莱芜市生态修复工程区不同植物群落结构与生长动态
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摘要
本研究以莱芜水土保持生态修复项目区为研究对象,采用宏观监测与微观监测相结合、遥感信息监测与人工实地观测相结合、长期连续观测和短期临时观测相结合、时间序列与空间序列对比观测相结合的方法,对项目区内不同生态修复措施类型的植物群落结构与生长状况开展研究。
主要研究结过与结论如下:
(1)生态修复措施类型划分
在对项目区全面踏勘的基础上,根据立地类型、现有植被状况及修复目的,同时结合生态修复工程的技术和效益特点,将生态修复试点工程区内的生态修复技术措施划分为2个大类(封山育林型和人工造林型)和4个亚类(人工林封育型、疏林补植型、荒坡封禁型和灌木封禁型)。
(2)林草植被覆盖度明显提高,植物群落盖度(郁闭度)增加
实施生态修复措施后各植物群落植被覆盖度均大于修复前,项目区林草覆盖度明显提高,由修复前的57.7%增长到修复后的66.8%,增长幅度为9.1%。
①从不同修复措施类型植被盖度看,人工林封育型植物群落修复后乔灌草平均盖度为0.87,明显高于其它类型,其中阔叶林乔灌草植被盖度(平均值为0.88)大于针叶林(平均值为0.85)。
②从封山育林和人工造林措施看,人工造林型植物群落植被盖度提高幅度(0.20)大于封山育林措施(平均提高幅度为0.16)。
(3)生态修复区植被生长状况明显改善,生物(生长)量显著提高
生态修复后各植物群落地下根系生物量和地上林木生物量均比修复前有显著提高。
①不同修复措施类型植物群落修复后土壤根重密度以人工造林型最大为5.91kg/m~3,人工林封育型次之(5.76kg/m~3),疏林补植型(5.73 kg/m~3)、灌木封禁型(5.66 kg/m~3)、荒坡封禁型(4.98 kg/m~3)依次降低,其中人工封育型植物群落中,阔叶林土壤根重密度(5.89 kg/m~3)大于针叶林(5.62kg/m~3)。②从不同群落乔木树种地上生物量看,阔叶林分生物量(74.35t/hm~2)比针叶林(平均为42.67t/hm~2)高出31.48 t/hm~2。
(4)生态修复区域植物群落类型明显增加
生态修复后项目区植物群落类型明显增加,植物种类越加丰富。
①植被类型在原有的基础上新增加荒坡人工生态林植被、荒坡人工柞岚灌丛植被2种植被类型:②植物群落增加刺柏×黄栌×五角枫新造幼林、疏林补植侧柏人工幼林和荒坡封禁柞岚灌丛3种植物群落类型。③生态修复后项目区共有种子植物242种,其中乔木增加3种,灌木增加10种,草本增加21种。
(5)生态修复工程促进区域生物多样性明显增加
生态修复后项目区各植物群落物种多样性和丰富度显著提高。
①各修复措施以疏林补植型提高物种多样性和均匀度指数幅度最大为(0.29、0.30),人工造林型次之(0.27、0.26),再次为灌木封禁型(0.26、0.14),荒坡封禁型最低为(0.24、0.01)。②不同修复措施修复后物种多样性和均匀度以疏林补植型(1.44、0.86)、人工林封育型(1.33、0.77)、灌木封禁型(1.32、0.72)、人工造林型(1.28、1.05)、荒草坡封禁型(1.12、0.62)依次降低。有林地物种多样性和均匀度指数(平均值为1.36,0.78)高于荒草坡(1.12、0.62)。
(6)生态修复工程促进了植被的自然演替
生态修复后,不同植物群落都趋向于提高群落生态效益的方向演替,但演替过程与群落结构有所不同。
①人工林封育、疏林补植和人工造林措施类型群落:这三种修复措施类型的植物群落都为人工造林群落,修复前乔木树种较为单一,封禁后近期内主要树种仍然以人工引入的侧柏、刺槐、赤松、油松为主,但随着封禁年限的增长,在立地较好的群落中黄栌、榔榆、栎类等适生天然林树种将会不断迁入,其乔灌草层物种丰富度、多样性和均匀度也将会呈现增加趋势。
②灌木封禁群落:该修复类型为乔木的灌木化经营,灌木树种多年后物种多样性和均匀度将会显著增加,仍以柞岚为主。草本层物种丰富度和均匀度也会随着灌木的增加而增加。整个群落趋向于提高群落生态效益的方向演替。
③荒坡封禁灌草群落:该群落类型封禁后,近期内林地内仍以灌木和草本为主,其物种丰富度和多样性将会有明显提高。但随着封禁时间的延长,一些适生的天然林乔木树种将会不断入侵,最终会形成乔灌草复层、异龄林分结构,生态效益将明显提高。
综上所述,研究区在采取了生态修复措施以后,土壤的水文物理性状有了明显的好转,土壤密度减小、孔隙度增加、贮水量增加、土壤的稳渗速率增加,生态修复措施效益较好,但仍存在部分生态脆弱环节,尚需进一步加大封山育林和退耕还林力度,使区域林草植被覆盖度和群落盖度进一步增加,森林植被结构更加合理、功能和抗性增强,综合效能得到更好的发挥。
Ecological Rehabilitation Project of Soil and Water Conservation in Laicheng is one of experimental projects of National Soil and Water Conservation ecological restoration project. It studies on Laiwu ecological restoration project of Soil and Water Conservation District ,Monitor and analysis the ecological, economic and social benefits after different types of ecological restoration using macro and micro combined monitoring, combined remote sensing information monitoring and artificial combined manual observations on the spot, combined long-term continuous observation and short-term temporary observation and time series sequence compare with the space observation methods. The result indicated that the ecological rehabilitation project of soil and water conservation had got obvious ecological, economic and social efficiency. The main results are as flowing:
(1) Ecological restoration measures Classification
On the basis of Comprehensive Surveying the project area, according to the site type, the existing situation and the purpose of the restoration, at the same time combining ecological restoration project of technical features and benefits, Ecological restoration will be a pilot project for the regional ecological restoration measures divided into two major categories and four sub-categories.
(2) of vegetation coverage improved, the plant cover (canopy density) to increase
The implementation of ecological restoration measures after the plant vegetationcoverage than before to repair, in the project area of trees and grass coverage improved, by the restoration of the former 57.7 percent growth to 66.8 percent restored, an increase of 9.1%.
(3) Ecological Restoration Area vegetation significantly improved the situation, biological (growth) significantly increase the amount.
Ecological restoration after the ground floor of the plant root biomass and forest biomass on the ground in both than before to repair a significant raise.
(4) ecological restoration area marked increase in the type of plant community Ecological restoration in the project area after a marked increase in the type of plant,plant species more abundant.
(5) to promote regional ecological restoration of biodiversity increased Ecological restoration in the project area after the plant species diversity and richness improved significantly.
(6) to promote the ecological restoration of natural vegetation succession.
Ecological restoration, different plant communities tend to improve the ecological benefits of the direction of community succession, however, the process of succession and community structure is different.
主要研究结过与结论如下:
(1)生态修复措施类型划分
在对项目区全面踏勘的基础上,根据立地类型、现有植被状况及修复目的,同时结合生态修复工程的技术和效益特点,将生态修复试点工程区内的生态修复技术措施划分为2个大类(封山育林型和人工造林型)和4个亚类(人工林封育型、疏林补植型、荒坡封禁型和灌木封禁型)。
(2)林草植被覆盖度明显提高,植物群落盖度(郁闭度)增加
实施生态修复措施后各植物群落植被覆盖度均大于修复前,项目区林草覆盖度明显提高,由修复前的57.7%增长到修复后的66.8%,增长幅度为9.1%。
①从不同修复措施类型植被盖度看,人工林封育型植物群落修复后乔灌草平均盖度为0.87,明显高于其它类型,其中阔叶林乔灌草植被盖度(平均值为0.88)大于针叶林(平均值为0.85)。
②从封山育林和人工造林措施看,人工造林型植物群落植被盖度提高幅度(0.20)大于封山育林措施(平均提高幅度为0.16)。
(3)生态修复区植被生长状况明显改善,生物(生长)量显著提高
生态修复后各植物群落地下根系生物量和地上林木生物量均比修复前有显著提高。
①不同修复措施类型植物群落修复后土壤根重密度以人工造林型最大为5.91kg/m~3,人工林封育型次之(5.76kg/m~3),疏林补植型(5.73 kg/m~3)、灌木封禁型(5.66 kg/m~3)、荒坡封禁型(4.98 kg/m~3)依次降低,其中人工封育型植物群落中,阔叶林土壤根重密度(5.89 kg/m~3)大于针叶林(5.62kg/m~3)。②从不同群落乔木树种地上生物量看,阔叶林分生物量(74.35t/hm~2)比针叶林(平均为42.67t/hm~2)高出31.48 t/hm~2。
(4)生态修复区域植物群落类型明显增加
生态修复后项目区植物群落类型明显增加,植物种类越加丰富。
①植被类型在原有的基础上新增加荒坡人工生态林植被、荒坡人工柞岚灌丛植被2种植被类型:②植物群落增加刺柏×黄栌×五角枫新造幼林、疏林补植侧柏人工幼林和荒坡封禁柞岚灌丛3种植物群落类型。③生态修复后项目区共有种子植物242种,其中乔木增加3种,灌木增加10种,草本增加21种。
(5)生态修复工程促进区域生物多样性明显增加
生态修复后项目区各植物群落物种多样性和丰富度显著提高。
①各修复措施以疏林补植型提高物种多样性和均匀度指数幅度最大为(0.29、0.30),人工造林型次之(0.27、0.26),再次为灌木封禁型(0.26、0.14),荒坡封禁型最低为(0.24、0.01)。②不同修复措施修复后物种多样性和均匀度以疏林补植型(1.44、0.86)、人工林封育型(1.33、0.77)、灌木封禁型(1.32、0.72)、人工造林型(1.28、1.05)、荒草坡封禁型(1.12、0.62)依次降低。有林地物种多样性和均匀度指数(平均值为1.36,0.78)高于荒草坡(1.12、0.62)。
(6)生态修复工程促进了植被的自然演替
生态修复后,不同植物群落都趋向于提高群落生态效益的方向演替,但演替过程与群落结构有所不同。
①人工林封育、疏林补植和人工造林措施类型群落:这三种修复措施类型的植物群落都为人工造林群落,修复前乔木树种较为单一,封禁后近期内主要树种仍然以人工引入的侧柏、刺槐、赤松、油松为主,但随着封禁年限的增长,在立地较好的群落中黄栌、榔榆、栎类等适生天然林树种将会不断迁入,其乔灌草层物种丰富度、多样性和均匀度也将会呈现增加趋势。
②灌木封禁群落:该修复类型为乔木的灌木化经营,灌木树种多年后物种多样性和均匀度将会显著增加,仍以柞岚为主。草本层物种丰富度和均匀度也会随着灌木的增加而增加。整个群落趋向于提高群落生态效益的方向演替。
③荒坡封禁灌草群落:该群落类型封禁后,近期内林地内仍以灌木和草本为主,其物种丰富度和多样性将会有明显提高。但随着封禁时间的延长,一些适生的天然林乔木树种将会不断入侵,最终会形成乔灌草复层、异龄林分结构,生态效益将明显提高。
综上所述,研究区在采取了生态修复措施以后,土壤的水文物理性状有了明显的好转,土壤密度减小、孔隙度增加、贮水量增加、土壤的稳渗速率增加,生态修复措施效益较好,但仍存在部分生态脆弱环节,尚需进一步加大封山育林和退耕还林力度,使区域林草植被覆盖度和群落盖度进一步增加,森林植被结构更加合理、功能和抗性增强,综合效能得到更好的发挥。
Ecological Rehabilitation Project of Soil and Water Conservation in Laicheng is one of experimental projects of National Soil and Water Conservation ecological restoration project. It studies on Laiwu ecological restoration project of Soil and Water Conservation District ,Monitor and analysis the ecological, economic and social benefits after different types of ecological restoration using macro and micro combined monitoring, combined remote sensing information monitoring and artificial combined manual observations on the spot, combined long-term continuous observation and short-term temporary observation and time series sequence compare with the space observation methods. The result indicated that the ecological rehabilitation project of soil and water conservation had got obvious ecological, economic and social efficiency. The main results are as flowing:
(1) Ecological restoration measures Classification
On the basis of Comprehensive Surveying the project area, according to the site type, the existing situation and the purpose of the restoration, at the same time combining ecological restoration project of technical features and benefits, Ecological restoration will be a pilot project for the regional ecological restoration measures divided into two major categories and four sub-categories.
(2) of vegetation coverage improved, the plant cover (canopy density) to increase
The implementation of ecological restoration measures after the plant vegetationcoverage than before to repair, in the project area of trees and grass coverage improved, by the restoration of the former 57.7 percent growth to 66.8 percent restored, an increase of 9.1%.
(3) Ecological Restoration Area vegetation significantly improved the situation, biological (growth) significantly increase the amount.
Ecological restoration after the ground floor of the plant root biomass and forest biomass on the ground in both than before to repair a significant raise.
(4) ecological restoration area marked increase in the type of plant community Ecological restoration in the project area after a marked increase in the type of plant,plant species more abundant.
(5) to promote regional ecological restoration of biodiversity increased Ecological restoration in the project area after the plant species diversity and richness improved significantly.
(6) to promote the ecological restoration of natural vegetation succession.
Ecological restoration, different plant communities tend to improve the ecological benefits of the direction of community succession, however, the process of succession and community structure is different.
引文
[1]张艳红,葛茂行,张汉君.生态修复是防治水土流失的有效途径[J].南水北调与水利科技,2004,2(3):39-41
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[3]周国富,黄勇,吕涛等.赤水市生态修复工程社会效益监测与评价研究[J].水土保持研究,2005,12(1):72-74
[4]刘创民,李昌哲,苏云良等.北京九龙山灌丛植被的物种多样性分析[J].林业科学研究,1994,7(2):143-148
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[10]周利民,邓岚.水土保持生态修复林植物群落演替研究[J].水土保持通报,2004,24(4):38-50
[11]左长清.实施生态修复几个问题的探讨[J].水土保持研究,2002,9,(4):4-7
[12]刘正斌.实施水保生态修复工程的实践与注意事项[J].水土保持科技情报,2003,(3):36-39
[13]赵秉栋,赵军凯,宫少燕.论生态修复在水土保持生态建设中的优化作用[J].水土保持研究,2004,11(3):105-108
[14]胡建民,左长清,谢颂华.水土保持生态修复监测探讨[J].中国水土保持,2004,(7):27-28
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[22]胡建民,左长清,谢颂华.水土保持生态修复效益监测探讨.中国水利.2005(6):48-50
[23]陈法杨,张长印,牛志明.全国水土保持生态修复分区探讨.中国水土保持SWCC.2003(8):2-3
[24]林新明,郭新波,邓岚.乌陡河小流域生态修复技术及效益浅析.广东水利水电.2005(2):15-16
[25]姜德文.以生态修复为指导思想的水土保持技术路线探讨.水土保持通报.2004,24(6):86-89
[26]汪水前.水土保持生态修复监测内容探讨.福建水土保持.2004,16(3):62-66
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[33]梁宗锁,左长清,焦巨仁.生态修复在黄土高原水土保持中的作用.西北林学院学报.2003,18(1):20-24
[34]左长清.实施生态修复几个问题德探讨.水土保持研究.2002,9(4):4-5
[35]杨爱民,刘孝盈,李跃辉.水土保持生态修复的概念、分类与技术方法.中国水土保持SWCC.2005(1):11-13
[36]刘国彬,杨勤科,许明祥,张文辉,陈云明.水保生态修复的若干科学问题.中国水利.2004(16):31-32
[37]焦居仁.开展生态修复的启示与建议.中国水土保持SWCC.2003(3):1-2
[38]钟明星,黄正建,黄明艳,甘露.浅谈水土保持生态修复的适宜条件及工作重点.中国水土保持SWCC.2005(1):16-17
[39]谢立亚,郑国祥,郑娟.辽宁省生态修复的实践与经验.山西水土保持科技.2004(4):34-35
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