【摘要】：黃土丘陵溝壑區(qū)地形破碎,植被覆蓋率低,暴雨頻發(fā),土壤抗蝕性差,水土流失問題十分嚴(yán)重。在干旱半干旱地區(qū),植被恢復(fù)與建設(shè)受到水分條件制約,水土保持效果難以達到理想狀態(tài)。如何在水資源承載力范圍內(nèi)合理配置植被格局尤為緊迫。針對黃土高原水土流失嚴(yán)重等問題,覆被格局的優(yōu)化應(yīng)從其減水減沙效益出發(fā),研究不同覆被格局的土壤侵蝕效應(yīng),同時,構(gòu)建指標(biāo)體系表征不同覆被格局的土壤侵蝕效應(yīng),為科學(xué)合理配置覆被格局提供理論支持。本文較為系統(tǒng)的研究了不同覆被類型下土壤理化性質(zhì)、入滲性能和抗沖性的差異,研究了植被恢復(fù)和結(jié)皮發(fā)育形成的坡面土壤空間異質(zhì)性;結(jié)合坡面不同覆被格局和坡面土壤空間異質(zhì)性,通過野外放水模擬沖刷實驗,討論了不同覆被格局的產(chǎn)流產(chǎn)沙特性;針對坡面覆被格局的定性描述較為單一,難以表征坡面覆被格局的復(fù)雜特征,討論了利用不同格局指數(shù)表征坡面覆被格局的條件和推薦指數(shù);最后,討論了利用格局指數(shù)表征覆被格局土壤侵蝕的有效性。主要結(jié)論如下:(1)在黃土丘陵溝壑區(qū),植被恢復(fù)和演替過程中,坡面土壤由于立地條件不同會產(chǎn)生空間異質(zhì)性。隨著植被恢復(fù)和結(jié)皮發(fā)育,土壤有機質(zhì)和水穩(wěn)性團聚體顯著增加,土壤容重顯著減小。隨著植被恢復(fù)土壤入滲性能和抗沖性增加,隨著結(jié)皮發(fā)育土壤入滲性能減小,抗沖性增強。土壤有機質(zhì)和水穩(wěn)性團聚體增加均與土壤抗沖性呈正相關(guān);土壤容重和土壤抗沖性呈負相關(guān)。鐵桿蒿群落冠層下土壤和結(jié)皮發(fā)育的土壤的抗沖性分別為裸地的3.22倍和1.56倍。鐵桿蒿群落下土壤和結(jié)皮發(fā)育的土壤的入滲性能分別為裸地的1.21倍和84.1%。(2)坡面不同覆被格局均有較好的減水減沙效益,其減水減沙效益的強弱與覆被面積直接相關(guān),植被覆蓋度越大,減水減沙效果越好。與全裸格局小區(qū)相比,坡上聚集、坡中聚集、坡下聚集和全坡聚集格局的減沙效益分別為43.75%、50.51%、48.84%、71.04%。消除不同覆被格局要素面積不同的影響,僅考慮覆被格局的影響,相對的坡中聚集的減水減沙效益最大。在不同侵蝕營力條件下,不同覆被格局的表現(xiàn)并不完全一致;且隨著侵蝕營力增大,產(chǎn)沙量也隨之增大,但侵蝕營力進一步增大后,其產(chǎn)沙量可能并不會隨之增大。(3)本文通過統(tǒng)計學(xué)的因子分析降維思想,對18種格局指數(shù)進行分類,討論其表征覆被格局的有效應(yīng)。當(dāng)斑塊占比發(fā)生顯著改變時,PLAND、CIRCLE-MN、CLUMPY、SPLIT、NLSI五個指標(biāo)相互獨立性較高,信息冗余小,能夠全面描述格局信息;當(dāng)斑塊占比相近時,PLAND、CLUMPY、NLSI、FRAC MN、MESH五個指數(shù)能夠全面描述格局信息。綜合來看,在進行格局分析時,PLAND、CIRCLE-MN、CLUMPY、SPLIT、NLSI、CLUMPY 和 MESH 指標(biāo)可以比較全面的表征格局信息,而冗余信息相對較小。(4)在分析格局指數(shù)是否能夠反映土壤侵蝕過程時,在“源”、“匯”兩類景觀類型,格局指數(shù)與土壤侵蝕狀況表征變量的相關(guān)系數(shù)符號相反。用覆被格局指數(shù)指數(shù)解釋不同覆被格局的土壤侵蝕差異時,在類型水平上有一定的有效性。景觀類型聚集指數(shù)(MESH)與分割指數(shù)(SPLIT)比其它指數(shù)在指示景觀格局的侵蝕產(chǎn)沙效應(yīng)時更有效。盡管格局指數(shù)在類型水平上具有一定的有效性,但受制于土壤侵蝕的復(fù)雜性和格局指數(shù)的局限性,用格局指數(shù)預(yù)測土壤侵蝕仍存在不確定性。覆被格局在一定時間段內(nèi)相對穩(wěn)定,但侵蝕動力變化卻比較大,土壤侵蝕具有臨界性,如何進一步將侵蝕動力因子引入,才能更好解釋土壤侵蝕過程。
【學(xué)位授予單位】：陜西師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S157
【圖文】：

邐陜西師范大學(xué)碩士學(xué)位論文邐逡逑２．３研究方法逡逑２．３．１徑流小區(qū)布設(shè)逡逑實驗樣地位于陜西省安塞縣方塌溝一個撂荒３０余年的荒坡坡中（３６邋°４７１９〃邋Ｎ，逡逑１０９°１６＇５２〃Ｅ，海拔１２５２邋ｍ）。在坡面選取地形相對平整，坡度、坡向一致，植被逡逑群落和蓋度相似的區(qū)域，利用ＰＶＣ板圍成水平投影長寬為２ｍｘ0．５ｍ的徑流小區(qū)。逡逑其中ＰＶＣ板材寬為３０邋ｃｍ，插入地下２０邋ｃｍ，地面留１０邋ｃｍ。逡逑本實驗以地表不同覆被格局為研宄對象，將地表劃分為植被、裸地和結(jié)皮三逡逑種基本要素。通過分析要素鑲嵌布局反映不同覆被格局下坡面土壤侵蝕的差異。逡逑實驗設(shè)計的小區(qū)覆被格局有以下五種：全裸格局（ｎｏｎ－ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ）；坡上聚集逡逑（ｃｏｎｇｒｅｇａｔｅ邋ｐａｔｔｅｒｎ邋ｏｎ邋ｔｈｅ邋ｔｏｐ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｓｌｏｐｅ）；坡中聚集（ｃｏｎｇｒｅｇａｔｅ邋ｐａｔｔｅｒｎ邋ｏｎ邋ｔｈｅ邋ｍｉｄｄｌｅ逡逑ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｓｌｏｐｅ）；坡下聚集（ｃｏｎｇｒｅｇａｔｅ邋ｐａｔｔｅｒｎ邋ｏｎ邋ｔｈｅ邋ｂｏｔｔｏｍ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｓｌｏｐｅ）；全坡格局逡逑（ｃｏｎｇｒｅｇａｔｅ邋ｐａｔｔｅｒｎ）。如圖１，在以下五個徑流小區(qū)內(nèi)完成模擬沖刷實驗。逡逑

邐第２章研宄內(nèi)容與方法邐逡逑２．４技術(shù)路線逡逑植被演替和結(jié)皮發(fā)育的過程中會造成坡面土壤空間異質(zhì)性，在模擬沖刷條件逡逑下，坡面覆被直接影響土壤侵蝕過程，從而造成不同覆被格局產(chǎn)流產(chǎn)沙差異。不逡逑同覆被格局的表征方式多樣，選取能夠有效表征土壤侵蝕的格局指數(shù)才能進一步逡逑擬合坡面覆被格局和土壤侵蝕的關(guān)系。逡逑

邐土壤處理逡逑圖３－１不同處理土壤容重變化邐圖３－２不同處理土壤有機質(zhì)變化逡逑Ｆｉｇ．邋３－１邋Ｃｈａｎｇｅｓ邋ｏｆ邋ｓｏｉｌ邋ｂｕｌｋ邋ｄｅｎｓｉｔｙ邋ｄｕｒｉｎｇ邋Ｆｉｇ．邋３－２邋Ｃｈａｎｇｅｓ邋ｏｆ邋ｓｏｉｌ邋ｏｒｇａｎｉｃ邋ｄｕｒｉｎｇ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ逡逑ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ邐ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ逡逑土壤團聚體是構(gòu)成土壤結(jié)構(gòu)的基本要素之一，其中粒徑＞０．２５的團聚體被稱為逡逑大團聚體，又稱為水穩(wěn)性團聚體，研究發(fā)現(xiàn)其含量與土壤抗沖性密切相關(guān)如逡逑圖３－３所示，水穩(wěn)性團聚體與土壤有機質(zhì)規(guī)律一致，鐵桿蒿冠層下水穩(wěn)性團聚體含逡逑量最高達４４．７６％，結(jié)皮發(fā)育土壤次之為３９．７２％，無結(jié)皮裸地最低為３２．６９％。逡逑６０－Ｉ逡逑ａ逡逑５０－逡逑ｂ逡逑色４０＿逡逑琴邐邐１邋Ｃ逡逑Ｘ邐Ｉ逡逑？邋３０邋－邐｛逡逑Ｅ逡逑Ｅ邋■逡逑ＬＯ逡逑２邋２０－逡逑１０－逡逑0－［Ｊ￣￣Ｕ￣ｉ￣Ｕ￣￣Ｌ逡逑鐵桿蒿結(jié)皮雄皮逡逑土壤灥逡逑圖３－３不同處理土壤團聚體變化逡逑Ｆｉｇ．邋３－３邋Ｃｈａｎｇｅｓ邋ｏｆ邋ｓｏｉｌ邋ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ邋ｃｏｎｔｅｎｔ邋ｄｕｒｉｎｇ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ逡逑１４逡逑

【參考文獻】

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本文編號：2789118