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白云岩峰丛洼地沿地形序列分布的土壤类型决定植被群落
 

喀斯特峰丛洼地是一种特殊的地貌单元,它在较短的水平距离内表现出快速变化的地形特征(图1)。先前的研究认为喀斯特地区酸不溶物含量低,成土物质来源不足,土壤分布不连续,特殊的二元三维结构;且高浓度的钙含量阻碍了脱硅富铝化过程的进行,这使得研究者们普遍将碳酸盐岩区的土壤类型进行简单划分,对于喀斯特地区土壤发育类型的空间分布状况研究尚显不足。对此,研究团队提出以下科学问题:短距离急剧变化的地形条件下,土壤发育形态是否存在逐步过渡的土链特征?植被作为景观的重要元素,地表植被与地下土壤分布格局是否会表现出空间的重叠关系或一一对应关系?因此,研究团队开展植被-土壤-岩石三大要素的综合调查,以明确土壤-植被之间的空间耦合关系及成因。

研究发现,白云岩峰丛洼地不同地貌部位呈现出强烈的土壤性质和结构差异,导致其土壤类型在较短的水平距离内逐步过渡,形成明显的土链格局,从上坡到洼地土壤类型表现为:新成土-初育土-半淋溶土-淋溶土。同时,土壤类型与主要的植被群落存在空间对应关系(图2),即植被群落从上坡到洼地表现为:草-草灌-灌乔-乔木。冗余分析表明细土质量占比对植被多样性的变化贡献最大(图3);并通过结构方程模型进一步分析地形、土壤、植被三者之间的关系,结果表明坡度间接控制植被多样性,养分中的有机质和全磷贮量直接影响植被群落多样性。

此外,由于坡地土壤物质绝大部分是砾石,且土层浅薄,土壤总量才是限制植被生长的重要因素。对此,研究提出运用养分贮量对土壤生产力进行评估。结果表明养分贮量与植物多样性指数之间的相关性显著高于传统的养分含量,并且养分贮量的变化规律与植被多样性存在一致性,因而研究得出养分贮量指标相比养分含量指标更适用于评价喀斯特区的土壤生产力。

从该研究中的得到两点启示:(1)白云岩以草灌为主的结论需要限定地貌部位,下坡和洼地土壤容量大、水分和养分条件充足,能够支撑高大的乔木生长发育。(2)传统观念认为碳酸盐岩区土壤浅薄分布且不连续的概念需要修正,研究过程需要将岩性差异考虑其中。

相关成果以“Soil types determine vegetation communities along a toposequence in a dolomite peak-cluster depression catchment”为题发表在国际学术期刊《Plant and Soil》上(Top期刊,农林科学2区,IF=4.192)。论文由lol职业比赛下注平台与中国科平台亚热带农业生态研究所合作发表,lol下注平台硕士研究生蒙清梅为第一作者,邓羽松副教授为共同作者。该研究得到国家自然科学基金项目(42077077、41930866和41671287)、广西自然科学基金项目(2020GXNSFAA297242)和中央引导地方科技发展基金项目(ZY21195016)资助。

论文链接:https://link.springer.com/article/10.1007/s11104-022-05308-5


图1研究区的位置和地质水文背景


图2白云岩峰丛洼地的土壤类型决定植被群落


图3 RDA分析地形因素、土壤性质和植被特征之间关系


 

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