典型荒漠植物群落种群空间格局及土壤水分盐分的空间异质性研究

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种群在群落内的空间格局是植物群落的重要特征,是连接植物个体与群落的纽带,能反映种群之间、种群与环境因子之间的生态关系。基于群落样地调查数据,本文运用Ripleys K(r)点格局分析技术对位于宁夏沙湖地区的典型荒漠植物群落中种群空间分布格局及种间相关性进行了研究,创造性的提出“成丛性”表征荒漠植物丛聚水平,并以丛生植物的丛径或散生植物的聚集分布尺度范围衡量植物成丛性的发育程度,同时结合各群落的土壤含水量、含盐量、土壤质地、地下生物量等数据研究了不同植物群落土壤水分盐分的空间异质性,分析了环境因子与种群空间分布格局及种间关系的相互作用,探究了荒漠植物在群落水平适应环境的生态学对策。 对发育于盐碱土的几个天然植物群落中土壤水分、盐分进行测定,同时采用分层挖掘法和比重计法调查了各群落优势种的根系分布和土壤质地,通过比较研究发现:以浅根系草本和小灌木为主的2、3号样地,由表浅层至深层,土壤含水量逐渐升高,含盐量基本表现出逐渐降低的趋势,盐分表聚现象明显;1、4号样地主要物种有深根系的灌木和乔木,其土壤深层存在逆水势层。土壤稳渗率较高的1、3号样地,透水能力较强,盐分易随毛管水上行,积聚在土壤层,土壤平均含盐量较高。植物吸收根分布对土壤水盐有显著影响,吸收根集中分布区域土壤含水量较低,含盐量较高,土壤易出现逆水势梯度层。研究结果表明,出现逆水势层的群落,浅层土壤的含盐量也较低,盐分多集中在逆水势层附近,不同荒漠植物吸收根分布对土壤水盐动态的调节对次生盐渍化的控制有重要参考价值。 运用Ripleys K(r)1点格局分析法对群落中的几种主要荒漠植物成丛或聚集分布的空间特征进行了研究,提出应用成丛性表征植物丛聚水平,并以丛生植物的丛径或散生植物的聚集分布尺度范围衡量植物成丛性的发育程度。结果表明:荒漠植物种群在空间上表现出强烈的聚集分布特征,这与荒漠植物种群的生活繁殖习性、环境异质性和种间相互作用密切相关。Ripleys K(r)12种间相关性分析表明,样地1的优势种沙枣和芨芨草以及样地4的白刺和芨芨草在所研究尺度上均表现正相关性,而样地3的红砂和盐爪爪则表现出负相关性。 不同群落的植物表现出不同程度的成丛性。群落主要优势物种芨芨草、苦豆子、红砂、盐爪爪基本在整个研究尺度(0~5 m)均表现聚集分布。样地1的芨芨草,处于立地条件相对较好的生境中,芨芨草平均丛茎也是4个样地最小的(7.12cm),类似的丛生植物白刺在环境最差的样地4的平均白刺沙包丛茎也是最大的(26.73 cm)。散生植物在土壤稳渗率高,透水能力强的样地表现出较高的成丛性。点格局分析显示,样地3的红砂聚集尺度较宽(0~2 m,2.3~3.75 m and 4~4.5m),而群落另一优势散生植物盐爪爪在0~5 m都呈现聚集分布格局。究其原因,植物的丛聚水平与生境条件密切相关,强日照、干热风、空旷的立地、较高土壤含水率、强透水蓄水能力等生境条件会促进植物成丛性的发育,而蒸腾胁迫低、土壤供水能力较差的生境条件下植物成丛性发育较弱。荒漠植物通过成丛或聚集分布可以形成局部微生境,减少地上部分的水分胁迫,是植物在群落水平适应环境的重要途径。
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