天水小陇山锐齿栎群落土壤与生物多样性关系研究

摘要

作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.(3)时空动态特征.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.5.锐齿栎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1620m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1790m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,全P呈前一致后相反的趋势;全K、速效K与多样性在低海拔、高海拔相反,中海拔一致.(3)末期,以海拔1800m(或1780m)为界,都呈前一致后相反的趋势.(4)生物多样性与土壤因子的相关性分析表明:中期的多样性指数与有机质、全P和速效K显著相关,与全N高度相关,与其它因子弱相关;后期的多样性指数与PH值、全P高度相关,与全N、速效N、速效P和全K显著相关,与速效K不相关,与其它因子呈弱相关;末期的多样性指数与有机质、全N、速效N、全P和全K高度相关,与其它因子弱相关.(5)生物多样性与土壤因子之间关系的多元回归说明,中期79.3﹪的生物多样性可以由土壤PH值、全N、速效N、全P、速效P、全K和速效K的变化来解释;后期的生物多样性可以由有机质、PH值、全N、速效N和全P的变化来解释;末期的生物多样性可以由土壤PH值、全N、速效N、全P的变化来解释;最后从不同的海拔高度对土壤因子与生物多样性的关系作了相应的分析.