天水小陇山锐齿栎群落土壤与生物多样性关系研究

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笔者研究了秦岭西段甘肃小陇山锐齿栎群落的土壤特征;土壤与群落功能之间以及土壤与群落生物多样性之间的关系。对30个样地,11个土壤指标,共902个数据的分析,总结研究区1.土壤特征表现为:(1)土壤质地以粉土、粉壤土、粘壤土为主,属于壤土。土壤具有良好的团粒结构,是一种质地理想、结构好的土壤;(2)土壤有机质含量在1.71%(1605m)-5.35%(2050m)之间,以2%-4%最为集中,按肥力等级标准,该区土壤为高肥力地;(3)PH值在5.72(1790m)-7.90(1980m)之间,显弱酸性或弱碱性;(4)土壤全N含量在0.21%(1605m)-0.56%(2050m)之间,全N含量比较高;(5)土壤速效N的范围是18.20mg/kg(1680m)-346.71mg/kg(2050m),在20-60mg/kg之间较集中;(6)全P含量在0.026%(1550m)-0.167%(1940m)之间,集中分布范围在0.026%-0.065%;(7)土壤速效P含量集中分布在5ppm-10ppm,属于中等水平;(8)土壤全K含量分布在1.5-2%之间,含钾量较高;(9)速效K最高达到442mg/kg,最低为76mg/kg(1920m),变幅大;(10)土壤含水量在12%-16%,属湿润土壤;(11)最后对土壤有机质与土壤结构、PH值、全量养分、速效养分等因子之间的相互影响和作用的关系进行了综合的分析。2.土壤因子的时空特征为:(1)空间特征:阴坡和阳坡土壤有机质、PH值、全N表现出在低海拔和高海拔的数值都较高,在中海拔的数值较低的变化趋势;速效N在阴阳坡随海拔的变化除1650m左右含量较高外,余均比较平缓;全P和全K在阴阳坡随海拔升高波动剧烈;速效P和速效K在阴阳坡的表现不同,而且趋势相反。(2)时间特征:依据群落的发育阶段确定土壤的发育时间。①土壤质地由中期的粉土逐渐过渡到后期、末期的粘壤土;②土壤有机质随锐齿栎群落的发育,呈现出平稳升高的变化趋势;③PH值与有机质的变化一致;④全N量呈末期>中期>后期;⑤速效N呈现随发育阶段而升高的趋势,而且速效N极差值大;⑥全P中期高,后、末期急剧降低;⑦速效P与全P趋势相似;⑧全K中期低,后、末期急剧增加;⑨速效K数值分散,极差大。(3)时空动态特征:①发育中期,随着海拔的升高,有机质、PH值呈缓慢降低而后逐渐升高的变化趋势;发育后期,有机质、PH值变化平稳;发育末期,有机质、PH值有直线升高的趋势;②发育中期,随海拔的升高,全N呈先缓慢降低后逐渐升高的趋势,速效N与全N的变化趋势相反;全P的趋势线近直线;速效P随海拔增加直线升高;全K呈近直线型的平稳变化,速效K呈“V”型的趋势。发育后期,随着海拔的升高,全N、全P呈逐渐降低的趋势,速效N、速效P呈先降低后升高;全K呈抛物线型,速效K呈波动状态。发育末期,随着海拔的升高,全N、全K逐渐增加;速效N、全P、速效P呈波动状,速效K表现为从低海拔到中海拔升高,高海拔下降的趋势。3.研究区土壤质量评价结果:(1)比较同一地区不同植被类型下的土壤特征:锐齿栎群落土壤有机质含量最高;PH值低于草地和农田;全N含量显著高于草地和农田;速效N与农田的含量接近;全P、全K低于农田含量;速效K含量高于农田和草地。(2)比较不同地区同一植被类型下的土壤特征:河南宝天曼、陕西火池塘到甘肃小陇山土壤有机质含量逐渐变小;水解N宝天曼>小陇山>火池塘;速效P小陇山>宝天曼>火池塘;小陇山土壤PH、速效K高于宝天曼;小陇山土壤全N高于火池塘。(3)土壤肥力的PCA综合分析的结果证明了各因素缺一不可,而且它们之间的关系是异常复杂的。进一步分析各因素的作用大小可知:有机质、全N、全P、速效P决定着土壤肥力的水平,对土壤肥力有正向作用;而全K、PH值、C/N、速效N影响着土壤的肥力,对土壤肥力起反向的作用;对30个样地中的生物多样性指数、生物量指标共150个数据与土壤因子数据的统计结果,总结研究区4.(1)锐齿栎群落功能特征(生物量)与土壤因子的时空动态关系构成五类变化模式:①变化趋势一致;②变化趋势相反;③部分一致;④部分相反;⑤复杂型。(2)生物量与土壤因子的相关性分析表明:中期生物量与C/N高度相关,与其它因子不相关或弱相关;后期,除了与全P不相关外,与其它因子关系密切;末期的生物量与全K、速效K高度相关,与PH值、速效N、全P显著相关,与有机质、全N、速效P弱相关。(3)生物量与土壤因子之间关系的多元回归说明,中期生物量62.9%的变化可以由土壤PH值、全N、速效N、全P、速效P、全K和速效K的变化解释;后期生物量的变化可由PH值、全N、速效N、全P和速效P变化来解释;末期生物量可由PH值、全N、速效N和全P的变化来解释。并从不同的海拔高度对土壤因子与生物量的关系也作了相应的分析。5.锐齿栋群落生物多样性与土壤因子的时空动态关系异常复杂,并成多种模式:(1)中期,随着海拔的升高,多样性指数与土壤因子关系复杂。海拔低于162Om左右速效N与多样性变化趋势相反,余变化趋势一致;有机质、PH值、全N、全P、速效P、全K与多样性在海拔低于1600m左右和高于179Om左右趋势相反,余关系复杂:速效K个别点一致,余相反;(2)后期,随着海拔的升高,PH值与多样性的变化趋势一致;速效N、速效P与多样性变化趋势相反;有机质、全N除海拔1650m外,余一致;以海拔1650m为界
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