干旱荒漠区公路建设对典型土壤植被系统的生态效应

公路是典型的人为活动的产物，其建设和运营对路周生态系统格局、结构和功能产生各种直接或间接的影响。本项目以草原化荒漠与沙漠过渡带沙坡头-景泰地区典型荒漠类型为研究对象，通过长期定位监测和模拟实验，分析公路建设和运营对荒漠土壤植被系统的生态效应及影响范围和程度，揭示公路、土壤、植被三者间的相互作用机理。研究内容包括公路对土壤基本理化性质、重金属含量、植被分布格局、物种组成和多样性、植物个体外部形态和重金属含量等的影响及他们间的相互作用关系，以及公路集水效应及其对路域植被的贡献等。通过公路对典型荒漠生态系统土壤和植被特征的影响域和影响机理分析，探讨公路建设和运营中荒漠生态系统稳定性维持和物种多样性保护的科学途径，为荒漠区已有公路影响的生态补偿和经济、社会、环境效益相统一的公路建设提供理论依据。

公路是典型的人为活动的产物，其建设和运营对路周生态系统格局、结构和功能产生各种影响。本项目以沙坡头-景泰地区典型荒漠类型为研究对象，研究内容包括公路对土壤基本理化性质、重金属含量、植被分布格局、物种组成和多样性、植物个体外部形态和重金属含量等的影响及他们间的相互作用关系等。主要结论如下：.1）重金属Cu、Zn、Mo、Cd、Fe主要在路缘处积累，随距路缘距离增加含量急剧减小，影响最为明显的区域在距路缘5 m的范围内；Pb含量随路缘距离增加无明显变化趋势，但在200 m内均高于背景值（p < 0.05）；Ni和Cr的含量与背景值无显著差异（p > 0.05）。在距路缘2.5 m内，特别是1.5 m内普遍存在5-10 cm深度处或10-20 cm深度处的土壤重金属含量高于0-5 cm深度处的现象，而距路缘较远处，土壤重金属含量则随深度的增加而减小。路南与路北相同距离处重金属含量的差异不显著。此外，路域土壤中Cu、Pb、Zn、Mo、Cd、Fe的含量具有极显著的相关关系（p < 0.01）。2）随着距路缘距离的增加，草本植物的种数、盖度、生物量和α多样性均逐渐减小，5 m后与对照差异不显著，高度在0-6 m处较大，密度变化不显著。0-2 m处草本植物的物种周转速率较低，2-5 m处最高，10 m后物种组成与对照相似。不同植被土壤背景类型下路缘植被的物种组成有差异，但路缘处的草本植物群落均以禾本科植物占优势，抗干扰能力较强的白草、虎尾草和冰草占草本植物总个体数的68.6%。路缘处灌木植物的盖度和密度显著小于对照，物种组成与对照没有显著差异。3）距路缘2m以内土壤与10m外相比，具有较高的含水量、砂粒含量、有机质和总氮含量，以及较低的盐含量和pH值。这些变化对草本植物物种丰富度、盖度、高度和生物量具有显著的正效应。4）不同植物的重金属含量不同，同种植物体内不同重金属的含量也不同；植物体的重金属含量与土壤中重金属含量无明显的相关性。