本文關(guān)鍵詞：黃土高原石家岔小流域帶狀植物籬土壤水分空間分異特征

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【摘要】：黃土高原是世界上水力侵蝕最嚴重的地區(qū)之一,降雨及徑流是導致土壤侵蝕的主要動力,由于地形條件和水量的時空不均,水分成為了制約黃土高原植被恢復與生態(tài)環(huán)境建設的主要因素。帶狀植物籬由于其能攔蓄徑流、調(diào)蓄水分、改良土壤等作用成為黃土高原最有效的水土保持措施之一。然而過去的研究對帶狀植物籬的結(jié)構(gòu)重要性認識不足,對帶狀結(jié)構(gòu)植物籬土壤水分空間特征缺乏系統(tǒng)、深入的探討。本研究以黃土高原常見的檸條(Caragana korshinskii)和山杏(Armeniaca sibirica)兩種帶狀植物籬為研究對象,通過對植物籬系統(tǒng)中土壤水分連續(xù)2年的動態(tài)監(jiān)測以及土壤水分物理性質(zhì)、土壤有機質(zhì)、水穩(wěn)性團聚體、機械組成的測定,分析結(jié)果表明:(1)檸條植物籬系統(tǒng)內(nèi)各部位土壤容重、最大持水量、非毛管孔隙度、總孔隙度差異顯著(P0.05);山杏植物籬系統(tǒng)與梯田土壤毛管孔隙度和非毛管孔隙度差異顯著(P0.05);各部位間土壤水分物理性質(zhì)因植物籬類型不同而分異明顯。兩種帶狀植物籬系統(tǒng)土壤小團聚體(粒徑0.25~2.00mm)和微團聚體(粒徑0.25mm)各部位分異顯著(P0.05),植物籬對粒徑2.00mm的水穩(wěn)性團聚體空間分異產(chǎn)生明顯影響。(2)兩種帶狀植物籬土壤砂粒(粒徑0.05~2mm)、粉粒(粒徑0.002~0.05mm)、粘粒(粒徑0.002mm)含量差異均不顯著(P0.05),但植物籬能改變砂粒、粉粒、粘粒的相對組成。檸條植物籬系統(tǒng)內(nèi)各部位土壤有機質(zhì)表現(xiàn)為帶內(nèi)(3.57%、Ⅱ級)帶后(3.09%、Ⅱ級)帶間(2.72%、Ⅲ級)帶前(2.64%、Ⅲ級),且各部位間分異明顯;山杏植物籬系統(tǒng)土壤有機質(zhì)表現(xiàn)為帶間(1.47%、Ⅳ級)帶內(nèi)(1.41%、Ⅳ級),分異不明顯;不同植物籬類型間有機質(zhì)分異不同。(3)兩種帶狀植物籬帶內(nèi)、帶前、帶間、帶后表層土壤水分有效性均差異顯著(P0.05)。檸條植物籬土壤水分有效性隨距植被帶距離的增加而提高,而山杏植物籬土壤水分有效性隨距植被帶距離的增加而降低。土壤水分有效性分級比較表明,檸條植物籬帶間表層土壤水分為中效水,帶后、帶前、帶內(nèi)均為難效水,而山杏植物籬帶內(nèi)表層土壤水分為易效水,帶后和帶間均為中效水。(4)在土層20-100cm內(nèi),檸條植物籬各部位土壤體積含水量除在土層40cm處差異不顯著外,在其他各土層均差異顯著(P0.05)。在表層(20cm處)表現(xiàn)為帶內(nèi)帶后帶前帶間,隨著土層深度的增加帶內(nèi)土壤體積含水量逐漸降低,帶間土壤含水量逐漸增加。山杏植物籬各部位土壤體積含水量基本相同且增減變化一致,土壤含水量不受距植被帶距離的影響。在降水條件下,檸條植物籬各部位土壤水分有效性空間動態(tài)變化表現(xiàn)為帶間帶后帶前帶內(nèi),山杏植物籬各部位土壤水分有效性動態(tài)變化表現(xiàn)為帶內(nèi)帶后帶間。(5)兩種物籬系統(tǒng)土壤水庫吸持庫容和總庫容均表現(xiàn)為山杏植物籬(1255.67、1358.07 t/hm2)檸條植物籬(1140.90、1253.95 t/hm2)梯田(907.20、1176.20t/hm2);土壤滯留庫容表現(xiàn)為梯田(269.00 t/hm2)檸條植物籬(113.05 t/hm2)山杏植物籬(102.40 t/hm2);植物籬能顯著增強土壤貯水性能,且在不同植物籬類型之間差異表現(xiàn)明顯。植物籬系統(tǒng)各部位間土壤體積含水量、實際貯水量、水庫貯水效率均差異顯著(P0.05)。土壤實際貯水量和水庫貯水效率均隨降雨發(fā)生動態(tài)變化,降雨是土壤實際貯水量和土壤水庫貯水效率變化的驅(qū)動因子。(6)土壤水庫總庫容與土壤容重呈極顯著負相關(guān)(P0.01),與土壤毛管孔隙度和總孔隙均呈顯著正相關(guān)(P0.05);與土壤非毛管孔隙、機械組成、水穩(wěn)性團聚體、有機質(zhì)均無明顯相關(guān)關(guān)系;土壤結(jié)構(gòu)對土壤水庫貯水性能影響明顯。植物籬土壤水庫貯水效率與土壤因子的逐步回歸方程為Y=29.30-0.44 X3+0.13 X5-1.50 X7+0.30 X8(R2=0.98,P0.05);對土壤水庫貯水效率的直接作用排序為水穩(wěn)性團聚體(X8,0.84)粘粒(X7,-0.67)非毛管孔隙(X3,-0.40)砂粒(X5,0.22)。(7)植物籬系統(tǒng)土壤含水量在不同部位間和生長期內(nèi)各月份間均差異顯著(P0.05);各部位間剖面土壤含水量分布分異明顯,且均小于梯田土壤含水量;檸條植物籬系統(tǒng)帶內(nèi)和帶間在土層20-200cm內(nèi)為干層,梯田在土層60-200cm內(nèi)為干層;植被對干層的厚度及分布范圍有著明顯的影響,干層化程度表現(xiàn)為檸條植物籬帶內(nèi)帶間梯田;植物籬能顯著加劇土壤干旱程度,并能加深土壤穩(wěn)定干層厚度。(8)植物籬系統(tǒng)各部位間土壤水分恢復程度在生長期內(nèi)和垂直剖面上存在分異;與梯田相比,植物籬能減弱土壤水分恢復的程度;土壤水分恢復受到植被、降雨、土層深度的限制。進行植被恢復重建時應考慮當?shù)氐慕邓兓�、土壤理化性質(zhì)、植被類型,選擇適宜的植被類型,并合理設置種植密度才能減少由土壤干化引起的土壤水分虧缺對植被恢復重建的影響。
【關(guān)鍵詞】：帶狀植物籬 土壤水分 理化性質(zhì) 水分有效性 土壤水庫
【學位授予單位】：甘肅農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S157
【目錄】：

• 摘要2-5
• SUMMARY5-12
• 第1章 緒論12-25
• 1.1 前言12-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-21
• 1.2.1 植物籬的相關(guān)研究及述評13-18
• 1.2.2 退耕植被與土壤水分18-21
• 1.3 植物籬研究存在的問題21-22
• 1.4 研究目標和研究內(nèi)容22-23
• 1.4.1 科學問題與研究目標22
• 1.4.2 研究內(nèi)容22-23
• 1.5 技術(shù)路線23-24
• 1.6 數(shù)據(jù)處理方法24-25
• 第2章 試驗材料與方法25-30
• 2.1 研究區(qū)概況25
• 2.2 試驗方法25-30
• 2.2.1 樣方設置25-26
• 2.2.2 土壤采集26
• 2.2.3 土壤理化性質(zhì)測定26
• 2.2.4 土壤水分動態(tài)測定26-27
• 2.2.5 土壤供水系數(shù)和水分虧缺度計算27-28
• 2.2.6 土壤水庫庫容計算28
• 2.2.7 土壤干層指標及分級28-29
• 2.2.8 土壤干層水分恢復及分級29-30
• 第3章 帶狀植物籬土壤理化性質(zhì)空間分異特征30-41
• 3.1 引言30
• 3.2 結(jié)果與分析30-36
• 3.2.1 兩種帶狀植物籬土壤水分物理性質(zhì)空間分異特征30-32
• 3.2.2 兩種帶狀植物籬土壤水穩(wěn)性團聚體空間分異特征32-33
• 3.2.3 兩種帶狀植物籬土壤機械組成空間分異特征33-34
• 3.2.4 兩種帶狀植物籬土壤有機質(zhì)空間分異特征34-35
• 3.2.5 帶狀植物籬土壤因子間相關(guān)性分析35-36
• 3.3 結(jié)論36-37
• 3.4 討論37-41
• 第4章 帶狀植物籬土壤水分有效性空間分異特征41-50
• 4.1 引言41
• 4.2 結(jié)果與分析41-47
• 4.2.1 兩種植物籬土壤水分有效性空間差異分析41-43
• 4.2.2 兩種帶狀植物籬各部位土壤水分動態(tài)變化43-45
• 4.2.2.1 兩種帶狀植物籬各部位表層土壤水分隨降水動態(tài)變化43-44
• 4.2.2.2 檸條植物籬系統(tǒng)各部位土壤含水量差異性分析44-45
• 4.2.3 兩種帶狀植物籬土壤水分有效性在降雨條件下動態(tài)變化45-47
• 4.2.3.1 兩種植物籬土壤供水系數(shù)在降水條件下動態(tài)變化分析45-46
• 4.2.3.2 兩種植物籬土壤水分有效性在降水條件下動態(tài)變化分析46-47
• 4.3 結(jié)論47-48
• 4.4 討論48-50
• 第5章 帶狀植物籬土壤水庫空間特征50-61
• 5.1 引言50-51
• 5.2 結(jié)果與分析51-57
• 5.2.1 帶狀植物籬土壤水庫貯水分析51-53
• 5.2.1.1 植物籬系統(tǒng)土壤水庫貯水能力51-52
• 5.2.1.2 植物籬系統(tǒng)內(nèi)各部位土壤水庫空間分異性52-53
• 5.2.2 帶狀植物籬土壤水庫對降雨的動態(tài)響應53-56
• 5.2.2.1 帶狀植物籬土壤貯水量對降雨的動態(tài)響應53-54
• 5.2.2.2 帶狀植物籬土壤水庫貯水效率對降雨的動態(tài)響應54-56
• 5.2.3 土壤性質(zhì)對植物籬土壤水庫性能的影響分析56-57
• 5.2.3.1 土壤因子對土壤水庫庫容的影響56-57
• 5.2.3.2 土壤因子對土壤水庫功能的影響57
• 5.3 結(jié)論57-58
• 5.4 討論58-61
• 第6章 帶狀植物籬土壤干層特征61-71
• 6.1 引言61-62
• 6.2 結(jié)果與分析62-68
• 6.2.1 研究時段內(nèi)月降雨特征62
• 6.2.2 生長期內(nèi)植物籬系統(tǒng)各部位土壤水分差異性62-63
• 6.2.3 植物籬系統(tǒng)各部位剖面土壤水分分布特征63-64
• 6.2.4 植物籬系統(tǒng)土壤干層生長期內(nèi)動態(tài)特征64-66
• 6.2.4.1 植物籬系統(tǒng)坡面尺度土壤干層動態(tài)分析64-65
• 6.2.4.2 植物籬系統(tǒng)各部位分層土壤干層動態(tài)特征65-66
• 6.2.5 植物籬土壤干層恢復分析66-68
• 6.2.5.1 植物籬系統(tǒng)各部位生長期內(nèi)土壤干層恢復66-67
• 6.2.5.2 植物籬系統(tǒng)各部位剖面土壤干層恢復67-68
• 6.3 結(jié)論68
• 6.4 討論68-71
• 第7章 對帶狀植物籬的展望71-73
• 參考文獻73-91
• 致謝91-93
• 作者簡介93-94
• 導師簡介94-95

【參考文獻】

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本文編號：1024626