【摘要】：大氣氮沉降是目前全球變化研究最受關注的問題之一。氮沉降的日益加劇勢必會改變草地生態(tài)系統群落特征,進而對其水土保持功能產生顯著影響。本文選取黃土高原丘陵溝壑區(qū)地帶性植物白羊草為研究對象,以人工種植模擬白羊草群落和連續(xù)3年氮添加實驗為基礎,采用人工模擬降雨的試驗方法,系統研究了土壤有效氮升高對草地群落地上特征、根系特征和土壤理化性質的影響,以及上述因子之間的耦合作用對坡面產流、產沙過程的影響。取得了以下主要結論:(1)施氮量對白羊草花序數量和株高的影響存在閾值,2.5g N m-2yr-1施氮量下白羊草花序數量和株高最大。白羊草地上生物量和蓋度均隨施氮量的增加而增加。施氮量較高時,根系只需要較小的吸收面積就可以滿足自身生長需求,表現為根系總表面積、比表面積和根冠比隨施氮量的增加而降低,5g N m-2yr-1施氮量下白羊草根系生物量密度最大。(2)在白羊草生長期(6~9月),有機質含量在前期沒有顯著變化,而后顯著增加;隨白羊草的生長,銨態(tài)氮表現為增加趨勢,硝態(tài)氮含量整體呈下降趨勢,這也在一定程度上使得全氮含量無顯著變化;土壤全磷隨時間整體并無顯著差異,而速效磷隨時間總體表現為增加趨勢。對于不同土層深度,土壤有機質、全氮和銨態(tài)氮隨土層深度的增加而降低;土壤表層的硝態(tài)氮含量低于深層含量,相反,銨態(tài)氮不易淋溶進入較深層土壤,使得其在表層土壤含量較高;隨土層深度的增加,速效磷也表現為增大趨勢。對于不同施氮處理,隨著施氮量的增加,土壤有機質含量整體表現為先增后減,速效磷含量則整體呈遞減的趨勢;此外白羊草坡面的銨態(tài)氮含量顯著降低;不同施氮處理間土壤中全氮、全磷及硝態(tài)氮均無顯著差異。(3)白羊草群落特征可顯著影響坡面產流產沙過程。不同施氮處理下坡面初始產流時間與白羊草蓋度和降雨強度關系密切,隨著蓋度的增加和降雨強度的減小,坡面初始產流時間顯著延長(77~195s)。60mm/h降雨強度下,各施氮處理白羊草累積產流量和產流速率均小于N0和CK處理;隨著降雨強度的增加,累積產流量和平均產流速率均有所增加,但不同處理間并無顯著差異。不同處理下累積產沙量、產沙速率和含沙量均隨降雨強度的增大而增大,且N5處理的累積產沙量、產沙速率和含沙量分別為5.8g,0.07g/min和0.05g/L,均小于其他處理。不同處理下累積產沙量均隨累積產流量的增大而增加,增幅由大到小依次為N0N2.5N10N5;累積產沙量隨植被蓋度和根系生物量密度的增加而減小,最終可表示為累積產流量、植被蓋度和根系生物量密度的冪函數(R2=0.85,p0.01)。(4)白羊草群落具有明顯的季節(jié)變化特征,進而顯著影響坡面產流產沙過程。在白羊草整個生長期(6~9月),所有處理初始產流時間逐漸增加(50~190s),7~9月份累積產流量和產流速率無顯著差異,但均較6月份顯著減小;高施氮處理(N10和N5)累積產流量和產流速率整體大于低施氮處理(N2.5和N0);所有處理累積產沙量、產沙速率和含沙量均隨著白羊草生長時間的增加呈減小趨勢,且總體表現為N0處理最小,N2.5處理最大。所有處理累積產沙量隨累積產流量的增加呈冪函數增大,但各施氮處理增加幅度不盡相同,總體表現為N2.5增幅最大,較N0(最小)增加了24.4%~92.1%。不同施氮處理下白羊草坡面產流產沙具有明顯的年際變化特征,白羊草生長第3年累積產流量和穩(wěn)定產流速率較第2年增加了4.1%和8.2%,而累積產沙量和穩(wěn)定產沙速率則減小了75.0%和68.7%。(5)不同施氮量可顯著影響生物結皮發(fā)育,表現為高施氮水平可促進藻類結皮發(fā)育,而在很大程度上抑制苔蘚結皮生長,不同類型生物結皮可進一步對其水穩(wěn)性產生影響。生物結皮可顯著影響坡面產流產沙過程,無結皮坡面的初始產流時間較有結皮時減小了27.4%~59.6%;累積產流量和產流速率沒有明顯差異,總體減小了4.3%;累積產沙量和平均產沙速率增加了97.2%,含沙量增加了87.3%�？傮w而言,累積產沙量與生物結皮厚度、植被蓋度和徑流速率關系密切,且隨生物結皮厚度和植被蓋度的增大呈冪函數減小。
【圖文】：

圖 2-1 試驗土槽示意圖Fig. 2-1 Schematic diagram for soil bins標測定及數據統計 植物指標花序數量：以單個花序為單位，人工數出花序數量；株高：用卷尺直接測量小區(qū)內所有植株高度，取其平均高度；蓋度：垂直照相法結合圖片分析軟件；地上生物量：在植物基部剪取地上部分，置于 65℃烘箱內烘干并稱重。 地下根系圓柱鐵皮環(huán)（直徑 16cm）取 0～20cm 根系土樣，水洗法收集土樣中根系取部分植物根系樣平鋪于透明膠片上掃描（EPSON PERFECTION 4490PHOnRHIZO 軟件分析掃描圖像，，計算根長、根表面積、根體積等根系形態(tài)特征系烘干（65℃）稱重，得到根系生物量密度。 土壤樣品次施氮前，在不需降雨的同等施氮處理土槽中，用直徑為 2.5cm 的小根鉆

第三章 不同施氮水平下白羊草種群特征 第三章 不同施氮水平下白羊草個體生長特征氮沉降通過影響土壤養(yǎng)分含量進而影響白羊草個體生長特征。白羊草是原區(qū)的地帶性植被，該區(qū)土壤有效氮含量較低，是研究土壤有效氮升高代表性區(qū)域。尤其是該區(qū)實施大規(guī)模退耕還林（草）工程后，植被狀況化，然而有關氮沉降對植被恢復的影響相對滯后。鑒于此，本章以黃土地帶性植被白羊草群落為研究對象，通過不同梯度的氮添加模擬氮沉降氮升高對白羊草生長特征的影響。對白羊草地上特征的影響序數量
【學位授予單位】：西北農林科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：S157.1;S543.9

【參考文獻】

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本文編號：2567192