甘肃岷县狼渡滩泥炭沼泽植物功能群分异特征及其影响因素

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泥炭沼泽是在淹水环境下植物残体不能完全分解并逐渐累积、有机碳含量极高而形成的一种特殊湿地生态系统,寒冷高湿、长期积水和局地水体流动性差的环境特征是决定泥炭沼泽生态系统植物群落结构的主要驱动力。在长期进化过程中泥炭沼泽植物功能群形成了与生境相适应的空间分布格局和功能性状,成为泥炭沼泽碳库形成的重要内应力。研究泥炭沼泽植物功能群分异特征与环境因子的关系,对解析湿地生态系统结构稳定性维持机理具有重要意义。狼渡滩湿地是甘肃省第二大沼泽湿地,是典型的高寒泥炭沼泽,特殊的高寒阴湿气候和水文条件,发育了丰富多样的泥炭沼泽植物群系,是研究泥炭沼泽植物功能群空间分异规律及其环境响应机制的理想区域。本文采用物种多样性分析、种间联结性分析和数量分类相结合的方法,研究了不同水深梯度下植物功能群的分布与组成、物种多样性、种间关系和植物功能性状,探讨了不同水淹程度下土壤环境对功能群特征的影响,解析了不同功能群植物对淹水深度和土壤环境的适应机制。研究结果如下:(1)不同植物群落生物学特征均存在显著的差异(p<0.05)。狼渡滩有7个湿地植物群落,按照地表积水深度划分为4个植物功能群类分别为香蒲+水葱功能群、菵草+荸荠+节节草功能群、甘肃苔草+华扁穗草功能群、溪木贼+西伯利亚蓼功能群。随着地表积水深度的减小,土壤容重呈现先减小后增大的趋势,土壤含水量、土壤有机碳含量和土壤全磷含量呈先增大后减小的趋势,土壤p H值渐减小。随着地表积水深度的减小,植物功能群α多样性的Simpson指数、Shannon-Wiener多样性指数和Petrick丰富度指数呈现先增加后减小的趋势,物种均匀度指数呈相反的变化趋势;植物功能群β多样性的Cody物种替代指数呈现先减小后增加的趋势,Sorenson物种相似性指数呈相反的变化趋势。(2)功能群优势物种的种间联结性偏向弱的负联结。综合χ~2检验、联结系数AC、共同出现百分率PC和相似性指数OI的分析结果,发现种对间正负联结比小于1,种对间联结性较弱,群落结构不稳定。随着地表积水深度的减小,优势功能群的植株高度减小,植物比叶面积先增大后减小,叶干物质量和根冠比先减小后增大,总体变化趋势不大,比根长总体上呈增加的趋势。(3)水深环境通过改变土壤养分条件影响植物功能群的分布。在深水区,水深条件成为抑制功能群物种多样性的环境因子,植物功能群表现出单优化倾向,以挺水植物香蒲和水葱为主;在浅水区和间歇性积水区,土壤养分成为影响植物功能群的主要环境因子,以莎草科和禾本科为主;在潮湿区或无水区,水深不再是阻碍植物生长的环境因子,土壤含水量成为影响功能群多样性的关键环境因子。(4)土壤养分和水深条件是影响植物功能性状的关键环境因子。植物功能性状与环境因子的RDA排序第一轴表明,水深是影响植物功能性状的关键环境因子,植物高度随水深梯度的增加而增加,比叶面积、叶干物质量、根冠比和比根长均减小;第二轴表明,土壤养分条件成为影响植物比叶面积、根冠比和比根长的主要环境因子,土壤容重成为影响植物叶干物质量的主要环境因子。
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