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巴丹吉林沙漠南緣植被物種多樣性及其與土壤特性的關(guān)系

2015-07-04 11:14:38董治寶羅萬銀逯軍峰李繼彥崔徐甲
西北植物學(xué)報(bào) 2015年2期
關(guān)鍵詞:灌木樣地群落

王 蒙,董治寶,羅萬銀,逯軍峰,李繼彥,崔徐甲,張 玉

(1 中國科學(xué)院 寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所 沙漠與沙漠化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,蘭州730000;2 陜西師范大學(xué) 旅游與環(huán)境學(xué)院,西安710062)

巴丹吉林沙漠位于阿拉善荒漠中心,是中國第二大沙漠[1],以其獨(dú)特的高大沙山-湖泊景觀著稱,引起了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注和研究興趣[2]。長期以來,有關(guān)該區(qū)的植被研究主要是20世紀(jì)60年代初期中國科學(xué)院內(nèi)蒙古-寧夏綜合考察隊(duì)對內(nèi)蒙古及其毗鄰地區(qū)的植被與草場的綜合考察[3],從植被群落結(jié)構(gòu)和物種多樣性角度的研究有阿拉善荒漠一年生植物層片物種多樣性[4-5]、植物多樣性與土壤理化性質(zhì)的關(guān)系[6]、雅布賴風(fēng)沙區(qū)物種多樣性[7]、阿拉善左旗植物物種多樣性的分布特征[8]等,但目前針對巴丹吉林沙漠周邊地區(qū)的植物多樣性研究較少。

植被物種組成與物種多樣性隨環(huán)境梯度的變化格局反映了群落環(huán)境的變化以及植物群落與環(huán)境變化的關(guān)系。植物分布與環(huán)境因子相互影響和制約,所有的環(huán)境因子中,土壤對植物的生長和分布起著非常重要的作用[9],尤其是在干旱區(qū)域,土壤含水量決定了植物的斑塊分布,進(jìn)而促進(jìn)了灌木叢下“肥島”的形成[10],土壤的空間異質(zhì)性增加,又進(jìn)一步影響了植物分布[11]。因此,了解植物與土壤因子之間的關(guān)系對旱區(qū)的管理和恢復(fù)非常重要。因此,本研究以巴丹吉林沙漠南緣阿拉善右旗和雅布賴附近的典型植被區(qū)為野外考察對象,探討植被物種組成和物種多樣性沿沙漠中心距離的變化特征,以及物種多樣性與樣地土壤因子之間的關(guān)系,旨在為該區(qū)退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)和重建提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)A 和B 位于巴丹吉林沙漠南緣(圖1),分別與阿拉善右旗和雅布賴相鄰,地形呈現(xiàn)南高北低特征,平均海拔分別為1 304m 和1 560m 左右。該地區(qū)屬溫帶荒漠干旱區(qū),為典型干燥大陸性氣候,常年日照充足,降水稀少,蒸發(fā)強(qiáng)烈,具體氣候參數(shù)詳見表1。該地區(qū)主要的植被有白刺(Nitraria tangutorum)、霸 王(Sarcozygiumxanthoxylum)、沙蒿(Artemisiadesterorum)、油蒿(Artemisiaordosica)、錦雞兒(Caraganasinica)等旱生和超旱生的灌木、半灌木,以及沙米(Agriophyllumsquarrosum)、碟果蟲實(shí)(Corispermumpatelliforme)等沙丘先鋒物種。

2 研究方法

2.1 樣地調(diào)查

由于巴丹吉林沙漠南緣地區(qū)路途艱險(xiǎn),本次調(diào)查分別從阿拉善右旗和雅布賴向巴丹吉林沙漠行駛,選取植被典型區(qū)域A 和B,植被調(diào)查從沙漠內(nèi)緣開始進(jìn)行,沿著沙漠中心向外的方向依次設(shè)置樣方,灌木樣方采用10m×10m 或5m×5m,并在灌木樣方的四角和中心設(shè)置1m×1m 樣方,用于草本調(diào)查。此次調(diào)查共設(shè)置灌木樣方22個(gè),草本樣方171個(gè)。其中,研究區(qū)A 中設(shè)置10個(gè)10m×10m和9個(gè)5m×5m 的灌木樣方、86個(gè)1m×1m 草本樣方;研究區(qū)B 中設(shè)置13個(gè)5m×5m 灌木樣方、8 5個(gè)1m×1m草本樣方(表2)。灌木調(diào)查內(nèi)容包括:物種、株數(shù)、高度、長短軸、蓋度、生長及分布狀況。草本調(diào)查內(nèi)容包括:物種、株數(shù)、高度、蓋度等。調(diào)查過程中注意記錄樣地狀況。同時(shí),在各灌木樣方內(nèi)用土鉆鉆取3個(gè)0~20cm 和20~40cm 土層的土樣,用于土壤有機(jī)質(zhì)含量等土壤理化參數(shù)的測定。另外,在調(diào)查的同時(shí)使用GPS 對調(diào)查地點(diǎn)定位,并記錄各樣地的海拔高度、地貌等環(huán)境因子。

圖1 研究區(qū)地理位置Fig.1 The geographic position of study areas

表1 研究區(qū)A和B的氣候狀況Table 1 Climatic condition of study areas

表2 研究區(qū)樣地基本情況Table 2 The basic case of the plot sites in the study areas

2.2 物種多樣性測度

2.2.1 α多樣性 本文采用重要值作為物種多樣性計(jì)算的依據(jù)[15]。

重要值(IV)計(jì)算公式為:IV=(Hr+Cr+Fr)/3式中,Hr為相對高度;Cr為相對蓋度;Fr為相對頻度。

物種多樣性測度選用豐富度指數(shù)、多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)和優(yōu)勢度指數(shù)4類,計(jì)算公式如下[16]:

(1)豐富度指數(shù)(R):R=S

(2)多樣性指數(shù):Shannon-Wiener指數(shù)(H′):

(3)均勻度指數(shù):Pielou指數(shù)(JSW):

(4)優(yōu)勢度指數(shù):Simpson優(yōu)勢度指數(shù)(C):

式中,Pi為樣方中第i種物種的相對重要值,S為樣地中的物種數(shù)。

2.2.2 β多樣性(1)Sorenson 群落相似性指數(shù)[17]:Cj=j(luò)/(a+b)

式中,j為兩個(gè)群落共有種數(shù);a和b分別為群落A和B的物種數(shù)。

(2)Bray-Curtis指數(shù)[18]:Cn=2jN/(aN+bN)

式中,aN為樣地A 的物種數(shù)目,bN為樣地B的物種數(shù)目,jN為樣地A(jNa)和B(jNb)共有種中個(gè)體數(shù)目較小者之和,即jN=∑min(jNa+jNb),本文使用重要值代替?zhèn)€體數(shù)目。

2.3 土壤理化參數(shù)測定

每個(gè)樣地的土壤數(shù)據(jù)是3 個(gè)重復(fù)樣品的平均值。土壤有機(jī)質(zhì)(OM)含量的測定采用重鉻酸鉀法;全氮含量(TN)用凱氏定氮法測定,有效氮含量(AN)用擴(kuò)散吸收法測定,全磷含量(TP)用鉬藍(lán)比色法測定,速效磷含量(AP)用鉬銻抗比色法測定,全鉀含量(TK)采用氫氟酸-高氯酸消煮,火焰光度計(jì)法測定,速效鉀含量(AK)采用醋酸銨浸提-火焰光度計(jì)法測定,土壤含水量(SW)的測定采用烘干法,土壤pH 值使用電位法測定,電導(dǎo)率(EC)使用電導(dǎo)率計(jì)測定。

2.4 數(shù)據(jù)分析

使用SPSS 19.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,以土壤的10個(gè)理化性質(zhì)指標(biāo)為自變量,以喬、灌、草分層的物種多樣性指數(shù)為因變量,對兩者之間進(jìn)行逐步多元回歸分析;研究區(qū)A 和B物種多樣性指數(shù)之間的比較采用t檢驗(yàn)。

3 結(jié)果與分析

3.1 研究區(qū)植被組成特征

研究區(qū)主要物種共計(jì)10科18屬20種(表3和表4),植被種類主要是沙漠旱生物種。通過計(jì)算各樣地植被重要值后發(fā)現(xiàn),研究區(qū)A 和B中樣地的植被群落類型都是灌木與草本植物群落。研究區(qū)A中,樣地A1、A2、A3中主要的灌木是白刺,其主要草本植物是一年生草本植物沙米和碟果蟲實(shí),其中A2中偶有灌木阿拉善沙拐棗,A3 中偶有灌木霸王;樣地A4、A5、A6中植被種類逐漸增多,灌木種增加了矮小灌木錦雞兒和紫菀木,一年生草本植物的優(yōu)勢程度減低,逐步被多年生草本植物代替,如沙蔥和戈壁針茅等,但是總體上仍然以灌木、矮小灌木為優(yōu)勢。研究區(qū)B中樣地B1的優(yōu)勢種是半灌木沙蒿,草本植物是以沙米為主,伴有阿魏、碟果蟲實(shí)和霧冰藜;樣地B2、B3、B4的灌木優(yōu)勢種都是霸王,主要的草本植物分別是多年生草本植物沙竹、戈壁針茅、沙蔥。總之,隨著樣地向沙漠外緣的延伸,研究區(qū)A 與B的樣地優(yōu)勢種數(shù)目都呈逐漸遞增的趨勢。

3.2 研究區(qū)植物生長型特征變化

植物生長型是表征群落外貌特征和垂直結(jié)構(gòu)的重要指標(biāo)[19],本研究中植物的生長型主要分為3個(gè)類型:灌木、一年生草本和多年生草本。圖2是研究區(qū)A 和B的樣地植物生長型特征。從圖2中可以看出,隨著樣地由沙漠內(nèi)緣向外緣的延伸,樣地物種數(shù)量逐漸增多,其中灌木與樣地物種數(shù)量變化呈一致的遞增趨勢。灌木層片作為荒漠區(qū)的穩(wěn)定層片[7],反映出了其變化趨勢對整個(gè)植物群落的重要影響。一年生草本植物在沙漠內(nèi)緣占優(yōu)勢,多年生草本在沙漠外緣數(shù)量增加,這種變化反映出了植物對不同生境長期適應(yīng)的結(jié)果。

3.3 研究區(qū)物種多樣性特征變化

3.3.1 α多樣性 研究區(qū)A 和B 中各樣地植物物種多樣性指數(shù)以及各樣地中灌木和草本的多樣性指數(shù)(圖3)的計(jì)算結(jié)果表明:(1)Shannon-Wiener指數(shù)和Simpson指數(shù)變化趨勢基本一致,都能很好地反映出植物物種多樣性在各樣地中的變化趨勢,而Simpson 優(yōu) 勢 度 指 數(shù) 與Shannon-Wiener 指 數(shù) 和Simpson指數(shù)則呈相反的變化趨勢;(2)不同群落結(jié)構(gòu)的物種多樣性指數(shù)差異顯著,其中,灌木層片同樣地的Shannon-Wiener指數(shù)和Simpson指數(shù)變化趨勢一致,表現(xiàn)為隨著樣地向沙漠外緣的延伸而遞增;草本層片的Shannon-Wiener指數(shù)和Simpson指數(shù)在研究區(qū)A 中是先遞增后減少,在研究區(qū)B中變化幅度小,趨勢不定;(3)隨著樣地向沙漠外緣的延伸,樣地的Simpson優(yōu)勢度指數(shù)呈遞減趨勢,并以灌木層片變化最為顯著。(4)均勻度指數(shù)反映物種多度分布的均勻程度。在研究區(qū)A 和B中,物種數(shù)量總體較少,各層片結(jié)構(gòu)數(shù)量差異不大,因此表現(xiàn)在均勻度指數(shù)上,均呈現(xiàn)普遍較高的趨勢。

表3 研究區(qū)A樣地植被重要值及其排序Table 3 The vegetation IV(important value)in A study area

表4 研究區(qū)B樣地植被重要值及其排序Table 4 The vegetation IV in B study area

另外,t檢驗(yàn)結(jié)果(表5)顯示,研究區(qū)A 與研究區(qū)B的樣地、灌木層物種多樣性指數(shù)差異均不顯著,而草本層的差異大多達(dá)到顯著水平;研究區(qū)B的草本層豐富度指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)、Simpson指數(shù)和Simpson優(yōu)勢度指數(shù)顯著高于研究區(qū)A。

3.3.2 β多樣性 β多樣性是指沿著環(huán)境梯度的變化物種替代的程度[20],與α多樣性一起構(gòu)成群落或生態(tài)系統(tǒng)總體多樣性或一定地段的生物異質(zhì)性[21]。本試驗(yàn)采用Sorenson指數(shù)和Bray-Curtis指數(shù)反映研究區(qū)A 和B 中植物物種隨著樣地向外延伸的變化規(guī)律(圖4)。結(jié)果顯示,研究區(qū)A 和B 的Sorenson指數(shù)變化趨勢不一致,而Bray-Curtis指數(shù)變化趨勢基本一致。研究區(qū)A 中,Sorenson指數(shù)先增加后減少、又增加,變化不穩(wěn)定,Bray-Curtis指數(shù)則表現(xiàn)出下降趨勢,在樣地A1和A2、樣地A2和A3之間較高,下降幅度小,隨著樣地向沙漠外緣延伸,Bray-Curtis指數(shù)下降趨勢顯著;研究區(qū)B 中,兩個(gè)指數(shù)變化趨勢同研究區(qū)A 表現(xiàn)相似,Sorenson指數(shù)先增加后減少,而Bray-Curtis指數(shù)在樣地B1和B2之間較高,樣地B2 和B3 之間Bray-Curtis指數(shù)明顯下降,這說明沙漠內(nèi)緣樣地群落之間的物種替換速率較高,隨著樣地向沙漠外緣延伸,植物群落之間的物種替換速率降低,并且呈現(xiàn)出一致的下降趨勢。

圖2 研究區(qū)A 和B各樣地植被生長型特征Fig.2 The growth form characteristics of plots in A and B study areas

圖3 研究區(qū)A 和B各樣地α多樣性特征Fig.3 α-diversity of plots in A and B study areas

表5 研究區(qū)A與B的α多樣性指數(shù)的t 檢驗(yàn)Table 5 t-test ofα-diversity indices in A and B study areas

3.4 研究區(qū)土壤因子變化特征

圖4 研究區(qū)A 和B的β多樣性特征Fig.4 β-diversity of plots in A and B study areas

表6和表7分別列出了研究區(qū)A 和B剖面0~20cm及20~40cm的土壤因子數(shù)據(jù)特征值,從表6中可以看出,研究區(qū)A 剖面0~20cm 的土壤養(yǎng)分含量較低,并且最大值、最小值、平均值和極差均有較大差別,其中有效氮含量的變異系數(shù)最大,表明土壤有效氮含量在研究區(qū)A 中空間變異最大,pH 的變異系數(shù)最小。研究區(qū)B 剖面0~20cm 的土壤有機(jī)質(zhì)含量較研究區(qū)A 高,但最大值只有0.769%,說明該區(qū)土壤比較貧瘠,其他土壤養(yǎng)分含量也存在明顯差異,其中空間變異最大的是有機(jī)質(zhì)含量,速效鉀含量的變異系數(shù)最小。

對比0~20cm 土壤因子的特征,20~40cm 的土壤因子在不同地點(diǎn)依然存在較大差別,研究區(qū)A中,pH 的變異系數(shù)依然最小,而其他土壤因子的空間變異均較大。研究區(qū)B剖面20~40cm 與0~20 cm 的土壤因子變異情況相似,速效鉀含量的空間變異最小。總體上看,土壤因子中,pH的變異系數(shù)差別最小,表明該區(qū)pH 的空間變異最低。

表6 研究區(qū)A和B的土壤因子(0~20cm)統(tǒng)計(jì)特征值Table 6 Statistic eigenvalues of soil factors(0-20cm)in A and B study areas

表7 研究區(qū)A和B的土壤因子(20~40cm)統(tǒng)計(jì)特征值Table 7 Statistic eigenvalues of soil factors(20-40cm)in A and B study areas

3.5 研究區(qū)植物物種多樣性與土壤因子的關(guān)系

物種多樣性指數(shù)與立地土壤因子的相關(guān)性分析表明:在剖面0~20cm 中(表8),樣地的物種多樣性指數(shù)中只有豐富度指數(shù)與土壤的有機(jī)質(zhì)含量表現(xiàn)出顯著(P<0.05)正相關(guān);灌木層的物種多樣性指數(shù)中,豐富度指數(shù)受土壤含水量的影響較大,具有顯著正相關(guān)關(guān)系,均勻度指數(shù)與全氮含量和全鉀含量均具有顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系;草本層的物種多樣性指數(shù)與土壤因子均具有顯著關(guān)系,其中,豐富度指數(shù)與有機(jī)質(zhì)含量和全氮含量分別呈有顯著的正相關(guān)和負(fù)相關(guān),Shannon-Wiener指數(shù)和優(yōu)勢度指數(shù)均受有機(jī)質(zhì)含量的影響,具有顯著正相關(guān)關(guān)系,均勻度指數(shù)受全磷含量和全鉀含量的影響最大,具有顯著的正相關(guān)關(guān)系。

同時(shí),相比剖面0~20cm,剖面20~40cm中的土壤因子與物種多樣性指數(shù)的相關(guān)關(guān)系情況具有很大差異(表9)。其中,草本層的多樣性指數(shù)與全氮含量相關(guān)性較高,其中的豐富度指數(shù)是顯著的負(fù)相關(guān),Shannon-Wiener指數(shù)和Simpson指數(shù)具有極顯著(P<0.01)負(fù)相關(guān)關(guān)系,優(yōu)勢度指數(shù)呈極顯著正相關(guān);樣地和草本層的多樣性指數(shù)(除均勻度指數(shù)外)與速效磷含量的相關(guān)關(guān)系達(dá)到顯著水平;草本層的豐富度指數(shù)和Shannon-Wiener指數(shù)與PH 值分別達(dá)到極顯著和顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。

表8 物種多樣性與剖面(0~20cm)土壤因子的相關(guān)系數(shù)Table 8 The correlation coefficient between species diversity and soil factors in cross-section 0-20cm

表9 物種多樣性與剖面(20~40cm)土壤因子的相關(guān)系數(shù)Table 9 The correlation coefficient between species diversity and soil factors in cross-section 20-40cm

表10 物種多樣性指數(shù)與土壤因子的逐步多元回歸Table 10 Stepwise multiple regression of species diversity indices and soil factors

進(jìn)一步對物種多樣性指數(shù)和土壤因子進(jìn)行逐步多元回歸分析,結(jié)果(表10)表明,土層0~20cm 和20~40cm 的土壤因子對草本層的物種多樣性指數(shù)影響最大,對灌木層的影響最??;土壤有機(jī)質(zhì)、全氮及速效鉀含量與植物多樣性指數(shù)的相關(guān)性較顯著,說明這3個(gè)土壤因子對群落多樣性的影響較大。

4 討 論

4.1 植被群落特征

巴丹吉林沙漠南緣地區(qū)的植被調(diào)查結(jié)果表明,該區(qū)域的灌木以白刺和沙蒿為主,沙漠內(nèi)緣的草本植物主要是一年生固沙先鋒物種沙米和碟果蟲實(shí),隨著向沙漠外緣的延伸,多年生草本植物的種類和數(shù)量增多。這主要是由于沙漠內(nèi)緣多為流動沙丘,沙埋情況嚴(yán)重,一年生植物種子萌發(fā)對適宜萌發(fā)條件具有很快的反應(yīng)能力[22],在降水較少的情況下也能迅速完成生活史[5],與白刺、沙蒿等抗旱生灌木組成該區(qū)域的植物群落。隨著向沙漠外緣的延伸,樣地生境變化,沙丘流動性減弱,土壤持水能力增強(qiáng),對水分要求較高的多年生草本植物增多,多年生草本植物具有比一年生草本植物更強(qiáng)的抵抗環(huán)境擾動和保持種群穩(wěn)定的能力[23],群落結(jié)構(gòu)逐步穩(wěn)定,且更加復(fù)雜化和多樣化。

4.2 物種多樣性特征

物種多樣性是群落的基本特征,不僅表征群落的組成結(jié)構(gòu),也是對環(huán)境狀況的指示[24]。本研究采用α多樣性和β多樣性相結(jié)合的方法探討隨著樣地向沙漠外緣的延伸其總體多樣性的特征變化。α多樣性顯示了樣地的Shannon-Wiener指數(shù)和Simpson指數(shù)逐漸上升,Simpson 優(yōu)勢度指數(shù)呈遞減趨勢;根據(jù)本研究區(qū)的樣地位置,可以認(rèn)為在該區(qū)域物種多樣性存在緯度梯度特性,這與大多研究結(jié)果一致[25-27]:物種多樣性隨著緯度的不斷降低而增加。通過對灌木層和草本層的多樣性進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)灌木層與樣地變化趨勢一致,表明了優(yōu)勢種的生態(tài)功能對群落的決定作用[28];草本層的物種多樣性指數(shù)變化幅度較小,雖然對樣地物種多樣性起到了一定的作用,但貢獻(xiàn)不大。根據(jù)穩(wěn)定性和多樣性假說理論[29],灌木作為該區(qū)域的優(yōu)勢物種,在無人干擾情況下,其穩(wěn)定程度可以揭示群落的穩(wěn)定程度[30],對于維持荒漠生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性、生態(tài)服務(wù)功能及穩(wěn)定性等方面具有重要作用。另外,t檢驗(yàn)表明研究區(qū)B的草本層在豐富度指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)、Simpson指數(shù)和Simpson優(yōu)勢度指數(shù)顯著高于研究區(qū)A,可能是由于巴丹吉林沙漠東南多、西北少的降水特征所致。

Sorenson指數(shù)在該研究區(qū)A 和B 中變化趨勢不一致,主要是因?yàn)樵撝笖?shù)以物種個(gè)數(shù)為測度,屬于β多樣性的二元屬性數(shù)據(jù)的測度方法,它只考慮物種是否出現(xiàn),而忽略了種的蓋度、多度等重要信息[31]。再應(yīng)用數(shù)據(jù)測度方法——以重要值為測度的Bray-Curtis指數(shù)進(jìn)一步分析[32],結(jié)果表明Bray-Curtis指數(shù)呈現(xiàn)下降趨勢,說明植物群落之間的物種替換速率降低,群落從沙漠內(nèi)緣延伸到外緣的過程中,因沙丘的流動性減少,一年生草本植物(沙米、碟果蟲實(shí)等)逐漸退出群落的組成,到多年生草本植物的出現(xiàn)(樣地A3 到A4 和B1 到B2)使得Bray-Curtis指數(shù)加劇下降,之后Bray-Curtis指數(shù)減低緩慢主要是因?yàn)槿郝渲械闹饕锓N差異不明顯,這些物種主要表現(xiàn)為生態(tài)位較廣的灌木、半灌木及多年生草本植物。

4.3 物種多樣性與土壤特性的關(guān)系

氣候、土壤、地貌等環(huán)境因子和植被是相互影響和制約的[29],目前,關(guān)于兩者關(guān)系的研究比較多[33-35],但是并沒有形成統(tǒng)一的結(jié)論,主要是因?yàn)橹脖环植几窬植坏芏喾N環(huán)境因子(氣候、地形和土壤等)的控制[36],而且土壤因子也受多種環(huán)境因子(如地形中的微環(huán)境、母質(zhì)等)影響,且土壤因子之間又相互影響和作用[37]。

在干旱半干旱地區(qū),土壤氮含量是植被生長的主要限制因子之一[38-39];Dregne[40]指出在荒漠生態(tài)系統(tǒng)中,氮和磷是植被生長最常見的限制元素;但是,除此之外,土壤有機(jī)質(zhì)與植被蓋度、生物量以及多樣性指數(shù)的關(guān)系也相當(dāng)密切[41]。本研究通過對巴丹吉林沙漠南緣植物多樣性指數(shù)與立地土壤因子的相關(guān)分析及逐步多元回歸分析,結(jié)果同樣表明土壤有機(jī)質(zhì)和土壤氮含量對植被的影響較大,并對草本植物的影響達(dá)到顯著水平,其中有機(jī)質(zhì)與草本植物的豐富度指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)和Simpson指數(shù)呈顯著正相關(guān)關(guān)系,主要是因?yàn)椴荼局参锏目葜β淙~比灌木的更易降解,是土壤有機(jī)質(zhì)的主要來源[41];另外,剖面20~40cm 中的土壤速效磷與該區(qū)域樣地物種多樣性和草本層物種多樣性之間存在不同程度的相關(guān)性,其中總氮含量與草本植物的豐富度指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)和Simpson指數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系,這與Goldberg和Miller[42]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致,即N 含量的增加降低了物種多樣性。土壤水分含量受土壤條件、地形和植被的影響[11],該研究區(qū)域土壤含水量除了0~20cm 與灌木豐富度指數(shù)呈顯著正相關(guān)之外,其余的相關(guān)關(guān)系并未達(dá)到顯著水平,可能是因?yàn)橹脖簧L區(qū)域比裸地上蒸發(fā)量高,土壤含水量低[43],也有研究表明深度土壤水分對植被的影響更直接[44]??傊参锶郝湮锓N多樣性與土壤梯度的相關(guān)關(guān)系不一致,不同區(qū)域的土壤影響因子不同,主要是局部生境異質(zhì)性的結(jié)果[45],人為干擾也是不可忽視的影響因子[46]。因此,在恢復(fù)該區(qū)域物種多樣性的同時(shí),應(yīng)該結(jié)合土壤性質(zhì)特點(diǎn),以恢復(fù)和重建該區(qū)生態(tài)系統(tǒng)。

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