天水小陇山锐齿栎群落土壤与生物多样性关系研究

【摘要】： 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

【关键词】：甘肃小陇山 锐齿栋群落 土壤 生物多样性 生物量 时空变化
【学位授予单位】：西北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：S714
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