西南喀斯特石漠化适生植物构树化学计量特征及其对贫瘠土壤的适应策略
本研究基于生态化学计量学理论，以关岭-贞丰花江石漠化生态建设综合治理示范区适生植物构树为研究对象，研究了喀斯特生态系统构树(Broussonetia papyrifera)不同部位(叶片、枝条、细根)-凋落物-根际土壤连续体总有机碳(C)、全氮(N)、全磷(P)、全钙(Ca)、全镁(Mg)化学计量特征及其对石漠化演替阶段的响应，探讨了构树-凋落物-根际土壤连续体化学计量特征的相关关系，并结合冗余分析(RDA)探讨了构树-凋落物-根际土壤连续体化学计量特征与环境因子的耦合关联。本文以期为进一步认识我国西南脆弱喀斯特石漠化生态系统植物养分循环规律和系统稳定机制、推进不同等级石漠化环境的植被重建和生态恢复提供科学理论依据。主要研究结果如下： (1)喀斯特石漠化适生植物构树-凋落物-根际土壤化学计量学总体特征的研究结果表明：构树-凋落物-根际土壤均具有明显的低P和高Ca特征，构树的生长主要受P限制；养分含量的变异方面，Ca、Mg在构树-凋落物-根际土壤连续体中的变异程度大于C、N、P；养分含量分配上，叶片养分含量是构树各部位中最高的，构树不同部位、凋落物的C含量显著大于根际土壤，而细根P、Ca、Mg含量均较低；相关性分析结果表明，构树叶片、枝条、细根、凋落物N、P含量显著影响其他养分元素及比值，叶片、枝条、细根N含量均与其C:N呈极显著负相关(P＜0.05)；细根Ca含量与Mg含量呈显著负相关(P＜0.05)；凋落物P含量与凋落物N∶P的相关性较为显著，而凋落物C∶N与凋落物中其他养分含量及计量比的相关性较不显著；根际土壤N含量与C含量、N含量与P含量、C∶P与C∶N的相关性较显著，均为显著正相关(P＜0.05)。 (2)构树-凋落物-土壤连续体化学计量特征的相关性结果表明，构树-凋落物-根际土壤连续体作为一个整体有其很好的耦合关系。构树不同部位的养分含量多呈显著正相关关系(P＜0.05)，其中细根与叶片的相关性最显著；叶片P、Ca、Mg含量和C∶P、N∶P均与凋落物中对应的含量及计量比呈正相关(P＜0.05)，枝条与凋落物化学计量特征的相关性则较不显著；除细根N含量与根际土壤N呈负相关之外，构树不同部位化学计量特征均与根际土壤养分中对应的元素间存在显著正相关(P＜0.05)，且细根化学计量特征与根际土壤的相关系数大于叶片和枝条；凋落物与根际土壤的养分含量之间均呈显著正相关(P＜0.05)，而二者的C、N、P比值则表现为显著负相关(凋落物N∶P与根际土壤C∶P、N∶P)或不相关(凋落物C∶N、C∶P与根际土壤C∶N、C∶P)。 (3)不同等级石漠化环境中构树-凋落物-根际土壤连续体化学计量特征的变化趋势不一致，但有其相似性。养分含量分配上具体表现为：构树叶片N、P含量在潜在石漠化环境中显著较低，叶片Ca、Mg含量在强度石漠化环境中显著较高；细根N、P含量均表现为在无石漠化环境中较低，细根Mg含量表现为随着石漠化等级的增加而增加；凋落物C、N含量在无石漠化环境中显著高于其他等级石漠化环境，凋落物Ca、Mg含量均在强度石漠化环境中最高；根际土壤N、P、Mg含量在潜在石漠化环境中比中度、强度石漠化环境更低，且根际土壤养分具有明显的波动，特别是Ca含量表现出随着石漠化等级的增加而增加。C、N、P计量比方面表现为：不同等级石漠化环境构树-凋落物-根际土壤C∶P变化趋势差异很大；构树不同部位和根际土壤C∶N的总体变化规律基本一致，均表现为先减少后增加；不同等级石漠化环境凋落物与根际土壤N∶P变化规律相似，即先增加后减少再增加。 此外，构树-凋落物-根际土壤化学计量特征与石漠化等级之间的回归分析结果表明，除叶片C含量、枝条C含量、枝条P含量、细根Ca含量、枝条Mg含量、根际土壤P含量、根际土壤Mg含量、枝条C∶P、细根N∶P、根际土壤C∶N及凋落物、根际土壤N:P与石漠化等级间不存在函数关系，其他组分养分含量及计量比与石漠化等级之间大部分存在二次函数关系，少部分呈线性相关，体现了构树-凋落物-根际土壤化学计量特征与石漠化等级间的线性、非线性耦合特征。 (4)综合人类活动强度、岩石裸露率、植被覆盖率、海拔、坡度、坡向等环境因子，通过RDA分析其对构树-凋落物-土壤连续体化学计量特征的影响程度，结果表明，以岩石裸露率、植被覆盖度、人类活动强度对构树化学计量特征的影响最大，解释程度分别为44.23%、44.05%和36.11%；对凋落物化学计量特征影响最大的环境因子分别是人类活动强度、岩石裸露率和植被覆盖度，解释程度分别为47.84%、45.97%和39.96%；而岩石裸露率、海拔与人类活动强度对根际土壤化学计量特征的影响最大，解释程度分别为45.59%、16.32%和16.32%。可见，岩石裸露率、人类活动强度是影响构树-凋落物-根际土壤连续体化学计量特征变化的两个最为关键的环境因子。
石漠化环境;适生植物;化学计量特征;贫瘠土壤;适应策略
贵州师范大学
硕士
地理学;自然地理学
盛茂银;张国
2020
中文
Q948.1
2020-09-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）