庐山不同海拔植物季节水分利用策略

为探讨在气候变化下不同海拔植物对水分的响应及植物适应性变化,选择庐山不同海拔自然演替中典型树种山鸡椒(Litsea cubeba)、蜡瓣花(Corylopsis sinensis)、山茶(Camellia japonica)和老鼠矢(Symplocos stellaris)为研究对象,采用氢氧同位素技术,基于Iso-source模型量化水源贡献比例。结果表明:(1)土壤水、植物水的δD值呈现不同的季节特征,表现为旱季δD值比雨季更加贫化;土壤水、植物水δD值的海拔效应不明显,土壤水δD值总体呈现出表层富集而深层贫化。(2)随着海拔升高,植物主要水分来源存在差异。在雨季,山鸡椒对表层(0—10 cm)土壤水分的比例呈现逐渐增加趋势,山茶对下层(30—50 cm)土壤水的比例逐渐增大,在旱季,蜡瓣花对表层土壤水的吸收比例逐渐降低。(3)植物的主要水分来源存在季节性差异,且不同海拔的同种植物表现不一。海拔1287 m区,雨季表层(0—10 cm)土壤水分对蜡瓣花的贡献率为68.50%,旱季仅占9.00%,而对山茶的贡献率从3.10%变为76.50%;海拔1078 m区,随雨旱交替,山鸡椒从均匀(0—50 cm)吸收土壤水变为优先利用表层(82.20%)给土壤水,蜡瓣花从主要吸收利用上层(0—20 cm,74.40%)土层变为均匀用水,山茶主要从深层转为上层(66.18%),老鼠矢从下层转向表层(86.40%);海拔884 m区,在雨季,山鸡椒、山茶、老鼠矢主要水分来源分别是10—40 cm(88.20%),40—50 cm(91.80%)和0—50 cm,但旱季均优先利用表层。(4)土壤表层水对山茶具有一定贡献,但其贡献比例比山鸡椒、蜡瓣花、老鼠矢低,40—50 cm土壤水是其主要来源,与其他树种保持协调生长;但其他3种树种存在一定的水分竞争,且不同海拔的竞争程度不一。综上所述,植物水分来源存在海拔差异、季节效应以适应不同环境因子的限制,山茶具有与山鸡椒、蜡瓣花、老鼠矢协同的水分利用模式,山鸡椒、蜡瓣花、老鼠矢三者间存在水分竞争,且在各个海拔的竞争程度不一。本研究对亚热带地区生态系统树种配置及保护、庐山植被生态水文耦合模型的建立提供科学的理论参考。

退化红壤区不同植被恢复模式的土壤养分空间分布特征

【目的】通过测定退化红壤区不同植被恢复措施下的土壤养分状况,探讨长期植被恢复对土壤养分的影响,明确其空间分布规律。【方法】在江西退化红壤森林植被恢复国家长期科研基地,按照针叶林、阔叶林、针阔混交林、自然恢复4种恢复模式,依据“均匀分布,随机布点”的原则进行取样,共测定了89个样点的土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量,结合GIS和地统计学分析开展相关研究。【结果】1)不同植被恢复模式的4种土壤养分的变异系数在9.0%~56.1%之间,除了阔叶林的速效钾含量属于弱变异之外,其余均属于中等变异。自然恢复地的有效磷变异系数最大;阔叶林的速效钾变异系数最小。2)4种土壤养分在不同植被恢复模式下的含量都显著高于自然恢复地(P<0.05),针叶林、阔叶林和针阔混交林有机质含量分别比自然恢复地高113.6%、170.0%、138.8%;碱解氮含量分别比自然恢复地高74.3%、127.5%、103.7%;有效磷含量分别比自然恢复地高167.1%、102.6%、217.1%;速效钾含量分别比自然恢复地高32.6%、24.8%、40.4%。3)有机质的块金系数为12.5%,空间自相关性强烈;碱解氮、有效磷、速效钾的块金系数分别为28.4%、27.8%和30.0%,空间自相关性中等。有机质和碱解氮斑块特征显著,空间连续性较差,变程分别为0.192和0.279km;有效磷和速效钾空间连续性较好,分布比较均匀,变程分别为0.456和0.537 km。【结论】有机质和碱解氮含量表现为阔叶林>针阔混交林>针叶林>自然恢复样地;有效磷和速效钾含量表现为针阔混交林>针叶林>阔叶林>自然恢复样地。在空间区域尺度上,有机质、碱解氮斑块特征显著,低值区主要集中分布在针叶林中;有效磷、速效钾分布相较均匀,其中有效磷在研究区北部和南部地区的针阔混交林中含量最高,速效钾在研究区东部地区含量较高。在今后退化红壤区植被恢复与重建过程中,应注重营造针阔混交林。