喀斯特石漠化区土地稀缺,生态修复与经济发展矛盾冲突严重,为使石漠化区生态环境得以修复,走生态经济型之路是石漠化区生态修复重要路径。通过选择具有生态与经济价值的植物种类,建植植物群落实现生态修复同时获得一定的经济收益,是协调生态与经济发展的重要方式。单纯的生态型和经济型的植物群落研究较多,但能实现较好的生态与经济功能发挥的报道不多。本研究以药食同源植物三叶木通(Akebia trifoliate)和百香果(Passiflora edulis)为植物材料,通过建植不同密度植物群落,研究植物功能性状生长发育过程与经济产量积累过程,维持养分平衡的生态计量化学特征和循环特征以及蓄水保土功能,并评估生态经济效应,旨在探索既能维持植物群落稳定,充分发挥其生态功能,又能有一定经济收益的植物群落培育机制,为喀斯特石漠化地区生态环境的恢复以及当地经济的发展提供理论依据。研究基地位于贵州喀斯特石漠化区关岭县花江镇和平塘县克度镇。三叶木通的建植采用556株/亩(株行距0.8m×1.5m)、296株/亩(株行距1.5m×1.5m)、185株/亩(株行距2.4m×1.5m)三种密度,百香果的建植采用以1361株/亩(株行距0.7m×0.7m)、463株/亩(株行距1.2m×1.2m)、261株/亩(株行距1.6m×1.6m)、167株/亩(株行距2.0m×2.0m)、116株/亩(株行距2.4m×2.4m)五种密度。采取野外测定和室内实验相结合的方法,通过对不同种植密度的三叶木通和百香果与经济功能关联的植物功能性状,C、N、P、K养分循环特征以及土壤保水功能进行研究,阐明不同种植密度的药食同源植物功能性状、生态化学计量特征、养分循环能力、养分的再吸收率与利用率、土壤的持水量以及经济产量等方面规律,评估生态经济效应,找出既满足当地经济发展需求又能发挥好生态作用的种植密度。其结论如下:1、与经济功能关联的植物功能性状与密度关系三叶木通和百香果在不同种植密度下形态功能性状的密度效应表现为:三叶木通叶长、叶宽、地径、植株高度表现为185株/亩>556株/亩>296株/亩;群落生物量范围为5.14～9.58 t/hm~2,其中根、茎、叶生物量分别为0.83～2.38 t/hm~2、1.95～4.23 t/hm~2、1.20～1.90 t/hm~2,根、茎、叶生物量大小排序为556株/亩>185株/亩>296株/亩;果实生物量(0.51～0.85 t/hm~2)最大在低密度(185株/亩)。百香果叶长、叶宽、地径、植株高度均表现为116株/亩>167株/亩>261株/亩>463株/亩>1361株/亩;群落生物量范围为0.68～2.17 t/hm~2,其中根、茎、叶、果生物量分别为0.01～0.04 t/hm~2、0.15～0.45 t/hm~2、0.22～0.63t/hm~2、0.29～1.03 t/hm~2,根、茎、叶、果生物量大小排序为1361株/亩>463株/亩>261株/亩>167株/亩>116株/亩,即随密度增加而增加。2、建植植物群落生态化学计量特征C、N、P等元素是植物生长的必需元素,其比值特征在植物生长发育过程中具有重要指示作用。三叶木通和百香果鲜叶、凋落物、土壤C、N、P元素含量及生态化学计量特征如下:3种密度三叶木通鲜叶C、N、P含量范围分别为635.0～690.1g/kg、47.81～53.66 g/kg、2.27～2.66g/kg;凋落物C、N、P含量均值范围分别为590.50～592.25g/kg、28.90～35.21g/kg、1.07～1.896g/kg;土壤C、N、P含量范围分别为11.18～12.46g/kg、1.74～2.2 g/kg、0.39～0.43g/kg。5种密度百香果鲜叶C、N、P含量范围分别为515.71～571.61 g/kg、41.52～48.21 g/kg、4.37～5.92g/kg;凋落物C、N、P含量均值范围分别为403.43～483.28g/kg、19.49～30.76g/kg、3.87～4.54g/kg;土壤C、N、P含量范围分别为32.62～37.45g/kg、1.94～2.33 g/kg、0.80～0.92g/kg,总体两种植物群落元素含量均呈鲜叶>凋落物>土壤的趋势;土壤中分配表现为0-15cm>15-30cm>30-45cm>45-60cm。三叶木通鲜叶N/P、C/N、C/P分别为17.20～23.99、12.12～16.83、263.89～284.84,鲜叶N/P均大于16,表现受P限制;百香果鲜叶N/P、C/N、C/P分别为7.99～9.77、10.98～13.25、102.80～115.61,鲜叶N/P均小于14,表现受N限制。不同密度两种植物群落植物器官、凋落物和土壤C、N、P、K含量存在一定显著差异(P<0.05),但无明显规律。3、建植植物群落养分积累与循环特征三叶木通在556株/亩、296株/亩、185株/亩3种种植密度下植物体内元素总积累量分别为355.62kg/hm~2、191.81 kg/hm~2、206.22 kg/hm~2,其中N、P、K积累量分别为159.21～289.97 kg/hm~2、9.41～289.97kg/hm~2、23.19～41.88 kg/hm~2。百香果在1361株/亩、463株/亩、261株/亩、167株/亩、116株/亩5种种植密度植物体内元素总积累量分别为79.54kg/hm~2、54.36kg/hm~2、45.90kg/hm~2、36.10kg/hm~2、30.87kg/hm~2,其中N、P、K积累量分别为18.14～47.58 kg/hm~2、3.43～10.96 kg/hm~2、9.3～21.0 kg/hm~2,总体上三叶木通和百香果N元素积累量高于P、K;两个植物群落元素积累量均表现为随密度增加而增加。三叶木通N、P、K元素循环系数为0.28～0.48,利用系数为0.52～0.76;密度296株/亩循环系数最大(0.48),养分循环能力强,养分利用效率较高(0.52);百香果N、P、K元素循环系数为0.28～0.53,利用系数为0.47～0.72,密度116株/亩循环系数最大(0.53),循环能力强,利用系数最低(0.47),对养分的利用效率低,密度1361株/亩养分利用效率高(0.72)。4、建植植物群落的持水功能三叶木通土壤有效蓄水量为263.16～271.3 t/hm2,最大蓄水量为743.83～871.33 t/hm2,土壤初始渗透率、平均渗透率、稳定渗透速率、总渗透量均值范围分别为3.34～4.97 mm/min、2.21～3.28 mm/min、2.66～2.78 mm/min、79.45～111.86 mm/min,均大致表现为密度185株/亩>556株/亩>296株/亩,在密度中均存在一定的显著差异(P<0.05,下同)。百香果土壤有效蓄水量为184.25～205.98t/hm2、最大蓄水量为542.02～644.91 t/hm2;土壤初始渗透率、平均渗透率、稳定渗透速率、总渗透量均值范围分别为1.45～2.09mm/min、3.61～5.73mm/min、0.53～0.813mm/min、44.25～71.47mm/min,在密度中均存在一定的显著差异,其中低密度和高密度中蓄水效果和渗透性较好,其余密度规律不明显。两物种比较而言,三叶木通土壤保水功能要比百香果高。5、建植植物群落的经济效应三叶木通、百香果两种药食同源植物的叶、茎、根、果都可入药,果实作为水果,但目前市场上主要以水果为主,故以果实产量作为经济效应分析,以2019年市场价格为准计算。三叶木通果实产量和利润均表现为185株/亩>296株/亩>556株/亩,低密度185株/亩果实产量(3835.40 kg/hm~2)和利润(34525.02元/年)最高;百香果果实产量和利润均表现为1361株/亩>463株/亩>261株/亩>167株/亩>116株/亩,高密度1361株/亩果实产量(6294.14 kg/hm~2)和利润(31568.75元/年)最高。6、建植植物群落的生态与经济效应的评估以不同种植密度三叶木通群落和百香果群落为对象,建立以生态化学计量、养分循环特征、土壤保水功能、以及与经济效益相关的植物功能性状与果实产量的生态经济评估指标体系,采用层次分析方法进行综合评价分析得到:三叶木通密度556株/亩、296株/亩、185株/亩的综合评价分数分别为0.51、0.38、0.47,高密度556株/亩分数最高,因此该密度生态经济效益相对较高,密度185株/亩次之。百香果密度1361株/亩、463株/亩、261株/亩、167株/亩、116株/亩的综合评价分数分别为0.47、0.44、0.32、0.21、0.17、0.16,高密度1361株/亩的综合评价分数最高,因此该密度生态经济效益相对高。