喀斯特石漠化生态系统土壤C、N、P生态化学计量学特征及其环境影响因子研究

发布时间：2020-03-23 05:37

【摘要】：根据生态化学计量学的相关理论,运用空间代替时间的方法,以关岭—贞丰花江喀斯特石漠化生态系统的土壤为主要研究对象,对其不同等级石漠化(无石漠化、潜在石漠化、轻度石漠化、中度石漠化、强度石漠化)、不同季节(秋季、春季)和不同土层(0-5 cm、5-10cm、10-15 cm)下的C、N、P生态化学计量学特征进行研究,分析了喀斯特石漠化生态系统土壤C、N、P生态化学计量学的时空分布变化特征以及整体时空变异性来源,并结合多种生态学数据统计分析方式探讨了各土层土壤C、N、P生态化学计量学特征与环境因子的耦合关系。在此基础上,结合研究区植物、凋落物C、N、P生态化学计量学特征,探讨研究区植物-凋落物-土壤连续体间化学计量特征的相关性及其三者在不同等级石漠化环境中的变化规律,以期进一步认识我国西南脆弱喀斯特石漠化生态系统各组分间养分循环规律和系统稳定机制,从而为喀斯特石漠化生态系统的水土保持和植被恢复提供科学理论依据。主要研究结果如下:(1)喀斯特石漠化生态系统土壤C、N、P含量及其化学计量的时空分布变化特征。在不同等级石漠化环境中,随着石漠化演替程度的加深,土壤C、N含量在不同土层中均表现为先减少后增加的趋势,土壤TP、C:N表现为先增加后减少再增加的趋势,土壤C:P和N:P值则多为先减后增再减少趋势。除部分土层P、C:P、N:P在不同石漠化环境中具有显著空间差异外,大多土层土壤化学计量指标在各个石漠化环境中均无显著性空间差异。在不同土层剖面上,土壤C、N含量则表现为上层中层下层,表聚效应特征明显。在不同季节上,土壤SOC、C:N、C:P表现为春季秋季;TP、TN、N:P则为秋季春季。土壤C:N值在不同季节各土层的变异系数较小,C:N值较稳定。受季节因素的影响,土壤各养分指标与计量比之间呈现显著相关性指标春季多于秋季。喀斯特石漠化生态系统土壤C、N、P及计量比值的时空整体变异性来源表明,单个时空因素对研究区的土壤C、N、P含量及计量比值的影响较大,多个时空因素间的交互作用对其影响较小,均不显著。(2)不同环境因子与各土层土壤C、N、P生态化学计量学的关系。多种生态学统计方式表明,7个环境因子均对研究区的土壤养分及计量比值产生一定影响,但影响程度不同。人类活动强度、土地利用类型、地貌类型及岩石裸露率的影响较大,海拔、坡向、坡位的影响较弱。其中,人类活动强度、土地利用类型和地貌类型是影响研究区土壤养分和化学计量比值最主要的三个环境因子。(3)植物-凋落物-土壤连续体的化学计量特征的相关性及其对石漠化演变进程的响应。研究区石漠化生态系统植物、凋落物与土壤C、N、P两两间存在显著的相关关系。在三组分中,植物与凋落物间呈显著相关关系的指标远远多于植物与土壤及凋落物与土壤。土壤养分含量及计量比与植物和凋落物间的相关关系均不显著。在不同等级石漠化环境中,三组分的养分分布格局均为植物凋落物土壤,化学计量比值表现为凋落物植物土壤。随着石漠化的演替进程,植物-凋落物-土壤连续体的养分及计量比值均发生不同程度的变化。土壤C、N含量受不同等级石漠化的生境差异影响较小,在石漠化演变过程中,变化幅度较小。各组分P含量在不同石漠化环境下变化显著。植物与凋落物各计量比值在石漠化演替过程中呈现相似的变化规律,均为先减后增再减的趋势。受自身养分含量因素影响,土壤C:N和N:P值在不同石漠化环境中均无显著空间差异,C:P值仅在无石漠化环境和轻度石漠化环境中存在显著差异性。
【图文】：

14图 1.1 喀斯特石漠化生态系统土壤 C、N、P 生态化学计量学研究技术路线图Fig 1.1 Technical roadmap of soil C, N, P ecological stoichiometry in karst rocky desertification ecosystem1.3.3 拟解决的关键科技问题①喀斯特石漠化生态系统土壤 C、N、P 的时空分布变化特征；②喀斯特石漠化土壤生态化学计量学特征发展变化的主要环境影响因素；③植物-凋落物-土壤间的养分循环规律及其对石漠化演变的响应。

图 2.1 研究区位置Fig.2.1 Location of study site图 2.2 关岭-花江不同石漠化等级分布情况Fig 2.2 Distribution of different degrees of rocky desertification in Guanling-Huajiang26.90%18.41%29.44%12.40%12.85%无石漠化潜在石漠化轻度石漠化中度石漠化重度石漠化
【学位授予单位】：贵州师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X144;X171.1

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