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

图5 鄂西南不同地下水位梯度下贫营养泥炭地灌木、草本和苔藓层生物量。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

地下水位与灌木层生物量呈显著线性负相关(R2= 0.63), 而与苔藓层生物量呈显著线性正相关(R2= 0.33) (图5)。单因素方差分析结果表明, 水位梯度对贫营养泥炭地地上总生物量影响不显著(P > 0.05), 最大值出现在地下水位-20 cm处, 为2.26 ± 0.14 kg/m2, 仅比高水位的-4 cm处增加了1%。水位梯度对灌木层生物量的影响极显著(P < 0.01), 灌木层生物量与水分含量呈负相关, 灌木总生物量随地下水分的减少呈现递增的趋势(图5), 最大值出现在地下水位-12 cm处, 为0.30 ± 0.02 kg/m2。同时, 水位梯度对草本层生物量的影响显著(P < 0.05), 其变化与灌木层生物量变化趋势一致。随地下水位的下降, 草本层生物量呈现递增的趋势, 最大值出现在地下水位-12 cm处, 为0.14 ± 0.03 kg/m2。相反, 随着地下水位下降, 苔藓层生物量呈现减少趋势, 最小值出现在地下水位-12 cm处, 为1.76 ± 0.14 kg/m2。水位梯度对苔藓层生物量影响不显著(P > 0.05)。

植物多样性与植物生物量密切相关(张全国和张大勇, 2003)。地下水位下降可能会显著改变植物多样性, 从而改变植物生物量(Weltzin et al, 2000; Wang et al, 2017)。多数研究认为, 地下水位下降会提升维管植物多样性, 增加植物生物量(Sulman et al, 2009; Talbot et al, 2010; M?kiranta et al, 2018)。然而, 本研究发现, 较低水位仅仅促进鄂西南贫营养泥炭地灌木多样性, 并没有改变地上植被总生物量(图4, 图5)。我们前期的研究发现, 鄂西南贫营养泥炭地中灌木层、草本层和苔藓层分别占地上总生物量的23%、2%、75%, 其中, 苔藓层中的泥炭藓占绝对优势(王涵等, 2020)。本研究中, 地下水位下降导致泥炭藓生物量降低, 抵消了灌木层所增加的生物量, 导致地上总生物量依旧处于平衡状态。有研究发现, 地下水位会显著影响泥炭藓的生长(Sonesson et al, 2002; Jassey & Signarbieux, 2019), 其最适生长水位在-5 cm处(Rydin & McDonald, 1985)。本研究中, 当地下水位从-4 cm下降到-20 cm时, 泥炭藓单位面积生物量降低了14% (图5), 这与以往多数研究结论一致(Weltzin et al, 2001; Dieleman et al, 2015)。当研究区苔藓层为单一泥炭藓时, 泥炭藓的盖度降低往往导致整个苔藓层生物量减少(Potvin et al, 2015)。Weltzin等(2001)研究发现, 泥炭藓的生物量通常与距地下水位的距离呈负相关, 即地下水位下降使得泥炭藓生长受到抑制。因此, 地下水位对贫营养泥炭地地上植被总生物量的影响可能主要取决于泥炭藓与维管植物之间的动态平衡关系。

本文的其它图/表

• 图1 鄂西南贫营养泥炭地地下水位监测点分布图及其地下水位深度(cm)
  
• 表1 鄂西南不同地下水位梯度下贫营养泥炭地土壤理化性质
  
• 表2 鄂西南不同地下水位梯度下贫营养泥炭地物种数
  
• 图2 鄂西南贫营养泥炭地不同优势科植物根系分布深度(平均值 ± 标准误)。不同小写字母表示不同科之间存在显著差异(P < 0.05)。
  
• 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)。
  
• 图4 鄂西南不同地下水位梯度下贫营养泥炭地灌木层和草本层物种多样性(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)。