论文部分内容阅读
斑块是依赖于尺度并与周围环境在性质或外观上不同的空间实体,是景观中最基本的组成单元。斑块的组成及特征对能量和物质交换等各个生态过程都有深刻的影响。苔藓结皮斑块是古尔班通古特沙漠生物结皮中的重要组成部分,是构成苔藓结皮的基本单元。从斑块尺度开展苔藓结皮生态效应研究,不但能够了解苔藓结皮与土壤、植被的关系,而且有利于在小尺度上深入了解苔藓结皮的生态功能。
本论文从苔藓结皮斑块效应角度出发,着重研究了苔藓结皮斑块的分布状况及由斑块引发的生理生态效应,包括水分利用特性,光合生理、呼吸变化特征,生理指标的变化,以及斑块对微生物数量和多样性的影响。结果表明:
1、该沙漠苔藓结皮多以100 cm2以下的小斑块存在,此类斑块占苔藓结皮总面积的41%,面积较大的斑块主要分布在东南部优势发育区,西北部苔藓结皮面积小数量而少;该沙漠苔藓结皮平均植株密度约为20株·cm-2,其植株密度大小与优势发育区一致;苔藓结皮斑块面积与粒径在0.2 mm以下的土粒含量正相关,与粒径大于1mm土粒含量负相关,与主要灌丛盖度呈不显著负相关。土壤有机质、全氮、全磷、总盐、可溶性钙在沙丘、区域和斑块等不同尺度上都对苔藓结皮的分布有显著影响。
2、中等面积的苔藓结皮斑块凝结水形成量大而蒸发量较低,具有较高的水分利用效率;苔藓结皮植株密度越大保水性越高。
3、原位的土壤呼吸和非原位的碳通量实验均表明植株密度对苔藓结皮土壤呼吸无明显影响,与生产力正相关,与净二氧化碳交换量负相关;高温下苔藓结皮通常表现为碳源特征。光合及生理实验表明2000 umol·m-2·s-1以上的光强会抑制苔藓结皮的光合,稀疏的密度会造成渗透调节物质和主要的抗氧化酶活性升高,降低叶绿素含量和光合速率,并减少对同化器官的投入,说明稀疏的密度形成了逆境胁迫。
4、空间异质性实验表明苔藓结皮土壤水分、有机质、全氮、全磷、总盐在样方和斑块两个尺度均表现出中等程度的变异。不同面积斑块土壤各因子均呈现出环状递增(全磷除外)现象;随着研究尺度减小,空间自相关在总变异中的比重增加,土壤质地等结构因素的影响减弱;全磷的变程最小,实际取样时距离应适当缩小,总盐因其变程大,自相关程度低,因而取样间距可适当放大。
5、自然状态下细菌是苔藓结皮中的优势微生物类群;结皮中植株密度降低使细菌的比重下降而放线菌的比重上升,可培养微生物的数量下降,而微生物物种多样性无显著变化;非培养微生物的数目和种类随着植株密度降低表现出增加趋势。