拉薩空港新區(qū)風(fēng)積沙地植被系統(tǒng)群落演替的研究

李春林 臧小龍 范小妮 曹志泉

青島冠中生態(tài)股份有限公司 山東 青島 266100

前言

雅江中游地區(qū)該區(qū)域主要植被類(lèi)型為高山灌叢和高山草原,由于高、寒、旱的特點(diǎn),生態(tài)系統(tǒng)極為脆弱,在自然和人為因素影響下極易發(fā)生退化,且恢復(fù)難度大[1]。在人類(lèi)活動(dòng)日益加劇的背景下,該區(qū)域草場(chǎng)、高山灌叢、濕地的退化、風(fēng)沙化、生物多樣性減少等生態(tài)環(huán)境問(wèn)題日益突出。風(fēng)沙危害使可利用的土地面積不斷縮小,侵蝕破壞其他生態(tài)系統(tǒng),因此對(duì)沙化地區(qū)進(jìn)行植被恢復(fù)至關(guān)重要,而能否形成穩(wěn)定的植物群落是植被恢復(fù)成敗的關(guān)鍵。

風(fēng)積沙地具有貧瘠、保水性能差、蒸發(fā)量大、冬季低溫和夏季高溫的特點(diǎn),加上風(fēng)沙的掩埋,植物很難存活。本研究首先提供能適應(yīng)風(fēng)積沙地極端條件的固沙培植基質(zhì),采用合理的養(yǎng)護(hù)管理手段提高固沙植物成活率及生長(zhǎng)速度,快速建立起植被系統(tǒng)。本文重點(diǎn)探討通過(guò)團(tuán)粒噴播技術(shù)建立起的植被系統(tǒng)的群落演替的規(guī)律,了解群落演替的過(guò)程和植物多樣性的變化,為大面積推廣雅魯藏布江中游風(fēng)積沙地植被恢復(fù)和植物固沙技術(shù)提供一定的指導(dǎo)。

1 試驗(yàn)區(qū)概況和研究方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況 植被恢復(fù)試驗(yàn)區(qū)位于拉薩空港新區(qū),雅江北岸的風(fēng)積沙地,沙層2m以上,原生植被白草、固沙草、毛瓣棘豆、沙蒿和砂生槐等零星分布,且分布不均,植被單一,抵抗力差[2]。

1.2 植被系統(tǒng)建立方法

1.2.1 植物的篩選 選擇鄉(xiāng)土植物和抗旱、抗寒的植物在溫室模擬現(xiàn)場(chǎng)條件進(jìn)行篩選,其中喬、灌、草類(lèi)植物每類(lèi)選擇5—10種。記錄各種植物的發(fā)芽率、生長(zhǎng)速度、根系狀況等指標(biāo),對(duì)各類(lèi)植物的抗旱、抗寒性能進(jìn)行分析評(píng)價(jià),最終篩選出可用于風(fēng)積沙地植被恢復(fù)的植物種類(lèi)。

1.2.2 固沙培植基質(zhì)的制備 本研究篩選出具有高蓄水性、高保水保肥性的高次團(tuán)粒土壤基質(zhì)配比,并進(jìn)行土壤基質(zhì)層噴播。噴播的土壤基質(zhì)層覆蓋在沙層上,不僅可以避免沙源裸露,還因其具有較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,可以有效的抵抗抗風(fēng)蝕和雨蝕,為植物的生長(zhǎng)提供長(zhǎng)久穩(wěn)定的附著。噴播時(shí)間為2017年5月份,將篩選出的植物種類(lèi)的種子按一定比例混入噴播基質(zhì)中,噴制在試驗(yàn)區(qū)表面。

1.3 群落演替的研究方法 在試驗(yàn)區(qū)設(shè)置3個(gè)1m*1m的樣方,通過(guò)樣方調(diào)查的方法,對(duì)試驗(yàn)區(qū)內(nèi)的植物進(jìn)行持續(xù)的跟蹤觀測(cè),記錄樣方內(nèi)植物種類(lèi)及數(shù)量的變化,以觀測(cè)植物群落的演替過(guò)程,并通過(guò)辛普森植物多樣性指數(shù),判斷植物群落的穩(wěn)定性[3-4]。

其中,Pi為物種i的比例,%,即Pi=Ni/N,其中Ni為樣方中第i種物種的個(gè)體數(shù),N 為全部種的個(gè)體總數(shù),S 為樣方面積群落中植物種數(shù)。群落中種數(shù)越多,各種個(gè)體分配越均勻,指數(shù)越接近于1,指示群落多樣性越好。

2 結(jié)果與分析

2.1 植被恢復(fù)第1生長(zhǎng)年 植被恢復(fù)第一生長(zhǎng)年,樣方中的植物種類(lèi)是目標(biāo)植物沙棘、檸條、花棒、砂生槐、沙蒿、高原早熟禾和紫花苜蓿,樣方中并未出現(xiàn)侵入種。

2.2 植被恢復(fù)1年后 第一生長(zhǎng)年結(jié)束后,于2018年8月份對(duì)各樣方的植物進(jìn)行調(diào)查統(tǒng)計(jì),見(jiàn)表2.1。目的植物沙棘、檸條、花棒、砂生槐、沙蒿、高原早熟禾和紫花苜蓿表現(xiàn)較好且能夠越冬；樣方內(nèi)有3種原生植物侵入且長(zhǎng)勢(shì)較好：毛瓣棘豆、白草和菊葉香藜。三個(gè)樣方辛普森多樣性指數(shù)平均為0.826,最高為0.855。

表2.1 2018年8月樣方植物調(diào)查表

白草 1 68.5 2 76.4菊葉香藜 5 15.1 2 14.9

2.3 植被恢復(fù)2年后 2019年8月份繼續(xù)對(duì)上述設(shè)置樣方中的植物進(jìn)行調(diào)查,調(diào)查結(jié)果見(jiàn)表2.2。目的植物中沙棘因極端低溫和干旱的原因未能越冬,其余6種目的植物數(shù)量也有所減少；與2018年調(diào)查結(jié)果相比；本年度新增了木本植物醉魚(yú)草,草本植物油菜、藜麥、波斯菊、蒺藜、固沙草和大籽蒿共計(jì)7種原生植物。本階段試驗(yàn)區(qū)三個(gè)樣方辛普森多樣性指數(shù)平均為0.840,最高為0.887。

植被恢復(fù)第二年后,試驗(yàn)區(qū)的侵入種類(lèi)明顯增多,大多為周邊原生植物。研究表明,由于局部環(huán)境及土壤立地條件的改善,為周邊原生植物的侵入提供了條件[5]。

表2.2 2019年8月樣方植物調(diào)查表

2.4 植被恢復(fù)3年后 從表2.1-2.3數(shù)據(jù)可以看出,2019-2020年進(jìn)行人工植被恢復(fù)的植物種類(lèi)檸條、花棒、砂生槐、沙蒿數(shù)量不再變化,高度逐漸增加。紫花苜蓿、早熟禾數(shù)量逐漸減少,表明人工種植的草本植物已逐步退化。相對(duì)于前兩年又增加了蜀葵、地毯草和蕎麥等3種原生植物,植物種類(lèi)已經(jīng)從最初的7種逐步增加至21種,高度增加也比較明顯。本階段的三個(gè)樣方辛普森多樣性指數(shù)平均為0.871,最高為0.898。

表2.3 2020年8月樣方植物調(diào)查表

菊葉香藜 8 25.9 39 23.4 26 20.0醉魚(yú)草 1 105.7油菜 19 37.6 14 64.7藜麥 27 6.2 5 3.7 2 7.1波斯菊 5 12.4 1 37.1蒺藜 8 2.2 13 3.2固沙草 3 98.6 2 91.7大籽蒿 8 50.6 3 45.1苦豆子 5 3.8 35 5.6牛膝菊 2 19.6 4 30蕎麥 7 5.2

2.5 植被恢復(fù)區(qū)域植被群落演替變化規(guī)律 試驗(yàn)區(qū)中的植被經(jīng)過(guò)三個(gè)生長(zhǎng)年的演替,群落結(jié)構(gòu)相對(duì)于剛進(jìn)行植被恢復(fù)時(shí)發(fā)生明顯變化,在部分區(qū)域白草、固沙草和菊葉香藜、大籽蒿為優(yōu)勢(shì)種類(lèi),原噴播的植物種類(lèi)已經(jīng)逐漸被原生植物取代,地毯草、蜀葵、波斯菊和藜麥等植物在坡面也分布較多。研究結(jié)果表明,植被恢復(fù)之后的三年,植物通過(guò)種內(nèi)或種間競(jìng)爭(zhēng),去劣存優(yōu),優(yōu)勢(shì)物種定居并繁殖后代,物種通過(guò)競(jìng)爭(zhēng),平衡地進(jìn)入?yún)f(xié)調(diào)進(jìn)化,植物群落有比較固定的物種組成和數(shù)量比例,結(jié)構(gòu)更加完善[6]。

3 結(jié)論

人工植被系統(tǒng),經(jīng)過(guò)三年的演替已經(jīng)形成了灌木-草本復(fù)合的植物群落,植物種類(lèi)多達(dá)21種,其中,原生植物白草、固沙草、菊葉香藜、大籽蒿和蒺藜長(zhǎng)勢(shì)較好,已形成優(yōu)勢(shì)種。木本植物的數(shù)量也趨于穩(wěn)定,高度逐年增加,試驗(yàn)區(qū)植物多樣性指數(shù)逐年提高,現(xiàn)已達(dá)到0.898。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,通過(guò)團(tuán)粒噴播技術(shù)可以在高寒高海波地區(qū)建立起穩(wěn)定的植被系統(tǒng)。