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近年来,鄱阳湖滨生态系统退化严重,植被覆盖减少、土壤沙化、水土流失等环境问题对流域生态安全及人类生活质量造成严重威胁。揭示生态系统退化的过程、特点及其机制是深入研究该地生态系统退化的关键和核心。本文根据研究区域可视化特征,将样地分为四类,依次为重度沙化样地、中度沙化样地、轻度沙化样地和湿地松林样地,其中湿地松林地为人工恢复样地。测定各类样地的生物特征、土壤性质特征、植物生理生态方面的若干指标并分析其相互关系,一方面表征鄱阳湖滨退化生态系统现状,为典型样地的生态恢复提供基底比较值,另一方面研究不同退化程度样地在生物性质及土壤性质各方面的差异及变化趋势,对比分析不同退化和恢复阶段的生态系统特征,探讨其退化过程及机理,重点研究不同生物特征对环境特征的维护、改良及适应作用,对比分析不同退化和恢复阶段生态系统的生物特征和土壤特征的相互作用和协同变化趋势,为恢复该区域退化生态系统提供理论参考。经过研究得到主要结论如下:
1)四类样地的生物量因群落结构和物种组成的不同有着很大的变化,除了中度沙化和轻度沙化样地地上生物量部分差异达显著水平外,其余均达到了极显著水平。单位盖度面积上的地上部分生物量排序为:湿地松样地(2.19kg/m2)>>草本样地(0.58kg/m)>灌木样地(0.28kg/m2)。
2)各样地间的植物种类数差异很大,物种组成也不同,物种丰富度和多样性指数都很低;灌木层的物种多样性指数Simpson指数和Shannon-Wiener指数变化趋势相同,均为轻度沙化样地最高(分别为0.68、0.89),中度沙化样地次之(分别为0.58、0.76),第三为重度沙化样地(分别为0.31、0.49),湿地松林样地最低(分别为0.23、0.46)。各样地的物种均匀度指数都很低。
3)各样地的土壤机械组成均表现为极重砂土特征,土壤含水量低(3.0%-5.5%),土壤容重大(1.3-1.5g/cm3)、有机质含量低(<1.2%),土壤中的氮、磷、钾等元素也低于正常水平,直接导致了土壤肥力的降低。研究中发现,这些肥力指标随着土壤退化程度的减轻有着逐渐上升的趋势,土壤质地逐渐改善。
4)由于样地环境条件苛刻,各样地的灌木种群大多通过集群分布的方式扩大种群数量和密度,以维持种群的生存及延续;灌木种的聚集强度样地类型、尺度而异,如重度沙化样地、中度沙化样地、轻度沙化样地蔓荆子分别在5.1m、8.0m、5m的尺度上聚集强度达到最大;土壤氮含量随着聚集强度的增加而逐渐提高。
5)各样地的共有灌木优势种是蔓荆子(Vitex trifolia),通过光合作用响应曲线分析,各样地蔓荆子的光合速率表现出相同的趋势,均随着CO2浓度增大而升高。各样地之间比较,其中,低CO2浓度(71ppm)条件下,重度沙化样地蔓荆子的净光合速率最大(1.25μm01·m-2·s-1),中度沙化样地次之(-0.7μmol·m-2·s-1),轻度沙化样地最小(-1.2μmol·m-2·s-1),在CO2浓度升高到环境CO2浓度(>130ppm)时,蔓荆子的净光合速率与低浓度时(<117ppm)相反。蔓荆子叶片的叶绿素荧光值(Fv/m)随着环境胁迫程度的加重出现了逐渐升高的现象,这与相关的研究结果不同,有待于进一步研究。
基于以上结论,结合国内外相关研究先例,提出了鄱阳湖滨水土流失区生态恢复的建议及技术措施。