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广西大石围天坑群植物叶片养分特征及其适应性

郑莉莉, 余林兰, 戴萍, 薛跃规, 龙萍

植物生态学报 2024, 48 (7): 872-887. DOI: 10.17521/cjpe.2023.0217

摘要（1022）

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植物叶片生态化学计量特征及其差异可以反映植物对环境的响应, 是了解植物与环境相互作用的关键。特殊的天坑环境创造了良好的植物生长条件。为探究天坑植物的养分利用特征与环境适应性差异, 揭示天坑森林植物适应机制, 为天坑森林养分循环与群落构建理论研究提供基础数据, 该研究对广西大石围天坑群坑内外植物叶片中碳(C)、氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)养分化学计量特征进行比较。采用相关性分析和冗余分析等统计方法研究植物各化学计量间的内在联系和环境对其的影响。结果表明: (1)与其他喀斯特地区植物以及全国陆地植物相比, 研究区域内的36科55属64种植物叶片具有较低的C含量, 较高的N、P、K、Ca、Mg含量和较低的C:N、C:P, 表明天坑植物具有低固C、高养分积累、高生长速率与低养分利用效率的总体特征。(2)大石围天坑群植物叶片N:P平均值为16.65, N:K平均值为1.50, K:P平均值为10.10, 表明天坑植物整体K富足而N、P养分受限。(3)显著性分析表明: 不同位置、不同功能群植物养分含量与化学计量比存在显著差异, 不同环境、不同类型植物养分吸收的策略不同。(4)相关分析表明: 植物叶片各养分含量与化学计量比间存在较为显著的相关关系, 植物叶片对不同养分的吸收具有一定的比例与协调关系。(5)对叶片化学计量特征影响因子的分析结果表明: 土壤是影响叶片养分含量的关键环境因素。研究结果揭示了大石围天坑群植物养分利用特征、生境养分差异以及植物对环境的适应情况, 为天坑森林生态系统养分循环与群落构建机制的探索提供了基础数据。

序号 Number	植物种类 Plant species	科名 Family	生活型 Life form	系统发育 Phylogensis	生境 Habitat
1	白楠 Phoebe neurantha	樟科 Lauraceae	乔木 Tree	双子叶植物 Dicotyledonae	坑内 Inside
2	粗柄槭 Acer tonkinense	无患子科 Sapindaceae	乔木 Tree	双子叶植物 Dicotyledonae	坑内 Inside
3	粗叶榕 Ficus hirta	桑科 Moraceae	乔木 Tree	双子叶植物 Dicotyledonae	坑内 Inside
4	粉叶润楠 Machilus glaucifolia	樟科 Lauraceae	乔木 Tree	双子叶植物 Dicotyledonae	坑内 Inside
5	构 Broussonetia papyrifera	桑科 Moraceae	乔木 Tree	双子叶植物 Dicotyledonae	坑内 Inside
6	华润楠 Machilus chinensis	樟科 Lauraceae	乔木 Tree	双子叶植物 Dicotyledonae	坑内 Inside
7	近轮叶木姜子 Litsea elongata var. subverticillata	樟科 Lauraceae	乔木 Tree	双子叶植物 Dicotyledonae	坑内 Inside
8	南酸枣 Choerospondias axillaris	漆树科 Anacardiaceae	乔木 Tree	双子叶植物 Dicotyledonae	坑外 Outside
9	绒毛山胡椒 Lindera nacusua	樟科 Lauraceae	乔木 Tree	双子叶植物 Dicotyledonae	坑内 Inside
10	香木莲 Manglietia aromatica	木兰科 Magnoliaceae	乔木 Tree	双子叶植物 Dicotyledonae	坑内 Inside
11	云贵鹅耳枥 Carpinus pubescens	桦木科 Betulaceae	乔木 Tree	双子叶植物 Dicotyledonae	坑内 Inside
12	掌叶木 Handeliodendron bodinieri	无患子科 Sapindaceae	乔木 Tree	双子叶植物 Dicotyledonae	坑内、坑外 Inside, outside
13	中华野独活 Miliusa sinensis	番荔枝科 Annonaceae	乔木 Tree	双子叶植物 Dicotyledonae	坑内 Inside
14	紫弹树 Celtis biondii	大麻科 Cannabaceae	乔木 Tree	双子叶植物 Dicotyledonae	坑内 Inside
15	柏拉木 Blastus cochinchinensis	野牡丹科 Melastomataceae	灌木 Shrub	双子叶植物 Dicotyledonae	坑内 Inside
16	常春藤 Hedera nepalensis var. sinensis	五加科 Araliaceae	灌木 Shrub	双子叶植物 Dicotyledonae	坑内、坑外 Inside, outside
17	粗叶悬钩子 Rubus alceifolius	蔷薇科 Rosaceae	灌木 Shrub	双子叶植物 Dicotyledonae	坑外 Outside
18	滇鼠刺 Itea yunnanensis	鼠刺科 Iteaceae	灌木 Shrub	双子叶植物 Dicotyledonae	坑外 Outside
19	短序鹅掌柴 Heptapleurum bodinieri	五加科 Araliaceae	灌木 Shrub	双子叶植物 Dicotyledonae	坑内 Inside
20	贵州鹅掌柴 Heptapleurum guizhouense	五加科 Araliaceae	灌木 Shrub	双子叶植物 Dicotyledonae	坑内 Inside
21	黑龙骨 Periploca forrestii	夹竹桃科 Apocynaceae	灌木 Shrub	双子叶植物 Dicotyledonae	坑内、坑外 Inside, outside
22	假通草 Brassaiopsis ciliata	五加科 Araliaceae	灌木 Shrub	双子叶植物 Dicotyledonae	坑内 Inside
23	伞房荚蒾 Viburnum corymbiflorum	五福花科 Adoxaceae	灌木 Shrub	双子叶植物 Dicotyledonae	坑内 Inside
24	喜花草 Eranthemum pulchellum	爵床科 Acanthaceae	灌木 Shrub	双子叶植物 Dicotyledonae	坑内 Inside
25	苎麻 Boehmeria nivea	荨麻科 Urticaceae	灌木 Shrub	双子叶植物 Dicotyledonae	坑内 Inside
26	清风藤 Sabia japonica	清风藤科 Sabiaceae	灌木 Shrub	双子叶植物 Dicotyledonae	坑内 Inside
27	崖爬藤 Tetrastigma obtectum	葡萄科 Vitaceae	灌木 Shrub	双子叶植物 Dicotyledonae	坑内、坑外 Inside, outside
28	板蓝 Strobilanthes cusia	爵床科 Acanthaceae	草本 Herb	双子叶植物 Dicotyledonae	坑内 Inside
29	赤车 Pellionia radicans	荨麻科 Urticaceae	草本 Herb	双子叶植物 Dicotyledonae	坑内 Inside
30	短叶赤车 Pellionia brevifolia	荨麻科 Urticaceae	草本 Herb	双子叶植物 Dicotyledonae	坑内 Inside
36	冷水花 Pilea notata	荨麻科 Urticaceae	草本 Herb	双子叶植物 Dicotyledonae	坑内 Inside
37	楼梯草 Elatostema involucratum	荨麻科 Urticaceae	草本 Herb	双子叶植物 Dicotyledonae	坑内 Inside
38	庐山楼梯草 Elatostema stewardii	荨麻科 Urticaceae	草本 Herb	双子叶植物 Dicotyledonae	坑内 Inside
39	球花马蓝 Strobilanthes dimorphotricha	爵床科 Acanthaceae	草本 Herb	双子叶植物 Dicotyledonae	坑内 Inside
40	天胡荽金腰 Chrysosplenium hydrocotylifolium	虎耳草科 Saxifragaceae	草本 Herb	双子叶植物 Dicotyledonae	坑内 Inside
41	野靛棵 Justicia patentiflora	爵床科 Acanthaceae	草本 Herb	双子叶植物 Dicotyledonae	坑内 Inside
42	篌竹 Phyllostachys nidularia	禾本科 Gramineae	草本 Herb	单子叶植物 Monocotyledonae	坑内 Inside
43	芒 Miscanthus sinensis	禾本科 Gramineae	草本 Herb	单子叶植物 Monocotyledonae	坑外 Outside
44	奇异南星 Arisaema decipiens	天南星科 Araceae	草本 Herb	单子叶植物 Monocotyledonae	坑内 Inside
45	十字薹草 Carex cruciata	莎草科 Cyperaceae	草本 Herb	单子叶植物 Monocotyledonae	坑外 Outside
46	石山棕 Guihaia argyrata	棕榈科 Arecaceae	草本 Herb	单子叶植物 Monocotyledonae	坑外 Outside
47	万寿竹 Disporum cantoniense	秋水仙科 Colchicaceae	草本 Herb	单子叶植物 Monocotyledonae	坑外 Outside
48	显子草 Phaenosperma globosum	禾本科 Gramineae	草本 Herb	单子叶植物 Monocotyledonae	坑外 Outside
49	小果野蕉 Musa acuminata	芭蕉科 Musaceae	草本 Herb	单子叶植物 Monocotyledonae	坑内 Inside
50	半边旗 Pteris semipinnata	凤尾蕨科 Pteridaceae	草本 Herb	蕨类植物 Pteridopsida	坑外 Outside
51	抱石莲 Lemmaphyllum drymoglossoides	水龙骨科 Polypodiaceae	草本 Herb	蕨类植物 Pteridopsida	坑内、坑外 Inside, outside
52	变异鳞毛蕨 Dryopteris varia	鳞毛蕨科 Dryopteridaceae	草本 Herb	蕨类植物 Pteridopsida	坑外 Outside
53	大平鳞毛蕨 Dryopteris bodinieri	鳞毛蕨科 Dryopteridaceae	草本 Herb	蕨类植物 Pteridopsida	坑外 Outside
54	盾蕨 Lepisorus ovatus	水龙骨科 Polypodiaceae	草本 Herb	蕨类植物 Pteridopsida	坑内 Inside
55	光石韦 Pyrrosia calvata	水龙骨科 Polypodiaceae	草本 Herb	蕨类植物 Pteridopsida	坑内、坑外 Inside, outside
56	红色新月蕨 Pronephrium lakhimpurense	金星蕨科 Thelypteridaceae	草本 Herb	蕨类植物 Pteridopsida	坑内、坑外 Inside, outside
57	华南毛蕨 Cyclosorus parasiticus	金星蕨科 Thelypteridaceae	草本 Herb	蕨类植物 Pteridopsida	坑内 Inside
58	江南星蕨 Lepisorus fortunei	水龙骨科 Polypodiaceae	草本 Herb	蕨类植物 Pteridopsida	坑内、坑外 Inside, outside
59	介蕨 Deparia boryana	蹄盖蕨科 Athyriaceae	草本 Herb	蕨类植物 Pteridopsida	坑内 Inside
60	里白 Diplopterygium glaucum	里白科 Gleicheniaceae	草本 Herb	蕨类植物 Pteridopsida	坑外 Outside
61	肾蕨 Nephrolepis cordifolia	肾蕨科 Nephrolepidaceae	草本 Herb	蕨类植物 Pteridopsida	坑外 Outside
62	狭翅巢蕨 Asplenium antrophyoides	铁角蕨科 Aspleniaceae	草本 Herb	蕨类植物 Pteridopsida	坑内 Inside
63	狭翅铁角蕨 Asplenium wrightii	铁角蕨科 Aspleniaceae	草本 Herb	蕨类植物 Pteridopsida	坑内 Inside
64	友水龙骨 Goniophlebium amoenum	水龙骨科 Polypodiaceae	草本 Herb	蕨类植物 Pteridopsida	坑内 Inside

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表2 广西大石围天坑群采集植物目录

正文中引用本图/表的段落

天坑环境见图1, 以大石围天坑群内苏家、大曹、神木、白洞天坑与蓝靛瑶风水林为样地, 共设置14个样方, 样方面积为20 m × 20 m, 样方周围设置10-20 m的缓冲区。采用手持GPS记录样方的经纬度、坡度、坡向、海拔等指标(表1)。每个样方由4个10 m × 10 m的样格组成, 记录样方内木本植物的物种名、多度、胸径、冠幅和高度等; 在样格内随机选取5个1 m × 1 m的小样方, 记录草本植物物种名、多度、高度和盖度等。选取样方内成熟的优势木本、草本植物个体, 选择健康、完整的叶片进行植物叶片采集。采用梅花五点法, 采集样方内0-10 cm土壤样品约500 g放入自封袋中带回, 用天平称量其鲜质量并记录。本次共采集36科55属64种植物的样品141份, 物种数比较多的科是荨麻科(6种)、樟科(5种)、水龙骨科(5种)、五加科(4种)、爵床科(4种), 分别占总树种的9.38%、7.81%、7.81%、6.25%、6.25% (表2)。按生活型可划分为乔木(14种)、灌木(13种, 含攀援灌木、藤状灌木与木质藤本)与草本(37种, 含蕨类植物); 按发育系统可划分为双子叶植物(41种)、单子叶植物(8种)与蕨类植物(15种)。

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