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出露岩石是喀斯特生态系统最常见的景观,但对其生态功能的研究还相对很少。我们在云南省昆明市的石林县境内的3种典型的喀斯特生态系统:石漠化生态系统、人工林生态系统、次生半湿润常绿阔叶林生态系统(次生林)为对象,在各1公顷的样地内,采用样带法和样方法设置60个2m×2m的调查样方,共180个。收集并测定样方内石冠腐殖土的数量检测其中的TN、TP和TK含量,测定石冠腐殖土对NH4+-N的吸附能力,调查鉴定石体上的石冠着生维管植物种类和数量,并测定其生物量。测定取样岩石的投影面积,计算单位投影面积的石冠腐殖土和石冠着生维管植物各检测量。调查一系列环境因子,分析石冠腐殖土数量、养分含量及石冠着生维管植物生物量与环境因子的相关性。实验结果有: 1、石林喀斯特生态系统的出露岩石有一定的腐殖土蓄积功能。所调查的生态系统内每平方米岩石投影面积的平均石冠腐殖土为158.99±60.77g,低于林冠腐殖土的量(约为哥斯达黎加蒙特沃德森林中林冠腐殖土量7.7%)。次生林石冠腐殖土(397.66±142.71g/m2)>石漠化石冠腐殖土(40.45±25.38g/m2)>人工林石冠腐殖土(38.89±9.92g/m2)。 2、石林喀斯特生态系统石冠腐殖土的平均氮、磷、钾含量分别为13.62±4.88g/kg,1.41±0.36g/kg和3.31±0.79g/kg,其对铵态氮的截留率为20%~50%,有一定的养分蓄积功能。石冠腐殖土对NH4+-N的吸附动力学遵循准二级反应动力学方程,2min内能完成吸附量的65%~75%,吸附平衡时间约为20min。腐殖土对氨氮的吸附量随加入NH4+-N浓度的升高而增加,吸附等温线符合Boxlucas1模型,受石冠腐殖土粒径大小、氨氮背景含量等因素的影响,对NH4+-N的平衡吸附量、吸附速率和吸附性能遵循石漠化>人工林>次生林。 3、石漠化、人工林和次生林系统内分别记录到15科21属21种、15科25属25种和28科39属41种石冠着生维管植物,其中草本最多,灌木和藤本次之,乔木最少;平均生物量分别为11.17±2.98g/m2、1.29±0.44g/m2和6.04±1.03g/m2,系统间存在极显著差异(P<0.001)。Shannon多样性指数和均匀度指数均表现为人工林>石漠化>次生林,超过75%的物种分布于石壁、石坑、石隙等微生境,石台、石面和石沟偶有植物殖居。随着植被覆盖度的增加,物种数呈上升趋势,其中阳性物种逐渐减少,阴性物种逐渐增加,物种从随机分布过渡到均匀分布。 4、喀斯特石冠腐殖土数量及其养分含量对空气温度因子比较敏感,相对空气湿度、有效光合辐射和盖度影响作用较小;系统内石冠着生维管植物种数主要受上覆植被盖度的影响;维管植物的生物量与空气相对湿度、有效光合辐射和盖度的相关性较强。另外,石冠腐殖土的数量、TN、TP、TK含量与石冠着生维管植物数量有较强的正相关。