本文關(guān)鍵詞：半干旱黃土區(qū)不同土地利用方式對土壤生態(tài)水文性質(zhì)的影響

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【摘要】：黃土高原區(qū)域在我國既是生態(tài)環(huán)境脆弱的地區(qū),又是經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)的地區(qū)。水資源短缺、沙漠化嚴(yán)重等自然問題嚴(yán)重制約著當(dāng)?shù)氐陌l(fā)展。隨著可持續(xù)發(fā)展和退耕還林還草政策的提出,建立一個可持續(xù)的土地利用方式將是非常必要的。農(nóng)業(yè)學(xué)和自然科學(xué)等學(xué)科的研究已經(jīng)證實(shí),最適合西北干旱地區(qū)的土地利用方式是牧業(yè)或以牧業(yè)為主的農(nóng)牧結(jié)合。紫花苜蓿是一種優(yōu)良的人工牧草,被稱為牧草之王,長期以來一直被認(rèn)為是退耕還草的首選牧草。雖然對退耕還林還草工程的成果報道有很多但大都集中在改善生態(tài)環(huán)境和增加經(jīng)濟(jì)效益等方面,對其水分特性的研究相對較少。在黃土高原地區(qū)水分是制約植物生長的關(guān)鍵性因子,土壤水分有效性是評價植物對土壤水分的利用程度,以及水分脅迫對植物生長影響的重要指標(biāo),是判斷黃土高原地區(qū)退耕還草工程成功與否的重要因素。本文共2個實(shí)驗(yàn),利用野外采樣和室內(nèi)分析相結(jié)合的方法。第一年以撂荒草地、天然草地、小麥地和苜蓿地為實(shí)驗(yàn)對象,測定含水量、土壤容重、水分特征曲線和氯離子研究不同土地利用方式下的水分入滲,第二年以農(nóng)田地和苜蓿地為研究對象,分別測定其土壤粒徑、孔隙度、容重、飽和導(dǎo)水率、田間持水量、凋萎含水量、飽和含水量、有機(jī)質(zhì)、pH、水分特征曲線等指標(biāo),從土壤的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)和水分特性三方面進(jìn)行比較,分析了農(nóng)田退耕為苜蓿后土壤性質(zhì)的差異,以期為這一地區(qū)植被的合理建植和可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。結(jié)果發(fā)現(xiàn),在不同的利用方式下,Van—Genuchten(VG)模型的相關(guān)系數(shù)均大于0.99,殘差均小于0.005;Gardner模型的相關(guān)系數(shù)均大于0.95,殘差均小于0.01,說明VG模型和Gardner模型對研究區(qū)均有較好的適用性,但VG模型的模擬效果更好。與撂荒草地、天然草地和小麥地相比,苜蓿地的含水量明顯較低,干燥化程度嚴(yán)重。撂荒草地的基質(zhì)勢和水勢在5m以上波動較大,水分運(yùn)動的方向變化劇烈,水勢隨深度的增加呈增加的趨勢,水分主要向上移動。天然草地在4m以上的水勢變化劇烈,水分運(yùn)動方向變化劇烈,4m以下水勢幾乎不變,無水分入滲。小麥淺層的水勢大于深層的水勢,水分主要向下移動。苜蓿地的水勢在整個剖面上波動均較劇烈說明水分運(yùn)動的方向改變比較頻繁,苜蓿地的基質(zhì)勢遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于撂荒草地、天然草地和小麥地,干燥程度更嚴(yán)重。幾種利用方式下氯離子剖面有明顯差異,撂荒草地氯離子的含量隨深度的增加呈遞增趨勢,土壤水中氯離子含量的最大值為691.28mg/L。天然草地的氯離子含量在1m處出現(xiàn)一個大峰,峰值為2073.38mg/L,之后氯離子含量逐漸下降,4m以下基本不變,無深層入滲。自然植被轉(zhuǎn)化成雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)后,小麥地氯離子剖面被沖刷,深層補(bǔ)給量增加到2.13mm/year,占年平均降雨量的0.7%。苜蓿地與小麥地相比,苜蓿地氯離子累積到了4m。在整個剖面上苜蓿地和農(nóng)田地的容重、孔隙度、水分常數(shù)、土壤質(zhì)地、SOC含量和p H值均沒有顯著性差異,苜蓿地的飽和導(dǎo)水率顯著性高于農(nóng)田地(P0.05),農(nóng)田地含水量極顯著高于苜蓿地(P0.01)。分層來看,農(nóng)田地和苜蓿地的容重、孔隙度和水分常數(shù)的差異主要表現(xiàn)在淺層,而飽和導(dǎo)水率的差異主要表現(xiàn)在深層。在0-0.2m苜蓿地的容重顯著性大于農(nóng)田地(P0.05),孔隙度和飽和含水量顯著性小于農(nóng)田地(P0.05);在0.2-0.4m處農(nóng)田地的容重極顯著大于苜蓿地容重(P0.01),孔隙度和飽和含水量極顯著小于苜蓿地(P0.01);苜蓿地的飽和導(dǎo)水率1.2-1.4m、1.4-1.6m處顯著高于農(nóng)田地的飽和導(dǎo)水率(P0.05)。在0-1.8m的剖面上苜蓿地地的飽和含水量、田間持水量和凋萎含水量均高于苜蓿地。垂直分層看農(nóng)田地的含水量高于苜蓿地的顯著性差異主要表現(xiàn)在0-1m。對土壤水分性質(zhì)的分析發(fā)現(xiàn),苜蓿地的土壤持水能力大于農(nóng)田,而農(nóng)田地的土壤供水能力和水分有效性較好;對土壤水分類結(jié)果發(fā)現(xiàn),研究區(qū)有效水的上限對應(yīng)的基質(zhì)勢是-0.1bar,與黃土高原大多數(shù)地區(qū)不同。農(nóng)田地的有效水含量和速效水含量大于苜蓿地,而遲效水含量相等;比水容量隨含水量的變化曲線可以發(fā)現(xiàn),苜蓿地和農(nóng)田地的比水容量均是在田間持水量附近時變化較快,而在田間持水量的50%-60%變化緩慢。
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S152.7

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本文編號：1141490