黄土高原蓝藻和藓类生物结皮对草本植物多样性及生物量的影响

摘要：

生物结皮在干旱和半干旱气候区占据了广阔的生态位,深刻影响草本植物的空间格局,但其影响程度和作用途径目前仍存有争议.分别以黄土高原风沙土和黄绵土上的蓝藻结皮和藓结皮为对象,以无结皮为对照,通过样方法调查并测定了生物结皮与无结皮样地中草本植物的多样性和生物量,继而结合灰色关联分析和结构方程模型,对比分析了两类生物结皮对草本植物多样性和生物量的影响程度及作用途径.结果表明:(1)风沙土上,无结皮样地的优势科为禾本科和菊科,蓝藻结皮样地的优势科为藜科,藓结皮样地的优势科为禾本科,而黄绵土上无结皮样地的优势科为菊科、禾本科和豆科,蓝藻结皮样地的优势科与无结皮相似,藓结皮样地的优势科为禾本科和菊科;(2)与无结皮相比,风沙土上蓝藻结皮和藓结皮样地中多年生草本的株数分别增加了 30％和16％,而黄绵土上两类生物结皮样地中多年生草本株数则分别增加了 44％和减少了 46％;(3)与无结皮相比,风沙土上蓝藻结皮和藓结皮样地中草本植物的Patrick和Shannon指数分别降低了 1.0、0.2和3.4、0.5;而黄绵土上蓝藻结皮和群结皮样地中两种多样性指数分别降低了 4.8、0.2和4.2、0.4;(4)风沙土上蓝藻结皮和藓结皮样地的草本植物生物量比无结皮减少了 111.5 g/m2和145.0 g/m2,而在黄绵土上则分别减少了 127.8 g/m2和172.2 g/m2;(5)灰色关联分析显示,土壤穿透阻力对草本植物的多样性影响最大(关联系数分别为0.960和0.996),而NH+4-N和NO3-N含量对草本植物的生物量影响最大(两种土壤上关联系数分别为0.727和0.752).综上,黄土高原生物结皮显著降低了草本植物的多样性和生物量,其途径为通过增加土壤穿透阻力以降低草本植物的种子萌发几率并限制幼苗根系伸展,同时通过土壤氮竞争限制了草本植物生长.

关键词：黄土高原、生物结皮、草本植物多样性、植物群落结构、生物量

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分类号：Q949.350.8;S152.9;S513

资助基金：国家自然科学基金;中国科学院“西部之光”人才培养引进计划

在线出版日期：2023-09-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：6570-6580