滇池流域山地富磷区常见植物的持水保土功效及植物功能群划分

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在不同立地条件下,不同植物的生态效能是不同的,根据植物对环境的作用特点评估不同植物的持水保土功能,进而组配植物群落,是退化环境开展植物修复的重要科学问题,也是恢复生态学的研究热点领域之一。本研究以滇池流域常见植物为研究对象,利用植物性状作为表征植物功能特点的指标,研究了滇池流域28种主要植物的持水保土功能同时划分植物功能群,分析不同水土保持功能的植物所具有的功能性状。主要研究结果如下:  (1)植物功能性状  28种植物比根长(SRL)的变化范围在2.40~9.30 cm/mg,根组织密度(RTD)的变化范围在0.30~0.73 mg/cm3,植物的叶面积(LA)变化范围在0.63~135.60 cm2,植物的叶组织密度(LTD)变化范围在13.59~9694.56 mg/cm3,植物的比叶面积(SLA)变化范围在0.01~0.29 cm2/mg。  (2)植物对土壤理化性质的改良  植物对土壤性质的改良主要表现为对容重、含水量、孔隙度、渗透速率、有机质、以及土壤氮磷含量的影响,植物比根长与根组织密度越高、叶面积与比叶面积越小其土壤改良效果越好,土壤综合性质权重变化范围在4.11~18.19,其中土壤综合性质权重大于平均值的植物有12种(棠梨、沙针、西南枸子、紫茎泽兰等),说明这12种植物土壤综合改良效益较良好,桉树的土壤权重最小(4.11),说明桉树的土壤综合改良效益最差,胡颓子的土壤综合性质权重最大(18.19),说明胡颓子的土壤综合改良效益最好。  (3)不同植物对养分流失的调控  滇池流域山地富磷区径流及面源污染物的输出在不同时期、不同植物间存在差异,不同植物对径流调控能力大小依次为:小铁仔>旱冬瓜>云南松>黑荆>蔗茅>杜鹃>紫茎泽兰>沙针>马陆草>马桑>桉树>裸地;不同植物对土壤侵蚀的调控能力大小为:小铁仔>旱冬瓜>杜鹃>云南松>紫茎泽兰>沙针>桉树>蔗茅>黑荆>马陆草>马桑>裸地;小铁仔对径流量和土壤侵蚀量的削减最大,相比裸地分别减少了85.00%和98.14%,小铁仔对养分流失的削减也最强;桉树对径流量的削减最小,相比裸地减少了28.34%,马桑对土壤侵蚀量的削减最小,相比裸地减少了69.73%。  (4)植物性状、土壤性质和面源污染输出三者关系  通过主成分分析得出影响土壤性质的植物性状包括叶面积、比叶面积、比根长、根组织密度等。影响地表径流输出的主要因素有土壤容重、有机质含量与土壤总孔隙度;影响土壤侵蚀的主要因素有叶面积、根组织密度、土壤容重、有机质含量等;影响总磷与颗粒态磷输出的主要因素有叶面积、根组织密度,土壤容重等。  (5)植物功能群的划分  本研究以面源污染输出特征为基础,把滇池流域常见植物划分为4个功能作用类型;以土壤性质为基础,把滇池流域主要植物划分为5个功能群。对土壤物理性质改良作用优良的功能群,植物性状特征表现为大SRL和RTD,包括物种:小铁仔、胡颓子等7种植物;对水土流失调控能力强的功能群植物具有高LDMC、大SRL和小SLA,包括物种:小铁仔、旱冬瓜等6种植物;对养分流失调控能力强的功能群植物具有小LA、大LDMC,包括物种:小铁仔、旱冬瓜等6种植物;其中存在一些两类性能都良好的物种,比如小铁仔、旱冬瓜、云南松和杜鹃,既具有优良的土壤改良功效同时有较强的面源污染调控能力。  通过以上内容的分析,表明植物能有效改良土壤理化性质,可以降低径流流失量与土壤侵蚀量,具有良好的持水保土功效,根据植物功能群的划分分析,具有高LDMC、大SRL和小SLA性状的植物持水保土功效最优,在植被修复营造水土保持林过程中,应选取高LDMC、大SRL和小SLA的常绿乔木灌木,尤其要重视小铁仔、杜鹃、旱冬瓜和云南松这4种植物在滇池流域山地富磷区植被恢复中的应用,建议以这四种植物为基础,营造针、阔叶植物与小叶常绿灌木的混交林。
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