本文選題：蘚結(jié)皮 + 藻結(jié)皮　； 參考：《中國(guó)科學(xué)院教育部水土保持與生態(tài)環(huán)境研究中心》2017年博士論文

【摘要】：黃土高原退耕還林(草)工程實(shí)施后,以藍(lán)綠藻類(lèi)、苔蘚類(lèi)、地衣類(lèi)等先鋒物種為主的生物土壤結(jié)皮(簡(jiǎn)稱(chēng)生物結(jié)皮)廣泛發(fā)育,其在改善土壤理化屬性,防治土壤侵蝕,促進(jìn)生態(tài)恢復(fù)等方面具有顯著作用。其中,穩(wěn)定土壤和防止土壤侵蝕是生物結(jié)皮最重要的生態(tài)功能。為了明確生物結(jié)皮增強(qiáng)土壤抗侵蝕性的作用機(jī)理,本文以黃土高原水蝕區(qū)不同類(lèi)型(藻結(jié)皮和蘚結(jié)皮)及發(fā)育階段的生物結(jié)皮為研究對(duì)象,通過(guò)野外調(diào)查結(jié)合室內(nèi)外分析測(cè)定,在明確研究區(qū)生物結(jié)皮形成分布特征及其對(duì)土壤理化屬性影響的研究基礎(chǔ)上,利用模型估算、模擬降雨、放水沖刷,研究生物結(jié)皮對(duì)土壤抗水蝕能力的影響,從內(nèi)因(生物結(jié)皮對(duì)土壤理化屬性的影響)和外因(覆蓋作用)兩方面解析了黃土高原水蝕區(qū)生物結(jié)皮土壤的抗水蝕機(jī)理,揭示了生物結(jié)皮增強(qiáng)土壤抗侵蝕性的方式及程度,確定了生物結(jié)皮對(duì)土壤抗蝕、抗沖性的作用閾值,明確了生物結(jié)皮土壤抗水蝕的主導(dǎo)影響因子,為建立考慮生物結(jié)皮的土壤侵蝕預(yù)報(bào)模型奠定了科學(xué)基礎(chǔ)。所得主要結(jié)論如下:(1)黃土高原退耕地生物結(jié)皮總蓋度可達(dá)55%-80%,演替規(guī)律由藻結(jié)皮直接發(fā)育至蘚結(jié)皮,蘚結(jié)皮可以表征研究區(qū)生物結(jié)皮的發(fā)育程度。生物結(jié)皮分布受降水、土壤質(zhì)地、坡向、坡度、坡位及維管束植物影響顯著。蘚結(jié)皮蓋度隨降水量(550-250 mm)的降低增加了2倍,而藻結(jié)皮則降低了35%,地衣結(jié)皮蓋度為10%左右。砂土上蘚結(jié)皮的蓋度約是壤土的2倍,壤土上藻結(jié)皮較砂土上高27%。不同坡向上,蘚結(jié)皮在陰坡的分布較陽(yáng)坡高59%,藻結(jié)皮則低22%,地衣結(jié)皮無(wú)顯著差異。緩坡上藻結(jié)皮和蘚結(jié)皮分布較多,地衣結(jié)皮則適宜在陡坡生長(zhǎng)。不同坡位上藻結(jié)皮分布無(wú)顯著差異,蘚結(jié)皮則在坡頂和下坡位分布較多,為30%左右。蘚結(jié)皮蓋度隨著維管束植物的增加顯著下降,藻結(jié)皮和地衣結(jié)皮受維管束植物影響較小。隨著退耕時(shí)間延長(zhǎng),藻結(jié)皮蓋度呈對(duì)數(shù)函數(shù)下降,蘚結(jié)皮蓋度呈冪函數(shù)增加。生物結(jié)皮在退耕后5年左右即可發(fā)育至蘚結(jié)皮為主的階段,此時(shí)蘚結(jié)皮與藻結(jié)皮蓋度均為40%左右。(2)生物結(jié)皮發(fā)育顯著增加了土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、土壤細(xì)顆粒含量及土壤粘結(jié)力,降低了土壤容重。生物結(jié)皮發(fā)育后期蘚結(jié)皮(蘚生物量為8.84±0.27 g/dm2)土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量較初期藻結(jié)皮(生物量為3.67±1.10 mg/g,以葉綠素a含量表示,下同)分別增加了1.6倍和1.3倍。隨著生物結(jié)皮的發(fā)育,土壤細(xì)顆粒(0.01 mm)含量增加,粗顆粒(0.05-0.25 mm)含量減少。生物結(jié)皮發(fā)育后期土壤容重較初期降低約14%。生物結(jié)皮發(fā)育過(guò)程中,土壤粘結(jié)力是去除生物結(jié)皮土壤的6-7倍。(3)生物結(jié)皮顯著降低了土壤可蝕性,主要與土壤有機(jī)質(zhì)含量的增加有關(guān)。隨著生物結(jié)皮的發(fā)育土壤可蝕性顯著降低,發(fā)育后期土壤可蝕性較初期降低了約21%。蘚結(jié)皮的發(fā)育程度可用于表征生物結(jié)皮土壤可蝕性的變化。(4)生物結(jié)皮顯著增強(qiáng)了土壤抗蝕性,程度與生物結(jié)皮類(lèi)型和發(fā)育程度有關(guān)。生物結(jié)皮主要通過(guò)覆蓋作用削減雨滴動(dòng)能進(jìn)而增強(qiáng)土壤抗濺蝕性。隨著生物結(jié)皮發(fā)育,生物結(jié)皮承受的降雨動(dòng)能顯著增加,土壤流失量顯著降低。當(dāng)蘚結(jié)皮蓋度大于33%,蘚生物量大于0.67 g/dm2,對(duì)應(yīng)的藻結(jié)皮生物量為17.9 mg/g時(shí),生物結(jié)皮能夠抵抗研究區(qū)極端暴雨侵蝕。藻結(jié)皮和蘚結(jié)皮共同作用抵抗降雨侵蝕,當(dāng)蘚結(jié)皮與藻結(jié)皮的蓋度比大于0.6時(shí),土壤流失量趨近于0。蘚結(jié)皮蓋度可用于表征生物結(jié)皮土壤抗蝕性的變化。(5)生物結(jié)皮顯著增強(qiáng)了土壤抗沖性,程度與生物結(jié)皮類(lèi)型和發(fā)育程度有關(guān)。生物結(jié)皮通過(guò)其覆蓋的直接物理保護(hù)作用及改善土壤屬性的間接作用提高土壤抗沖性。蘚結(jié)皮蓋度可用于表征生物結(jié)皮土壤抗沖性的變化。隨著生物結(jié)皮發(fā)育,生物結(jié)皮抗沖能力增加。當(dāng)蘚結(jié)皮蓋度大于36%,蘚生物量大于1.32 g/dm2,相應(yīng)的藻結(jié)皮生物量為24.8 mg/g時(shí),生物結(jié)皮能夠抵抗研究區(qū)極端暴雨條件下的徑流沖刷作用。藻結(jié)皮和蘚結(jié)皮共同作用抵抗徑流沖刷,當(dāng)蘚結(jié)皮與藻結(jié)皮的蓋度比大于0.6時(shí),生物結(jié)皮可較好的保護(hù)土壤不被徑流沖刷破壞。(6)生物結(jié)皮在不同水蝕階段抵抗侵蝕的作用方式不同。生物結(jié)皮的生物組成及發(fā)育程度是其抗侵蝕性的關(guān)鍵影響因子,其中蘚結(jié)皮覆蓋度可用于表征生物結(jié)皮土壤抗侵蝕性。雨滴濺蝕階段,生物結(jié)皮主要通過(guò)覆蓋作用(C因子)抵抗降雨侵蝕,貢獻(xiàn)率為60%;當(dāng)徑流產(chǎn)生時(shí),主要通過(guò)覆蓋作用及對(duì)土壤理化屬性(K因子)的影響共同抵抗徑流侵蝕,貢獻(xiàn)率為50%。生物結(jié)皮發(fā)育早期階段對(duì)土壤抗侵蝕性的影響主要是K因子起主導(dǎo)作用,貢獻(xiàn)率為65.2%。藻結(jié)皮主要通過(guò)覆蓋作用提高土壤抗侵蝕性,發(fā)育早期階段的蘚結(jié)皮則主要通過(guò)對(duì)土壤理化屬性的改善提高土壤的抗侵蝕能力,發(fā)育后期階段則是覆蓋作用為主。
[Abstract]:In order to understand the effect of biological crust on soil erosion resistance and soil erosion , it is suggested to study the effect of biological crust on soil erosion , soil texture , slope , slope , slope and vascular plants . Soil organic matter and total nitrogen content of soil were increased by 1.6 and 1.3 times . The biomass of soil was increased by 1.6 and 1.3 times . The soil erosion resistance was significantly decreased with the development of biological crust . ( 6 ) The biological composition and development degree of biological crust are the key influencing factors of erosion resistance in different water erosion stages . The biological composition and development degree of biological crust are the key influencing factors of the erosion resistance of the soil .
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院教育部水土保持與生態(tài)環(huán)境研究中心
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：S157

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本文編號(hào)：2080143