呼伦贝尔寸草苔草原群落特征及物种多样性与土壤理化性质的关系.pdf

第4 3卷第5期2 0 2 3年1 0月水土保持通报B u l l e t i no fS o i l a n dW a t e rC o n s e r v a t i o nV o l.4 3,N o.5O c t.,2 0 2 3 收稿日期:2 0 2 2-0 9-1 3 修回日期:2 0 2 3-0 2-0 2 资助项目:国家自然科学基金面上项目“基于联合物种分布模型的呼伦贝尔草地退化评价及未来潜在风险预测”(4 1 9 7 1 0 6 1);国家自然科学基金国际(地区)合作与交流项目“中国阿根廷温带草原退化合作研究:现状评价与恢复策略”(3 2 0 6 1 1 2 3 0 0 5)第一作者:崔盛超(1 9 9 4),男(蒙古族),内蒙古自治区锡林郭勒盟人,硕士研究生,研究方向为荒漠化防治。E m a i l:f 1 5 7 5 4 8 8 9 3 9 7 1 6 3.c o m。通信作者:杨晓晖(1 9 6 8),男(汉族),内蒙古自治区赤峰市人,博士,研究员,研究方向为草地恢复和荒漠生态学研究。E m a i l:y a n g x h c a f.a c.c n。呼伦贝尔寸草苔草原群落特征及物种多样性与土壤理化性质的关系崔盛超1,图 雅1,萨 拉2,朱媛君3,杨晓晖3,张克斌1(1.北京林业大学 水土保持学院,北京1 0 0 0 8 3;2.呼伦贝尔市林业和草原事业发展中心,内蒙古 呼伦贝尔0 2 1 0 0 8;3.中国林业科学研究院 荒漠化研究所/生态保护与修复研究所,北京1 0 0 0 9 1)摘 要:目的研究内蒙古呼伦贝尔寸草苔草原群落特征及物种多样性与土壤理化性质的关系,为草原生态系统的保护和恢复提供科学参考。方法对呼伦贝尔寸草苔草原9 5个典型样地进行群落调查,研究呼伦贝尔寸草苔草原4种群落类型间群落特征及物种多样性与土壤理化性质之间的关系。结果群落特征中,地上生物量、物种丰富度和S h a n n o n-W i e n e r指数在4种群落类型间以寸草苔一二年生草类群落最高;土壤理化性质中,全氮和全磷均以寸草苔根茎型草类群落最高。寸草苔丛生草类群落和寸草苔杂类草群落中,土壤有机碳、全氮、全磷与地上生物量、地下生物量呈显著正相关关系。寸草苔根茎型草类群落和寸草苔一二年生草类群落中,土壤有机碳、全氮、全磷与S h a n n o n-W i e n e r指数、S i m p s o n指数、P i e l o u指数呈显著负相关关系。结论呼伦贝尔寸草苔草原群落特征在4种群落类型间存在不同程度差异,土壤理化性质中土壤有机碳、全氮和全磷是影响群落特征和物种多样性差异的主要因子。关键词:呼伦贝尔;寸草苔草原;群落特征;物种多样性;土壤理化性质文献标识码:A 文章编号:1 0 0 0-2 8 8 X(2 0 2 3)0 5-0 0 2 7-0 8 中图分类号:Q 9 4 8.1 1 3文献参数:崔盛超,图雅,萨拉,等.呼伦贝尔寸草苔草原群落特征及物种多样性与土壤理化性质的关系J.水土保持通报,2 0 2 3,4 3(5):2 7-3 4.D O I:1 0.1 3 9 6 1/j.c n k i.s t b c t b.2 0 2 3.0 5.0 0 4;C u iS h e n g c h a o,T uY a,S aL a,e t a l.R e l a t i o n s h i pb e t w e e nc o mm u n i t yc h a r a c t e r i s t i c sa n ds p e c i e sd i v e r s i t yo fC a r e xd u r i u s c u l aa n ds o i l p h y s i o c h e m i c a l p r o p e r t i e s i nH u l u n b u i rs t e p p eJ.B u l l e t i no fS o i la n d W a t e rC o n s e r v a t i o n,2 0 2 3,4 3(5):2 7-3 4.R e l a t i o n s h i pB e t w e e nC o mm u n i t yC h a r a c t e r i s t i c sa n dS p e c i e sD i v e r s i t yo fC a r e xD u r i u s c u l aa n dS o i lP h y s i o c h e m i c a lP r o p e r t i e s i nH u l u n b u i rS t e p p eC u iS h e n g c h a o1,T uY a1,S aL a2,Z h uY u a n j u n3,Y a n gX i a o h u i3,Z h a n gK e b i n1(1.S c h o o l o fS o i la n dW a t e rC o n s e r v a t i o n,B e i j i n gF o r e s t r yU n i v e r s i t y,B e i j i n g1 0 0 0 8 3,C h i n a;2.H u l u n b u i rF o r e s t r ya n dG r a s s l a n dE n t e r p r i s eD e v e l o p m e n tC e n t e r,H u l u n b u i r,I n n e rM o n g o l i a0 2 1 0 0 8,C h i n a;3.I n s t i t u t eo fD e s e r t i f i c a t i o n/I n s t i t u t eo fE c o l o g i c a lC o n s e r v a t i o na n dR e s t o r a t i o n,C h i n e s eA c a d e m yo fF o r e s t r y,B e i j i n g1 0 0 0 9 1,C h i n a)A b s t r a c t:O b j e c t i v eT h er e l a t i o n s h i p sb e t w e e nc o mm u n i t yc h a r a c t e r i s t i c s,s p e c i e sd i v e r s i t y,a n ds o i lp h y s i c a l a n dc h e m i c a l p r o p e r t i e so fC a r e xd u r i u s c u l ai nH u l u n b e i e r s t e p p ew e r ea n a l y z e d i no r d e r t op r o v i d eas c i e n t i f i cr e f e r e n c ef o rt h ep r o t e c t i o na n dr e s t o r a t i o no fg r a s s l a n de c o s y s t e m s.M e t h o d sN i n e t y-f i v es a m p l ep l o t s t y p i f y i n g t h eH u l u n b e i e rC.d u r i u s c u l as t e p p ew e r e s t u d i e d.T h e r e l a t i o n s h i p sb e t w e e nc o mm u n i t yc h a r a c t e r i s t i c so f f o u rc o mm u n i t yt y p e sa n ds p e c i e sd i v e r s i t ya n ds o i lp h y s i c a l a n dc h e m i c a lp r o p e r t i e sw e r es t u d i e d.R e s u l t s W i t hr e g a r d t o t h e c o mm u n i t yc h a r a c t e r i s t i c s,a b o v e g r o u n db i o m a s s,s p e c i e s r i c h n e s s,a n dS h a n n o n-W i e n e r i n d e xw e r es i g n i f i c a n t l yd i f f e r e n t a m o n gt h ef o u rc o mm u n i t yt y p e s.T h ec o mm u n i t yo fC.d u r i u s c u l a-a n n u a la n db i e n n i a lh e r b sw a st h eh i g h e s t.W i t hr e g a r dt ot h es o i lp h y s i c a la n dc h e m i c a lp r o p e r t i e s,t o t a ln i t r o g e na n dt o t a l p h o s p h o r u sw e r e t h eh i g h e s t i nt h ec o mm u n i t yo fC.d u r i u s c u l a-r h i z o m eh e r b s.S o i lo r g a n i cc a r b o n,t o t a ln i t r o g e n,a n dt o t a lp h o s p h o r u sw e r es i g n i f i c a n t l yp o s i t i v e l yc o r r e l a t e dw i t ha b o v e-g r o u n db i o m a s sa n db e l o w-g r o u n db i o m a s s i nt h eC.d u r i u s c u l a-c l u m ph e r b s c o mm u n i t ya n dt h eC.d u r i u s c u l a-f o r b s c o mm u n i t y.S o i lo r g a n i cc a r b o n,t o t a ln i t r o g e n,a n dt o t a lp h o s p h o r u sw e r es i g n i f i c a n t l yn e g a t i v e l yc o r r e l a t e dw i t h t h eS h a n n o n-W i e n e r i n d e x,S i m p s o n i n d e x,a n dP i e l o u i n d e x i n t h eC.d u r i u s c u l a-r h i z o m eh e r b sc o mm u n i t ya n dt h eC.d u r i u s c u l a-a n n u a l a n db i e n n i a lh e r b sc o mm u n i t y.C o n c l u s i o nT h e r ew e r ed i f f e r e n c e s i nc o mm u n i t yc h a r a c t e r i s t i c sa m o n gt h e f o u rc o mm u n i t yt y p e s i nt h eC.d u r i u s c u l as t e p p e.S o i l o r g a n i cc a r b o n,t o t a ln i t r o g e n,a n dt o t a lp h o s p h o r u sw e r et h em a i nf a c t o r sa f f e c t i n gt h ed i f f e r e n c e s i nc o mm u n i t yc h a r a c t e r i s t i c sa n ds p e c i e sd i v e r s i t y.K e y w o r d s:H u l u n b u i r;C a r e xd u r i u s c u l as t e p p e;c o m m u n i t yc h a r a c t e r i s t i c s;s p e c i e sd i v e r s i t y;s o i lp h y s i o c h e m i c a lp r o p e r t i e s 近年来,由于长期受全球气候变化和人为活动等因素的影响,天然草原出现大面积退化,不但严重影响当地人民的生产生活,并会进一步对草原生态系统稳定甚至是全国生态环境安全造成一定程度的影响,所以对草原生态环境的保护显得尤为重要1-5。鉴于此,为优化草原区域生态系统的结构配置和物种组成,分析土壤理化性质作用下寸草苔草原植物群落动态响应过程及差异,探究呼伦贝尔寸草苔草原群落特征及物种多样性现状,本文对寸草苔草原针对不同群落的群落特征、物种多样性及土壤理化性质进行测定和分析,将植物土壤两个因子结合起来作为一个整体,深入研究其内在变化、制约规律,阐明寸草苔草原群落特征差异及土壤因子对群落特征和物种多样性的影响和不同群落间土壤驱动因子的影响差异。草原是世界上分布最广的植被类型,同时也是陆地生态系统中重要的生态系统类型之一6。中国草原面积约为4.0 01 08h m2,占国土面积的4 0.7%,其中,呼伦贝尔天然草原面积为9.9 71 06h m2,是世界四大草原之一,同时也是中国北方保存相对完好的草原牧区7。草原生态系统是中国陆地生态系统的主体,兼具中国北方生态屏障及为广大农牧民提供生产和生活资料的重要功能;此外,草原在防风固沙、涵养水源、调节区域气候和生态保护等方面发挥着重要作用8-9。土壤作为草原生态系统的重要组成部分,是物质和能量交换的重要场所,其中贮存着大量的碳、氮、磷等营养物质,不仅直接影响着植物生理特征,并决定着生态系统的结构、功能和生产力水平1 0-1 2,同时,草地群落结构及物种多样性也与土壤养分供给水平密切相关1 3,在土壤植物系统中,土壤制约着植物群落,影响着植物群落的类型、分布和动态,同时,植物群落也会反作用于土壤,改善其生境条件,使群落得以发展,二者相互制约、相互依存,共同发展1 4。寸草苔(C a r e xd u r i u s c u l a)为莎草科(C y p e r a c e a e)苔草属(C a r e x)多年生根茎型植物,主要分布于典型草原和草甸草原的山坡、路边或河岸湿地,在中国内蒙古、吉林、黑龙江等省份均有分布1 5,经常作为伴生种出现在各种以禾草为建群种的群落底层,当外界原因引起草原退化时,多年生禾草物种会逐渐减少甚至消失,寸草苔则发展成为优势植物,原始植物群落退化演替成为寸草苔群落,甚至很可能发展为单优势群落。由此可见,寸草苔群落特征变化在草原退化的群落演替过程中具有特殊作用1 6-1 7。现有对于寸草苔草原的研究主要集中在个体和群落水平上,包括生物学与生态学特性,以及群落特征变化的数量作为指标开展了诸如密度、群集度、优势度等种群动态方面的比较研究1 8;在种群水平上,主要是关于寸草苔无性系种群分株结构1 9、生殖分株种子生产和种群分株生长可塑性等方面的研究2 0,对于寸草苔群落特征及物种多样性与土壤理化性质的关系鲜有报道。本文选取呼伦贝尔寸草苔草原作为研究对象,探究寸草苔草原4种群落类型(寸草苔丛生草类群落、寸草苔根茎型草类群落、寸草苔杂类草群落以及寸草苔一二年生草类群落)之间群落特征和物种多样性之间的差异及其与土壤理化性质的关系,为退化草原生态系统的保护和恢复以及草原的可持续发展提供理论依据和科学参考。1 研究区概况和研究方法1.1 研究区概况研究区位于内蒙古自治区呼伦贝尔的典型草原区(4 5 4 9 4 3 5 0 0 0 2 5 N,1 1 8 3 4 4 7 1 2 0 3 0 4 6 E)2 1,呼伦贝尔典型草原是欧亚草原的重要组成部分,也是中国北方草原的主要部分,地处内蒙古自治区东北部,大兴安岭以西,是牧业六旗市 陈巴尔虎旗、新巴尔虎左旗、新巴尔虎右旗、鄂温克族自治旗、满洲里市和 海 拉 尔 区 所 含 草 原 的 总 称,海 拔 高 度5 0 09 0 0m。该区域属于温带半湿润半干旱大陆性气候,夏季炎热多雨,冬季寒冷干燥,多年平均气温在82 水土保持通报 第4 3卷-30,年降雨量在2 5 04 0 0mm之间,全年降雨量变化较大并呈现由西向东逐渐递增的趋势,无霜期8 01 5 5d,日照充足,雨热同期。草原土壤主要以黑土、黑钙土、暗棕壤等为主,草原植被类型以大面积的旱生的根茎型禾草、丛生禾草为主,植物优势种为羊草、寸草苔、大针茅(S t i p ag r a n d i s)、冰草(A g r o-p y r o nc r i s t a t u m)、糙隐子草(C l e i s t o g e n e ss q u a r r o-s a)等2 1-2 3。1.2 研究方法1.2.1 样方调查 本研究将寸草苔草原划分为4种群落类型,调查时间选在2 0 2 0年78月草原植物的生长季,根据内蒙古植被图2 4和实际考察情况,在研究区域内共选择9 5个典型样地(图1)。植物调查采用样方法,每个样地设置3个1m1m的样方,样方距离大于5m,分别调查并记录每个样方内全部的植物种类、株数及每个植物种的高度、盖度并估算样方的总盖度;同时记录样方的基本信息,包括海拔、经度、纬度和群落类型类别等,同时齐地面剪取样方内的全部植物,按种类分别装袋,置于8 0烘干至恒质量并称重,据此记录地上生物量;在每个样方内沿对角线等距设置3个采样点,用直径为1 0c m的土钻采集土表以下03 0c m深度的土壤样品装袋带回备用,用直径为1 0c m的根钻采集土表以下03 0c m深度的植物根系,反复清洗后置于8 0烘干至恒质量并称重,进而依据根钻截面积换算1m2样方对应的地下生物量,据此记录样方地下生物量。图1 研究区样地分布F i g.1 D i s t r i b u t i o no f s a m p l ep l o t s i nr e s e a r c ha r e a1.2.2 物种重要值和多样性计算 植物群落物种重要值计算公式2 5为:重要值(i m p o r t a n tv a l u e)=(相对高度+相对密度+相对盖度)/3(1)式中:相对高度(r e l a t i v eh e i g h t)=某一植物种的高度/各植物种高度之和1 0 0;相对密度(r e l a t i v ed e n-s i t y)=某一植物种的个体数/全部植物种个体数之和1 0 0;相对盖度(r e l a t i v ec o v e r a g e)=某一植物种的盖度/各植物种的分盖度之和1 0 0。物种多样 性指数计算,选取物种丰 富度(S)、S h a n n o n-W i e n e r多样性指数(H)、S i m p s o n物种多样性指数(D)、P i e l o u均匀度指数(J),各指数计算公式2 1为:物种丰富度指数:S=出现在样方内物种总数目(2)S h a n n o n-W i e n e r多样性指数:H=-si=1Pil n(Pi)(3)S i m p s o n多样性指数:D=1-si=1P2i(4)P i e l o u均匀度指数:J=H/l nS(5)式中:S为出现在样方内物种总数目;Pi为/(为重要值);H为S h a n n o n-W i e n e r多样性指数。1.2.3 土壤理化性质选取与测定 土壤全氮(t o t a ln i t r o g e n,T N)、全磷(t o t a lp h o s p h o r u s,T P)、有机碳(s o i lo r g a n i cc a r b o n,S O C)、土壤容重(s o i lb u l kd e n s i t y,B D)、土壤p H值是分析土壤养分含量及土壤性能的常用指标,因此本研究选取以上指标作为影响寸草苔群落特征及物种多样性的主要土壤理化性质进行测定。土壤容重的测定采用环刀法;土壤p H值的测定采用电位法;全氮的测定采用半微量凯反定氮法;全磷的测定采用HC l O4H2S O4熔融钼锑抗比色法和土壤有机碳的测定采用重铬酸钾浓硫酸外加热氧化法2 6-2 8。1.3 数据统计与分析使用A r c M a p1 0.2软件绘制研究区样地分布,使用O r i g i np r o2 0 2 1软件绘制直方图和拟合关系图,使用R 4.1.3软件进行P e a r s o n相关性分析,用“c o r r p l o t”包的“c o r”函数进行土壤理化性质对群落特征和物种多样性的影响程度分析。2 结果与分析2.1 寸草苔草原不同群落类型间群落特征及物种多样性差异比较通过分析寸草苔草原4种群落类型的群落特征(图2)可知,地下生物量与群落盖度在寸草苔4种群落类型间没有显著差异,数值分别在18 0 030 0 0g/m2与3 5%4 5%之间,而地上生物量与群落高度存在92第5期 崔盛超等:呼伦贝尔寸草苔草原群落特征及物种多样性与土壤理化性质的关系较大差异,地上生物量的大小顺序为:寸草苔杂类草群落寸草苔根茎型草类群落寸草苔丛生草类群落寸草苔一二年生草类群落,其中以寸草苔杂类草 群 落 明 显 高 于 其 余3种 群 落 类 型,为1 3 3.8 6g/m2,是最低的寸草苔一二年生草类群落4 4.7 5g/m2的3倍,群落高度大小顺序为:寸草苔丛生草类群落寸草苔一二年生草类群落寸草苔根茎型草类群落寸草苔杂类草群落,其中寸草苔丛生草类群落9.5 7c m,显著高于其余3种群落类型。注:C T为寸草苔丛生草类群落;C R为寸草苔根茎型草类群落;C F为寸草苔杂类草群落;C A为寸草苔一二年生草类群落;图中不同小写字母表示群落间差异显著(p寸草苔根茎型草类群落寸草苔丛生草类群落寸草苔一二年生草类群落,其中寸草苔杂类草群落为1 6.3 8,较最低的寸草苔一二年生草类群落,1 1.6 7高出4 0.3 6%,S h a n n o n-W i e n e r指数以:寸草苔杂类草群落寸草苔丛生草类群落寸草苔根茎型草类群落寸草苔一二年生草类群落,其中寸草苔杂类草群落(1.9 6)显著高于寸草苔一二年生草类群落(1.6 6)。P i e l o u指数为:寸草苔杂类草群落寸草苔丛生草类群落寸草苔根茎型草类群落寸草苔一二年生草类群落,前3种群落之间变化不明显,数值在0.7 30.7 8之间,均值为0.7 5,比最低的寸草苔一二年生草类群落的0.6 3高1 9.0 5%。图3 不同群落类型间群落多样性指数差异F i g.3 D i f f e r e n c e so f c o mm u n i t yd i v e r s i t y i n d e xa m o n gd i f f e r e n t c o mm u n i t y t y p e s2.2 寸草苔草原不同群落类型间土壤理化性质差异比较对比寸草苔草原4种群落类型的土壤理化性质(图4)可知,4种群落间的土壤容重和土壤p H值在一个较为 稳 定 的 范 围 内 变 化,分 别 为1.3 71.8 7g/c m3,7.2 27.3 8。其余土壤理化性质存在显著差异,并且均呈现先大幅度增加后逐渐减小的动态变化趋势,土壤全氮含03 水土保持通报 第4 3卷量表现出如下规律,即寸草苔根茎型草类群落寸草苔杂类草群落寸草苔丛生草类群落寸草苔一二年生草类群落。其中,寸 草 苔根 茎 型 草 类 群 落 全 氮(0.2 9g/k g)高于寸草苔杂类草群落(0.2 7g/k g)和寸草苔丛生草 类 群 落(0.2 0g/k g),又 显 著 高 于 寸 草苔一二年生草类群落(0.1 5g/k g),全磷呈现同样的变化趋势,含量分别为0.5 4,0.4 3,0.3 8,0.3 1g/k g,与全氮、全磷在群落类型间差异变化趋势不同的是,土壤有机碳在寸草苔根茎型草类群落与寸草苔杂类草群落;寸草苔丛生草类群落与寸草苔一二年生草类群落中无显著差异,而寸草苔根茎型草类群落与寸草苔杂类草群落显著高于寸草苔丛生草类群落与寸草苔一二年生草类群落。图4 不同群落类型间土壤理化性质差异F i g.4 D i f f e r e n c e so f s o i lp h y s i c o c h e m i c a lp r o p e r t i e sa m o n gd i f f e r e n t c o mm u n i t y t y p e s2.3 寸草苔草原不同群落类型间土壤理化性质与群落特征的关系表1相关分析表明:在寸草苔丛生草类群落中,土壤容重与地下生物量呈显著负相关关系,土壤p H值与群落高度呈现显著负相关关系,土壤有机碳与地上生物量、地下生物量和群落盖度呈现显著负相关关系,全氮与地上生物量、群落盖度呈现显著负相关关系,全磷与地上生物量、地下生物量呈现显著相关关系,其中,全磷与地上生物量呈现极显著正相关关系(p0.0 1),在寸草苔根茎型草类群落中,土壤容重与群落盖度呈现显著负相关关系,土壤有机碳与地下生物量、群落盖度呈现显著相关关系,全氮与地下生物量呈现显著正相关关系,在寸草苔杂类草群落中,土壤容重与地上生物量、地下生物量均呈现极显著负相关关系(p0.0 1),土壤有机碳与地上生物量、地下生物量呈现显著正相关关系,其中,土壤有机碳与地下生物量呈现极显著正相关关系(p0.0 1),全氮、全磷与地上生物量、地下生物量均呈现极显著正相关关系(p0.0 1),在寸草苔一二年生草类群落中,土壤容重与地上生物量呈现显著正相关关系,土壤有机碳与群落盖度呈现显著正相关关系,全氮与地下生物量、群落盖度呈现显著正相关关系。2.4 寸草苔草原不同群落类型间土壤理化性质与物种多样性的关系表2相关分析表明:在寸草苔丛生草类群落中,土壤p H值与物种丰富度呈现极显著正相关关系(p0.0 1),土壤有机碳与物种丰富度呈现显著正相关关系,全氮与物种丰富度呈现极显著负相关关系(p0.0 1),在寸草苔根茎型草类群落中,土壤有机碳、全氮、全磷与S h a n n o n-W i e n e r指数、S i m p s o n指数、P i e l o u指数均呈现显著负相关关系,其中,全氮、全磷与S i m p s o n指数呈现极显著负相关关系(p0.0 1),13第5期 崔盛超等:呼伦贝尔寸草苔草原群落特征及物种多样性与土壤理化性质的关系在寸草苔杂类草群落中,土壤有机碳与物种丰富度呈现显著正相关关系,全氮与物种丰富度呈现显著正相关关系(p0.0 1),在寸草苔一二年生草类群落中,土 壤 有 机 碳、全 氮 与S h a n n o n-W i e n e r指 数、S i m p s o n指数均呈现显著负相关关系,土壤有机碳、全氮与P i e l o u指数均呈现极显著负相关关系(p0.0 1),全磷与S h a n n o n-W i e n e r指数、P i e l o u指数呈现显著负相关关系。表1 不同群落类型间土壤理化性质与群落特征的相关性分析T a b l e1 C o r r e l a t i o na n a l y s i so f s o i lp h y s i c o c h e m i c a lp r o p e r t i e sa n dc o mm u n i t yc h a r a c t e r i s t i c sa m o n gd i f f e r e n t c o mm u n i t y t y p e s群落类别土壤因子地上生物量地下生物量植被覆盖度群落高度土壤容重-0.2 5 9-0.3 6 6*0.0 5 8-0.1 0 8 土壤p H值0.1 6 10.1 5 10.1 8 30.4 0 2*丛生草类 有机碳0.4 1 3*0.3 5 0*0.3 6 9*0.2 3 4全氮0.3 4 8*0.2 4 70.3 6 1*0.2 8 4全磷 0.4 6 4*0.4 1 5*0.1 8 40.2 8 2土壤容重-0.0 3 0-0.3 4 1-0.5 0 5*0.0 4 7土壤p H值-0.1 5 2-0.0 5 8-0.0 7 5 0.1 3 5根茎草类 有机碳0.1 6 60.4 3 8*0.5 0 7*-0.2 9 0 全氮0.2 1 50.4 6 1*0.2 8 0-0.2 9 8 全磷0.1 8 60.3 9 90.3 1 4-0.3 3 6 土壤容重-0.5 6 3*-0.6 4 5*-0.3 7 2 0.1 8 6土壤p H值-0.2 2 5-0.3 8 7-0.0 3 5 0.3 4 4杂类草有机碳0.4 8 6*0.6 5 0*0.2 7 9-0.1 4 5 全氮 0.5 8 0*0.7 0 6*0.1 7 2-0.1 1 6 全磷 0.6 1 4*0.6 7 2*0.1 8 0-0.2 6 5 土壤容重0.6 9 2*-0.1 4 1-0.3 8 2 0.1 0 5土壤p H值0.4 3 20.0 1 70.0 5 7-0.1 0 8 一二年生草类有机碳-0.5 0 5 0.4 5 70.6 5 8*-0.4 4 0 全氮-0.3 2 2 0.5 8 2*0.6 4 7*-0.5 1 3 全磷-0.1 8 9 0.5 0 20.4 0 0-0.5 4 0 注:*表示在0.0 5级别(双尾)相关性显著;*表示在0.0 1级别(双尾)相关性显著,下同。3 讨 论3.1 寸草苔草原不同群落类型间土壤理化性质对群落特征的影响土壤是植物生长的基质,会直接影响植物群落的组成与分布,决定生态系统的结构与功能,同时植物群落又反作用于土壤,改善其生境条件,使群落得以发展1 4。寸草苔能够在紧实度大、水分不足的土壤中生长,通过降低气体交换率、增加气孔敏感度,通过使叶片衰老和脱落的方式使地上生物量减小,同时根系会延伸到通气良好的土壤中,并能在根内形成通气组织,增加水和营养物质吸收等2 9-3 0。表2 不同群落类型间土壤理化性质与群落多样性指数的相关性分析T a b l e2 C o r r e l a t i o na n a l y s i so f s o i lp h y s i c o c h e m i c a lp r o p e r t i e sa n dc o mm u n i t yd i v e r s i t yi n d e xa m o n gd i f f e r e n t c o mm u n i t y t y p e s群落类别土壤因子R i c h n e s s指数S h a n n o n-W i e n e r指数S i m p s o n指数P i e l e u指数土壤容重-0.3 2 1-0.2 9 2-0.2 6 9-0.1 2 4 土壤p H值 0.4 3 6*0.3 0 30.1 9 80.0 2 9丛生草类有机碳0.3 9 3*0.1 4 9-0.0 5 0-0.2 4 5 全 氮 0.5 0 1*0.2 3 3-0.0 0 2-0.2 3 0 全 磷0.3 3 10.0 9 3-0.1 0 1-0.3 1 5 土壤容重-0.1 3 3 0.0 8 20.0 6 60.2 1 2土壤p H值-0.2 5 6-0.2 2 5-0.1 6 5-0.0 7 9 根茎草类有机碳-0.0 1 7-0.4 4 3*-0.4 9 8*-0.4 8 2*全 氮-0.1 2 3-0.4 9 1*-0.5 4 9*-0.5 0 0*全 磷-0.0 8 2-0.4 7 9*-0.5 5 9*-0.4 7 3*土壤容重-0.3 8 5-0.2 0 7-0.0 9 0 0.0 8 7土壤p H值-0.3 2 8-0.1 9 0-0.0 9 2 0.0 4 8杂类草有机碳0.4 8 4*0.2 7 60.1 5 0-0.1 2 7 全 氮 0.5 1 8*0.3 5 10.2 0 9-0.0 9 3 全 磷0.3 8 10.2 2 50.1 3 2-0.1 1 5 土壤容重0.0 6 00.4 4 40.3 6 70.4 8 3土壤p H值-0.1 5 8-0.0 3 3 0.3 5 10.0 0 1一二年生草类有机碳-0.1 0 2-0.6 3 4*-0.6 2 4*-0.7 4 3*全 氮-0.0 5 8-0.6 5 8*-0.6 4 5*-0.8 5 2*全 磷-0.3 4 5-0.6 1 4*-0.5 5 8-0.6 1 0*在本研究中,在寸草苔杂类草群落与寸草苔一二年生草类群落中,土壤容重与地上生物量呈现一负一正不一致显著相关关系,而在寸草苔丛生草类群落和寸草苔杂类草群落中,土壤容重与地下生物量均呈现显著负相关关系,这与马瑞等2 6对祁连山草原的研究结果一致,在寸草苔根茎型草类群落中,土壤容重与群落盖度呈现显著负相关关系,土壤紧实度减小,透气、透水性增强,土壤结构发生变化,进而影响土壤水分的储存和蒸发,土壤养分不断积累,促进植物生长,使得地上生物量、地下生物量和群落盖度均增加3 1,而在寸草苔一二年生草类群落中正好相反;在寸草苔丛生草类群落与寸草苔杂类草群落中,土壤有机碳、全磷与地上生物量、地下生物量呈现显著正相关关系,这与刘玉等3 2对草原的研究结果一致,可能是由于众多自然和人为因素致使地上生物量不断减少,从而降低了凋落物的积累,使得归还给土壤的有机质不断减少,而植物地上部分又会对土壤养分持续吸收,进一步加速了土壤养分供给能力的下降。本研究还发现全氮与地上生物量、地下生物量具有显著正相关关系,这与罗琰等3 3对草甸23 水土保持通报 第4 3卷的研究结果相同,土壤有机碳、全氮和全磷与地上生物量、地下生物量表现为同步增加的趋势,土壤有机碳包括植物、动物、微生物遗体、排泄物、分泌物及其部分分解产物与土壤腐殖质等,地上、地下生物量是土壤有机碳的主要来源,土壤为植物生长发育提供养分和能量,土壤有机碳、全氮、全磷的增加促进植物生长发育,植物根系粗壮发达,生物量就较高,同时,根系的生长过程及其分泌物均会对土壤碳氮产生影响3 4,且在寸草苔丛生草类群落、寸草苔根茎型草类群落和寸草苔一二年生草类群落中,群落盖度表现为随着土壤有机碳含量的增加呈现逐渐增加的趋势,这与张静妮等3 5对贝加尔针茅草原的研究结果一致,在寸草苔丛生草类群落和寸草苔一二年生草类群落中群落盖度同样随着全氮含量的增加呈现逐渐增加的趋势,这与张莉等3 6对草原的研究结果一致,在寸草苔根茎型草类群落、寸草苔杂类草群落和寸草苔一二年生草类群落中全氮与地下生物量有着同样的增加趋势,土壤有机碳和全氮的动态变化直接影响着群落生物量和植被类型,植物残体输入量会对土壤有机碳含量产生影响,群落盖度较大时,植物残体较多从而增加了凋落物的积累与输入,归还给土壤的有机碳不断增加,进一步增强了土壤养分的供给能力,同时,也有可能在