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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   (1029 HTML81 PDF(pc) (2278KB)(459)  

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。


系统发育 Phylogeny (n) LCC (g·kg-1) LNC (g·kg-1) LPC (g·kg-1) LKC (g·kg-1) LCaC (g·kg-1) LMgC (g·kg-1)
双子叶植物 Dicotyledonae (92) 420.892 ± 62.289a 27.219 ± 10.759a 1.753 ± 0.986a 18.213 ± 7.498a 21.533 ± 9.578a 5.424 ± 4.357ab
单子叶植物 Monocotyledonae (17) 447.453 ± 27.155a 18.806 ± 7.971b 1.388 ± 0.446a 16.737 ± 9.672a 13.561 ± 7.055b 3.332 ± 1.806b
蕨类植物 Pteridopsida (32) 443.012 ± 38.182a 17.945 ± 9.116b 1.147 ± 0.353b 18.597 ± 6.318a 14.637 ± 7.393b 5.940 ± 1.874a
p 0.052 0.000 0.000 0.313 0.000 0.029
系统发育 Phylogeny (n) C:N C:P C:K N:P N:K P:K
双子叶植物 Dicotyledonae (92) 18.502 ± 9.192b 300.786 ± 148.059b 30.136 ± 22.621a 17.547 ± 7.073a 1.697 ± 0.834a 0.111 ± 0.068a
单子叶植物 Monocotyledonae (17) 28.048 ± 12.069a 348.927 ± 96.371ab 33.051 ± 15.930a 13.862 ± 4.745a 1.352 ± 0.894b 0.095 ± 0.037a
蕨类植物 Pteridopsida (32) 30.928 ± 15.269a 411.067 ± 89.665a 26.290 ± 8.969a 15.569 ± 6.041a 1.028 ± 0.557b 0.066 ± 0.024b
p 0.000 0.000 0.135 0.087 0.000 0.000
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表5 广西大石围天坑群不同系统发育植物叶片养分比较(平均值±标准差)
正文中引用本图/表的段落

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。

如表5所示, 不同系统发育植物叶片养分含量除C、K外其余含量均有显著差异。N、P含量呈双子叶植物>单子叶植物>蕨类植物, 双子叶植物N含量显著高于单子叶与蕨类植物, 蕨类植物P含量显著低于单、双子叶植物; Ca含量呈双子叶植物>蕨类植物>单子叶植物, 双子叶植物Ca含量显著高于单子叶与蕨类植物; Mg含量呈蕨类植物>双子叶植物>单子叶植物, 单子叶植物Mg含量显著低于蕨类植物。
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