Nutritional Quality Diagnosis and Management Strategy of Plant Community at Different Succession Stages in Northwest Guizhou

doi:10.13466/j.cnki.lyzygl.2017.06.005

Abstract

Abstract:

The sustainable degradation of plant communities accelerates the process of rocky desertification in the karst area of northwest Guizhou.So it is of great significance to evaluate the plant communities’ nutrient quality for its sustainable management at this region.In this paper,The plant communities in five successional stages were used to study the 12 kinds of nutrient indicators of soil and litter to analyze the nutrient changing laws further.Besides,the integrated fertility index of each plant community was evaluated by principal component analysis to provide scientific basis for forest restoration and protection of karst degraded ecosystem.The results showed that:1) The contents of soil organic matter,total nitrogen and available nitrogen in plant communities were followed by Rhododendron simsii-Populus alba(RP)>Betula luminifera(B)>Quercus variabilis+Corylus heterophylla(QC)>Pinus yunnanensis+Populus alba-Betula luminifera(PPB)>Populus alba+Betula luminifera(PB).With the evolving of succession in the positive direction,the other soil indexes did not show any specific characteristics,and the nutrient of litter was increasing;2) The comprehensive index of nutrient quality was RP(1.510)>B(0.938)>QC(-0.737)>PB(-0.771)>PPB(-0.940).Based on the analysis of nutrient diversity and nutrient quality of plant community,the management measures such as litter protection and plant community structure improvement could be used to improve the nutrient quality of forest ecosystem.

Key words: plant community, succession, soil, litter, nutrient quality diagnosis, management

CLC Number:

QIN Shiyi, YU Yanghua, XING Rongrong, WANG Lu. Nutritional Quality Diagnosis and Management Strategy of Plant Community at Different Succession Stages in Northwest Guizhou[J]. FOREST RESOURCES WANAGEMENT, 2017, (6): 27-33.

Figures/Tables 5

Tab.1

Fig.1

Tab.2

Tab.3

Tab.4

References 23

[1]	丁访军, 王兵, 钟洪明, 等. 赤水河下游不同林地类型土壤物理特性及其水源涵养功能[J]. 水土保持学报, 2009,23(3):179-231.
[2]	Binkley D, Fisher R F. Ecology and management of forest soils[M].4th ed. New York:John Wiley and Songs, 2013.
[3]	刘永贤, 熊柳梅, 韦彩会, 等. 广西典型土壤上不同林分的土壤肥力分析与综合评价[J]. 生态学报, 2014,34(18):5229-5233. doi: 10.5846/stxb201405110955
[4]	Crabtree B, Bayfield N. Developing sustainability indicators for mountain ecosystems:a study of the Cairngorms,Scotland[J]. Journal of Environmental Management, 1998,52:1-14. doi: 10.1006/jema.1997.0159
[5]	左巍, 贺康宁, 田赟, 等. 青海高寒区不同林分类型凋落物养分状况及化学计量特征[J]. 生态学杂志, 2016,35(9):2271-2278.
[6]	唐健, 覃祚玉, 王会利, 等. 广西杉木主产区连栽杉木林地土壤肥力综合评价[J]. 森林与环境学报, 2016,36(1):30-35.
[7]	朱丽琴, 黄荣珍, 段洪浪, 等. 红壤侵蚀地不同人工恢复林对土壤总有机碳和活性有机碳的影响[J]. 生态学报, 2017,37(1):249-257. doi: 10.5846/stxb201607301560
[8]	郭颖, 聂朝俊, 向仰州, 等. 不同核桃农林复合经营模式对土壤肥力的影响[J]. 土壤通报, 2016,47(2):391-397.
[9]	王钰莹, 孙娇, 刘政鸿, 等. 陕南秦巴山区厚朴群落土壤肥力评价[J]. 生态学报, 2016,36(16):5133-5141. doi: 10.5846/stxb201502020266
[10]	池永宽. 石漠化治理中农草林草空间优化配置技术与示范[D]. 贵阳:贵州师范大学, 2015.
[11]	鲍士旦. 土壤农化分析[M].3版. 北京: 中国农业出版社, 2008.
[12]	林海明, 张文霖. 主成分分析与因子分析的异同和SPSS软件[J]. 统计研究, 2005(3):65-68.
[13]	Jin Z Z, Lei J Q, Xu X W, et al. Evaluation of soil fertility of the shelter-forest land along the Tarim Desert Highway[J]. China Science Bulletin, 2008,53(S2):125-136.
[14]	张子龙, 王文全, 缪作清, 等. 主成分分析在三七连作土壤质量综合评价中的应用[J]. 生态学杂志, 2013,32(6):1636-1644.
[15]	韩兴国, 黄建辉, 娄治平. 关键种概念在生物多样性保护中的意义与存在的问题[J]. 植物学通报, 1995(S2):168-184.
[16]	张伟, 王克林, 刘淑娟, 等. 喀斯特峰丛洼地植被演替过程中土壤养分的积累及影响因素[J]. 应用生态学报, 2013,24(7):1801-1808.
[17]	宋永昌, 陈小勇. 中国东部常绿阔叶林生态系统退化机制与生态恢复[M].1版. 北京: 科学出版社, 2007.
[18]	宋新章, 江洪, 余树全, 等. 中亚热带森林群落不同演替阶段优势种凋落物分解试验[J]. 应用生态学报, 2009,20(3):537-542.
[19]	陆晓辉, 丁贵杰, 陆德辉. 人工调控措施下马尾松凋落叶化学质量变化及与分解速率的关系[J]. 生态学报, 2017,37(7):2325-2333. doi: 10.5846/stxb201511242372
[20]	赵其国, 王明珠, 何园球. 我国热带亚热带森林凋落物及其对土壤的影响[J]. 土壤, 1991(1):8-15.
[21]	张庆费, 宋永昌, 吴化前, 等. 浙江天童常绿阔叶林演替过程凋落物数量及分解动态[J]. 植物生态学报, 1999,23(3):250-255.
[22]	张璐, 文石林, 蔡泽江, 等. 湘南红壤丘陵区不同植被类型下土壤肥力特征[J]. 生态学报, 2014,34(14):3996-4005. doi: <a href='http://dx.doi.org/10.5846/stxb201212041748'>10.5846/stxb201212041748</a>
[23]	刘兴诏, 周国逸, 张德强, 等. 南亚热带森林不同演替阶段植物与土壤中N、P的化学计量特征[J]. 植物生态学报, 2010,34(1):64-71. doi: 10.3773/j.issn.1005-264x.2010.01.010

演替阶段	群落类型	母岩	土壤类型	坡度 /(°)	坡向	坡位	密度 /(株/hm²)	乔木层		灌木层
演替阶段	群落类型	母岩	土壤类型	坡度 /(°)	坡向	坡位	密度 /(株/hm²)	平均树高 /m	平均胸径 /cm	平均树高 /m	平均地径 /cm
灌丛	QC	砂页岩	黄壤	33	南	中	7725	—	—	1.03	1.56
灌木	RP	石灰岩	石灰土	50	西南	中	7325	5.85	6.58	1.69	1.67
乔灌	PPB	砂页岩	黄壤	28	西南	中	8425	12.43	14.45	1.46	1.96
乔幼林	PB	砂页岩	黄壤	20	东南	中	6325	16.11	12.92	1.67	1.64
乔林	B	砂页岩	黄壤	33	东北	上	7850	12.12	13.86	1.09	1.02

指标	主成分1	主成分2	主成分3	主成分4	公因子方差
土壤有机质	0.987	0.108	0.077	-0.012	0.993
土壤全氮	0.984	0.105	0.070	-0.064	0.987
土壤速效钾	0.948	0.056	-0.121	-0.195	0.954
土壤碱解氮	0.897	0.428	0.027	0.036	0.991
土壤有效磷	0.709	0.660	-0.073	-0.015	0.944
土壤pH	0.626	-0.523	0.399	-0.188	0.860
凋落物全钾	-0.323	0.868	0.225	0.031	0.909
凋落物有机质	0.173	0.867	0.028	0.004	0.783
凋落物全氮	-0.437	0.702	-0.148	-0.177	0.738
土壤全磷	0.502	-0.588	0.099	0.518	0.876
土壤全钾	-0.307	0.030	0.854	-0.339	0.940
凋落物全磷	-0.103	0.438	0.351	0.741	0.875
特征值	4.934	3.378	1.386	1.151
贡献率/%	41.113	28.154	11.552	9.593
累计贡献率/%	41.113	69.267	80.819	90.412

指标	主成分1	主成分2	主成分3	主成分4
土壤pH	0.282	-0.285	0.339	-0.175
土壤有机质	0.444	0.059	0.065	-0.011
土壤全氮	0.443	0.057	0.059	-0.060
土壤碱解氮	0.404	0.233	0.023	0.034
土壤全磷	0.226	-0.320	0.084	0.483
土壤有效磷	0.319	0.359	-0.062	-0.014
土壤全钾	-0.138	0.016	0.725	-0.316
土壤速效钾	0.427	0.030	-0.103	-0.182
凋落物有机质	0.078	0.472	0.024	0.004
凋落物全氮	-0.197	0.382	-0.126	-0.165
凋落物全磷	-0.046	0.238	0.298	0.691
凋落物全钾	-0.145	0.472	0.191	0.029

演替阶段	因子得分				养分综合指数
演替阶段	因子1	因子2	因子3	因子4	养分综合指数
灌丛	-0.141	-2.770	0.059	0.981	-0.737
灌木	3.879	-0.170	0.110	-0.520	1.510
乔灌	-1.465	-0.215	-1.460	-1.132	-0.940
乔幼林	-2.461	0.371	1.526	-0.412	-0.771
乔林	0.188	2.784	-0.234	1.082	0.938