宁南黄土丘陵区侵蚀沟不同部位植物多样性与土壤养分.pdf

第3 0卷第5期2 0 2 3年1 0月水土保持研究R e s e a r c ho fS o i l a n dW a t e rC o n s e r v a t i o nV o l.3 0,N o.5O c t.,2 0 2 3 收稿日期:2 0 2 2-0 9-0 1 修回日期:2 0 2 2-0 9-2 7 资助项目:宁夏回族自治区重点研发计划项目“小流域水土保持与生态系统管理技术集成”(2 0 2 0 B C F 0 1 0 0 1)第一作者:王亚娟(1 9 9 5),女,甘肃会宁人,硕士研究生,主要从事流域管理研究。E-m a i l:3 2 5 9 2 2 5 9 1 4q q.c o m 通信作者:陈云明(1 9 6 7),男,陕西渭南人,博士,研究员,博士生导师,主要从事植被生态与水土保持研究。E-m a i l:y m c h e n m s.i s w c.a c.c nh t t p:s t b c y j.p a p e r o n c e.o r gD O I:1 0.1 3 8 6 9/j.c n k i.r s w c.2 0 2 3.0 5.0 1 0.王亚娟,陈云明,孙亚荣,等.宁南黄土丘陵区侵蚀沟不同部位植物多样性与土壤养分J.水土保持研究,2 0 2 3,3 0(5):9 9-1 0 5.WAN GY a j u a n,C HE NY u n m i n g,S UNY a r o n g,e t a l.P l a n tD i v e r s i t ya n dS o i lN u t r i e n t s i nD i f f e r e n tP a r t s o fE r o s i o nG u l l y i nL o e s sH i l l yR e g i o no fS o u t hN i n g x i aJ.R e s e a r c ho fS o i l a n dW a t e rC o n s e r v a t i o n,2 0 2 3,3 0(5):9 9-1 0 5.宁南黄土丘陵区侵蚀沟不同部位植物多样性与土壤养分王亚娟1,陈云明2,孙亚荣1,赵 敏1(1.西北农林科技大学 水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室,陕西 杨陵7 1 2 1 0 0;2.中国科学院 水利部 水土保持研究所,陕西 杨陵7 1 2 1 0 0)摘 要:目的 探明宁南黄土丘陵区侵蚀沟不同部位植物多样性与土壤养分的关系,为侵蚀沟的水土保持及防护提供依据。方法 以宁夏彭阳县玉洼流域3个稳定侵蚀沟的沟头、沟床、沟岸为对象,通过野外植被调查,同时采集01 0,1 02 5,2 54 0,4 05 5,5 57 0c m土样,在室内测定土壤有机碳、土壤全氮、土壤全磷含量,分析了侵蚀沟不同部位(沟头、沟床、沟岸)的植物多样性及土壤养分特征。结果 侵蚀沟沟头植物隶属3科6属,禾本科4属4种,伞形科和豆科各1属1种;沟床植物隶属5科1 2属,禾本科4属4种,菊科5属5种,豆科、茜草科和伞形科各1属1种;沟岸植物隶属3科7属,禾本科4属4种,豆科2属2种,伞形科1属1种。侵蚀沟各部位植物种数表现为:沟床沟岸沟头,均以禾本科植物为主。生活型上,各部位均以多年生草本植物搭配一、二年生草本植物为主。侵蚀沟的地上生物量、S h a n n o n-W i e n e r指数、P a t r i c k指数和M a r g a l e f指数均表现为:沟床沟岸沟头;S i m p s o n指数表现为:沟头沟床沟岸;P i e l o u指数表现为:沟头沟岸沟床。侵蚀沟各部位平均土壤有机质、土壤全磷和土壤全氮含量均表现为:沟床沟岸沟头,且主要集中在01 0c m和5 57 0c m。侵蚀沟沟头和沟岸的地上生物量与土壤有机碳呈极显著正相关(p0.0 1)、与土壤全磷呈显著正相关(p0.0 5);侵蚀沟沟床的S h a n n o n-W i e n e r指数与土壤全磷呈显著负相关(p0.0 5),地上生物量与土壤有机碳呈极显著正相关(pg u l l yb a n kg u l l yh e a d.W i t hr e s p e c t t o t h e l i f e t y p e,a l l p a r t sw e r em a i n l yp e r e n n i a lh e r b sw i t ho n eo rt w oa n n u a lh e r b s.A b o v e-g r o u n db i o m a s s,S h a n n o n-w i e n e ri n d e x,P a t r i c ki n d e xa n dM a r g a l e f i n d e xo f e r o s i o ng u l l ya r e t h eo r d e r:g u l l yb e d g u l l yb a n kg u l l yh e a d;S i m p s o n i n d e xs h o w s t h eo r d e r:g u l l yh e a d g u l l yb e d g u l l yb a n k;T h eP i e l o u i n d e x i s t h eo r d e r:g u l l yh e a d g u l l yb a n kg u l l yb e d.T h ea v e r a g ec o n t e n t so fs o i lo r g a n i cm a t t e r,s o i lt o t a lp h o s p h o r u sa n ds o i lt o t a ln i t r o g e ni ne a c hp a r to fe r o s i o ng u l l ya r e t h eo r d e r:g u l l yb e dg u l l yb a n kg u l l yh e a d,a n dm a i n l yc o n c e n t r a t e di n01 0c ma n d5 57 0c m.T h ea b o v e g r o u n db i o m a s s w a sp o s i t i v e l yc o r r e l a t e d w i t hs o i lo r g a n i cc a r b o na n ds o i lt o t a lp h o s p h o r u s(p0.0 5).S h a n n o n-w i e n e r i n d e xw a s n e g a t i v e l y c o r r e l a t e dw i t h s o i l t o t a l p h o s p h o r u s(p 0.0 5),a n da b o v e g r o u n db i o m a s sw a sp o s i t i v e l yc o r r e l a t e dw i t hs o i lo r g a n i cc a r b o n(p0.0 1).C o n c l u s i o nT h ee r o s i o ng u l l yh e a d i sp r o n e t oc o l l a p s ea n dt h es o i ln u t r i e n tc o n d i t i o ni sp o o r,s on a t i v et r e es p e c i e sw i t hd e v e l o p e dr o o t s,s t r o n gs t e m sa n ds t r o n gs c o u rr e s i s t a n c es h o u l db ed e p l o y e d.H e r b so rs h r u b sw i t hh i g hc a r b o n,n i t r o g e na n dp h o s p h o r u sc o n t e n t i ng u l l yb e da n dg u l l yb a n ks h o u l db ep r e f e r e n t i a l l yd e p l o y e d.K e y w o r d s:l o e s sh i l l yr e g i o n i ns o u t hN i n g n a n;e r o s i o ng u l l y;g u l l yh e a d;g u l l yb e d;g u l l yb a n k;d i v e r s i t yo fs p e c i e s;s o i ln u t r i e n t 宁南黄土丘陵区是黄土高原土壤侵蚀较严重的地区之一,侵蚀沟是该区水土流失的集中表现形式。自然和人为原因导致侵蚀沟的形成,包括降雨、地形、植被、土壤本身的性质以及人类不合理的耕作方式、乱砍滥伐和各种生产建设活动等。沟头、沟床、沟岸是侵蚀沟的重要组成部分,三者地貌特征明显不同,与沟床相比,沟头和沟岸受重力作用更加明显,沟头的溯源侵蚀、沟床的下切作用和沟岸的冲淘崩塌作用使得侵蚀沟向更长、更宽、更深的方向发育,这一系列作用致使土壤的原有结构被破坏,从而引起土壤碳、氮、磷等营养元素的流失,造成土壤养分含量降低,土壤碳、氮、磷等营养元素与自身的稳定性、植物群落物种组成及生物地球化学循环过程紧密联系1。土壤能够提供植物生长所必需的营养物质,然而植物在生长发育过程中的一系列作用可以改善土壤养分2。研究表明:植物可以维持生态系统的稳定性、提升土壤肥力、保持水土、涵养水源3。植物 群 落 物 种 多 样 性 指 数 如S h a n n o n-W i e n e r、S i m p s o n等,能够表征植物群落的组成,与自身的养分存储、物质循环和能量流动等关系紧密4。地形与土壤植被系统关系密切5,尤其是微地形是驱动土壤养分空间异质性的重要因素,侵蚀沟各部位作为特殊的微地形,由于局部地形的变化,光照、热量、水分和养分等资源的再分配情况不同,因而其调节降水入渗和土壤蒸发的能力不同,所以会对植物产生不同的影响,最终使沟头、沟床和沟岸3种微地形内的土壤性质与植被特征明显不同。目前报道的关于侵蚀沟的研究多侧重于其演变过程、发展方式、侵蚀临界条件和监测方法等方面6-9,针对植被特征及土壤性质的研究主要集中于侵蚀沟沟头、集水区、沟床等单一部位或多个部位部分指标展开1 0-1 2,而对于侵蚀沟各部位群落物种多样性及土壤养分特征的对比研究相对较少。因此,科学分析侵蚀沟沟头、沟床和沟岸的物种多样性与土壤养分的关系极其重要,对促进侵蚀沟植物生长、恢复土壤肥力具有重要意义。鉴于此,本研究以宁夏彭阳县白阳镇玉洼流域稳定侵蚀沟不同部位(沟头、沟床、沟岸)为研究对象,通过对3个侵蚀沟不同部位共9个样点的植物种类、高度、盖度、频度和土壤养分含量等进行调查及计算,明确不同地貌部位对植物物种组成和多样性特征及土壤养分变化的影响,探讨植被特征与土壤养分的关系,以期为该区侵蚀沟的植被恢复、提高土壤肥力和水土流失治理提供一定的科学依据。1 材料与方法1.1 研究区概况研究区位于宁夏彭阳县白阳镇玉洼流域(3 5 0 4 3 6 1 7 N,1 0 6 3 2 1 0 6 5 8 E),地处黄土 丘陵沟壑001 水 土 保 持 研 究 第3 0卷区第二副区,属典型的温带半干旱大陆性季风气候区。海拔12 9 2 24 8 6m,年均降水量4 5 0 5 5 0mm,年平均气温7.4 8.5,年均日照时数23 1 1.2h,年无霜期1 4 0 1 7 0d。土壤类型以普通黑垆土为典型土壤,土壤母质为黄土及黄土状物。植被稀疏,生态环境较为脆弱,由于人类活动、自然条件等影响,森林面积较小,灌丛、草本植物分布较为广泛。主要乔木物种有刺槐(R o b i n i ap s e u d o a c a c i a)、油松(P i n u st a b u l a e-f o r m i sC a r r)、杨树(P o p u l u s)等;灌木有沙棘(H i p-p o p h a er h a m n o i d e s)、柠条(C a r a g a n ak o r s h i n s k i i)等;草本植物有猪毛蒿(A r t e m i s i as c o p a r i a)、赖草(L e y m u s s e c a l i n u s)、早熟禾(P o aa n n u aL.)、鹅观草(R o e g n e r i ak a m o j i o h w i)等。1.2 样地布设于2 0 2 1年7月,采用G P S定位、实地测量及现场记录的方法,对研究区侵蚀沟发育及发展现状进行调查。调查内容主要包括土壤类型、侵蚀沟的沟深、沟宽、沟长、沟内主要植被生长状况,最后选取3条同一坡面且人为干扰较小的稳定侵蚀沟作为研究对象。样地基本信息见表1。表1 样地基本情况侵蚀沟沟长/m沟宽/m沟深/m坡向部位纬度N经度E海拔/m植被盖度/%优势种沟头3 5 5 7 1 9 1 0 6 4 1 2 6 1 6 0 9.86 5猪毛蒿1号沟1 5.51 6.65.0阳坡沟床3 5 5 7 2 0 1 0 6 4 1 2 5 1 6 0 3.75 8赖草沟岸3 5 5 7 1 9 1 0 6 4 1 2 5 1 6 1 3.16 3鹅观草沟头3 5 5 7 3 0 1 0 6 4 1 3 2 1 6 0 6.15 9长芒草2号沟1 9.31 0.44.0阳坡沟床3 5 5 7 2 8 1 0 6 4 1 3 2 1 6 9 5.64 3赖草沟岸3 5 5 7 2 9 1 0 6 4 1 3 3 1 5 9 6.16 2鹅观草沟头3 5 5 7 3 2 1 0 6 4 1 3 4 1 6 1 2.45 8长芒草3号沟1 8.31 1.93.3阳坡沟床3 5 5 7 3 0 1 0 6 4 1 3 4 1 6 0 2.94 7赖草沟岸3 5 5 7 3 1 1 0 6 4 1 3 5 1 6 0 4.17 6鹅观草1.3 样品采集与处理2 0 2 1年8月在之前选取的3条稳定侵蚀沟的沟头、沟床和沟岸共9个点位进行植被调查与采样。沟头和沟岸样方布设在距离其0.51.0m的位置,沟床随机布设,每个部位分别设置3个1m1m的样方。记录各部位样方内出现的植物名称、高度、盖度等,利用钢卷尺测定植被高度。在调查完植被的样方内,用直径7 0mm的土钻采集01 0,1 02 5,2 54 0,4 05 5,5 57 0c m土壤样品,每个部位各土层的样品均为3个重复,混合为1个样品带回室内,将其风干、磨碎,过2mm筛后参考鲍士旦1 3的相关方法测定土壤有机碳含量、土壤全氮和土壤全磷含量。共计土壤样品4 5份,植物样品2 7份。1.4 指标计算重要值及物种多样性指数计算如下1 4:(1)重要值=(相对高度+相对盖度+相对频度)/3(2)丰富度指数:P a t r i c k指数:R=SM a r g a l e f指数:D=(S-1)/l nN(3)多样性指数:S h a n n o n-W i e n e r指数:H=-(Pil nPi)S i m p s o n指数:D=1-(Pi)2(4)均匀度指数:P i e l o u指数:J=H/l nS式中:S为物种数目;Pi为第i种的相对个体数,即Ni/N,其中N为样方内全部种的个体总数,Ni为第i种的个体数。1.5 数据分析与处理数据经过E x c e l 2 0 1 9进行整理后,运用S P S S软件进行统计学分 析。采用单 因素方差分 析(O n e-w a yA N O V A)和多重比较的方法(D u n c a n,p沟岸沟头,植物以禾本科为优势类群,尤其是鹅观草、早熟禾等耐干旱、适应性强的草本植物。表2 侵蚀沟不同部位物种组成及重要值部位物种名称重要值科名属名生活型鹅观草0.2 8 4 6禾本科鹅观草属多年生草本野胡萝卜0.0 3 6 4伞形科胡萝卜属二年生草本赖草0.2 3 7 1禾本科赖草属多年生草本沟头早熟禾0.2 4 1 2禾本科早熟禾属一年生草本紫花苜蓿0.1 2 4 4豆科苜蓿属多年生草本拂子茅0.0 5 8 9禾本科拂子茅属多年生草本鹅观草0.1 3 2 8禾本科鹅观草属多年生草本早熟禾0.2 7 0 7禾本科早熟禾属一年生草本赖草0.2 5 0 2禾本科赖草属多年生草本紫花苜蓿0.0 1 4 0豆科苜蓿属多年生草本刺儿菜0.0 3 1 3菊科蓟属多年生草本沟床拂子茅0.0 4 7 4禾本科拂子茅属多年生草本茜草0.1 1 5 2茜草科茜草属多年生草本野胡萝卜0.0 3 6 0伞形科胡萝卜属二年生草本银叶菊0.0 6 7 8菊科千里光属多年生草本猪毛蒿0.0 1 1 5菊科蒿属多年生草本苦荬菜0.0 0 8 1菊科苦荬菜属一年生草本阿尔泰狗娃花0.0 1 3 6菊科狗娃花属多年生草本早熟禾0.3 0 3 8禾本科早熟禾属一年生草本赖草0.3 4 3 4禾本科赖草属多年生草本野胡萝卜0.0 6 2 7伞形科胡萝卜属二年生草本沟岸紫花苜蓿0.0 4 4 9豆科苜蓿属多年生草本鹅观草0.1 2 0 1禾本科鹅观草属多年生草本拂子茅0.1 1 1 4禾本科拂子茅属多年生草本野豌豆0.0 1 3 8豆科野豌豆属多年生草本2.1.2 典型侵蚀沟不同部位植物多样性特征 由图1可知:典型侵蚀沟的S h a n n o n-W i e n e r指数和p a t-r i c k指数均表现为:沟床沟岸沟头,沟床显著高于沟头和沟岸;M a r g a l e f指数表现为:沟床沟岸沟头,各部位无显著性变化;S i m p s o n指数表现为:沟头沟床沟岸,沟头(0.8 7)显著高于沟床(0.7 0)和沟岸(0.6 5);P i e l o u指数表现为:沟头沟岸沟床,各部位差异显著(p沟岸沟头,沟头(2 0 3.7 0g/m2)显著低于沟床(4 4 3.3 5g/m2)和沟岸(3 6 4.5 8g/m2)。2.2 典型侵蚀沟不同部位土壤养分特征由图2可知,侵蚀沟各部位土壤有机碳含量随土层深度先下降后上升,沟床(7.9 21 0.8 5g/k g)各土层土壤有机碳均无显著变化,沟头和沟岸表层(01 0c m)和深层(5 57 0c m)明显高于中层(1 05 5c m)(p沟岸沟头;侵蚀沟各部位土壤全氮含量随土层深度先下降后上升,沟床(0.8 81.0 6g/k g)各土层土壤全氮均无显著变化,沟头和沟岸表层(01 0c m)和深层(5 57 0c m)明显高于中层(1 05 5c m)(p沟岸沟头;侵蚀沟各部位土壤全磷含量随土层深度先下降后上升,沟床(0.6 90.7 9g/k g)各土层土壤全磷均无显著变化,沟头01 0c m和4 07 0c n明显高于1 04 0c m,沟岸表层明显高于其他土层(p沟岸沟头。2.3 典型侵蚀沟不同部位植物群落特征与土壤养分的相关性由表3可知:侵蚀沟沟头的地上生物量与土壤有机碳呈极显著正相关(p0.0 1)、与土壤全磷呈显著正相关(p0.0 5);侵蚀沟沟床的S h a n n o n-W i e n e r指数与土壤全磷呈显著负相关(p0.0 5),地上生物量与土壤有机碳呈极显著正相关(p0.0 1);侵蚀沟沟岸的地上生物量与土壤有机碳呈极显著正相关(p0.0 1)、与土壤全磷呈显著正相关(p0.0 5)。3 讨 论3.1 典型侵蚀沟不同部位的植被特征植物群 落 科、属、种 结 构 不 仅 能 反 映 自 身 特征1 5,而且在一定程度上,也能表征出群落的外貌特征,是植物群落对各种生境因素综合反映的外部表现1 6。本研究中,侵蚀沟各部位因受土壤侵蚀影响,植物种类较少,沟头和沟岸分别有6,7种植物,沟床有1 2种植物,沟头植物隶属3科6属,禾本科4属4种,伞形科、豆科各1属1种;沟床植物隶属5科1 2属,禾本科4属4种,菊科5属5种,豆科、茜草科和伞形科各1属1种;沟岸植物隶属3科7属,禾本科4属4种,豆科2属2种,伞形科1属1种。植物以禾本科为优势类群,尤其是鹅观草、早熟禾等耐干旱、适应性强的草本植物,这些植物的生物量大,更有利于应对外界不良侵蚀环境,可作为侵蚀沟各部位植被恢复先锋草本的备选植物;生活型上,各部位均以多年生草本植物搭配一、二年生草本植物为主,物种组成简单,多属于单科单属单种,无乔木和灌木,生态系统脆弱,易受人类活动和自然条件的影响,致使植被逆向演替,进而产生土壤侵蚀及土地退化的现象1 7。201 水 土 保 持 研 究 第3 0卷注:不同小写字母表示不同部位差异显著(p0.0 5)。图1 侵蚀沟不同部位植物多样性指数注:不同大写字母表示相同土层不同部位差异显著,不同小写字母表示相同部位不同土层差异显著(p沟岸沟头;S i m p s o n指数表现为:沟头沟床沟岸;P i e l o u指数表现为:沟头沟岸沟床。侵蚀沟不同部位由于侵蚀作用不同,降雨时,沟头和沟岸表层土壤发生侵蚀和搬运,沟床出现沉积,有利于土壤养分的增加。而又相比沟头和沟岸,沟床比较平坦,利于水分汇集,所以沟床植物生长良好,地上生物量较高。与王文鑫1 8的研究相比,本研究沟头的S i m p s o n指数和P i e l o u指数较高,可能是因为研究区沟头有一定的植被覆盖,溯源侵蚀减缓,土壤受径流冲刷作用小,且经过多年的物理风化和地表及地下的生物作用,其颗粒分布较均匀,土壤质地较好,沟头比较稳定。侵蚀沟各部位的S h a n n o n-W i e n e r指数与S i m p s o n指数的变化呈相反趋势,沟头和沟岸的物种多样性指数较低,植物种数较少,优势度较高。可见,沟床更有利于增强植物群落物种多样性,提高抵御不良环境或外部干扰的能力。因此,在一般情况下,生态系统物种多样性因受某些环境因子的限制,其水平并不 高,这 与 马 剑 等1 9的 研 究 结 果 一 致。沟 床P i e l o u指数最小,表明物种分布最不均匀,间接反映其植物种类最多,而沟头、沟岸优势种的地位比较突出,植物多样性较低且各物种的个体数比较接近。M a r g a l e f指数是指一个群落或环境中物种数目的多少2 0。相比侵蚀沟的其他部位,M a r g a l e f指数最大的是沟床,当地表出现板结现象时,土壤抗侵蚀性能增强,可为植物生长发育提供良好的物质基础,301第5期 王亚娟等:宁南黄土丘陵区侵蚀沟不同部位植物多样性与土壤养分植物得以良 好 的 生 长,植 物 群 落 的 物 种 丰 富 度 增加,又能有效的防止雨滴对地面的直接打击和破坏作用,不易产生地表径流,增强固持土体的能力,减少水土流失量2 1。表3 侵蚀沟各部位植物多样性与土壤养分的相关性部位指标M a r g a l e f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 o u指数P a t r i c k指数生物量沟头全氮0.0 5 7-0.0 4 50.2 3 3-0.5 7 30.0 5 70.2 3 7全磷-0.1 6 2-0.0 4 60.2 2 5-0.5 7 4-0.1 6 20.8 7 1*有机碳-0.0 0 2-0.2 0 60.2 4 8-0.4 0 0-0.0 0 20.9 3 3*沟床全氮-0.3 0 4-0.2 7 3-0.1 4 60.2 6 9-0.3 2 41.0 0 0全磷-0.5 2 3-0.8 5 5*-0.2 1 70.0 5 2-0.5 6 90.4 8 7有机碳-0.4 6 6-0.4 6 0-0.1 5 10.2 0 2-0.3 9 60.9 4 6*沟岸全氮-0.6 1 7-0.6 5 30.2 0 9-0.2 8 1-0.6 1 71.0 0 0全磷-0.7 6 9-0.7 6 8-0.0 4 3-0.1 6 2-0.7 6 90.9 2 7*有机碳-0.5 6 5-0.6 0 90.8 5 4*-0.1 4 6-0.5 6 50.9 3 9*注:*表示p0.0 5;*表示p沟岸沟头,且土壤养分主要集中在01 0c m和5 57 0c m。土壤有机碳、全氮和全磷含量的变化规律相似,土壤养分含量总体偏低。相比沟床和沟岸,沟头土壤会受到更多的水力、风力及重力侵蚀,这将影响沟头植被生长和有机质的积累,所以,沟头土壤养分含量小于沟床和沟岸。降雨产生的径流汇集,在其流经沟床时,由于下降的比降以及增加的糙率等因素,使得径流输送泥沙的能力减弱,一部分泥沙在侵蚀沟的沟床沉积,发生正侵蚀,径流逐渐减弱直至消退后,相对而言,沟床因为水热条件比较优越,植物得以良好的生长发育,所以,沟床土壤养分含量相对较高2 2。沟头、沟床和沟岸土壤有机碳含量整体偏低(5.79.8 7g/k g),侵蚀沟的发育使得地形急剧变化,造成沟头前进、沟床下切和沟岸崩塌等,各种侵蚀形式共同存在,导致表层土壤大幅度流失,各部位出现土壤退化的现象。刘刚才等2 3的研究结果表明,土壤侵蚀是造成土壤退化特别是土壤养分贫瘠化的主要原因。本研究区植被盖度较低,且以多年生草本植物搭配一、二年生草本植物为主,物种组成简单,又由于人类活动的影响,导致有机碳来源减少,从而致使土壤有机碳含量偏低,而土壤氮、磷主要来源于有机质分解,因此,土壤全氮、全磷含量随着有机碳的降低而减少1 7。植被类型、有机质矿化速率和人类活动等因素都会影响有机碳含量。研究证实,地表枯落物富集将加强土壤微生物活动,为有机质形成创造有利条件,但随土层深度变化,微生物的呼吸速率降低,腐殖化作用仅局限于表层,而对深层土壤影响作用较小,所以可通过提高侵蚀沟各部位地表枯落物的储存量来增加土壤表层有机碳含量2 4,进而增加土壤氮、磷含量。土壤养分状况是植物生长发育的直接影响因素,植物的物种多样性与土壤养分是相互影响,相互制约 的2 5-2 6。本 研 究 中,侵 蚀 沟 沟 床 的S h a n n o n-W i e n e r指数与土壤全磷呈显著负相关关系,随着土壤全磷含量的增加,沟床S h a n n o n-W i e n e r指数减少。植被是影响土壤资源异质性的主要驱动因子,而物种多样性又取决于土壤养分资源的供给水平。由于全磷与土壤中富含磷的钙质化颗粒含量有关,而钙质化颗粒含量与土壤质地粗细有关,该研究区土壤质地较粗,较粗的土壤植物分布较少,因植物分布的主要限制性因素并不是磷,而是其他元素。4 结 论(1)侵蚀沟各部位植物种数表现为:沟床沟岸沟头,均以禾本科为优势类群,尤其是鹅观草、早熟禾等耐干旱、适应性强的植物,这些优势植物生物量大,更有利于应对外界不良侵蚀环境,可作为侵蚀沟各部位植被恢复先锋草本的备选植物;生活型上,各部位均以多年生草本植物搭配一、二年生草本植物为主,物种组成简单,多属于单科单属单种。(2)侵蚀沟的地上生物量、S h a n n o n-W i e n e r指数、P a t r i c k指数和M a r g a l e f指数均表现为:沟床沟岸沟头;S i m p s o n指数表现为:沟头沟床沟岸;P i e l o u指数表现为:沟头沟岸沟床。(3)侵蚀沟各部位平均土壤有机质、土壤全磷和土壤全氮含量均表现为:沟床沟岸沟头,且主要集中401 水 土 保 持 研 究 第3 0卷在01 0c m和5 57 0c m。侵蚀沟沟头和沟岸的地上生物量与土壤有机碳呈极显著正相关(p 0.0 1)、与土壤全磷呈显著正相关(p0.0 5);侵蚀沟沟床的S h a n n o n-W i e n e r指数与土壤全磷呈显著负相关(p0.0 5),地上生物量与土壤有机碳呈极显著正相关(p 0.0 1)。参考文献:1 E l s e r J J,A n d e r s e nT,B a r o nJS,e t a l.S h i f t s i n l a k eNPs t o i c h i o m e t r ya n dn u t r i e n tl i m i t a t i o nd r i v e nb ya t m o s p h e r i cn i t r o g e nd e p o s i t i o nJ.S c i e n c e,2 0 0 9,3 2 6(5 9 5 4):8 3 5-8 3 7.2 杜忠毓,贺一鸣,房朋朋,等.孑遗濒危植物四合木群落组成、物 种 多样 性及 土 壤 养 分 含 量 J.生 态 学 杂 志,2 0 2 0,3 9(1 1):3 5 3 7-3 5 4 8.3 田佳歆,刘盛,刘冠兵,等.带状皆伐对长白落叶松林草本多样性和土壤养分的影响J.应用与环境生物学报,2 0 2 1,2 7(4):9 0 1-9 0 7.4 C a iH Y,L iFR,J i nGZ.S o i ln u t r i e 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