本文關(guān)鍵詞：滇中富磷區(qū)典型植物群落氮磷化學計量格局與徑流輸出特征，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：中國西南地區(qū)分布著世界著名的地質(zhì)富磷區(qū),滇中是其中最具代表性的區(qū)域。大量磷素進入附近水體,直接威脅著滇池、撫仙湖等高原湖群以及長江、珠江等大江大河的水體安全。植物修復被認為是減少該區(qū)域磷流失風險最長遠有效且經(jīng)濟的措施�；谥参锱c養(yǎng)分及水文過程的相互關(guān)系,運用生態(tài)化學計量學理論對徑流氮、磷輸出進行管理,是植被修復及面源污染防控研究的新方向。本研究歷時四年,對滇中富磷區(qū)典型植物群落結(jié)構(gòu)、典型群落葉片化學計量特征、典型群落氮磷輸出特征等方面進行了研究,并基于生態(tài)化學計量學探討了土壤——植物——徑流間的相互關(guān)系,取得了以下主要研究結(jié)果：1、滇中富磷區(qū)植物群落以次生群落為主,其中喬灌群落有馬桑(Coriaria nepalensis)、白背楓(Buddleja asiaticd)、馬�！妆硹�、旱冬瓜(Alnus nepalensis)—馬桑等16個類型；草本群落有紫莖澤蘭(Eupatorium adenophorum)、土荊芥(Chenopodium ambrosioides)等9個類型。富磷區(qū)植物群落物種豐富度不高,優(yōu)勢植物多為耐貧瘠、耐脅迫的物種,其中有許多是外來入侵物種,如紫莖澤蘭、土荊芥等。固氮物種在該區(qū)域有較廣泛的分布,馬桑、旱冬瓜等放線菌根固氮植物是其優(yōu)勢物種。2、滇中富磷區(qū)植物群落的恢復動態(tài)如下：灌草叢(白背楓、馬桑為優(yōu)勢種)——闊葉林(旱冬瓜、馬桑為優(yōu)勢種)——針闊混交林(旱冬瓜和云南松Pinusyunnanensis為優(yōu)勢種)——常綠闊葉林(栲、青岡為優(yōu)勢)。當自然恢復時間超過15—18年以后,物種豐富度和Shannon-Wiener指數(shù)的上升趨勢明顯降低,群落的均勻指數(shù)甚至出現(xiàn)下降。限制群落發(fā)展的首要因子由土壤養(yǎng)分逐漸變?yōu)楣庹?在植被的自然恢復過程中固氮植物發(fā)揮著重要作用。3、富磷區(qū)植物具有高的葉片磷含量,均值高達4.07mg/g,以及低的葉片氮磷比率(N：P),僅為4.94。富磷土壤作為一種驅(qū)動力導致其區(qū)域內(nèi)植物葉片氮磷異速增長關(guān)系發(fā)生了變化,氮磷計量特征也發(fā)生了變化。雖然不同物種、不同生活型的植物對于土壤養(yǎng)分變化的響應(yīng)程度不一致,但土壤磷可利用性的增加將會導致大量無機磷富集在葉片中,而這正是驅(qū)動植物乃至群落葉片磷及葉片N：P格局的關(guān)鍵因素。4、土壤氮可通過直接促進養(yǎng)分在植物體中的積累和通過改變?nèi)郝浣M成這兩條路徑,影響群落葉片氮磷特征。群落葉片N：P比率主要受到土壤磷的控制。多元回歸分析發(fā)現(xiàn),土壤氮磷、群落組成和自然恢復時間等因素解釋了富磷區(qū)植物群落葉片氮磷計量格局的54.0%～73.2%。群落葉片氮主要受到群落組成(50.5%)和土壤氮可利用性(36.0%)的影響。群落葉片磷受到土壤磷可利用性(29.8%)以及群落組成(25.8%)的影響。群落葉片N：P則主要受到土壤磷(43.0%)的控制。自然恢復時間對于群落葉片氮磷計量特征的直接作用較小。5、研究區(qū)降雨主要集中在5-10月,產(chǎn)水的高峰出現(xiàn)在8月,氮、磷及沉積物的流失也集中在8月(25%)。徑流中磷含量均值為1.56mg/L；徑流中氮含量均值為1.73mg/L；磷和氮的年流失量均值分別為331.5g/hm2和373.1g/hm2。顆粒態(tài)是富磷區(qū)磷流失的重要形態(tài)。降雨、植物群落功能多樣性、土壤氮、土壤磷、土壤N：P等因素的變化解釋了徑流氮、磷輸出及其比率改變的41.0%～55.8%。雖然群落功能性狀多樣性作為單一指標對于徑流格局的解釋度有限,但群落功能多樣性與其它因子的協(xié)同作用是影響富磷區(qū)徑流特征的關(guān)鍵因素。6、土壤養(yǎng)分與植物分布密切相關(guān),決定著群落組成。在功能多樣性高,穩(wěn)定性強的群落中,其優(yōu)勢種往往具有相對高的化學計量內(nèi)穩(wěn)性。以馬桑為代表的固氮物種具有高的化學計量內(nèi)穩(wěn)性,其引入有利于土壤中C、N含量的增加,促進了群落功能多樣性的提高,降低了徑流中P素的輸出,并提高了徑流的N：P,有利于降低滇中山地富磷區(qū)磷的流失風險。然而,固氮物種黑荊的作用則并不明顯。以上研究結(jié)果表明,作為區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)重要的組成部分：土壤——植物——徑流之間存在密切聯(lián)系,促進氮磷平衡是地質(zhì)富磷山地生態(tài)系統(tǒng)恢復及區(qū)域面源輸出管控的內(nèi)在要求和基本途徑,固氮物種的選擇和配置是未來研究的重要方向。
【關(guān)鍵詞】：化學計量內(nèi)穩(wěn)性 群落演替 群落功能多樣性 徑流氮磷流失總量 徑流氮磷比例 氮磷平衡
【學位授予單位】：云南大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：Q948
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第一章 前言12-30
• 1.1 問題的提出12-13
• 1.2 國內(nèi)外研究進展13-26
• 1.2.1. 富磷土壤的修復13-16
• 1.2.2. 植被恢復過程中群落結(jié)構(gòu)與面源輸出特征的關(guān)系16-21
• 1.2.3. 生態(tài)化學計量學與植被恢復21-26
• 1.3 本研究擬解決的問題,研究內(nèi)容及技術(shù)路線26-30
• 1.3.1. 目前亟待解決的問題26-27
• 1.3.2. 主要研究內(nèi)容27-29
• 1.3.3. 技術(shù)路線29-30
• 第二章 研究區(qū)概況和樣地選擇30-36
• 2.1 研究區(qū)概況30-33
• 2.1.1 地理位置30
• 2.1.2 氣候條件30
• 2.1.3 地質(zhì)條件30-31
• 2.1.4 水文條件31-32
• 2.1.5 土壤條件32
• 2.1.6 植被條件32-33
• 2.2 樣地選擇33-36
• 2.2.1 滇中湖群富磷區(qū)典型植物群落調(diào)查33
• 2.2.2 富磷區(qū)典型植物群落化學計量特征研究33-34
• 2.2.3 典型植物群固定樣地的設(shè)置及其定位觀測34-36
• 第三章 滇中富磷區(qū)典型植物群落結(jié)構(gòu)研究36-52
• 3.1 引言36
• 3.2 材料和方法36-38
• 3.2.1 樣地調(diào)查36-37
• 3.2.2 數(shù)據(jù)處理37-38
• 3.3 結(jié)果與分析38-49
• 3.3.1. 富磷區(qū)植物群落組成38-41
• 3.3.2 富磷區(qū)植物群落演替分析41-46
• 3.3.3 富磷山地人工植物群落與自然恢復群落比較46-49
• 3.4 討論49-52
• 3.4.1 滇中山地富磷區(qū)典型植物群落特征49
• 3.4.2 恢復過程中群落結(jié)構(gòu)變化49-50
• 3.4.3 合理構(gòu)建人工群落50-52
• 第四章 滇中富磷區(qū)典型群落葉片N、P特征52-71
• 4.1 引言52-53
• 4.2 材料和方法53-55
• 4.2.1 樣地調(diào)查53-54
• 4.2.2 數(shù)據(jù)處理54-55
• 4.3 結(jié)果與分析55-67
• 4.3.1 富磷區(qū)植物葉片N、P計量格局55-57
• 4.3.2 植物葉片N、P計量與土壤養(yǎng)分的響應(yīng)關(guān)系57-59
• 4.3.3 富磷區(qū)植物對于P的積累59-64
• 4.3.4 自然恢復下植物群落N、P計量特征64-65
• 4.3.5 土壤養(yǎng)分、恢復時間對群落氮磷計量格局的作用途徑65-67
• 4.4 討論67-71
• 4.4.1 滇中山地富磷區(qū)植物葉片N、P計量特征67-68
• 4.4.2 滇中山地富磷區(qū)植物葉片N、P計量格局的決定因素68-70
• 4.4.3 植物提取技術(shù)在富磷區(qū)修復應(yīng)用中的局限性70-71
• 第五章 滇中山地富磷區(qū)典型群落氮磷徑流輸出特征71-86
• 5.1 引言71
• 5.2 材料和方法71-74
• 5.2.1. 地表徑流、土壤侵蝕及營養(yǎng)元素流失量測定71-72
• 5.2.2. 群落結(jié)構(gòu)和多樣性的調(diào)查72
• 5.2.3. 土壤樣品的采集及測定72-73
• 5.2.4. 數(shù)據(jù)統(tǒng)計73-74
• 5.3 結(jié)果與分析74-84
• 5.3.1. 富磷區(qū)觀測小區(qū)植物群落特征74-79
• 5.3.2. 地表徑流輸出特征79-84
• 5.4 討論84-86
• 5.4.1. 滇中富磷山地徑流輸出特征84
• 5.4.2. 群落結(jié)構(gòu)對于徑流輸出特征的影響84-85
• 5.4.3. 滇中富磷山地徑流輸出管控85-86
• 第六章 富磷區(qū)土壤、植物群落氮磷計量與徑流氮磷輸出風險86-103
• 6.1 引言86-87
• 6.2 材料和方法87-89
• 6.2.1. 野外調(diào)查與監(jiān)測87
• 6.2.2 樣品采集和測定87
• 6.2.3 生物量的測定87-88
• 6.2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計88-89
• 6.3 結(jié)果與分析89-100
• 6.3.1. 土壤N、P可利用性對于群落組成的影響89-91
• 6.3.2. 氮、磷計量與群落穩(wěn)定性91-95
• 6.3.3. 氮、磷平衡對徑流中氮、磷輸出格局的影響95-100
• 6.4 討論100-103
• 6.4.1. 氮、磷變化與物種內(nèi)穩(wěn)態(tài)和群落穩(wěn)定性100
• 6.4.2. 固氮植物與徑流輸出特征100-102
• 6.4.3. 通過養(yǎng)分平衡途徑降低徑流氮磷輸出風險102-103
• 第七章 結(jié)論與展望103-108
• 7.1 主要結(jié)論103-108
• 7.1.1. 滇中富磷區(qū)植物群落結(jié)構(gòu)特征103-104
• 7.1.2. 滇中富磷區(qū)植物群落葉片N、P計量特征104-105
• 7.1.3. 滇中富磷區(qū)植物群落徑流輸出特征105
• 7.1.4. 通過氮磷平衡途徑促進植被恢復之初步認識105-107
• 7.1.5. 富磷山地植被恢復配置初探107-108
• 7.2 研究展望108
• 參考文獻108-120
• 攻讀博士學位期間完成的科研成果120-122
• 致謝122

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本文編號：361071