07．云雾山草地小尺度植物多样性及土壤-植物养分空间变异性研究.PDFVIP

07．云雾山草地小尺度植物多样性及土壤-植物养分空间变异性研究 硕 士 生：范亚宁 学科专业：生态学 导 师：李世清研究员 摘 要:黄土高原生态环境脆弱，云雾山草地处黄土高原腹地，是典型的半干旱草地，也是黄土高原草 地植被恢复的典型范例。本文以封育的宁夏云雾山草地为研究对象，采用野外调查和室内分析相结合 的研究方法，系统研究了小尺度范围内草地养分的分布规律，植物群落的多样性，0-20cm 和 20-40cm 两个土层的养分分布特征，并将传统统计方法和地统计学方法相结合深入分析了土壤养分在小尺度的 空间变异特征；并对草地群落的特征与土壤肥力之间的关系进行了相关研究。研究结果对合理利用草 原植被和保护黄土高原草地具有一定的生态学意义。通过研究本文得到以下主要结论： （1）调查区域共有50 种植物，分属 20 科 37 属。其中草本植物 49 种，灌木（小叶锦鸡儿 Caragana microphylla Lam. ，豆科植物）1 种，单子叶植物 3 科，双子叶植物 17 科。铁杆蒿（Artemisia gmelinii ） 的重要值最高，为 33.87 ％，长芒草（Stipa bungeana ）其次，为29.12 ％，云雾山草地就形成了以铁杆 蒿（Artemisia gmelinii ）和长芒草（Stipa bungeana）为优势种的草地群落。草地中43 种主要种群的分 布格局为聚集分布，7 种少见种为随机分布。 （2 ）对群落种类数、个体数和生物量分布类型进行的检验结果表明，物种数和个体数目呈对数 正态分布，而生物量呈非正态分布：对植物养分和水分含量的检验发现，含氮量和含水量呈正态分布 量，含磷量、含钾量、磷素累积量和钾素累积量呈对数正态分布，而氮素累积量为非正态分布，这一 研究结果是对植物养分含量和累积量均按正态分布处理的补充和发展。 （3 ）不同类型多样性指数之间的相关性分析表明，丰富度指数和均匀度指数之间缺乏显著的相 关性，而丰富度指数与多样性指数之间有一定的相关性，Shannon-Wiener 指数与丰富度指数呈极显著 的相关性（P0.01 ）。均匀度指数与多样性指数之间也有一定的相关性，Simpson 指数与均匀度指数呈 极显著相关性（P0.01 ）。 （4 ）对土壤的养分和水分含量进行分布类型检验结果表明，20-40cm土层全氮和 0-20cm土层铵 态氮既不是正态分布也不是对数正态分布；两个土层的硝态氮含量都呈对数正态分布，0-20cm土层有 效磷呈对数正态分布，其它各个层次的养分 (TN 、A.P 、SOM、NH4+-N和NO3--N) 和水分均为正态分 布，各个层次土壤养分和水分的变异系数显示其都属于中等强度的变异性。 （5 ）应用地统计学对土壤养分和水分进行空间变异性分析表明，各向异性变异的变程均大于取 样尺度范围，在取样范围内具有较好的空间相关性。但不论养分还是水分，其强烈的空间自相关性都 均由结构性因素引起，受随机性因素干扰较小，所选用的指数模型在符合内蕴和平稳假设区域内，实 验值和拟合值具有很高的拟合度。 （6 ）植物全氮含量除与0-20cm 土壤有机质呈显著相关性外（P0.05 ），与其它养分或水分相关 关系不显著。植物全磷含量与 20-40cm 土层土壤全氮含量呈极显著的相关关系（P0.01 ）与两个不同 土层有机质含量呈显著相关关系（P0.05 ），与0-20cm 有效磷含量呈显著相关关系（P0.05 ）；除20-40cm 土层的硝态氮含量与植物含钾量呈显著相关关系外（P0.05 ），硝态氮和铵态氮对植物氮、磷、钾含 量没有显著影响。 关键词：植物多样性；土壤－植物养分；空间变异；地统计学 Study on plant diversity and soil-plant spatial variability in small scale in yunwu mountain grassland Graduate：Fan Ya-ning Supervisor: Prof. Li Shi-qing Abstract: Yunwu Mountain grassla