岷江干旱河谷关键限制因子对恢复物种的多元限制效应研究

关键限制因子共同限制着干旱区恢复物种的生长和定植，从而制约植被恢复进程。干旱条件下，甄别研究区域关键限制性因子（如土壤水分和养分），并研究关键限制因子对乡土恢复物种幼苗的多元限制效应，尤其是明确它们在自然状态含量时对灌木幼苗的影响，对于退化区目标恢复物种的恢复至关重要。但是，在退化生态系统研究中，针对关键限制因子的多元限制效应及其限制机制研究甚少。本项目选择具有坚实研究基础的岷江干旱河谷，以揭示环境因子多元限制结构为目标，通过模拟研究区自然条件下关键限制因子( 如土壤水分、氮素和磷素)的含量水平，以研究区域自然土壤为基质，特选候选恢复物种小马鞍羊蹄甲为例，设计析因试验，分析关键限制因子对小马鞍羊蹄甲幼苗的生长、生物生产量、资源利用效率和存活率的影响，探讨它们对恢复物种的多元限制效应，理解多元限制机理。其结果可为岷江干旱河谷环境调控及恢复物种空间配置提供理论基础。

项目执行期限为2012年1月-2014年12月。立项以来，项目组全体成员共同努力，按照研究计划完成各年度任务，实现了研究目标，全面完成课题。完成情况及取得的成果如下：. （一）灌木关键限制因子的甄别. 2012年7月3日——2012年7月10日，与中国科学院生态环境研究中心和四川农业大学林学院合作，赴岷江干旱河谷进行了小马鞍羊蹄甲野外种群调查。结合前期研究积累，获得了用于筛选研究区关键限制因子的第一手数据。 采用TWINSPAN分析与DCCA分析方法，地形因子和土壤因子在岷江干旱河谷灌木植被空间分布中的贡献分别为25.4%和2.7%；恢复物种生长的关键限制因子为土壤水分、有效氮和有效磷；采用叶片诊断法（Foliar diagnosis）、叶片N:P比率方法（N:P ratio）、施肥实验综合判断方法进行小马鞍羊蹄甲（Bauhinia faberi）生长限制类型判断，明确了先锋恢复灌木成体及其幼苗生长的资源限制特点。 . （二）探讨关键限制因子对幼苗生长、水分利用效率及其存活率的影响. 2012年9月-10月，委托中科院茂县山地生态站技术人员在岷江干旱河谷核心区收集小马鞍羊蹄甲种子。2013年4-10月进行了盆栽试验，盆栽试验模拟自然条件（低氮和较高氮含量；有效磷的最低含量、中等含量和最高含量；夏季水分含量的低值、中值和高值），对幼苗生物量、水分利用效率和存活率进行三因子多元方差（MANOVA）分析，结果表明：小马鞍羊蹄甲幼苗生长和存活除了受水的第一性限制外，还受到磷限制，氮限制作用微弱；氮磷互作显著，高氮抑制效应可以被高磷缓解，高磷能通过增大WUEleaf而缓解高氮抑制作用，适当施磷可以提高生长和适应性。. （三）量化解析关键限制因子的多元限制效应. 基于群落调查和种群调查数据，小马鞍羊蹄甲生长主要受土壤含水率、土壤有效磷和土壤有效氮影响。小马鞍羊蹄甲幼苗盆栽试验中，幼苗生物量对关键限制因子进行多元线性回归分析，结果表明：3个关键限制因子中有89%的部分可以从该模型中得到说明，3个关键限制因子层级限制结构为：土壤含水率>土壤有效磷>土壤有效氮。