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低水位增加灌木多样性和生物量但降低土壤有机碳含量: 以鄂西南贫营养泥炭地为例
生物多样性
2023, 31 (3):
22600-.
DOI: 10.17520/biods.2022600
地下水位变化对泥炭地的植被组成及多样性具有明显的调控作用, 从而可能会深刻改变泥炭地的储碳潜力。目前, 有关泥炭地植物多样性和土壤有机碳含量对水位波动的响应还存在较大争议, 且有关亚热带贫营养泥炭地地下水位对植物多样性及生物量与土壤有机碳含量影响的研究鲜有报道。本研究选择鄂西南贫营养泥炭地为研究对象, 调查了4个地下水位梯度(-4 cm、-8 cm、-12 cm、-20 cm)下的植被组成、多样性、生物量及土壤有机碳含量, 以探究不同水位梯度对鄂西南贫营养泥炭地植物多样性、生物量及土壤有机碳含量的影响。结果表明: (1)地下水位下降, 土壤含水量、土壤有机碳含量和总酚含量显著降低, 而溶解氧含量显著增加(P < 0.05)。并且, 低水位(-20 cm)处土壤有机碳含量是高水位(-4 cm)处土壤有机碳含量的72%。(2)地下水位显著改变鄂西南贫营养泥炭地物种组成, 随着地下水位下降, 灌木物种数量增加, 且以浅根系的杜鹃花科和蔷薇科植物为主。(3)总体上, 随着地下水位的降低, 灌木多样性呈现显著增加的趋势(P < 0.05), 而草本植物多样性变化不显著。(4)地下水位对植被地上总体生物量影响不显著, 但随地下水位的降低, 灌木生物量极显著增加(P < 0.01)、草本生物量显著增加(P < 0.05), 而苔藓生物量降低。本研究表明, 较高的地下水位是维持鄂西南贫营养泥炭地土壤有机碳含量的关键, 维管植物多样性的提升并不能增加该泥炭地的固碳潜力。 ![]() View image in article
图3
鄂西南不同地下水位梯度下贫营养泥炭地灌木、草本和苔藓层物种数量(平均值± 标准误)。不同小写字母表示相同植被层不同水位梯度间存在显著差异(P < 0.05)。
正文中引用本图/表的段落
研究区贫营养泥炭地不同地下水位梯度下物种数共计22科30种(表2)。整体上, 随着地下水位降低, 物种数增加, 且地下水位为-12 cm时物种数最丰富(21种)。同时, 维管植物中仅蔷薇科、杜鹃花科和冬青科在4个地下水位梯度样地中均有分布, 这3科植物的根系主要分布在地下15-25 cm (图2), 表明这3科植物适应在各水位梯度环境中生长。而壳斗科植物主要分布于地下水位较深的样点(表2), 其根系主要分布范围为地下35-40 cm (图2)。草本植物在4个水位梯度下均有分布, 且以禾本科、莎草科和灯芯草科植物为主, 它们的根系主要分布在地下5-10 cm之间(图2)。苔藓层中泥炭藓占绝对优势, 每个水位梯度均有分布。另外, 由图3可知, 随着地下水位降低, 灌木层物种数显著增加(P < 0.05), 地下水位从-4 cm变为-12 cm时, 灌木物种数增加了67%, 而草本和苔藓层变化不大。
值得注意的是, 随着地下水位升高, 本研究区灌木层及草本层物种数都减少, 苔藓层物种更是单一, 仅有泥炭藓1种(图3), 但土壤有机碳含量却显著增加(表1), 侧面论证了这种“单一”的泥炭藓很可能是研究区高水位样地土壤碳的主要输入者。因此, 要提升鄂西南贫营养泥炭地的固碳潜力或提升土壤碳的含量, 应该维持较高的地下水位以促进造碳植物泥炭藓的生长及减缓其分解, 而不是简单的提升维管植物的多样性。另外, 本研究调查的是自然地下水位梯度下植物多样性与土壤有机碳含量的变化规律, 并不能完全排除不同水位梯度下植被生长年限及土壤碳沉积时间不一致的情况, 后期如果能够结合中宇宙控制实验探究地下水位对鄂西南贫营养泥炭地植物多样性与土壤有机碳含量的影响, 势必会更加客观地评价地下水位变化对贫营养泥炭地植被结构与生态系统碳循环的影响机理。同时, 本研究主要侧重地上植被与土壤有机碳含量的关系, 并没有直接测定地下水位下降对植被分解的影响, 尤其是地下水位对泥炭藓分解的影响。后期, 如果能够联动分析地下水位变化对植被生长及分解的影响及其如何调控土壤有机碳含量, 势必会深入理解地下水位对贫营养泥炭地碳循环的影响机理。
本文的其它图/表
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