騰格里沙漠東南緣植被格局對土壤資源的響應(yīng).pdf

1、本文運(yùn)用地統(tǒng)計學(xué)和數(shù)量生態(tài)學(xué)方法，研究了騰格里沙漠東南緣特殊地理位置和氣候條件下典型沙生植物白刺和沙冬青、地帶性植物紅砂和珍珠空間分布格局，并分析了生境土壤資源空間分布狀況，探討了該區(qū)植被分布格局對土壤資源的響應(yīng)。研究結(jié)果表明： 1.分布在騰格里沙漠東南緣不同生境白刺灌叢群落，白刺灌叢對沙埋深度的響應(yīng)差異主要體現(xiàn)在高生長和生物量上，白刺的蓋度和密度不僅受沙埋和風(fēng)蝕的影響，更主要的是受土壤資源中水分因子的限制。地下水的埋深和白刺植

2、株發(fā)育狀況的差異直接影響了白刺耐沙埋的能力，間接地影響了白刺沙堆的固沙效應(yīng)。湖盆低地的白刺灌叢沙堆趨向于大斑塊、小密度，空間自相關(guān)距離向較長的分布格局發(fā)展，而山前沖積扇區(qū)的則相反。湖盆低地自相關(guān)因素引起的灌叢沙堆大小和積沙體積空間異質(zhì)性占主要部分，山前沖積扇區(qū)因隨機(jī)因素引起的沙堆大小和積沙體積占控制著分布格局。 2.沙冬青生境地表的覆沙，導(dǎo)致了表層土壤質(zhì)地比深層土壤質(zhì)地粗的分布格局，這一特征有利于有限降水向深層土壤的入滲，有益于

3、深根性灌木種的繁衍，從而驗(yàn)證了國內(nèi)外學(xué)者提出有關(guān)土壤質(zhì)地與植物生活型分布優(yōu)勢地位的“二分法”(Dichotomy)概念模型。深層30～100cm土壤水分的高度自相關(guān)空間異質(zhì)性的細(xì)紋里格局為深根性灌木種的生存提供了有益的水環(huán)境，這也許是沙冬青這種古地中海孑遺植物種能夠在該地區(qū)長期維持其穩(wěn)定性并繁衍至今的重要原因之一。在同一生境，對沙冬青及其他幾個優(yōu)勢種的分布格局分析表明：在較大尺度上土壤養(yǎng)分的異質(zhì)性斑塊和高度自相關(guān)促使沙冬青和油蒿呈聚集分

4、布，霸王為均勻分布；而小尺度上油蒿和霸王呈均勻分布格局。受小尺度(30m)范圍深層土壤水分和養(yǎng)分空間異質(zhì)性的影響，當(dāng)自相關(guān)尺度為30m時，種群多的空間依賴性由正相關(guān)變?yōu)樨?fù)相關(guān)，多度的這種空間依賴性特點(diǎn)在一定程度上也決定著沙冬青種群的蓋度、高度和生物量空間分布格局。與油蒿和霸王相比較，沙冬青種群各性狀的空間異質(zhì)性尺度最大，這在一定程度上暗示了沙冬青在該生境有較大斑塊分布格局和潛在空間占據(jù)能力。 騰格里沙漠東南緣沙冬青種群的分布除受

5、覆沙的影響外，還與其下深層土壤性狀有著密切的關(guān)系。通過TWINSPAN聚類和CCA排序結(jié)果表明研究區(qū)沙冬青分為3組類群。沙冬青群落重要值和土壤資源參數(shù)CCA排序結(jié)果表明：沙冬青群落對土壤資源的要求以覆沙厚、pH、陽離子交換量、10～40cm土壤質(zhì)地(分形維數(shù))和40～60cm土層水分為主。伴生灌木種油蒿和霸王等種也有相近的資源需求，但是在土壤資源關(guān)系上，沙冬青與貓頭刺、檸條、駝絨藜、矮腳錦雞兒等有較大差異，這可解釋為沙冬青常與油蒿、霸王

6、有相同的生境分布，但在較小尺度上存在競爭關(guān)系的原因。 3.較大尺度上土壤資源的異質(zhì)性斑塊和高度自相關(guān)，導(dǎo)致荒漠化草原區(qū)和草原化荒漠區(qū)紅砂種群及其伴生灌木種的空間分布呈聚集分布，而較小尺度上土壤資源的異質(zhì)性和自相關(guān)性也使紅砂種群呈聚集分布。紅砂種群高生長不受土壤資源限制，但土壤資源的相對富饒增加了草原化荒漠區(qū)紅砂種群的蓋度、多度和單位面積生物量，提升了該植物種群落中的優(yōu)勢地位。較大尺度上荒漠化草原區(qū)較高的土壤資源異質(zhì)性和細(xì)紋理格局

7、，使紅砂種群各性狀的相對變異大于草原化荒漠區(qū)；小尺度上草原化荒漠區(qū)較高的土壤資源異質(zhì)性和細(xì)紋理格局，導(dǎo)致草原化荒漠區(qū)紅砂植株性狀較高的相對變異。 不同土壤資源水平紅砂植株個體性狀無顯著差異(p＞0.05)，但受土壤資源小尺度空間異質(zhì)性的影響，草原化荒漠區(qū)紅砂植株個體性狀空間自相關(guān)性異質(zhì)性小于荒漠化草原區(qū)，并且兩生境紅砂植株性狀表現(xiàn)出受不同尺度自相關(guān)因素控制的格局；草原化荒漠區(qū)自相關(guān)主要體現(xiàn)在23m的小尺度，而荒漠化草原區(qū)主要體現(xiàn)

8、在2m。草原化荒漠區(qū)紅砂植株個體有較大的自相關(guān)尺度，說明紅砂個體在該生境較強(qiáng)的空間占據(jù)能力，使其在該生境中有較高的優(yōu)勢地位。 紅砂植物種對土壤基質(zhì)有較強(qiáng)的適應(yīng)性，使得其在騰格里沙漠東南緣表現(xiàn)出了較寬的生態(tài)適應(yīng)性，但是利用TWINSPAN和CCA分析可將研究區(qū)紅砂群系分為四個類群。就紅砂本身而言，它與40～60cm土層水分和電導(dǎo)率有高度相關(guān)性，指示了紅砂在土壤鹽分運(yùn)動中的重要生態(tài)學(xué)作用，在紅砂種群性狀與土壤資源的關(guān)系中，多度與水分

9、和養(yǎng)分有較高的相關(guān)性，生物量僅與陽離子交換量有顯著的相關(guān)關(guān)系。 4.較大尺度，受土壤資源異質(zhì)性影響不同生境珍珠種群均呈聚集分布格局，小尺度受20～30cm土層水分較低空間異質(zhì)性的影響呈均勻分布格局。水分條件優(yōu)越的生境珍珠種群多度和生物量相對高，而種群的蓋度和高度不受土壤資源影響。與草原化荒漠區(qū)相比，荒漠化草原區(qū)土壤資源相對大的變異導(dǎo)致了珍珠種群各性狀較大的變異。不同生境珍珠植株個體性狀的差異體現(xiàn)在冠幅和生物量上。荒漠化草原區(qū)珍珠

10、個體植株空間異質(zhì)性由小尺度自相關(guān)性控制著分布格局，草原化荒漠區(qū)植株個體性狀空間異質(zhì)性由自相關(guān)因素和隨機(jī)因素共同導(dǎo)致。 分布在騰格里沙漠東南緣珍珠群系生境條件比較嚴(yán)酷，土壤養(yǎng)分貧瘠，TWINSPAN和CCA排序結(jié)果表明研究區(qū)珍珠群系主要分為兩大類。就珍珠而言，珍珠與土壤參數(shù)中土壤剖面水分、電導(dǎo)率、速效磷和速效鉀含量有密切關(guān)系。 。干旱區(qū)紅砂和珍珠分布格局與土壤資源的關(guān)系，表征了地帶性植被空間分布格局和對土壤資源的響應(yīng)特征，