【摘要】：土地退化是造成干旱半干旱區(qū)生態(tài)環(huán)境惡化的主要原因之一,植被恢復能夠有效地改善退化沙地的土壤質量。探討干旱半干旱退化沙區(qū)植被恢復措施下土壤水分和碳的變化規(guī)律及其影響因素有助于進一步揭示荒漠土壤演變過程,對區(qū)域生態(tài)環(huán)境建設及可持續(xù)管理具有重要意義。本文選取毛烏素沙地東南緣人工植被恢復區(qū)的喬木林、灌木林、草地和流沙地為研究樣地,通過野外調查和室內分析相結合,研究了0-500 cm剖面土壤水分、有機碳和無機碳的分布特征及影響因素。主要研究結果如下:(1)植被類型和恢復年限均對土壤水分有顯著影響,根系分布對其影響較為顯著,土壤質地對其有一定影響。喬木和灌木樣地總儲水量分別比流沙地高16.62 mm和26.36mm,但草地總儲水量比流沙地少52.65 mm。恢復56年的喬木、灌木和恢復21年的灌木樣地總儲水量分別比流沙地高99.84 mm、47.44 mm和103.42 mm�；謴�21年的喬木和恢復36年的灌木樣的根長密度與土壤含水量呈顯著負相關(P0.05),恢復56年的灌木、草地和恢復21年的灌木樣地的根長密度與含水量呈極顯著負相關(P0.01)。草地土壤含水量與粉粒和沙粒含量呈顯著負相關(P0.05),其他樣地含水量與質地無顯著相關性。(2)土壤無機碳(SIC)為毛烏素沙地土壤碳庫的主要存在形式,土壤無機碳密度(SICD)是有機碳密度(SOCD)的7.51倍。土壤有機碳(SOC)和SIC含量均隨著恢復年限的增加而增加,其中喬木樣地SOC、灌木樣地SIC的累積效果最佳。土壤含水量、pH和砂粒含量與SOC呈負相關關系,電導率、粉粒和黏粒與其呈正相關關系,而上述各因子均與SIC相關性不顯著。(3)植被恢復年限對土壤顆粒組成和不同粒級土壤碳含量具有重要影響。隨著樟子松林齡的增加,土壤顆粒呈逐漸細化趨勢,且表層(0-5 cm)細顆粒含量高于下層(5-30cm)。樟子松造林后SOC和SIC含量均顯著增加,最高值分別是流沙地的4.90倍和4.32倍;恢復年限對SOC含量和SOCD的影響大于SIC含量和SICD。各粒級SOC、SIC含量均在栽植56年樣地增幅最大,且均在細砂粒組分中增幅最大。團聚體和粉黏粒有機碳含量與土壤總有機碳含量之間存在顯著的線性相關關系(P0.01),粗砂粒和粉黏粒有機碳對總有機碳的貢獻率和粉黏粒無機碳對總無機碳的貢獻率較為顯著(P0.05)。(4)植被恢復類型對土壤顆粒組成和不同粒級土壤碳含量具有重要影響。不同類型植被恢復均會降低土壤粗顆粒(細砂粒、粗砂粒)含量,其中草地細砂粒含量降幅最大,灌木樣地粗砂粒含量降幅最大。還會增加團聚體和粉黏粒含量。其中草地團聚體含量增幅最大,喬木樣地粉黏粒增幅最大。各土層均在粉粘粒組分中差異顯著。植被恢復后SOC和SIC含量均顯著增加,其中均在喬木林地值最高,分別達到流沙地的3.96倍和2.08倍;植被恢復對SOCD的影響較SICD更為明顯;喬木有利于粗砂粒和細砂粒SOC的恢復,灌木更有利于粉黏粒和團聚體SOC的恢復;各粒級SOC含量均在細砂粒中增幅最為明顯,SIC含量在粉黏粒中增幅最為明顯;粉黏粒SOC對總有機碳的貢獻率較為顯著。綜上分析,從提高土壤水分狀況和增加固碳的角度出發(fā),毛烏素沙地植被恢復應以喬木和灌木為主。以上結論可以為半干旱區(qū)退化沙地的植被恢復建設提供理論依據(jù)。
【圖文】：

圖 2-1 研究區(qū)地理位置Fig. 2-1 Location of the study area.2.2.2 研究方法2.2.2.1 樣地選取于研究區(qū)內選取地形、地勢基本一致的喬木林（樟子松 Pinus sylvestris vamongolica）、灌木林（檸條錦雞兒 Caragana korshinskii）、草地（野艾蒿 Artemislavandulaefolia DC.）和流沙地作為研究樣地，其中每種植被包括三個恢復年限（恢復56 年、恢復 36 年、恢復 21 年），流沙地為對照，共十個樣地。為減小采樣點之間的氣候條件和土壤基本性質的差異，所有采樣點均位于紅石峽沙漠植物園或附近。2.2.2.2 樣品采集土壤樣品采集分別于 2016 年 9 月上旬、2017 年 4 月下旬和 2017 年 9 月上旬進行。每次均選擇具有代表性的樣點（喬木和灌木樣地，，選取四株植物的對角線交叉點，草地內隨機選取 1×1m 樣方對角線交叉點）進行取樣，數(shù)據(jù)分析取三次的平均值。為了降低空間變異誤差，不同植被類型之間采樣點距離不超過 500 m。在所選樣地內用直徑
【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】：2019
【分類號】：S153.6

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本文編號：2709820