全 文 ：文章编号:1000-694X(2008)04-0706-06
猫头刺群落对土壤养分空间异质性的响应
　　收稿日期:2007 06 25;改回日期:2007 08 31
　　基金项目:国家重点基础研究发展规划项目(973计划项目:G2007CB106802)
　　作者简介:张宁(1982—),女 ,山东滨州人 ,硕士生 ,主要从事生态稳定性研究。
　　＊通讯作者:何兴东(xingd@nankai.edu.cn)
　　 何兴东.可塑性面积单元问题的尺度推演及其研究案例.2007.
张 宁 , 滕玖琳 , 何兴东＊ , 王海涛 , 高玉葆
(南开大学生命科学学院 , 天津 300071)
摘　要:选择腾格里沙漠边缘内蒙古阿拉善左旗境内的猫头刺群落为研究对象 , 探讨了猫头刺群落植物属性和土
壤属性随尺度变化 、空间异质性的变化以及植物属性对土壤属性空间异质性的响应。结果表明 , 尺度从 800 m2增
加到1 600 m2 , 土壤有机质和土壤全氮的空间异质性减小 , 全磷和有效磷的空间异质性增加 , 有效氮空间异质性不
变 ,而群落内 3 种植物密度和叶量的空间异质性基本都趋于增加 , 说明全磷和有效磷是目前猫头刺群落存在的主
要限制因素 ,尤其是多年生草本植物骆驼蓬。进一步分析表明 , 这种现象是由于荒漠地区的灌丛“沃岛效应”和植
物耗用有效磷以增大吸水力的补偿机制所致。
关键词:干旱区;猫头刺;土壤理化特征;空间异质性
中图分类号:S154.4 文献标识码:A
　　土壤属性的空间分布是潜在的局地异质性的总
和 ,受生物学和地质学等过程影响 。由于土壤属性
各个区域化变量在空间分布上存在差异性 ,因而产
生了异质的土壤环境[ 1] 。异质的土壤环境又影响群
落的结构组成和功能组成以及物种竞争和植被动
态 ,因而 ,对土壤属性和植被属性空间异质性的研
究 ,可以探索空间结构性对生态系统功能和过程的
影响[ 2] 。
在干旱 、半干旱地带 ,植被灌丛化是植被发生退
化或荒漠化的显著特征 ,这一过程增加了原生植被
土壤资源的时空分布异质性[ 3] ,使得土壤 植被系统
的生物过程愈来愈多地集中在灌丛植冠下的沃岛范
围内 ,形成灌丛岛屿[ 4-5] 。因而 ,从土壤属性空间异
质性角度探讨植被的反应与响应进而解释环境如何
作用于种群的调控[ 6] (即 Nicholson-Bailey体系 ,从
Nicholson和 Bailey开始 ,延续到 Hassell和 May ,空
间效应在理论研究中就被考虑)具有重要意义 。
过去几十年 ,关于干旱区和半干旱区土壤理化
性质的变化有很多报道[ 7-13] ,其空间异质性的研究
也有报道[ 14-15] 。然而 , 受 “可塑性面积单元问
题” [ 16] 制约 ,不能探讨区域化变量随尺度变化 、空间
异质性的变化 ,限制了空间异质性的深入研究 。本
项研究选择干旱区猫头刺(Oxytropis aciphyl la)群
落作为研究对象 ,在前期研究的基础上 ,探讨了植
物属性和土壤属性随尺度变化 、空间异质性的变化
以及植物属性对土壤属性空间异质性的响应 ,旨在
促进空间异质性的深入研究 。
1　研究区概况和研究方法
1.1　研究区概况
样地位于内蒙古阿拉善左旗境内的腾格里沙漠
东缘 ,海拔1 420 m。据阿拉善盟气象站资料 ,该地
年均气温 8℃,平均年较差 30.5℃,年降水量 80 ～
150 mm , 且主要集中在 7—9 月(占年降水量的
65.3%),年均蒸发量3 000 ～ 4 000 mm ,年均风速
3.1 m · s-1 ,以西北风为主 ,气候属干旱区 ,植被属
半荒漠 ,土壤属淡棕钙土 。样地中猫头刺为优势物
种 ,主要伴生物种为狭叶锦鸡儿(Caragana steno-
phyl la)和骆驼蓬(Peganum harmala)。
1.2　研究方法
考虑到计算空间异质性的数据对原则[ 17] 和反
映猫头刺群落特征原则 ,样地面积确定为 20m×
80m ,样地内设 4m×4m样方100个。2006年 7月 ,
在内蒙古阿拉善地区的猫头刺群落中按试验设计调
查采样 。在每个样方内 ,调查猫头刺 、狭叶锦鸡儿和
骆驼蓬的个体数 ,用于计算植物密度;测定每株植物
第 28卷　第 4期
2008年 7月 　　　　　　　 　　　　　　
中　国　沙　漠
JOURNAL OF DESERT RESEARCH
　　　　　　　　　　　　　V ol.28　No.4
Jul.2008
的冠幅直径 ,用于计算盖度;同时 ,在样地内分别随
机选取 3种植物各 30株 ,测量盖度和叶量 ,用于建
立回归方程 ,进而根据回归方程和调查的每株盖度
计算每株植物的地上部叶量 。在调查植物的同时 ,
采集 40 cm处土壤样品带回实验室用于有机质和养
分含量分析。
将土壤样品风干 、研磨后 ,再经 40目的土壤筛
进行过筛 ,用重铬酸钾容量法(外加热法)测定有机
质含量 ,半微量凯氏定氮法测定全氮含量 ,碱解扩散
法测定速效氮含量 , HClO4 H2SO4法测定全磷含量 ,
0.5 mol/L NaHCO3法测定有效磷含量。
计算空间异质性时 ,分为两个尺度。第一尺度
为 800 m2 ,第二尺度为1 600 m2 。变异函数的计算
公式与参数的意义与文献[ 18]相同。
2　结果与分析
2.1　土壤和植被属性区域化变量的空间分布
从有机质和养分的空间分布看(图 1),有机质 、
全氮 、全磷和有效氮与有效磷都表现为斑块状分布 ,
这是由于植物种群的斑块分布所致。3种植物的密
度分布和叶量也呈斑块状分布(图 2)。这是由于在
猫头刺群落中 ,猫头刺和骆驼蓬是依靠种子繁殖的
(种子较大 ,散落母株周围群生)。狭叶锦鸡儿是依靠
根茎繁殖的(母株周围群生),因此它们的种群分布各
自都呈现为集群分布 ,密度和叶量也呈斑块状分布。
图 1　土壤有机质和养分的空间分布
Fig.1　Spatial distribution of organic matter and nutrients
　　分析得知 ,猫头刺在整个区域均有分布 ,而狭叶
锦鸡儿和骆驼蓬在很多区域并不存在 ,尤其骆驼蓬
主要分布在中央 40%的区域(图 2)。就土壤有机质
和养分分布而言(图 1),全磷和全氮与有机质的分
布图形有些相似 ,这是由于有机质分解后均匀供给
所致;而有效氮和有效磷与有机质含量图形分布的
差异较大 ,这是由于植物对它们利用程度不同所致 。
显然 ,猫头刺群落中植物密度和叶量的斑块状
分布导致了有机质和养分的斑块状分布 ,而有机质
和养分的斑块状分布又反作用于植物密度和叶量的
斑块状分布 ,那么 ,它们之间的空间异质性是否存在
关系 ,尤其是随着尺度的变化 ,它们的空间异质性又
是如何变化的 ,下面进行分析。
2.2　区域化变量的空间结构特征
描述统计结果表明(表1),在100个样方中 ,有
707　第 4 期 张 宁等:猫头刺群落对土壤养分空间异质性的响应 　　　
图 2　叶量和植物密度的空间分布
Fig.2　Spatial distribution of leaf biomass and vegetation density
表 1　土壤属性和植被属性区域化变量描述统计
Table 1　Statistical description of regional variants for soil and vegetation
指标 计数 平均 最小值 最大值 标准误差 标准偏差 峰值 偏斜度
有机质/(g· kg -1) 100 3.005 0.505 6.289 0.129 1.291 -1.071 0.211
全氮/(g· kg -1) 100 0.906 0.316 1.529 0.029 0.289 -0.663 -0.311
速效氮/(g· kg -1) 100 0.032 0.007 0.085 0.002 0.019 0.034 0.969
全磷/(g· kg -1) 100 1.384 0.786 2.304 0.031 0.307 0.379 0.731
速效磷/(g· kg -1) 100 0.145 0.019 0.522 0.010 0.096 1.237 1.059
密度/(个体·m-2) 猫头刺 100 1.154 0.250 2.375 0.041 0.411 0.420 0.390
狭叶锦鸡儿 100 0.539 0.000 1.750 0.044 0.439 -0.431 0.634
骆驼蓬 100 0.723 0.000 4.875 0.117 1.172 3.422 2.009
叶量/(g·m-2) 猫头刺 100 2.891 0.433 5.353 0.113 1.132 -0.652 0.014
狭叶锦鸡儿 100 0.131 0.000 0.388 0.011 0.109 -0.643 0.622
骆驼蓬 100 2.296 0.000 19.519 0.383 3.832 5.594 2.265
机质含量 、全氮含量 、全磷含量 、速效氮含量和速效
磷含量分别变化于 0.505 ～ 6.289 g · kg -1 、0.316
～ 1.529 g ·kg -1 、0.786 ～ 3.306 g ·kg -1 、0.007 ～
0.085 g ·kg-1和 0.019 ～ 0.522 g ·kg-1之间;猫头
刺 、狭叶锦鸡儿和骆驼蓬的密度分别变化于 0.25 ～
2.375株 ·m -2 、0.000 ～ 1.750株 ·m-2和 0.000 ～
4.875株 ·m -2之间 ,它们的叶量分别变化于 0.433
～ 5.353 g ·m-2 、0.000 ～ 0.388 g ·m-2和 0.000 ～
19.519 g ·m-2之间。
在本项研究中 ,由于对所有区域化变量都进行
了归一化处理 ,所以土壤有机质和养分以及植物密
度和叶量的变异函数的参数都可直接进行比较 。
　　就同一尺度的空间异质性而言(表 2),在 800
m
2尺度上 ,土壤有机质和养分基台值大小的顺序为
全氮>有机质>有效氮>有效磷>全磷 ,植物密度
和叶量基台值大小的顺序为骆驼蓬叶量>狭叶锦鸡
708　　　　　　　　　　　　 　　　 中　国　沙　漠 　　　　　　　　　　　　　第 28卷　
儿叶量>狭叶锦鸡儿密度>骆驼蓬密度>猫头刺叶
量>猫头刺密度。在1 600 m2尺度上 ,土壤有机质
和养分基台值大小的顺序为全氮>有效磷>有效氮
>有机质>全磷 ,植物密度和叶量基台值大小的顺
序为骆驼蓬叶量>狭叶锦鸡儿密度>骆驼蓬密度>
狭叶锦鸡儿叶量>猫头刺密度>猫头刺叶量。分形
维数所代表的空间异质性的变化规律与此也大体相
同 。
表 2　不同尺度土壤属性和植物属性的变异函数模型参数
Table 2　Semivariance parameters of attributes for soil and vegetation in different scales
属性 尺度(m×m) 模型 块金值 C0 基台值C 0+C 有效变程 ER C/(C+C 0) 分形维数 D
有机质 20×40 线性模型 0.058 0.058 16.849 0 1.976
20×80 线性模型 0.027 0.027 32.966 0 1.911
全氮 20×40 球状模型 0.015 0.102 51.000 0.856 1.758
20×80 球状模型 0.020 0.060 30.860 0.667 1.848
有效氮 20×40 球状模型 0.002 0.056 5.750 0.962 1.994
20×80 指数模型 0.006 0.043 4.290 0.864 1.977
全磷 20×40 指数模型 0.001 0.017 6.480 0.927 1.943
20×80 球状模型 0.008 0.020 32.820 0.629 1.867
有效磷 20×40 球状模型 0.018 0.047 19.620 0.615 1.810
20×80 指数模型 0.024 0.049 119.430 0.501 1.924
猫头刺密度 20×40 指数模型 0.002 0.033 13.620 0.931 1.856
20×80 球状模型 0.022 0.046 33.050 0.527 1.901
猫头刺叶量 20×40 球状模型 0.0024 0.046 9.500 0.948 1.853
20×80 球状模型 0.02315 0.053 30.820 0.562 1.864
狭叶锦鸡儿密度 20×40 球状模型 0.021 0.104 25.560 0.796 1.712
20×80 球状模型 0.017 0.110 23.840 0.846 1.742
狭叶锦鸡儿叶量 20×40 球状模型 0.017 0.147 25.330 0.885 1.646
20×80 球状模型 0.011 0.093 18.970 0.887 1.770
骆驼蓬密度 20×40 球状模型 0.000 0.067 20.44 0.999 1.536
20×80 球状模型 0.000 0.106 30.44 0.999 1.536
骆驼蓬叶量 20×40 线性模型 0.000 0.160 39.960 0.999 1.356
20×80 球状模型 0.000 0.113 29.320 0.999 1.508
　　就不同尺度空间异质性的变化而言 ,随着尺度
的增大(从 800 m2到 1 600 m2),有机质 、全氮 、有效
氮 、狭叶锦鸡儿叶量和骆驼蓬叶量的基台值在减小 ,
而全磷 、有效磷 、猫头刺密度 、猫头刺叶量 、狭叶锦鸡
儿密度和骆驼蓬密度的基台值在增大;随着尺度的
增大 ,有机质 、全磷的分形维数在减小 ,而全氮 、有效
磷 、有效氮 、猫头刺密度和猫头刺叶量 、狭叶锦鸡儿
密度和狭叶锦鸡儿叶量以及骆驼蓬叶量的分形维数
在增大 ,有效磷和骆驼蓬密度的分形维数保持不变;
随着尺度的增大 ,有机质 、全磷 、有效磷 、猫头刺密
度 、猫头刺叶量和骆驼蓬密度的有效变程在增大 ,而
全氮 、有效氮 、狭叶锦鸡儿密度 、狭叶锦鸡儿叶量和
骆驼蓬叶量的有效变程在减小 。
通过对所有区域化变量的基台值和分形维数及
有效变程的比较 ,从中可发现猫头刺群落中植被属
性与土壤属性空间异质性总体上有以下几点特征:
1)多年生草本植物的空间异质性比灌木的空间
异质性大 ,伴生植物的空间异质性比建群植物的空
间异质性大 。
2)植物密度和叶量的空间异质性比土壤有机质
和养分空间异质性大。
3)随着尺度的增大(从 800 m 2到1 600 m2),土
壤有机质和土壤全氮的空间异质性减小 ,全磷和有
效磷的空间异质性增加 , 3种植物的密度和叶量的
空间异质性都随全磷和有效磷的空间异质性增大而
增大 ,随之减小而较小 。
4)植物属性和土壤属性的空间异质性 , 均在
800 m 2的尺度较大 ,而在1 600 m 2的尺度较小。
3　讨论
3.1　尺度与空间异质性
研究表明 ,灌丛的高度 、冠幅和生物量对灌丛养
分的富集程度有明显影响 ,灌丛生物量与灌丛根部 、
709　第 4 期 张 宁等:猫头刺群落对土壤养分空间异质性的响应 　　　
灌丛下土壤养分含量呈显著的正相关 ,灌木的“沃岛
效应”促使土壤养分在灌丛周围沉积 ,因而灌丛分布
和有机质及养分分布都呈现为斑块分布[ 11] 。研究
结果也表明 ,猫头刺群落中植物密度和叶量的斑块
状分布导致了有机质和养分的斑块状分布 ,而有机
质和养分的斑块状分布又反作用于植物密度和叶量
的斑块状分布。可见 ,植被与其生存的环境之间在
空间结构上是一种相互依赖和相互制约的关系 ,但
由于同一区域化变量在不同尺度自相关性差异较
大[ 19] ,如何定性地描述这种关系一直是学者们棘手
的一个问题。
本研究在前期研究的基础上 ,由于实验设计的
改进和数据处理的改进 ,使得同一区域化变量随尺
度变化它的异质性参数具有可比性 ,因而能够研究
随尺度变化区域化变量空间异质性的变化。
研究结果表明 ,在 800 m2的尺度上 ,土壤有机
质和全氮的空间异质性较大 ,骆驼蓬叶量和狭叶锦
鸡儿叶量的空间异质性也较大;在1 600 m2的尺度
上 ,全氮和有效磷的空间异质性较大 ,骆驼蓬叶量和
狭叶锦鸡儿密度的空间异质性也较大。可见 , 在
800 m
2的尺度上 ,由于灌丛“沃岛效应” ,使得有机质
和全氮被明显分隔成若干个更小的斑块 ,因而有机
质和全氮的空间异质性较大 ,这时对植物而言 ,更多
地是影响植物的生物量尤其是叶量 ,因而骆驼蓬叶
量和狭叶锦鸡儿叶量的空间异质性较大 。在1 600
m
2的尺度上 ,由于灌丛“沃岛效应”的弱化 ,因而全
氮和有效磷的空间异质性较大 ,此时由于骆驼蓬多
年生草本的种子繁殖特性 ,狭叶锦鸡儿的根茎繁殖
特性 ,因而 ,骆驼蓬叶量和狭叶锦鸡儿密度的空间异
质性较大 。这既反映了“沃岛效应”随尺度的变化特
性 ,又反映了植物的生物 、生态学特性。
研究结果表明 ,随着尺度的增大(从 800 m2到
1 600 m
2),土壤有机质和土壤全氮的空间异质性减
小 ,全磷和有效磷的空间异质性增加 ,有效氮空间异
质性不变 ,而群落内 3种植物密度和叶量的空间异
质性基本都趋于增加 。可见 ,随着尺度的增大 ,猫头
刺群落中土壤有机质和土壤全氮的空间异质性减
小 ,全磷和有效磷的空间异质性增加 ,有效氮空间异
质性不变 ,群落内 3种植物密度和叶量的空间异质
性基本都趋于增加。
显然 ,尺度不同 ,空间异质性不同 ,揭示的自然
现象也不同。
3.2　土壤磷的抗旱性补偿机制
长期以来 ,水分被认为是干旱 、半干旱区植物生
长的限制因子 ,氮成为许多生态系统的限制因子也
已成为共识 。但在理论上 ,磷却是生物生长的首要
限制因子 ,并且磷是地质时代尺度下生物生产力的
限制性养分元素[ 20] 。有研究表明[ 21] ,土壤养分中 ,
并非所有的成分都表现出空间异质性 ,对灌从生长
愈重要的养分 ,在沃岛中的聚集就愈显著 ,空间异质
性现象就愈明显 。也有研究表明[ 13] ,草地封育 4 a
后土壤速效磷含量比 4 a 前降低 ,这应与植物吸收
利用有关。本研究结果表明 ,随着尺度的增大 ,有机
质和养分中只有全磷和有效磷的空间异质性与 3种
植物密度和叶量的空间异质性变化趋势相同 ,这说
明磷是研究区猫头刺群落中植物目前生存繁衍的限
制因素 ,尤其是多年生草本植物骆驼蓬 ,这与他们的
研究结果相一致。
磷是植物体内许多重要有机化合物的组成成
分 ,比如 ,核酸 ,核蛋白 ,激素 ,磷酸腺苷和许多酶中
都含有磷。磷对植物代谢的作用表现在两方面:一
是构成重要有机化合物 ,在代谢过程中起促进作用;
二是磷本身也是代谢过程的调节剂 ,如磷参与糖类
代谢 ,参与含氮化合物代谢 ,参与脂肪代谢 ,磷能促
进植物的生长发育与代谢过程 ,还能促进花芽分化 、
缩短分化时间 ,从而使植物的整个生育期缩短 ,磷也
能增强植物的抗逆性。
渗透调节是植物适应干旱最重要的生理机制。
显然 ,猫头刺群落中磷被植物吸收后 ,用于组成细胞
中的可溶性物质 ,如可溶性蛋白和可溶性糖 ,增加了
渗透调节物质 ,降低了植物水势 ,进而增大了植物的
吸水力 ,以抵御水分胁迫。
如上所述 ,随着尺度的增大 ,猫头刺群落土壤全
磷和有效磷的空间异质性增加 ,造成这种现象的原
因有两个:一是随着尺度的增大 ,猫头刺群落中植物
的密度和叶量的空间异质性增加 ,灌丛“沃岛效应”
的空间异质性增加;二是猫头刺群落植物耗用了较
多的磷 ,转化成了可溶性物质 ,用于植物抵御水分胁
迫 ,因而 ,耗用有效磷以增大植物吸水力也是一种补
偿机制 。
综上所述 ,在猫头刺群落中 ,植物的空间分布与
土壤养分的空间分布具有一致性;磷的空间异质性
增大是由于荒漠地区的灌丛“沃岛效应”和植物耗用
有效磷以增大吸水力的补偿机制所致 。
参考文献(References):
[ 1] Gallardo A.Spatial variabili ty of soil propert ies in a f lood plain
forest in no rthw est S pain[ J] .Ecosy stems , 2003 , 6:564-576.
710　　　　　　　　　　　　 　　　 中　国　沙　漠 　　　　　　　　　　　　　第 28卷　
[ 2] 何兴东 ,高玉葆 ,赵文智 ,等.科尔沁沙地植物群落圆环状分布
成因的地统计学分析[ J] .应用生态学报 , 2004 , 15(9):1512-
1516.
[ 3] 李新荣.干旱沙区土壤空间异质性变化对植被恢复的影响
[ J] .中国科学:D辑 , 2005 , 35(4):361-370.
[ 4] Schlesinger W H , Jane A R , H artley A E , et al.On the spatial
pat tern of soil nut rients in desert ecosys tems [ J] .Ecology ,
1996 , 77:364-374.
[ 5] Burke I C , Lauenroth W K , Riggle R , et al.Spat ial variabilit y
of s oil p ropert ies in the shortgrass s teppe:the relative impor-
t ance of top og raphy , grazing , microsite , and plant species in
con trolling spatial pat terns [ J] .Ecosystems , 1999 , 2:422-
438.
[ 6] H as tings A.Spatial heterogeneity and ecological m odels[ J] .
Ecology , 1990 , 71:426-428.
[ 7] 段争虎 ,肖洪浪.流沙和改良后土壤无机磷形态分级及其有效
性研究[ J] .中国沙漠 , 2001 , 21(2):195-199.
[ 8] 肖洪浪 ,李新荣 ,段争虎 ,等.流沙固定过程中土壤-植被系统
演变[ J] .中国沙漠 , 2003 , 23(6):605-611.
[ 9] 贾晓红 ,周海燕 ,李新荣.无灌溉人工固沙区土壤有机碳及氮
含量变异的初步结论[ J] .中国沙漠 , 2004 , 24(4):437-441.
[ 10] 陈祝春.科尔沁沙地沙丘土壤生物学活性[ J] .中国沙漠 ,
1995 , 15(3):283-287.
[ 11] 裴世芳 ,傅华 ,陈亚明 ,等.放牧和围封下霸王灌丛对土壤肥力
的影响[ J] .中国沙漠 , 2004 , 24(6):763-767.
[ 12] 王海涛 ,薛苹苹 ,何兴东 , 等.油蒿演替系列土壤基质的演变
[ J] .南开大学学报:自然科学版 , 2007 , 40(1):87-91.
[ 13] 傅华 ,陈亚明 ,周志宇 ,等.阿拉善荒漠草地恢复初期植被与土
壤环境的变化[ J] .中国沙漠 , 2003 , 23(6):661-664.
[ 14] 赵良菊 ,肖洪浪 ,郭天文 ,等.甘肃灌漠土土壤肥力的空间变异
性典型研究[ J] .中国沙漠 , 2004 , 24(4):451-455.
[ 15] 马风云 ,李新荣 ,张景光 ,等.沙坡头固沙植被若干土壤物理因
子的空间异质性研究[ J] .中国沙漠 , 2005 , 25(2):207-215.
[ 16] Dudley G.Scale , aggregat ion , and the modifiab le areal u nit
problem[ J] .T he Operat ional Geog rapher , 1991 , 9:28-33.
[ 17] Journel A G , Huijb regt s C G.Mining Geostati sti cs[ M] .Lon-
don:Academic Pres s , 1978.
[ 18] 卢建国 ,王海涛 ,何兴东 ,等.毛乌素沙地半固定沙丘油蒿种群
对土壤湿度空间异质性的响应[ J] .应用生态学报 , 2006 , 17
(8):1469-1474.
[ 19] Levin S A.The p rob lem of pattern and scale in ecology[ J] .E-
cology , 1992 , 73:1943-1967.
[ 20] 赵琼 ,曾德慧.陆地生态系统磷素循环及其影响因素[ J] .植物
生态学报 , 2005 , 29(1):153-163.
[ 21] 张宏 ,史培军 ,郑秋红.半干旱地区天然草地灌丛化与土壤异
质性关系研究进展[ J] .植物生态学报 , 2001 , 25 (3):366-
370.
Response of Oxy tropis aciphylla Community
to Soil Nutrient Spatial Heterogeneity
ZHANG Ning , TENG Jiu-lin , HE Xing-dong , WANG Hai-tao , GAO Yu-bao
(Col lege o f Li fe S ciences , Nankai Universi ty , Tianj in 300071 , China)
Abstract:In the present study , a sampling plot of 20m×80m in Oxytropis aciphyl la community , which lo-
cated on the eastern boundary of Tengger Desert in the Left Banner of Alashan League in Inner Mongolia ,
was chose to investigate the quantum feature of plant populations , measure soil total organic matter , total
nitrogen , total phosphorus , available nitrogen and available phosphorus within 40 cm depth , and calculate
spatial heterogeneity of regional variances of the soil and the vegetation and discuss their responses in ac-
cordance with scales.In the plot , there were 100 quadrats of 4m×4m.Results showed that , as scale in-
crease from 800 m2 to 1 600 m2 , the spatial heterogeneities of soil organic matter and total nitrogen de-
creased , the total phosphorus and the available phosphorus increased , and that of available nitrogen re-
mained constant.In the mean time , spatial heterogeneity of the density and the leaf biomass of all three
plants increased.These suggested that total phosphorus and available phosphorus are generally the main fac-
tors restraining plant distribution in the O .aciphyl la community , especially for perennial herbaceous plant
Peganum harmala .Further analysis indicated these are caused by island effect of shrubs in the desert and
the compensatory mechanism to raise plant suction force using available phosphorus.
Keywords:arid area;Oxytropis aciphylla community;soil physiochemical properties;spatial heterogeneity
711　第 4 期 张 宁等:猫头刺群落对土壤养分空间异质性的响应