半干旱黄土区长期恢复生态系统植被结构及水分利用机制
文献类型：学位论文
| 作者 | 刘成功 |
| 答辩日期 | 2024-06 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 邵明安 ; 贾小旭 |
| 关键词 | 黄土高原 植被恢复 土壤水分 水分利用策略 水文生态位 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 生态学 |
| 英文摘要 | 我国半干旱黄土区经过多年人工林草植被建设，植被覆盖度显著提高，水土流失得到有效控制。然而，大量高耗水人工植被的引入导致恢复生态系统水分收支负平衡，土壤水分亏缺普遍发生。土壤水分是半干旱地区生态系统稳定和可持续的主要限制因素。在水分亏缺的限制下，人工植被生长发育受限，在植被演替过程中面临退化甚至死亡风险。野外调查发现，半干旱黄土区人工柠条和苜蓿生态系统经过50多年的演替后，以长芒草为主的地带性自然植被覆盖度逐渐增加，恢复生态系统植被形成了人工植被和自然草本植被镶嵌的景观格局。然而，关于植被水分关系的研究以往多关注恢复生态系统建立的早中期，对于长期（>50年）演替后植被种群结构特征及水分利用机制的认识仍有不足。
为此，本研究以半干旱黄土区神木六道沟小流域5年、18年和50年自然演替的典型灌木（柠条）和草本（苜蓿）恢复生态系统为对象，采用野外调查、定位观测、稳定同位素技术等方法手段，对人工恢复生态系统长期演替后植被群落特征、土壤水分动态变化、植物土壤水分的利用特征及人工植被与共存自然植被（以长芒草为主）水文生态位重叠特征等进行研究，取得主要结果如下：
（1）柠条和苜蓿生态系统土壤水分随恢复年限呈先降低后增加的变化趋势，不同年限柠条和苜蓿水分利用策略对土壤水分变化具有相似的响应规律。观测结果表明，在柠条和苜蓿恢复5年和18年期间，土壤水分随年限增长呈降低趋势，而50年林龄柠条和苜蓿0–300cm土壤储水量显著高于18年和5年，表明在此阶段由于人工植被覆盖度的降低，深层土壤水分得到补充。随着恢复年限的增加，植物对深层土壤水分的利用增加，但水分利用效率下降。不同年限柠条和苜蓿水分利用策略对土壤水分变化的响应具有一致性，即在干旱年份，植物对0–40cm浅层土壤水分的利用比例增加，并具有较高的水分利用效率；而在湿润年份，植物对40–140cm土层的水分利用比例增加，同时伴随水分利用效率的降低。
（2）经过>50年长期演替后，恢复生态系统柠条和苜蓿覆盖度降低，不同大小植株空间分布与竞争强度存在差异。柠条和苜蓿恢复生态系统经>50年自然演替后，植株密度分别为1900株/公顷和5900株/公顷，覆盖度分别为42%和12%，显著低于恢复生态系统建立初期。在空间分布上，柠条的聚集程度随植株体积的增加呈先增加后降低的趋势，而苜蓿的聚集程度则随植株的增大而逐渐降低。按照植株体积立方根（d）对植株大小进行分级，不同大小级的植株空间格局关联在较小尺度上呈负相关关系，随尺度的增大，小柠条（d<0.7m）和中柠条（0.7m |
| 学科主题 | 生态学 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 138 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/209270]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 刘成功. 半干旱黄土区长期恢复生态系统植被结构及水分利用机制[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2024. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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