滇中不同土壤磷素条件下植物群落磷素营养策略与输出特征

发布时间：2020-07-14 03:25

【摘要】：磷是生命系统的重要组成成分,其在生态系统中迁移转化是生态系统结构和功能的决定性因素之一。但土壤中磷素含量较少,是地球上生物生产力的限制性养分元素。生态系统内植物与土壤之间存在相互反馈,植物为了适应不同土壤磷素的条件形成不同的磷素营养策略,在磷素丰富的地区,植物和微生物将岩石母质中的磷转化为生物地球化学磷循环(获取策略)。相比之下,在磷素匮乏的地区,则建立紧缩的磷循环来维持植物对磷的需求(回收策略)。不同磷素条件的土壤与植物群落磷素策略之间的联系研究较少,本研究选择滇中不同磷素条件的植物群落,对其获取和回收磷的指标的量化分析,探讨高磷区、中磷区和低磷区植物群落的磷素营养策略,分析群落生态水文过程,研究不同土壤磷素条件下群落地表径流的磷素流失状况,为滇中富磷区面源污染防控提供数据支持。研究结果如下:(1)本研究所选滇中三个项目区土壤全磷含量存在显著差异,土壤全磷含量呈现:高磷区(8268.90 mg·kg-1)中磷区(3227.78 mg·kg-1)低磷区(208.62mg·kg-1)。土壤活性磷(H20-P,、NaHCO3-Pi和 NaHCO3-Po)含量占总磷比例4.84%～11.70%之间,高磷区活性磷含量显著高于中磷区和低磷区。中等活性磷含量(NaOH-P)中磷区所占比例较大,非活性的磷(HC1-P+residual-P)低磷区所占比例高于高磷区和中磷区。从高磷区到低磷区,总有机碳与有机磷的比值(C:Porganic)从22增加到178。相应地,有机质、总氮、各种形态磷含量也呈递减变化。(2)在不同的土壤磷素条件下,影响植物群落和多样性的主导因素不同。从低磷区到高磷区,土壤总磷对于群落结构的相关性逐渐减低,高磷区土壤总氮和土壤有机质是影响群落结构和多样性的决定因素。暖性针叶林和半湿润常绿阔叶林群落随着土壤磷素背景值的上升多样性指数增大,荒草坡则在中磷区多样性指数最高。(3)在高磷区,植物叶片中磷的含量随着土壤浓度的上升而上升,凋落物也呈类似的趋势;在低磷区植物从叶片到凋落物磷含量下降程度大于高磷区。虽然不同土壤磷浓度存在很大的差异,但是细根磷浓度随土壤磷素下降的程度并不突出。(4)细根生物量随着土壤磷素含量的下降而增加(除荒草坡外),根际土壤酸性磷素酶也呈现这样的趋势(除荒草坡)。微生物磷随着土壤磷素含量上升而增加,但最高值在中磷区。低磷区微生物对磷的固定占有效磷来源(磷矿物的溶解和有机磷的矿)的比例79.93%,高于高磷区51.01%和中磷区59.37%,表明微生物在土壤磷素匮乏条件下提高了对磷的固定速率,有利于维持土壤磷素的有效性,也表明磷素营养策略中磷素回收强度随着土壤磷素的下降不断增加。(5)通过对磷素策略指标进行量化分析,除荒草坡外,其他群落磷素回收指标,随土壤磷素含量上升而下降,磷素获取指标则相反,暖性针叶林和半湿润常绿阔叶林群落符合磷素营养策略,但荒草坡不符合。除荒草坡外,其他植物群落随着回收指标的上升植物群落对磷的利用效率上升。(6)高磷区群落结构较低磷区复杂,地表径流量呈现:低磷区高磷区。在相同地区,群落结构越复杂,地表径流越少,呈现:荒草坡暖性针叶林半湿润常绿阔叶林。地表径流中磷素各形态总量或浓度,高磷区都大于低磷区,且在溶解态磷中无机磷占主导地位。
【学位授予单位】：云南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：Q948.1
【图文】：

微生物群落,植物,土壤性质,策略

动了森林植物和微生物群落营养策略的演变（磷源和磷迁移和分布的机制）。通逡逑过使用这些特定的磷素营养策略，森林植物和微生物群落反过来改变土壤性质和逡逑土壤磷库的进一步发展（图１）。这意味着磷循环改造土壤性质，而土壤性质反过逡逑来又反映在磷循环速率和过程。逡逑生物群落的营逦生物群落的营逦生物群落的营逡逑养策略逦养策略逦养策略逡逑ｔ逦ｔ逦ｔ逡逑土壤ｐ特征逦土壤ｐ特征逦土壤ｐ特征逡逑逦１逦１逦逦１￣￣？逡逑Ａｉ逦Ａｚ逦土壤年龄邋Ａ３逡逑图１．植物和微生物群落与土壤特征共同形成营养策略逡逑Ｆｉｇ邋１．邋Ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｃｏ－ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ邋ｏｆ邋ｎｕｔｒｉｔｉｏｎ邋ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ邋ｏｆ邋ｐｌａｎｔ邋ａｎｄ逡逑ｍｉｃｒｏｂｉａｌ邋ｃｏｍｍｕｎｉｔｉｅｓ邋ａｎｄ邋ｓｏｉｌ邋ｔｒａｉｔｓ．逡逑４逡逑

技术路线图,概况,研究方法,土壤磷素

不同磷素条件下植物群落磷素营养策略和磷素流失特征逡逑图３．技术路线图逡逑Ｆｉｇ邋３．邋Ｒｅｓｅａｒｃｈ邋ａｐｐｒｏａｃｈｅｓ邋ａｎｄ邋ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ邋ｒｏａｄｍａｐ逡逑２研究区概况及研究方法逡逑２＿１研究区概况逡逑滇中地区土壤磷素差异较大，其中磷素含量较高的地区位于滇池柴河流域，逡逑其土壤磷素含量高达７．３１邋ｇ．ｋｇ－Ｕ以平均全磷计）（段昌群等，２０１０；阎凯等，２０１１；逡逑１０逡逑

土壤有效磷含量,植物群落,状况,荒草

注：不同字母之间存在显著差异性Ｐ＜0．0５；针叶林为暖性针叶林；阔叶林为半湿润常绿阔叶林逡逑３＿邋２＿邋５邋土壤有效磷屾存特征逡逑从图７可以看出，高磷区土壤有效磷含量范围在１１６．０８邋￣１６４．３１邋ｍｇ．ｇ－１之间，逡逑各植物群落三层土壤有效磷含量差异不显著。各层均表现为暖性针叶林显著高于逡逑荒草坡和半湿润常绿阔叶林，且荒草坡和半湿润常绿阔叶林差异不显著。逡逑中磷区，三种植物群落土壤有效磷含量范围在１３９．８６邋￣邋３１６．５６邋ｍｇｆ１之间，逡逑荒草坡各层土壤差异显著，半湿润常绿阔叶林各层土壤差异不显著。底层各植被逡逑种群间有效磷含量差异显著，中层和底层土壤有效磷含量最大值均出现在荒草坡，逡逑分别为２３４．８４邋ｍｇ｜ｇ＿１、３１６．５６邋ｍｇ－ｇ－１，而表层出现在半湿润常绿阔叶林，为２１６．２４逡逑ｍｇ．ｇ“。逡逑低磷区，三种植物群落土壤有效磷含量范围在之间，荒草逡逑坡各层差异不显著，半湿润常绿阔叶林各层差异显著，且三种植物群落均表现为：逡逑表层邋＞邋中层邋＞邋底层。各层土壤最高值均出现在半湿润常绿阔叶林

【参考文献】