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喀斯特石漠化区植物水分适应机制的稳定同位素研究

容丽  
【摘要】:喀斯特石漠化是在90年代末期才受到普遍重视。它代表了独特的湿润区石质荒漠化生态系统。荒漠化是生态系统退化的过程和结果,破坏了系统结构,导致生态机能障碍。本论文试图通过植物群落和个体对环境梯度的反应,结合稳定同位素技术和植物生理生态学方法,针对喀斯特地区植物生长的限制因子——水分因子,认识石漠化过程对植物结构功能造成的改变,及植物在干旱环境中维持水分平衡的能力,探讨在喀斯特石漠化生境中植物对水分的竞争和利用策略。 通过对花江喀斯特低热河谷小流域典型石漠化样区的环境、植物指标分析,得出以下认识: 1 石漠化等级对环境背景的影响 (1)小气候梯度响应研究数据表明,石漠化一旦发生,植被覆盖率的下降,植被的生态调节作用也会严重退化,依次顺序为:潜在石漠化(L)>轻度石漠化(SL)>中度石漠化(M)>强度石漠化(ST)。 (2)在群落组成结构上,群落各层片内层次差异不显著,不同石漠化等级间群落盖度存在差异。无论是否发生石漠化,优势种都不明显。同一等级中相似性系数均值最高的是潜在石漠化,从潜在至强度石漠化间呈现轻微下降趋势,但差异不显著。群落所有物种共有度的几个谷值分别出现于L-SL、L-M之间。各石漠化等级间生物量及生物量年增长量总体上均具显著差异。各等级生物量变异系数为L>M>ST>SL,表明潜在石漠化植物群落稳定性最高,轻度最低。不同等级石漠化群落间多样性指数、均匀度指数、优势度和丰富度指数总体差异显著。多种多样性指数均表明随石漠化等级的加重有下降的趋势,丰富度指数表现为L>SL>ST=M;均匀度指数表明,轻度石漠化均匀度程度最低,群落稳定性低。从L—SL—M间βw多样性增加,且变化幅度很大,表明相邻群落类型间物种组成差异明显。 2 石漠化地区乔灌植物的水分来源 (1)干季末期(4月)的δD/δ~(18)O值明显低于降水集中的季节(7/8月),各因素对氢氧同位素的影响表现为石漠等级差异>石漠等级与季节交互效应>季节效应。雨季植物叶片黎明前水势与植物木质部水分的δD值成负相关关系。利用表土夏季降水的植物水势低于利用土壤下层水的植物。 (2)在干旱的4月,喀斯特皮下水成为强度石漠化样地植物水分的主要贡献者,野桐利用了高达76%皮下水,而清香木也利用了53%的皮下水;在雨季的7、8月,土壤下层水分成为植物水分的主要贡献者,尤其是常绿种土壤下层水均达


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