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世界范围内,很多自然生态系统均在不同程度上受到了损害,迫切需要进行生态系统恢复以改善生态系统功能和保证生态安全。然而区域尺度的生态系统恢复至今没有合适的科学方法,生态学家面临着严竣挑战。同时,岷江上游地区,由于长期以来人类不合理的社会经济活动,地表植被破坏严重,形成了以低矮稀疏灌草丛为主的生态非常脆弱的干旱河谷景观,水土流失加剧,干旱河谷有进一步扩大的趋势。如此趋势不能遏制,将对成都平原和四川盆地的生态环境带来恶劣影响。因此在此区域进行植被恢复格局研究,具有非常重要的理论和实践意义。
本论文在区域生态安全格局的理论基础上,根据物种-环境关系,综合GIS技术及传统统计学方法,进行了区域尺度上的生态恢复格局设计,并对设计结果进行了生物多样性评价。主要结论如下:
1.根据重要值和种间关联分析,确定了28个灌木层物种和35个草本层物种为植被恢复的候选物种,区域内大部分群落为单优种群落。
2.CCA分析表明:TK、TP和SWC是影响灌木层物种分布的主要环境因子;而TP、TN、SOC和SWC是影响草本层物种分布的主要环境因子。恢复物种筛选可以在候选恢复物种与主要环境因子之间进行,此分析大大简化了物种选择过程,适宜于区域尺度上的物种选择。
3.在单变量梯度和Pan变量梯度(即全部的决定因子)上,候选恢复物种均被分为4-5个功能群。功能群之间具有群落演替关系,而Guild内部物种占据相同的生态位,因此处于演替高级阶段的Guild物种为首选恢复物种,据此建立候选物种筛选原则。
4.通过多重比较分析,各环境因子具有很大的空间变异。为此,我们对环境因子与地形因子进行相关分析,结果证明:高程和相对高程可以解释土壤水分的分布;而坡向解释了土壤养分的分布。根据回归模型,运用GIS技术,实现了各环境因子在空间上的分布。
5.根据环境因子在空间上的实际分布情况,完成灌木层和草本层在各变量梯度Guild组合的空间分布。经“数据过滤”程序得到每一个组合的交叉物种。在查找表的帮助下,灌木和草本层Guild组合在空间叠加后形成了17类群落,生成了恢复物种的空间分布格局。
6.对≥25°的旱地、疏林地和其它园地恢复为灌木+草本群落,而中覆盖草地只恢复为草本群落。根据这个原则,并保存现有合理的土地利用,获得了植被恢复格局设计。最终结果包含全部的17种灌木+草本群落,恢复为草地的区域也包含全部的17种草本群落。
7.植被恢复格局设计结果可使干旱河谷植被向良性发展,并在人类干扰破坏严重的下坡位,提高了生物多样性。虽然部分地段生物多样性下降,但它为植被进一步发育创造了基础。