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在不同立地条件下,探求不同植物的响应及作用特点,进而对不同植物的生态恢复能力进行评定,是植被修复工作亟待解决的科学问题,也是恢复生态学的研究热点。
滇池流域南部的柴河流域存在大面积的磷矿成矿带,区域土壤中磷十分丰富。伴随早期磷矿开采及其它人类生产活动,区域植被受到严重破坏,大量磷伴随严重的水土流失进入湖泊,成为滇池湖泊富营养化的重要成因之一。植被修复成功与否,物种的选择是关键。雨季土壤缺营养、旱季土壤缺少水分、土壤磷流失严重等是滇池流域富磷区域植被修复中物种选择所必须考虑的重点。为了解决以上问题,本研究以滇池流域常见植物为研究对象,利用植物性状作为表征植物功能适应及环境恢复能力的指标,研究了主要植物对养分的吸收积累特征、植物分布与环境梯度间的响应关系以及植物性状间的相互关系,进而评价了物种的恢复潜力。主要研究结果如下:
1、滇池流域山地富磷区主要植物对养分的吸收积累特征
为了了解滇池流域山地富磷区主要植物的养分特征,调查了区域内常见植物,测定了雨季末期75种植物各个器官(叶片、根、茎、枝)的N、P和K含量,并研究了不同土壤磷条件下植物叶片P的响应特征。另外,对主要植物(45种)的叶片养分(N、P、K)季节动态进行定点监测,并测定了植物对养分的再吸收率。结果表明:研究区域植物叶片N、K含量的算术均值分别是16.17和13.57mg/g,P含量的几何均值为1.92mg/g,植物叶片的N、P、K含量之间呈显著的正相关;营养元素在植物体内的分布遵循一定规律,总体来说,叶片>枝条>根>韧皮>茎干;土壤磷的增加将导致叶片P的增加;伴随着季节的更替(1月-12月)植物叶片养分(N、P、K)呈现先增加后减少的变化趋势,其中,旱雨交替期叶片养分含量最高,叶片N、P、K含量分别为26.83、3.81和24.37mg/g;植物对N元素的再吸收率(56.51%)显著高于对P元素的再吸收率(41.31%)。
2、滇池流域山地富磷区植物分布与环境梯度间的响应关系
了解限制植被分布的主要因子是生态恢复工作的重要前提。应用TWINSPAN和DCCA对旱季期间滇中磷矿废弃地内常见灌草的空间分布规律进行了研究。采用TWINSPAN数量分类方法,将常见灌草划分为6个群落类型:Ⅰ:戟叶酸模群落、Ⅱ:蔗茅群落、Ⅲ:紫茎泽兰单优群落、Ⅳ:紫茎泽兰+青蒿群落、Ⅴ:刺芒野古草+扭黄茅群落、Ⅵ:常绿蔷薇群落+马陆草群落。DCCA研究发现:DCCA第一轴与海拔、岩石裸露率、碱解氮及速效钾显著相关;DCCA第二轴与全磷、有效磷、海拔、坡位、水分、有机质、全氮及碱解氮显著相关,该轴解释了植物群落与环境因子之间关系的24.7%。
3、滇池流域山地富磷区主要植物性状间的相互关系植物功能性状间的相互关系
能够体现物种在环境梯度上的响应特征。本论文研究了48种常见植物的12组性状间的相互关系,结果表明:12个性状间有11对性状显著正相关,有10对性状显著负相关。叶片N、P、K含量,叶片干物质量及根密度能够表达植物策略29.76%的信息,叶片厚度及植株高度能表达植物策略16.71%的信息。另外,研究表明SLA是指示物种竞争能力,生长速率的良好指标;叶片干物质量是替代植物叶片水势的良好指标。
4、基于摄动分析的物种恢复潜力评价
通过植物性状的研究,选取叶片P含量、根系密度、生物量、比叶面积表征物种的固磷锁磷能力,叶片N含量、叶片K含量、贫瘠环境下的重要值、比叶面积表征物种的耐贫瘠能力,旱季物种的重要值、地下茎、叶片毛、根深表征物种的抗旱能力。基于以上植物性状的选择运用摄动分析对植物的上述能力进行评估。固磷锁磷能力前5位依次为:蔗茅(Erianthus rufipilus)、土荆芥(Chenopodium ambrosioides)、紫花苜蓿(Medicago sativa)、紫茎泽兰(Eupatoriumadenophorum)、干旱毛蕨(Cyclosorus interruptus);耐贫瘠改土能力前5位依次为:土荆芥、戟叶酸模(Rumex hastatus)、紫茎泽兰、紫花苜蓿、白被枫(Buddleja asiatica);抗旱能力前5位依次为:单刺仙人掌(Opuntia monacantha)、大蓟(Rubus delavayi)、毛蕊花(Anotis ingrata)、戟叶酸模、土瓜狼毒(iEuphorbia.prolifera)。