.2 研究方法
• 2.2.1 植被动态学研究方法
• 2.2.2 数据处理
• 第三章 盐池草地植被主要群落类型及分布特征
• 3.1 引言
• 3.2 研究区草地植被数量分类及主要群落类型
• 3.2.1 草原植被
• 3.2.2 草甸植被
• 3.2.3 沼泽植被
• 3.3 研究区草地植被群落DCA二维排序
• 3.4 盐池草地植被分布的主要影响因子
• 3.5 本章小结及讨论
• 3.5.1 小结
• 3.5.2 讨论
• 第四章 盐池草地植被主要种群分布格局波动
• 4.1 引言
• 4.2 研究区草地植被主要种群波动
• 4.2.1 研究区2002—2006年主要植物种群数量波动
• 4.2.2 主要植物种群空间分布格局波动
• 4.2.3 主要植物种群生态位波动
• 4.3 本章小结及讨论
• 4.3.1 小结
• 4.3.2 讨论
• 第五章 草地植被数量波动探讨
• 5.1 引言
• 5.2 植被波动的基本特征
• 5.3 草地植被波动测度公式的初步构建
• 5.4 北方农牧交错带草地植被波动—盐池县实例研究
• 5.4.1 研究区草地植被数量特征值波动
• 5.4.2 研究区草地植被波动率
• 5.5 本章小结及讨论
• 5.5.1 小结
• 5.5.2 讨论
• 第六章 盐池草地植被群落结构特征波动
• 6.1 引言
• 6.2 研究区草地植被群落结构特征波动
• 6.3 本章小结及讨论
• 6.3.1 小结
• 6.3.2 讨论
• 第七章 不同植被恢复与保护措施草地群落波动
• 7.1 引言
• 7.2 不同植被恢复与保护措施草地群落特征
• 7.3 不同植被恢复措施草地群落结构波动
• 7.3.1 撂荒地群落结构波动
• 7.3.2 天然草地群落结构波动
• 7.3.3 固定沙地群落结构波动
• 7.3.4 退耕地群落结构波动
• 7.3.5 人工封育草地群落结构波动
• 7.4 本章小结及讨论
• 7.4.1 小结
• 7.4.2 讨论
• 第八章 基于NDVI的草地植被波动研究
• 8.1 引言
• 8.2 基于NDVI的草地植被反演模型建立
• 8.2.1 反演模型地面数据获取
• 8.2.2 遥感资料获取与处理
• 8.2.3 NDVI的计量及其实现
• 8.2.4 模型建立
• 8.3 基于NDVI的盐池草地植被数量特征波动
• 8.3.1 生物量等级图的生成
• 8.3.2 盐池2002—2005年植被生物量等级波动
• 8.3 草地植被波动的主要影响因子探讨
• 8.3.1 数据来源
• 8.3.2 遥感数据及气象数据处理
• 8.3.3 影响植被波动的因子
• 8.4 本章小结及讨论
• 8.4.1 小结
• 8.4.2 讨论
• 第九章 湿地—草原群落交错带边缘效应研究
• 9.1 引言
• 9.2 四儿滩湿地概述
• 9.3 湿地—草原生态系统群落边缘效应
• 9.3.1 四儿滩湿地植物群落组成概述
• 9.3.2 四儿滩湿地“三带”群落结构
• 9.3.3 边缘效应对湿地—草原交错带不同方向群落结构的影响
• 9.4 本章小结及讨论
• 9.4.1 小结
• 9.4.2 讨论
• 第十章 初步结论与研究展望
• 10.1 初步结论
• 10.2 研究展望
• 参考文献
• 附件
• 个人简介
• 导师简介
• 获得成果清单
• 致谢