鄂北不同程度石漠化環(huán)境植物多樣性與土壤物理性質(zhì)

楊佳偉, 劉學(xué)全, 彭曉宏, 王 明, 鄭蘭英, 劉 仕, 羅智勇

(1.湖北省林業(yè)科學(xué)研究院, 武漢 430000; 2.南漳縣林業(yè)局, 湖北 襄陽(yáng) 441500)

石漠化是在脆弱喀斯特生態(tài)環(huán)境下人類不合理的社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，造成人地矛盾突出、植被破壞、水土流失、巖石逐漸裸露、土地生產(chǎn)力衰退甚至喪失，地表呈現(xiàn)類似于荒漠化景觀的演變過(guò)程或結(jié)果[1-2]。石漠化是我國(guó)三大生態(tài)災(zāi)害之一，是制約著我國(guó)喀斯特地區(qū)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的一個(gè)重大生態(tài)問(wèn)題[3]。

巖溶石漠化地區(qū)人地矛盾突出，坡地植被一旦破壞，土壤侵蝕作用加劇，導(dǎo)致薄土層全部流失，造成嚴(yán)重的石漠化，水分、養(yǎng)分調(diào)蓄能力迅速降低[4]，顯著表現(xiàn)在植物多樣性降低和森林生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)服務(wù)功能退化[5]。退化后的巖溶森林生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力下降，生物多樣性減少，調(diào)節(jié)氣候、涵養(yǎng)水分和防風(fēng)固沙的作用減弱，加劇水土流失、荒漠化等生態(tài)問(wèn)題發(fā)生程度[6]。巖溶區(qū)物種多樣性是在物種水平上的直接表現(xiàn)形式[7]，土壤是陸地生態(tài)系統(tǒng)大部分生態(tài)過(guò)程的載體，亦是植物群落演替過(guò)程中不可或缺的內(nèi)容[8]，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)演替過(guò)程中土壤物理性質(zhì)變化的研究，將有助于認(rèn)識(shí)演變過(guò)程中植被與土壤相互作用關(guān)系[9]，為實(shí)現(xiàn)人工調(diào)控森林更新演替提供支撐。

目前國(guó)內(nèi)學(xué)者在石漠化方面研究主要集中在區(qū)域植被結(jié)構(gòu)[10-11]、土壤侵蝕與地下產(chǎn)流產(chǎn)沙[12]、林分更新[13]、流域綜合治理[14]等方面，且試驗(yàn)區(qū)多位于西南巖溶高原及峰叢洼地區(qū)，湖北省內(nèi)巖溶槽谷石漠化區(qū)研究相對(duì)較少。本文立足鄂北巖溶石漠化區(qū)，以采樣野外定點(diǎn)樣地監(jiān)測(cè)調(diào)查及室內(nèi)分析相結(jié)合的方法研究鄂北不同程度石漠化環(huán)境中植物多樣性特征與土壤物理性質(zhì)，以期為區(qū)域石漠化綜合治理提供參考。

1 研究區(qū)概況與方法

1.1 研究區(qū)概況

鄂北是湖北省巖溶石漠化集中連片區(qū)，本研究選擇了鄂北襄陽(yáng)南漳縣石漠化區(qū)域作為研究區(qū)，代表了鄂北低山丘陵巖溶石漠化區(qū)氣候、地形地貌、植被及土壤條件等狀況。

南漳縣地處荊山山脈東麓，是鄂西山區(qū)向漢水中游平原過(guò)渡的地帶，地理坐標(biāo)為111°26′—112°9′E，31°13′—32°1′N，屬北亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫11℃，屬長(zhǎng)江水系，年降雨量為830～950 mm。南部地區(qū)以三疊系砂巖、頁(yè)巖、碳酸鹽類灰?guī)r為主，土壤以黃壤、棕紅色黏土、水稻土為主，北部區(qū)域以砂巖、砂礫巖、石灰?guī)r為主，土壤以黃褐土、黃棕壤、水稻土為主。研究區(qū)植被為亞熱帶常綠落葉針闊混交林，原生植被基本上被破壞，現(xiàn)以次生林為主。主要大喬木有馬尾松(Pinusmassoniana)、柏木(Cupressusfunebris)、黃連木(Pistaciachinensis)、喜樹(shù)(Camptothecaacuminata)、榔榆(Ulmusparvifolia)、拐棗(Hoveniaacerba)等，灌木層多為典型石灰?guī)r有刺灌叢及部分栓皮櫟灌叢，草本層常見(jiàn)種類有茅葉藎草(Arthraxonprionodes)、薤白(Alliummacrostemon)、絡(luò)石(Trachelospermumjasminoides)、茜草(Rubiacordifolia)等。

1.2 研究方法

1.2.1 樣方設(shè)置 在對(duì)研究區(qū)詳細(xì)踏查的基礎(chǔ)上，選取4個(gè)典型石漠化程度為研究對(duì)象，分別為潛在石漠化、輕度石漠化、中度石漠化和強(qiáng)度石漠化，石漠化等級(jí)劃分參照熊康寧[15]的方法。針對(duì)4個(gè)典型的石漠化程度類型分別設(shè)置3塊重復(fù)固定樣地(樣地規(guī)格20 m×20 m)，共建立12個(gè)固定樣地。試驗(yàn)地在南漳縣位置見(jiàn)圖1，樣地詳細(xì)情況見(jiàn)表1。

圖1 試驗(yàn)地位置及其地形概況

2019年6月，在生長(zhǎng)旺盛期采集數(shù)據(jù)。按照方精云等[16]的研究建議，每個(gè)樣地內(nèi)進(jìn)行物種全面調(diào)查，灌木層調(diào)查在中部10 m×10 m樣方四角和中心位置設(shè)置5個(gè)2 m×2 m小樣方，草本層設(shè)置5個(gè)1 m×1 m小樣方。植被調(diào)查：?jiǎn)棠緦咏y(tǒng)計(jì)每株名稱、胸徑、高度和冠幅；灌木層統(tǒng)計(jì)每株名稱、基徑、高度；草本植物統(tǒng)計(jì)名稱、株數(shù)、平均高度和蓋度。

1.2.2 植物多樣性調(diào)查 根據(jù)樣地調(diào)查數(shù)據(jù)，分析群落個(gè)體數(shù)及其組成成分的種群數(shù)量、相對(duì)多度和重要值等特征。多樣性指標(biāo)一般包括α多樣性和β多樣性[17-18]。α多樣性表示群落中所含物種的多少，即物種豐富度(species richness)，以及群落中各個(gè)種的相對(duì)密度，即物種均勻度(species evenness)。β多樣性則表示物種沿環(huán)境梯度所發(fā)生替代的程度或物種變化的速率。不同群落或某一環(huán)境梯度上不同樣方之間的共有種越少，β多樣性越大。相關(guān)計(jì)算公式如下：

表1 試驗(yàn)區(qū)基本情況及樣地概況

(1) 重要值(IV)

IV=(M+F+A)/3

(1)

式中：M為相對(duì)多度(%)，M=100×某個(gè)種的株數(shù)/所有種的總株數(shù)；F為相對(duì)頻度(%)，F(xiàn)=100×某個(gè)種在統(tǒng)計(jì)樣方中出現(xiàn)的次數(shù)/所有種出現(xiàn)的總次數(shù)；A為相對(duì)優(yōu)勢(shì)度(%)，A=100×某個(gè)種的胸高斷面積/所有種的胸高斷面積。在灌木群落中用相對(duì)蓋度替代相對(duì)優(yōu)勢(shì)度，在草本群落中用物種的平均高度替代優(yōu)勢(shì)度。

(2) 物種豐富度(S)

S=出現(xiàn)在樣方內(nèi)的物種數(shù)

(2)

(3) α多樣性[19]

(3)

Pielou指數(shù)(均勻度指數(shù))：E=H′/lnS

(4)

(5)

式中：Pi為種i的相對(duì)優(yōu)勢(shì)度(相對(duì)胸高斷面積)或重要值(IV)。

(4) β多樣性[15]

(6)

(7)

(8)

式中：a和b分別為兩樣方的物種數(shù)；c為兩樣方的共有物種數(shù)；g(H)為沿生境梯度H增加的物種數(shù)；l(H)為沿生境梯度H失去的物種數(shù)。

S?rensen指數(shù)和Jaccard指數(shù)反映群落或樣方間物種組成的相似性；Cody指數(shù)則反映樣方物種組成沿環(huán)境梯度的替代速率。

1.2.3 土壤樣品采集與物理性質(zhì)分析 (1) 土壤樣品采集。在各樣地內(nèi)S型選擇3個(gè)樣點(diǎn)采集土壤，相鄰樣點(diǎn)間隔保證大于5 m，部分區(qū)域(中度、強(qiáng)度石漠化)由于基巖裸露適當(dāng)調(diào)整取樣位置。石漠化區(qū)土層較薄，分3層采集土樣(0—10 cm,10—20 cm,20—30 cm)。田間取樣，室內(nèi)分析。

(2) 土壤物理性質(zhì)分析。根據(jù)森林土壤分析方法，采用環(huán)刀法測(cè)定土壤容重、自然含水量、毛管孔隙度、總孔隙度、非毛管孔隙度、田間持水量和毛管持水量。

1.2.4 數(shù)據(jù)分析 采用Excel 軟件進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)、繪圖，利用SPSS 20.0軟件進(jìn)行方差分析、t檢驗(yàn)、相關(guān)性分析和主成分分析等統(tǒng)計(jì)分析[20]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同石漠化程度植物組成及多樣性

2.1.1 植被結(jié)構(gòu) 植物群落調(diào)查結(jié)果(表2)顯示，巖溶石漠化地區(qū)植被結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并且在不同程度石漠化環(huán)境中其主要植被類型及物種呈現(xiàn)出較大差異。潛在、輕度石漠化程度以喬木層建群，灌草相對(duì)豐富，而中度和強(qiáng)度石漠化樣地植被以灌木、草本為主，少有喬木種且生長(zhǎng)力低下。隨石漠化程度加重，植物豐富度逐級(jí)遞減，特別是強(qiáng)度石漠化區(qū)域植物結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單，草本層物種組成僅有3科5屬5種，木本層組成僅10科10屬10種。

巖溶石漠化環(huán)境植被豐富度較低，大部分物種均為1科1屬1種。漆樹(shù)科(Anacardiaceae)、菊科(Asteraceae)、大麻科(Cannabaceae)、忍冬科(Caprifoliaceae)、柏科(Cupressaceae)、禾本科(Gramineae)、豆科(Leguminosae)、鼠李科(Rhamnaceae)等科分布有多種生活型，這部分植物對(duì)石漠化環(huán)境有較高的適應(yīng)性，其中以禾本科植物最為突出，在中度、強(qiáng)度石漠化樣地中有較多分布。鼠李科、無(wú)患子科(Sapindaceae)、榆科(Ulmaceae)、大麻科(Cannabaceae)、樟科(Lauraceae)物種在潛在、輕度石漠化環(huán)境中分布較多，而在中度、強(qiáng)度石漠化區(qū)域則沒(méi)有其生活型存在，表明同一物種對(duì)不同石漠化程度生境有不同程度的響應(yīng)，在各類環(huán)境中建群種和優(yōu)勢(shì)種存在著明顯差異。

表2 不同程度石漠化類型植物群落物種統(tǒng)計(jì)表

2.1.2 α生物多樣性 研究結(jié)果顯示，鄂北石漠化環(huán)境中植物多樣性的指數(shù)均偏低(表3)，表明巖溶石漠化植物生態(tài)系統(tǒng)已遭破壞，恢復(fù)演替處于一個(gè)較低水平。從表中可以看出，不同石漠化等級(jí)環(huán)境中植物多樣性指數(shù)均呈現(xiàn)出顯著差異性：(1) 石漠化地區(qū)植物豐富度隨石漠化程度加深而逐級(jí)降低，潛在石漠化顯著大于輕度、中度和強(qiáng)度石漠化；(2) 潛在石漠化環(huán)境生物多樣性顯著大于石漠化區(qū)域，而輕度石漠化環(huán)境又顯著大于中度、強(qiáng)度石漠化；(3) 群落中物種個(gè)體數(shù)越接近，則均勻度就越大，潛在和輕度石漠化環(huán)境中均勻度指數(shù)較高，而強(qiáng)度石漠化則顯著低于前者；(4) 本研究所用優(yōu)勢(shì)度公式為Simpson指數(shù)的補(bǔ)數(shù)公式，即反映種群分散度，數(shù)值越大，生物在群落中越分散，單個(gè)物種優(yōu)勢(shì)度則越小，由表3可知，強(qiáng)度石漠化條件下單個(gè)植物種類在群落中優(yōu)勢(shì)度突出，與其他程度石漠化環(huán)境有顯著差異?？梢?jiàn)，4種多樣性指數(shù)均與石漠化等級(jí)有顯著相關(guān)性，整體呈現(xiàn)隨石漠化程度增加而減小的變化趨勢(shì)。

表3 不同程度石漠化類型植物多樣性指數(shù)

根據(jù)實(shí)地調(diào)查結(jié)果與分析，石漠化樣地木本植物群落物種豐富度及群落多樣性都隨著石漠化程度加深而下降，重度石漠化樣地時(shí)群落物種豐富度及多樣性指數(shù)都到達(dá)最低值。調(diào)查樣地中，在其中一塊重度石漠化樣地，樣地內(nèi)僅有4株小喬木及少量灌木，土地荒涼，植物存量少，恢復(fù)困難。草本植物變化趨勢(shì)與木本植物相似，種類單一，以耐旱、耐貧瘠物種為主。如若石漠化趨勢(shì)不能得到有效抑制，將導(dǎo)致土地利用率大幅降低，人地矛盾愈加突出，群落多樣性下降，形成不可逆生態(tài)災(zāi)害。

2.1.3 β生物多樣性 β多樣性是對(duì)物種沿環(huán)境梯度替代過(guò)程的一種度量，是沿著某一環(huán)境梯度物種替代的程度或速率以及物種周轉(zhuǎn)率[21]。通常β多樣性被表示為群落間相似性指數(shù)或是同一地理區(qū)域內(nèi)不同生境中生物物種的周轉(zhuǎn)率，不同生境間或某一生境梯度上不同地段間生物種類組成的相似性越低，β生物多樣性越高。

從圖2，表4可以看出：(1) 潛在和輕度石漠化程度、中度和強(qiáng)度石漠化程度環(huán)境中物種組成的相似性較高。S?rensen指數(shù)和Jaccard指數(shù)最大值分別為0.82，0.70，說(shuō)明潛在和輕度石漠化兩個(gè)環(huán)境中物種種類及組成有高相似性，中度和強(qiáng)度石漠化也具有相同規(guī)律。而S?rensen指數(shù)和Jaccard指數(shù)強(qiáng)度石漠化與潛在、輕度石漠化程度比對(duì)中變小，說(shuō)明隨石漠化嚴(yán)重程度的增加而共有物種數(shù)、相似性系數(shù)呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)。(2) Cody指數(shù)是二元屬性的相異性指數(shù)，其值越大，則表示群落的相似性越小。輕度—中度、輕度—強(qiáng)度的Cody指數(shù)最大，分別為15.0，14.0，可見(jiàn)在不同石漠化環(huán)境中物種更替速度持續(xù)增加，到強(qiáng)度時(shí)達(dá)到最大；中度—強(qiáng)度石漠化過(guò)程中Cody指數(shù)較小，是由于石漠化惡劣到一定程度后，其群落內(nèi)部物種數(shù)量已經(jīng)十分稀少，殘留下來(lái)的都是耐干旱、耐瘠薄、生存能力強(qiáng)的植物，能被群落自然剔除的物種存量較少，故此階段的更替速率反而出現(xiàn)了一個(gè)下降的過(guò)程。

圖2 不同程度石漠化類型群落間β多樣性指數(shù)比較

表4 不同程度石漠化類型群落間Cody指數(shù)半矩陣

2.2 不同石漠化程度土壤物理性質(zhì)

土壤物理性質(zhì)研究結(jié)果(表5)表明，土壤容重、土壤干密度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、總孔隙度、自然含水率、田間持水量、毛管持水量等土壤物理性質(zhì)指標(biāo)在鄂北地區(qū)不同等級(jí)石漠化環(huán)境土壤中有著顯著差異。主要體現(xiàn)在：(1) 強(qiáng)度石漠化環(huán)境下土壤容重顯著大于輕度和中度石漠化，達(dá)到了1.42 g/cm3，并隨著石漠化等級(jí)增加，土壤容重呈現(xiàn)逐漸增大的變化趨勢(shì)。(2) 干密度指的是土的孔隙中完全沒(méi)有水時(shí)的密度，是評(píng)定土體緊密程度的標(biāo)準(zhǔn)，本研究中強(qiáng)度石漠化環(huán)境中土壤干密度顯著大于其他等級(jí)的石漠化環(huán)境，達(dá)到了1.49 g/cm3，而潛在、輕度、中度石漠化土壤的干密度無(wú)顯著差異性。(3) 毛管孔隙能借用毛管引力將水分保持在土壤中，所持水分為有效水，能被根系所吸收。輕度石漠化環(huán)境中土壤毛管孔隙度較高，達(dá)到49.08%，其次分別為潛在石漠化和中度石漠化，強(qiáng)度石漠化等級(jí)中的土壤毛管孔隙度最低。毛管孔隙度結(jié)合毛管持水量則可以間接反映出不同強(qiáng)度石漠化等級(jí)環(huán)境中土壤的緊實(shí)程度和土壤持有植被可吸收有效水分的能力，總體而言潛在和輕度石漠化環(huán)境由于生態(tài)系統(tǒng)植被較為豐富，土壤根系及微生物含量高，土壤有效持水量較高。(4) 田間持水量是土壤不受地下水影響所能保持水量的最大值，中度石漠化的土壤田間持水量顯著高于強(qiáng)度、輕度和潛在石漠化，且隨著石漠化程度增加田間持水量和毛管持水量也呈現(xiàn)出先增加后減小的變化趨勢(shì)。

表5 不同程度石漠化類型土壤物理性質(zhì)比較

研究結(jié)果顯示了鄂北巖溶石漠化環(huán)境土壤物理性質(zhì)并不是隨著石漠化程度增加而一直退化，而是在土壤結(jié)構(gòu)方面呈現(xiàn)逐漸緊實(shí)，在持水量方面則是先增加后減小的趨勢(shì)。

2.3 植物多樣性與土壤物理性質(zhì)分析

2.3.1 α多樣性與物理性質(zhì)相關(guān)性 研究結(jié)果(表6)表明，鄂北巖溶石漠化環(huán)境中土壤物理性質(zhì)與植物多樣性因子存在相關(guān)性。(1) 物種豐富度與非毛管孔隙度呈顯著正相關(guān)(p<0.05)。(2) Shannon-Wiener多樣性指數(shù)與非毛管孔隙度呈顯著正相關(guān)。(3) Pielou均勻度指數(shù)與毛管孔隙度呈顯著正相關(guān)，與土壤容重呈不顯著負(fù)相關(guān)。(4) Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)與土壤干密度呈顯著負(fù)相關(guān)，與土壤容重呈不顯著負(fù)相關(guān)?？梢?jiàn)，鄂北巖溶石漠化地區(qū)環(huán)境土壤的容重、干密度、孔隙度與區(qū)域植物多樣性在一定程度上顯著相關(guān)。

表6 巖溶石漠化環(huán)境土壤物理性質(zhì)與植物多樣性相關(guān)性

2.3.2 基于植物多樣性與土壤物理性質(zhì)的主成分分析 基于植物α多樣性與土壤物理性質(zhì)的主成分分析表(表7)看出，主成分1的貢獻(xiàn)率為65.933%，主成分2的貢獻(xiàn)率為25.159%，累積貢獻(xiàn)率達(dá)到91.092%，基本保留了試驗(yàn)樣地植物多樣性指標(biāo)和土壤物理性質(zhì)指標(biāo)的絕大部分信息，因此可以選取這兩個(gè)主成分作為試驗(yàn)區(qū)主成分分析指標(biāo)。

在主成分1中，總孔隙度、均勻度、多樣性、豐富度、毛管孔隙度的權(quán)重值較高，均超過(guò)0.300，說(shuō)明主成分1主要反映了土壤總孔隙度、毛管孔隙度和植物均勻度、多樣性、豐富度的值表征巖溶石漠化特征。主成分2中，田間持水量、自然含水率、干密度、毛管持水量因子的權(quán)重值較高，均大于0.200，說(shuō)明成分2主要反映出土壤田間持水量、自然含水率、干密度、毛管持水量因子的值表征石漠化特征。

表7 基于植物α多樣性與土壤物理性質(zhì)的主成分分析

3 討論與結(jié)論

3.1 植被結(jié)構(gòu)及多樣性對(duì)石漠化程度的響應(yīng)

從本文試驗(yàn)樣地調(diào)查分析情況看，鄂北巖溶石漠化地區(qū)植被結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，中度、強(qiáng)度石漠化區(qū)喬木相對(duì)較少，以灌木林為主，而輕度石漠化區(qū)域物種豐富度較非巖溶地區(qū)喬木林地也有較大差距。石漠化環(huán)境植物既要有石生性、喜鈣性和耐旱性的特點(diǎn)，又必須具有發(fā)達(dá)而強(qiáng)壯的根系才能扎根和生長(zhǎng)[22]。隨著石漠化程度加深，物種豐富度逐級(jí)降低，植物多樣性演替趨勢(shì)亦然，而單個(gè)物種優(yōu)勢(shì)度則是由于豐富度較少反倒越來(lái)越突出，中、強(qiáng)度石漠化的建群種在群落中生態(tài)影響力強(qiáng)于潛在和輕度石漠化。石漠化程度越高，植物形態(tài)特征越相近，本文研究區(qū)域鐵仔、黃櫨大量分布，忍冬科、豆科帶刺灌木重要值較高，此類植物葉片革制或部分葉片木質(zhì)化，較耐旱耐貧瘠，且在一定程度上能夠避免野獸啃食，對(duì)群落繁衍生息有極大幫助。由此可見(jiàn)，石漠化地區(qū)植被群落結(jié)構(gòu)明顯有別于常規(guī)地帶性植被分布[23]。

鄂北巖溶石漠化地區(qū)不同程度石漠化環(huán)境中植物群落的豐富度、多樣性指數(shù)同石漠化程度有著高度的耦合性，符合生態(tài)系統(tǒng)自然修復(fù)規(guī)律。由此得出，植物群落豐富度、多樣性指數(shù)是評(píng)價(jià)石漠化區(qū)植物多樣性評(píng)價(jià)的主要因子。

3.2 不同程度石漠化土壤物理性質(zhì)的響應(yīng)

土壤是地質(zhì)、氣候、植被等多種因素綜合作用下形成的，并隨著時(shí)間推移而不斷變化[14]。本研究結(jié)果顯示，鄂北石漠化區(qū)域土壤容重、土壤干密度大體上隨石漠化級(jí)別逐漸增大，強(qiáng)度石漠化達(dá)到最大，是由于石漠化區(qū)巖石的“二元三維[24]”結(jié)構(gòu)，地表流失、地下漏失，土壤養(yǎng)分流失嚴(yán)重，且植被枯落物少，養(yǎng)分循環(huán)周期長(zhǎng)，留存下來(lái)的土壤容重增加、干密度大?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)中、強(qiáng)度石漠化土壤質(zhì)地粘重、土體緊實(shí)，與數(shù)據(jù)分析結(jié)果相符。

土壤物理性質(zhì)在不同石漠化程度的變化趨勢(shì)，應(yīng)該是石漠化環(huán)境水土流失和土壤養(yǎng)分聚集效應(yīng)共同作用的結(jié)果。隨著石漠化程度增加，裸巖聚集效應(yīng)逐漸增強(qiáng)，水土流失作用減弱，相應(yīng)土壤養(yǎng)分流失減少，同時(shí)由于植被多樣性及植被結(jié)構(gòu)的退化、建群種葉片木質(zhì)化凋落物減少導(dǎo)致系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)減弱，兩個(gè)過(guò)程共同作用使得土壤退化呈現(xiàn)出逐漸趨于穩(wěn)定的狀態(tài)。

植物多樣性和土壤物理性質(zhì)的相關(guān)性分析結(jié)果顯示，鄂北巖溶石漠化地區(qū)土壤的容重、干密度、孔隙度同環(huán)境植物多樣性有顯著相關(guān)性，土壤通透性較好的區(qū)域植物多樣性均有較好的反饋，主要表現(xiàn)在物種豐富度、Shannon-Wiener多樣性指數(shù)與非毛管孔隙度呈顯著正相，均勻度指數(shù)與毛管孔隙度呈顯著正相關(guān)，與土壤容重呈不顯著負(fù)相關(guān)。原因是植物多樣性影響土壤物理性質(zhì)還是土壤物理性質(zhì)決定植物多樣性本文尚不能得出結(jié)論，因此石漠化區(qū)生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)不單單只是考慮植物修復(fù)種類，應(yīng)當(dāng)結(jié)合土壤物理性質(zhì)及生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征綜合考慮。

3.3 石漠化退化生態(tài)系統(tǒng)重建

研究結(jié)果同其他學(xué)者[4]得出結(jié)論一致，認(rèn)為石漠化環(huán)境植被群落結(jié)構(gòu)性和多樣性指標(biāo)低，穩(wěn)定性差。因此，原生性較強(qiáng)且人為干擾較弱群落應(yīng)該保持現(xiàn)狀，加強(qiáng)封禁管護(hù)，順其自然發(fā)展；已受干擾的石漠化生態(tài)系統(tǒng)，合理評(píng)估林分天然更新及土壤種子庫(kù)萌發(fā)能力，適當(dāng)補(bǔ)充群落頂級(jí)或次頂級(jí)物種，同時(shí)加強(qiáng)人工促進(jìn)天然更新能力，待生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)固后則進(jìn)行封禁管理。針對(duì)強(qiáng)度石漠化生態(tài)系統(tǒng)，現(xiàn)有的大部分研究成果均認(rèn)為應(yīng)當(dāng)封禁管理，減少人為擾動(dòng)，本文研究顯示鄂北地區(qū)強(qiáng)度石漠化土壤物理性質(zhì)較差、林分更新能力不足，是否可通過(guò)措施來(lái)改善表層土壤物理?xiàng)l件，并人為創(chuàng)造林分更新條件，促進(jìn)物種組成分布漸趨均勻，多樣性趨向合理化，實(shí)現(xiàn)植物群落的迅速恢復(fù)將是筆者下階段探索的工作。