退化喀斯特生態(tài)系統(tǒng)植被群落特征及氮磷養(yǎng)分有效性——以貴族省普定縣為例.pdf

1、貴州省是我國(guó)亞熱帶喀斯特分布面積最大、發(fā)育最強(qiáng)烈的高原山區(qū)，喀斯特面積11.32萬km2，占全省土地面積的64.2％。由于人類歷史上對(duì)植被的破壞和對(duì)土地資源的不合理利用，中亞熱帶地帶性常綠闊葉林不斷退化成次生林、灌木林、荒草地和石山，伴隨著嚴(yán)重的水土流失和土壤質(zhì)量下降，生物多樣性不斷喪失，生產(chǎn)力逐漸降低，嚴(yán)重影響了生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性及其可持續(xù)發(fā)展。
　　 本研究選擇不同退化程度的喬木林、灌木林和灌草叢三個(gè)自然生態(tài)系統(tǒng)，以植被生態(tài)數(shù)量

2、特征和土壤養(yǎng)分庫功能為切入點(diǎn)，以植被優(yōu)勢(shì)樹種的生物地球化學(xué)特征為紐帶，采用實(shí)地調(diào)查和典型取樣方法，重點(diǎn)探討了植物物種組成、群落結(jié)構(gòu)與生物多樣性變化及其與土壤系統(tǒng)養(yǎng)分庫功能的聯(lián)系特征，獲得以下主要結(jié)果：
　　 1.退化喀斯特生態(tài)系統(tǒng)植物多樣性與群落結(jié)構(gòu)
　　 地帶性常綠闊葉林或常綠落葉闊葉混交林退化成次生落葉闊葉林、灌木林、灌草叢后，植被群落優(yōu)勢(shì)種群呈現(xiàn)出明顯的替代特征，喬木樹種逐漸被灌木樹種替代；群落結(jié)構(gòu)趨向簡(jiǎn)單，物種多

3、樣性呈逐漸下降的趨勢(shì)。喬木林與灌木林植物種類顯著多于灌草叢(P<0.01)，喬木林與灌木林沒有差異，但喬木林木本植物種數(shù)顯著高于灌木林(P<0.01)和灌草叢(P<0.01)，灌木林顯著高于灌草叢(P<0.01)。從群落空間分布格局來看，灌草叢和喬木林的灌木層皆呈集群分布格局，而灌木林則呈隨機(jī)或接近均勻分布。
　　 2.退化喀斯特生態(tài)系統(tǒng)生物量分配與養(yǎng)分分布
　　 在植被退化過程中，生態(tài)系統(tǒng)不同組分生物量及其養(yǎng)分儲(chǔ)量發(fā)生

4、明顯變化。植被營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)通過地面凋落物返還土壤的比重呈逐漸降低的趨勢(shì)，喬木林中的枯落物生物量分別是草本層和細(xì)根生物量的10倍和2倍，然而灌木林中草本層和細(xì)根分別是枯落物的3.5倍和2.1倍，灌草叢中草本層和細(xì)根分別是枯落物的2.4倍和1.4倍。喬木林枯落物層養(yǎng)分(N和P)儲(chǔ)量顯著高于草本層和細(xì)根部分，而灌木林和灌草叢系統(tǒng)草本層養(yǎng)分儲(chǔ)量超過枯落物層，細(xì)根與枯落物層沒有差異。N素在三個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中的生物遷移率和生物返還率呈現(xiàn)灌草叢>灌木林>喬木

5、林特征，生物吸收率為喬木林>灌草叢>灌木林，生物分解率則為喬木林>灌木林>灌草叢；而P素的生物遷移率和生物分解率分別為喬木林>灌草叢>灌木林和喬木林>灌木林>灌草叢，但生物吸收率為灌木林>喬木林>灌草叢，生物返還率為灌木林>灌草叢>喬木林。
　　 3.主要養(yǎng)分(N、P)對(duì)植物生長(zhǎng)的限制性
　　 植被群落和優(yōu)勢(shì)植物種類的營(yíng)養(yǎng)葉片N/P比存在明顯差異，喬木林和喬木樹種的N/P比介于13-18之間，而退化嚴(yán)重的灌木林和灌草叢群

6、落和優(yōu)勢(shì)灌木樹種的N/P比值皆高于18，可見退化嚴(yán)重的灌草叢和灌木林群落發(fā)育以及優(yōu)勢(shì)灌木樹種生長(zhǎng)明顯受到磷素限制，喬木林群落發(fā)育以及優(yōu)勢(shì)喬木樹種生長(zhǎng)則表現(xiàn)為氮和磷的共同限制。
　　 4.植物的養(yǎng)分利用效率及細(xì)根生態(tài)特征
　　 不同樹種采取不同的養(yǎng)分利用和養(yǎng)分分配策略以適應(yīng)退化的土壤養(yǎng)分環(huán)境，植物對(duì)氮和磷養(yǎng)分利用效率隨著退化程度加深而逐漸升高，對(duì)氮素的再吸收率變化較大，種間之間的差異超過生境影響，而在磷素的再吸收效應(yīng)方面沒

7、有明顯差異。
　　 樹木細(xì)根集中分布于0-10 cm土層，細(xì)根根長(zhǎng)密度和生物量密度隨土層加深逐漸減少。在0-10cm土層中，喬木林、灌木林和灌草叢的活細(xì)根生物量分別占其總細(xì)根生物量的42.78％、56.75％和53.38％，分別占總活細(xì)根生物量的83.36％、86.91％和93.79％。0-10 cm土層的活細(xì)根生物量與植株地上部分生物量具有正相關(guān)關(guān)系，植物葉片養(yǎng)分含量與細(xì)根比根長(zhǎng)具有顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，說明細(xì)根對(duì)植物生長(zhǎng)和生態(tài)系