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贵州省是我国亚热带喀斯特分布面积最大、发育最强烈的高原山区,喀斯特面积11.32万km2,占全省土地面积的64.2%。由于人类历史上对植被的破坏和对土地资源的不合理利用,中亚热带地带性常绿阔叶林不断退化成次生林、灌木林、荒草地和石山,伴随着严重的水土流失和土壤质量下降,生物多样性不断丧失,生产力逐渐降低,严重影响了生态系统稳定性及其可持续发展。本研究选择不同退化程度的乔木林、灌木林和灌草丛三个自然生态系统,以植被生态数量特征和土壤养分库功能为切入点,以植被优势树种的生物地球化学特征为纽带,采用实地调查和典型取样方法,重点探讨了植物物种组成、群落结构与生物多样性变化及其与土壤系统养分库功能的联系特征,获得以下主要结果：1.退化喀斯特生态系统植物多样性与群落结构地带性常绿阔叶林或常绿落叶阔叶混交林退化成次生落叶阔叶林、灌木林、灌草丛后,植被群落优势种群呈现出明显的替代特征,乔木树种逐渐被灌木树种替代；群落结构趋向简单,物种多样性呈逐渐下降的趋势。乔木林与灌木林植物种类显著多于灌草丛(P<0.01),乔木林与灌木林没有差异,但乔木林木本植物种数显著高于灌木林(P<0.01)和灌草丛(P<0.01),灌木林显著高于灌草丛(P<0.01)。从群落空间分布格局来看,灌草丛和乔木林的灌木层皆呈集群分布格局,而灌木林则呈随机或接近均匀分布。2.退化喀斯特生态系统生物量分配与养分分布在植被退化过程中,生态系统不同组分生物量及其养分储量发生明显变化。植被营养物质通过地面凋落物返还土壤的比重呈逐渐降低的趋势,乔木林中的枯落物生物量分别是草本层和细根生物量的10倍和2倍,然而灌木林中草本层和细根分别是枯落物的3.5倍和2.1倍,灌草丛中草本层和细根分别是枯落物的2.4倍和1.4倍。乔木林枯落物层养分(N和P)储量显著高于草本层和细根部分,而灌木林和灌草丛系统草本层养分储量超过枯落物层,细根与枯落物层没有差异。N素在三个生态系统中的生物迁移率和生物返还率呈现灌草丛>灌木林>乔木林特征,生物吸收率为乔木林>灌草丛>灌木林,生物分解率则为乔木林>灌木林>灌草丛；而P素的生物迁移率和生物分解率分别为乔木林>灌草丛>灌木林和乔木林>灌木林>灌草丛,但生物吸收率为灌木林>乔木林>灌草丛,生物返还率为灌木林>灌草丛>乔木林。3.主要养分(N、P)对植物生长的限制性植被群落和优势植物种类的营养叶片N/P比存在明显差异,乔木林和乔木树种的N/P比介于13-18之间,而退化严重的灌木林和灌草丛群落和优势灌木树种的N/P比值皆高于18,可见退化严重的灌草丛和灌木林群落发育以及优势灌木树种生长明显受到磷素限制,乔木林群落发育以及优势乔木树种生长则表现为氮和磷的共同限制。4.植物的养分利用效率及细根生态特征不同树种采取不同的养分利用和养分分配策略以适应退化的土壤养分环境,植物对氮和磷养分利用效率随着退化程度加深而逐渐升高,对氮素的再吸收率变化较大,种间之间的差异超过生境影响,而在磷素的再吸收效应方面没有明显差异。树木细根集中分布于0-10 cm土层,细根根长密度和生物量密度随土层加深逐渐减少。在0-10 cm土层中,乔木林、灌木林和灌草丛的活细根生物量分别占其总细根生物量的42.78%、56.75%和53.38%,分别占总活细根生物量的83.36%、86.91%和93.79%。0-10 cm土层的活细根生物量与植株地上部分生物量具有正相关关系,植物叶片养分含量与细根比根长具有显著的负相关关系,说明细根对植物生长和生态系统生物量建成具有重要作用。