小生境下典型喀斯特森林植物化学计量特征及其适应机制

作     者：周汀 

作者单位：贵州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：丁访军;薛旭

授予年度：2022年

学科分类：09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 

主      题：喀斯特 小生境 植物生活型 化学计量特征 植物功能性状 生存策略 茂兰国家级自然保护区 

摘      要：喀斯特地貌主要分布于我国南方地区,约占国土面积的13%。喀斯特区地表呈现为大量碳酸盐岩裸露的特殊地貌结构,加之土壤空间分布的高度异质性以及剧烈的岩溶作用,导致喀斯特区小生境空间分布差异明显,同时小生境中水热条件及光照等生态因子复杂多样,以致小生境中土壤及小气候环境分异的程度较高。因此,该地区植物的生长通常受到不同程度环境因子的制约,而植物为适应严酷的生境,通过自主调节其对特定养分元素的需求以及改变自身的生理结构进而形成了不同的适应策略。为此,本文主要通过对不同小生境下典型喀斯特森林植物—凋落物—土壤化学计量特征以及植物叶片功能性状的研究,分析不同小生境对植物化学计量特征的影响程度,在此基础上,运用主成分分析法,揭示该地区植物在严酷生境下的生存策略。结果表明:(1)各小生境中,不同生活型植物间叶片C含量均呈常绿乔木常绿灌木落叶乔木,N、P则为常绿灌木落叶乔木常绿乔木,K含量为常绿灌木常绿乔木≈落叶乔木,Ca含量为落叶乔木常绿乔木≈常绿灌木,Mg含量为常绿灌木落叶乔木常绿乔木。同一生活型植物不同器官间养分配比情况均表现为,常绿乔木的器官中C、N、P、K、Mg含量的配比均为叶片枝条树干,Ca含量为枝条叶片树干;落叶乔木的器官中C、N、P、Ca、Mg含量配比为叶片枝条树干,K含量为枝条叶片树干;常绿灌木各器官中养分含量配比整体为叶片根树干。常绿灌木叶片养分含量整体高于其他生活型植物,在各植物器官养分配比中植物叶片养分含量最高。(2)土面生境中,常绿乔木、落叶乔木、常绿灌木均受到P元素限制;石面生境中常绿乔木与常绿灌木受N、P元素限制,落叶乔木受P元素限制;石沟生境中,常绿乔木受N、P限制,落叶乔木与常绿灌木受P元素限制。石面生境中植物Ca元素含量高于另外两个生境植物,同时在各生活型植物枝条及树干中出现一定程度的钙镁拮抗作用。(3)从植物、凋落物和土壤之间化学计量特征的相关性分析中得出,土面与石面生境中存在一定程度的养分迁移,植物通过吸收凋落物中养分来弥补土壤中养分供给不足,并且石面中养分迁移程度较高;而在石沟生境中,养分迁移程度较低,有较好的水养条件。(4)从小生境对不同生活型植物化学计量特征的影响来看,小生境类型对植物化学计量特征的影响不显著,而植物生活型对其影响显著。(5)从不同生活型植物来看,常绿乔木具有较高的叶干物质含量、叶密度;常绿灌木则具有较高的比叶面积、叶片含水率、N、P、K、Mg;落叶乔木则具有较高的净光合速率。从“叶片经济谱来看,常绿乔木位于叶经济谱“慢速投资收益性一端,常绿灌木则与之相反位于“快速投资收益型一端,而落叶乔木则位于两者之间属于中间型。从不同生境中植物的适应来看,土面中植物趋向于抗逆性、资源获取及保持能力较低的生存策略;石面上植物趋向于较高的抗逆性和资源利用与保持的能力,但生长水平较低;石沟中植物趋向于生长快速并且抗逆性及资源获取与保持能力强的生存策略,因此石沟生境更加适合植物生长。