紫色土主要肥力指標(biāo)和地形要素及毛竹林植物多樣性指數(shù)的關(guān)系

張 喜，霍 達(dá)，張佐玉，姜 霞，崔迎春

(貴州省林業(yè)科學(xué)研究院，貴陽(yáng) 550011)

毛竹(Phyllostachysedulis)廣泛分布于秦嶺、漢水流域至長(zhǎng)江以南各省，是我國(guó)栽培歷史悠久、面積最大、經(jīng)濟(jì)價(jià)值最高的竹種之一[1]。黃壤[2]毛竹林長(zhǎng)期純林經(jīng)營(yíng)可致林分質(zhì)量下降與地力衰退，紫色土[3-4]-毛竹林純林長(zhǎng)期經(jīng)營(yíng)對(duì)比也有相似結(jié)論、且大徑級(jí)毛竹林土壤主要肥力指標(biāo)較高[5]?，F(xiàn)有研究表明毛竹混交林改為純林經(jīng)營(yíng)后新生竹數(shù)量與質(zhì)量呈階段性交錯(cuò)下降[6]，調(diào)控喬木層竹木比例與實(shí)施林下套種措施能提高毛竹林地肥力[7]，表明毛竹林植物多樣性和土壤主要肥力指標(biāo)間有某種關(guān)聯(lián)現(xiàn)象。紫色土主要水源涵養(yǎng)指標(biāo)[8]和毛竹林植物多樣性指數(shù)值的相關(guān)性存在無(wú)關(guān)型、直線型和二次多項(xiàng)式3種類型，主要肥力指標(biāo)的關(guān)系如何？調(diào)控植物多樣性能否成為改善紫色土主要肥力指標(biāo)的路徑？

植物多樣性的生態(tài)系統(tǒng)功能是目前生態(tài)學(xué)研究的熱點(diǎn)之一[9-10]，出現(xiàn)了多種假說[11]。除天然林外[12-13]，杉木林[14]、巨尾桉[15]和毛竹林[8]等也有部分研究。由于研究的植被和土壤類型不同，選擇的植物多樣性指數(shù)和土壤肥力指標(biāo)不同，相關(guān)性規(guī)律各異、可比性較差，植物多樣性和土壤肥力關(guān)系尚存許多疑惑。紫色土[16]主要出現(xiàn)于我國(guó)亞熱帶地區(qū)，分布在黔北和川南盆地周邊的酸性紫色土[17-18]，母質(zhì)疏松、易于崩解，有機(jī)質(zhì)和全氮含量相對(duì)較高，磷和鉀含量相對(duì)較低，是當(dāng)?shù)孛窳稚L(zhǎng)的主要土壤類型。本文以空間替代時(shí)間的方法，研究紫色土壤主要肥力指標(biāo)和地形要素及毛竹林植物多樣性指數(shù)的相關(guān)性規(guī)律，揭示其相互作用機(jī)理，旨在為毛竹林豐產(chǎn)培育及紫色土地力維護(hù)的植物多樣性路徑提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

調(diào)查在赤水河下游的赤水市[17]和習(xí)水縣[18]交界處進(jìn)行。兩縣(市)位于貴州省西北部，E105°36′25″～106°44′30″、N28°06′35″～28°50′15″，海拔變幅221～1 871.9 m、大部分地區(qū)海拔600～800 m左右。區(qū)域地質(zhì)屬楊子區(qū)四川盆地分區(qū)，主要地層有侏羅系、白堊系和第四系，母巖有紫色砂(頁(yè))巖、石英砂巖和泥巖等，土壤主要有紫色土、黃壤和黃棕壤等。處于婁山山脈由東南至西北方向的延伸帶，屬四川盆地邊緣河谷和中山峽谷地貌。年均溫(海拔293 m)18.1 ℃、變幅17.5～19.1 ℃，1月均溫7.9 ℃、變幅5.8～10.8 ℃，7月均溫28.0 ℃、變幅23.9～33.0 ℃，≥0 ℃年積溫計(jì)365 d和6 621.7 ℃、≥10 ℃年積溫計(jì)279 d和5 888.3 ℃。年平均降水量1 268.8 mm，年平均蒸發(fā)量1 307.1 mm。年平均日照時(shí)數(shù)1 297.7 h、變幅999.4～1 529.2 h。立體氣候明顯，區(qū)域差異顯著。主要森林類型包括中亞熱帶常綠闊葉林、針闊混交林、針葉林和竹林等。境內(nèi)豐富的水熱資源和特殊的地質(zhì)地貌及土壤有利于毛竹林生長(zhǎng)，其中赤水市被譽(yù)為“中國(guó)十大竹子之鄉(xiāng)”[19]。

2 調(diào)查與分析方法

2.1 樣地設(shè)置與植被調(diào)查

在研究區(qū)內(nèi)，利用貴州省森林資源二類調(diào)查小班數(shù)據(jù)庫(kù)(2006年)，篩選林地土壤屬紫色土的毛竹林小班建立新的數(shù)據(jù)庫(kù)。依據(jù)毛竹小班分布圖的集散狀態(tài)和交通便利程度，實(shí)地考查、建立紫色土-毛竹林調(diào)查樣地43個(gè)，其中赤水市33個(gè)、分布于葫市鎮(zhèn)境內(nèi)，習(xí)水縣10個(gè)、分布于三岔河、土城和東皇3鄉(xiāng)(鎮(zhèn))境內(nèi)。

調(diào)查樣地面積20 m×20 m。每個(gè)樣地分別喬、灌、草3層調(diào)查，喬木層樣方面積10 m×10 m、計(jì)4個(gè)，灌木層與草本層樣方面積分別為5 m×5 m、1 m×1 m、各3個(gè)，代表各層片植物發(fā)育較好、一般和較差3種類型。記錄樣地地形要素，包括經(jīng)緯度、海拔高度、坡向、坡位、坡度、以及土壤(A+B)層厚度和各層剖面特征指標(biāo)。記載喬木層物種、胸徑、株數(shù)和高度，灌木層物種、地徑、株數(shù)和平均高度，草本層物種、株數(shù)和平均高度。

2.2 土壤取樣與化學(xué)指標(biāo)測(cè)定

植被調(diào)查和土壤取樣同時(shí)進(jìn)行，野外工作于2008年8月份一次完成。在灌木層與草本層植物調(diào)查樣方內(nèi)，選擇有代表性地段挖掘土壤剖面3個(gè)，按土壤發(fā)生層記錄剖面特征，分層取土，去除石礫和根系后等量混合，保留重量約1 kg，帶回室內(nèi)風(fēng)干后分析土壤主要肥力指標(biāo)值。

土壤肥力指標(biāo)分析參見《 森林土壤分析方法》[20]。其中pH值采用電位法，有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀氧化-外加熱法，全氮含量采用半微量凱氏擴(kuò)散法，水解氮含量采用堿解-擴(kuò)散法，全磷含量采用堿溶-鉬銻抗比色法，有效磷含量采用鹽酸-硫酸浸提法，全鉀含量采用堿溶-火焰光度法，速效鉀含量采用乙酸銨浸提-火焰光度法，陽(yáng)離子交換量采用乙酸銨交換法，交換性鹽基量采用乙酸銨交換-中和滴定法。

2.3 數(shù)據(jù)整理

其中：RD為相對(duì)優(yōu)勢(shì)度，RF為相對(duì)頻度，RT為相對(duì)密度。

其中：S為物種數(shù)，Ni、N為第i物種、所有物種的株數(shù)，Pi=Ni/N。

2.3.2統(tǒng)計(jì)分析 數(shù)據(jù)分析運(yùn)用SPSS 17.0[22]和EXCEL 2003軟件。

3 結(jié)果分析

3.1 毛竹林類型劃分與植物多樣性指數(shù)變化

依據(jù)喬木層植物重要值(IV)，采用歐氏距離(Euclidean distance)及離差平方和法(ward′s method)將毛竹林調(diào)查樣地劃分為4個(gè)類型(圖1)。其中Ⅰ類型為毛竹(IV=0.985 4，下同)-香樟(Cinnamomumcamphora，0.005 7)-柃木(EuryaSP.，0.003 4)林，包括9個(gè)樣地、有喬木植物9種，主要分布于赤水市葫市等地。分布區(qū)平均海拔高度702 m、坡度13.8°，土壤A層及B層厚度13.9 cm、26.9 cm，喬木層毛竹平均胸徑(DBH)6.96～10.83 cm、密度2 175～4 650株·hm-2，雜木的相應(yīng)值為0～12 cm、0～200株·hm-2。Ⅱ類型為毛竹(0.700 5)-杉木(Cunninghamialanceolata，0.275 3)-棕櫚(Trachycarpusfortunei，0.015 8)林，包括5個(gè)樣地、有喬木植物4種，主要分布于赤水市葫市和習(xí)水縣三岔河等地。分布區(qū)平均海拔高度807 m、坡度5.4°，土壤A層及B層厚度11.0 cm、20.6 cm，喬木層毛竹DBH和密度為6.21～12.02 cm、850～2 700株·hm-2，雜木的相應(yīng)值為6.25～18.74 cm、77～650株·hm-2。Ⅲ類型為毛竹(0.808 6)-絲櫟栲(Castanopsifargesii，0.042 8)-杉木(0.020 4)林，包括19個(gè)樣地、有喬木植物34種，主要分布于赤水市葫市和習(xí)水縣東皇、土城及三岔河等地，分布區(qū)平均海拔高度859 m、坡度17.5°，土壤A層及B層厚度15.3 cm、26.3 cm，喬木層毛竹DBH和密度為6.73～11.21 cm、1 550～4 650株·hm-2，雜木的相應(yīng)值為4.80～24.90 cm、25～566株·hm-2。Ⅳ類型為毛竹(0.568 5)-絲櫟栲(0.189 9)-西南木荷(Schimawallichii，0.031 2)林，包括10個(gè)樣地、有喬木植物32種，主要分布于赤水市葫市和習(xí)水縣東皇等地。分布區(qū)平均海拔高度880 m、坡度28.7°，土壤A層及B層厚度為11.2 cm、25.5 cm，喬木層毛竹DBH和密度為8.13～10.96 cm、1 568～3 297株·hm-2，雜木的相應(yīng)值為6.99～38.42 cm、202～1 848株·hm-2。Ⅰ類型為毛竹純林，Ⅳ類型為毛竹混交林，Ⅱ和Ⅲ類型界于二者之間。不同類型在赤水市葫市鎮(zhèn)均有分布，樣地全部分布于黔北毛竹林垂直分布的適宜區(qū)內(nèi)[3]。

圖1 紫色土-毛竹林調(diào)查樣地聚類圖Fig.1 Plots dendrogram of purple soil-Moso bamboo forest

Ⅰ類型(毛竹純林)和Ⅳ類型(混交林)間喬木層植物Margalef指數(shù)、Simpson指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)及Pielou指數(shù)值差異顯著、呈混交林>純林的趨勢(shì)，其他類型間喬木層植物部分多樣性指數(shù)值差異顯著；不同類型間灌木及草本層植物多樣性指數(shù)值差異不顯著(表1)。不同類型的Margalef指數(shù)及Simpson指數(shù)值在灌木層和喬木層及草本層間差異顯著，除Ⅱ類型外、其他類型的Shannon-Wiener指數(shù)及Pielou指數(shù)在灌木層和草本層間差異顯著。Margalef指數(shù)和Simpson指數(shù)呈灌木層>草本層>喬木層、Shannon-Wiener指數(shù)呈草本層>灌木層>喬木層、Pielou指數(shù)呈草本層>喬木層>灌木層的趨勢(shì)。表明毛竹林不同類型及層片間植物多樣性指數(shù)值存在差異的顯著性與變化的規(guī)律性。

3.2 毛竹林不同類型土壤主要肥力指標(biāo)變化

毛竹林不同類型相同土層主要肥力指標(biāo)差異不顯著，部分類型不同土層間pH值、有機(jī)質(zhì)含量、全氮含量、水解氮含量、有效磷含量和速效鉀含量差異顯著(表2)。除pH值和全鉀含量外，土壤其他肥力指標(biāo)呈A層>B層>C層的趨勢(shì)，符合毛竹林土壤主要肥力指標(biāo)變化的一般規(guī)律[5]。隨著喬木層毛竹重要值的降低，土壤A層陽(yáng)離子交換量、交換性鹽基量、全磷含量、水解氮含量和速效鉀含量升高，pH值、有機(jī)質(zhì)含量、全氮含量、全鉀含量和有效磷含量降低。表明毛竹林植物多樣性指數(shù)和土壤主要肥力指標(biāo)值間存在一定關(guān)聯(lián)性。

表1 毛竹林不同類型植物多樣性指數(shù)值變化

說明：Mar.，Sim.，Sha.和Pie.是Margalef指數(shù)、Simpson指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)和Pielou指數(shù)的縮寫。a、b、c和d為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ類型的代碼。A、S和H為喬木層、灌木層及草本層的縮寫。數(shù)值右上角字母為所代表類型的植物多樣性指數(shù)值S-檢驗(yàn)(P<0.05)差異顯著符號(hào)。

Mar.，Sim.，Sha. and Pie. represent the Margalef index，Simpson index，Shannon-Wiener index and Pielou index，respectively. a，b，c and d represent Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ and Ⅳ，respectively. A，S and H represent arbor layer，shrub layer and Herb layer，respectively. The right upper corner letter of the values represent significant difference symbols with S-test (P<0.05) in same index of different types or synusia of Moso bamboo forest.

表2 毛竹林不同類型土壤主要肥力指標(biāo)值變化

說明：OMC，CEC，EBC，TNC，TPC，TKC，HNC，APC和AKC是土壤有機(jī)質(zhì)含量、陽(yáng)離子交換量、交換性鹽基量、全氮含量、全磷含量、全鉀含量、水解氮含量、有效磷含量和速效鉀含量的縮寫，數(shù)值右上角的A、B和C為所代表土層相應(yīng)肥力指標(biāo)值的S-檢驗(yàn)(P<0.05)差異顯著符號(hào)。

OMC，CEC，EBC，TNC，TPC，TKC，HNC，APC and AKC represent organic matter content，cation exchange capacity，exchangeable base content，total N content，total P content，total K content，hydrolysis N content，available P content and available K content，respectively. The right upper corner letter of the values represent significant difference symbols with S-test (P<0.05) in different stratum soil of same Moso bamboo forest types.

3.3 土壤主要肥力指標(biāo)和毛竹林植物多樣性指數(shù)間的因子分析

選擇調(diào)查樣地地形要素(包括海拔高度、坡向、坡位、坡度和土壤(A+B)層厚度)、以及喬木層、灌木層及草本層植物Margalef指數(shù)、Simpson指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)及Pielou指數(shù)進(jìn)行因子分析(KMO=0.716，BTS=684.21、P<0.00)，地形因子、喬木、灌木及草本植物多樣性因子累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)81.97%；土壤肥力要素(包括有機(jī)質(zhì)含量、陽(yáng)離子交換量、交換性鹽基量、全氮含量、全磷含量、全鉀含量、水解氮含量、有效磷含量和速效鉀含量)在不同土層均可分解為有機(jī)質(zhì)因子、磷鉀因子和鹽基因子，土壤A層(KMO=0.739，BTS=236.64、P<0.00)3因子累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)84.75%、B層(KMO=0.708，BTS=198.62、P<0.00)相應(yīng)值為82.04%、C層(KMO=0.719，BTS=159.61、P<0.00)相應(yīng)值為73.21%，新變量反映了原變量的絕大部分信息、適宜進(jìn)行因子分析。

直線式相關(guān)性中(表3)，A層土壤有機(jī)質(zhì)因子和草本植物多樣性因子、磷鉀因子和灌木植物多樣性因子相關(guān)顯著，B層及C層土壤磷鉀因子和喬木及草本植物多樣性因子相關(guān)顯著。喬木、灌木及草本植物多樣性因子和不同土層土壤肥力因子相關(guān)顯著的指標(biāo)對(duì)數(shù)量占22.22%、11.11%和33.33%，A、B及C層土壤肥力因子和植物多樣性因子相關(guān)顯著的指標(biāo)對(duì)數(shù)量分別為20.00%。

二次多項(xiàng)式相關(guān)性中(表3)，A層土壤有機(jī)質(zhì)因子和草本植物多樣性因子、磷鉀因子和灌木及草本植物多樣性因子、鹽基因子和喬木植物多樣性因子的相關(guān)性顯著，B層土壤有機(jī)質(zhì)因子和草本植物多樣性因子、磷鉀因子和喬木及草本植物多樣性因子的相關(guān)性顯著，C層土壤有機(jī)質(zhì)因子和灌木植物多樣性因子、磷鉀因子和喬木及草本植物多樣性因子的相關(guān)性顯著。喬木、灌木及草本植物多樣性因子和不同土層土壤肥力因子相關(guān)顯著的指標(biāo)對(duì)數(shù)量占33.33%、22.22%和55.56%，A、B及C層土壤肥力因子和植物多樣性因子相關(guān)顯著的指標(biāo)對(duì)數(shù)量為26.67%、20.00%和20.00%。植被層不同層片植物多樣性因子和土壤不同土層肥力因子相關(guān)性中，無(wú)關(guān)型(相關(guān)不顯著)、直線型和曲線型(二次多項(xiàng)式)的指標(biāo)對(duì)數(shù)量占62.96%、22.22%和37.04%。

地形因子和土壤A層(P<0.01)及B層(P<0.05)有機(jī)質(zhì)因子、C層(P<0.01)磷鉀因子的直線式和二次多項(xiàng)式相關(guān)性顯著，地形因子和土壤C層(P<0.01)有機(jī)質(zhì)因子的二次多項(xiàng)式相關(guān)性顯著，表明地形因子通過土壤不同土層有機(jī)質(zhì)和C層磷鉀因子影響毛竹林生長(zhǎng)及植物多樣性發(fā)育。

表3 土壤肥力因子和地形及植物多樣性因子的相關(guān)性

說明：OMF、PKF、BF、AF、SF、HF和TF分別代表土壤有機(jī)質(zhì)因子、磷鉀因子、鹽基因子、喬木植物多樣性因子、灌木植物多樣性因子、草本植物多樣性因子和地形因子。A、B和C指土壤發(fā)生層，樣本量分別為43、41和39。表中數(shù)值分子和分母分別為直線和二次多項(xiàng)式相關(guān)系數(shù)值。土壤A層相關(guān)系數(shù)檢驗(yàn)臨界值(P<0.05，P<0.01)分別為0.30、0.39，B層相應(yīng)值為0.31、0.40，C層相應(yīng)值為0.32、0.41。

OMF，PKF，BF，AF，SF，HF and TF represent organic matter factor，phosphorus potassium factor and base factor of soil，plant diversity factor of arbor，shrub and herb layer and terrain factor，respectively. A，B and C represent soil genetic horizons，plots numbers are 43、41 and 39，respectively. Numerator and denominator in this table are coefficient values of straight line and quadratic polynomial，respectively. Critical values of correlation coefficients test (P<0.05 andP<0.01) in A stratum soil are 0.30 and 0.39，respectively；relative values in B stratum soil are 0.31 and 0.40，respectively；and relative in C stratum soil are 0.32 and 0.41，respectively.

3.4 土壤主要肥力指標(biāo)和毛竹林植物多樣性指數(shù)間的相關(guān)性分析

毛竹林喬木層、灌木層及草本層植物Margalef指數(shù)、Simpson指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)及Pielou指數(shù)和土壤不同土層主要肥力指標(biāo)值的直線式及二次多項(xiàng)式的相關(guān)系數(shù)各異、趨勢(shì)性不同(表4)。

直線式相關(guān)性中，喬木層植物多樣性指數(shù)和土壤不同土層全磷含量、有效磷含量、pH值及交換性鹽基量值間相關(guān)不顯著，灌木層植物多樣性指數(shù)和土壤不同土層有機(jī)質(zhì)含量、全氮含量、速效鉀含量、pH值、陽(yáng)離子交換量及交換性鹽基量值間有相似趨勢(shì)，草本層植物多樣性指數(shù)和土壤不同土層水解氮含量、全磷含量及交換性鹽基量值間無(wú)顯著相關(guān)，土壤其他肥力指標(biāo)和毛竹林植物部分多樣性指數(shù)間相關(guān)顯著。土壤主要肥力指標(biāo)和喬木層植物Margalef指數(shù)、Simpson指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)及Pielou指數(shù)值相關(guān)顯著的指標(biāo)對(duì)數(shù)量為26.67%、36.67%、20.00%和0.00%，土壤A層、B層及C層的相應(yīng)值為27.50%、20.00%和15.00%；灌木層植物多樣性指數(shù)的相應(yīng)值為23.33%、0.00%、0.00%和3.33%，7.50%、10.00%和2.50%；草木層植物多樣性指數(shù)的相應(yīng)值為46.67%、36.67%、3.33%和3.33%，32.50%、25.00%和10.00%。植被層不同層片植物多樣性指數(shù)對(duì)土壤主要肥力指標(biāo)的影響呈Margalef指數(shù)(32.22%)>Simpson指數(shù)(24.44%)>Shannon-Wiener指數(shù)(7.78%)>Pielou指數(shù)(2.22%)、A層(22.50%)>B層(18.33%)>C層(9.17%)和草本層(22.50%)>喬木層(20.83%)>灌木層(6.67%)的趨勢(shì)。

二次多項(xiàng)式相關(guān)性中，除喬木層植物多樣性指數(shù)和土壤有效磷含量及pH值、灌木層植物多樣性指數(shù)和土壤有機(jī)質(zhì)含量相關(guān)不顯著外，土壤其他肥力指標(biāo)和毛竹林植物部分多樣性指數(shù)間相關(guān)顯著；土壤主要肥力指標(biāo)和喬木層植物Margalef指數(shù)、Simpson指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)及Pielou指數(shù)值相關(guān)顯著的指標(biāo)對(duì)數(shù)量為53.33%、46.67%、30.00%和13.33%，土壤A層、B層及C層的相應(yīng)值為45.00%、35.00%和27.50%；灌木層植物多樣性指數(shù)的相應(yīng)值為46.67%、16.67%、10.00%和16.67%，20.00%、32.50%和15.00%；草木層植物多樣性指數(shù)的相應(yīng)值為70.00%、63.33%、6.67%和23.33%，50.00%、47.50%和25.00%。植被層不同層片植物多樣性指數(shù)對(duì)土壤主要肥力指標(biāo)的影響呈Margalef指數(shù)(56.67%)>Simpson指數(shù)(42.22%)>Pielou指數(shù)(17.78%)>Shannon-Wiener指數(shù)(15.56%)、A層(38.33%)>B層(38.33%)>C層(22.50%)及草本層(40.83%)>喬木層(35.83%)>灌木層(22.50%)的趨勢(shì)，表明二次多項(xiàng)式更能反應(yīng)土壤主要肥力指標(biāo)和毛竹林植物多樣性指數(shù)間的關(guān)系。

進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)毛竹林植物多樣性指數(shù)和土壤主要肥力指標(biāo)的相關(guān)性中，無(wú)關(guān)型(相關(guān)不顯著)、直線型和曲線型(二次多項(xiàng)式)的指標(biāo)對(duì)數(shù)量分別為66.94%、16.67%和33.06%。

表4 毛竹林植物多樣性指數(shù)和土壤主要肥力指標(biāo)的相關(guān)性

表4 續(xù)

說明：表中植物多樣性指數(shù)縮寫同表1，土壤主要肥力指標(biāo)縮寫同表2，分子和分母值的意義同表3。A、B和C指土壤發(fā)生層。

Abbreviations of plant diversity indices are same as table 1，and that of soil nutrient indicators are same as table 2，meaning of numerator and denominator are same as table 3 in this table. A,B and C are soil stratums.

4 討論與建議

紫色土主要肥力指標(biāo)受地形要素和毛竹林生長(zhǎng)及發(fā)育的綜合影響。赤水河下游紫色砂(頁(yè))巖[16]地貌切割劇烈、地形險(xiǎn)峻，成土母質(zhì)[17-18]物理風(fēng)化強(qiáng)烈、礦質(zhì)元素豐富，有別于其他土壤類型[2-3,6-7,12-15]，所構(gòu)成的紫色土-毛竹林生態(tài)系統(tǒng)具有較高的特異性與研究?jī)r(jià)值[2,6-7]及顯示度[19]。地形要素不僅和土壤部分水源涵養(yǎng)指標(biāo)相關(guān)顯著[8]、也和部分肥力指標(biāo)有一定關(guān)聯(lián)性，二者共同影響毛竹林生長(zhǎng)及植物多樣性發(fā)育，毛竹林生長(zhǎng)及發(fā)育又具有改變土壤部分肥力指標(biāo)的功能，地形要素-土壤肥力-毛竹林植物多樣性三者相互影響、共同作用形成紫色土-毛竹林生態(tài)系統(tǒng)，土壤肥力指標(biāo)受地形要素和毛竹林生長(zhǎng)及發(fā)育的綜合影響。本研究在同一生物氣候帶及分布(垂直)適宜區(qū)域內(nèi)，采用“空間替代時(shí)間”方法在相似經(jīng)營(yíng)措施林分和相同時(shí)間段分析紫色土主要肥力指標(biāo)和地形要素及毛竹林植物多樣性指數(shù)的關(guān)系，所形成的土壤主要肥力指標(biāo)和毛竹林植物多樣性指數(shù)關(guān)系模式是可信的。更為準(zhǔn)確的結(jié)論需在控制地形要素變幅基礎(chǔ)上進(jìn)行嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和長(zhǎng)期定位觀測(cè)中獲得[6-7，9-10，14-15]。

紫色土主要肥力指標(biāo)和毛竹林植物多樣性指數(shù)的關(guān)系模式。植物多樣性導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)功能的復(fù)雜性[9-11]，國(guó)內(nèi)外植物多樣性的土壤生態(tài)功能多樣性的直線型相關(guān)性報(bào)道較多[11，14-15]、曲線型相關(guān)性報(bào)道較少[12]，或者是植物多樣性變化導(dǎo)致的地力、林分生物量及生產(chǎn)力變化分析[6-7]。本研究發(fā)現(xiàn)毛竹林植物多樣性指數(shù)和紫色土主要肥力指標(biāo)值間的因子和指標(biāo)相關(guān)性出現(xiàn)無(wú)關(guān)型(相關(guān)不顯著)、直線型和曲線型(二次多項(xiàng)式)3種類型，前者的相應(yīng)值為62.96%、22.22%和37.04%，后者的相應(yīng)值為66.94%、16.67%和33.06%，同一研究區(qū)域紫色土主要水源涵養(yǎng)指標(biāo)和毛竹林植物多樣性指數(shù)值相關(guān)性的相應(yīng)值為69.05%、9.92%和21.03%[8]。與喀斯特天然林植物多樣性指數(shù)和土壤理化指標(biāo)值的相關(guān)性沒有類型差異、只有數(shù)值上的變化[13]，均存在植物多樣性指數(shù)類型、植被層片及土壤層次間變化的規(guī)律性與差異性。說明了紫色土-毛竹林植物多樣性的土壤生態(tài)功能具有一般性和特異性現(xiàn)象。

研究結(jié)論具有局限性。紫色土-毛竹林是一個(gè)受人為干擾的生態(tài)系統(tǒng)[2-4，6-7]，研究區(qū)選在幾個(gè)林場(chǎng)及周邊地區(qū)，生產(chǎn)性間伐為4～5年一次。調(diào)查樣地不設(shè)置在當(dāng)年或前一年間伐竹林內(nèi)，保證了受干擾的相對(duì)均勻性及水平的相似性。定期的竹材間伐和年度采筍干擾了喬木、灌木及草本層植物多樣性格局，對(duì)喬木層植物多樣性的影響尤其明顯，但也改善了林內(nèi)光照和濕度、促進(jìn)了凋落物分解和土壤微生物活動(dòng)，有利于土壤肥力提高，該研究結(jié)論具有特定性與局限性。同自然恢復(fù)的喀斯特天然林比較[13]，部分植物多樣性指數(shù)和土壤主要肥力指標(biāo)值的相關(guān)趨勢(shì)性不同，也有違常態(tài)地貌自然恢復(fù)的天然林[12]，值得進(jìn)一步研究形成的原因。另一方面，植物多樣性指數(shù)和土壤主要肥力指標(biāo)僅代表了紫色土-毛竹林生態(tài)系統(tǒng)的部分指標(biāo)類型、不能反映全部的土壤-植被系統(tǒng)關(guān)系，如植物多樣性改變對(duì)毛竹林生產(chǎn)力[5-6]、凋落物[7]、土壤微生物和酶[14]的影響等，進(jìn)一步的系統(tǒng)性研究有利于全面揭示植物多樣性對(duì)紫色土-毛竹林生態(tài)系統(tǒng)功能的影響規(guī)律。

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