黃土高原北部水蝕風(fēng)蝕交錯區(qū)是典型的生態(tài)脆弱區(qū),人工灌草植被土壤干燥化發(fā)生頻繁。土壤干化層的形成影響生物小循環(huán)并削弱水文大循環(huán),嚴(yán)重制約植被建設(shè)成效和區(qū)域生態(tài)穩(wěn)定。為闡明人工灌草植被土壤干燥化過程,并確定適宜的種植年限,選擇該區(qū)典型人工灌草植被—檸條和苜蓿為研究對象,分析兩種植被土壤水分和地上生物量隨生長年限的變化特征。結(jié)果表明:2—8年生檸條和1—7年生苜蓿對剖面土壤水分消耗強(qiáng)烈,并隨生長年限呈快速下降趨勢,9—12年生檸條和8—11年生苜蓿1.0—4.0 m剖面含水量分別降低至8.2%—9.0%和8.5%—10.5%之間,并處于相對穩(wěn)定狀態(tài)。4—5年生檸條地1—1.4 m開始產(chǎn)生干層,6年生檸條地干層深度達(dá)2.4 m,干層厚度為1.4 m;9—12年生檸條地干層深度超過4.0 m。2—4年生苜蓿地?zé)o干燥化;5年生苜蓿生長季末土壤干層深度達(dá)3.6 m,干層厚度為2.6 m,且7年生以后土壤干層的深度超過4.0 m。因此,為調(diào)控土壤干層,減少深層土壤干化的發(fā)生,建議檸條和苜蓿的生長年限分別不要超過6年和5年,其對應(yīng)的地上最大干生物量分別為5050 kg/hm²和19... 

【文章來源】：生態(tài)學(xué)報. 2020,40(11)北大核心CSCD

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【部分圖文】：

2004—2014年研究區(qū)年降水量的逐年距平值變化圖

1—11年生苜蓿地上最大干生物量隨生長年限的增長呈先增大后減小,即中間高兩頭低的趨勢(圖5)。苜蓿自播種后生長迅速,生長至第6年其地上生物量達(dá)到高峰,之后苜蓿產(chǎn)量開始下降,并逐漸開始退化。在第10年(2013年),即使年降水量較大,處于豐水年,生物量依舊減少。11年生苜蓿地多數(shù)苜蓿植株趨于生理衰敗,加之深層水分的大量消耗殆盡,生物產(chǎn)量極低。研究表明苜蓿地上部生物量與生長年限呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系,苜蓿草地生長高峰期為第5—6年,苜蓿生長至6—7年之后,產(chǎn)量迅速下降,其經(jīng)濟(jì)生長年限一般為10年[15-16]。研究期間的苜蓿生物量較檸條低,但兩者的耗水量差異不大,因此,檸條的水分利用效率高于苜蓿。白永紅等[17]研究表明,黃土區(qū)檸條的水分利用效率顯著高于苜蓿(P<0.05),是苜蓿的1.5倍,與我們的研究結(jié)果一致。3 討論

表1 土壤干燥化強(qiáng)度分級劃分Table 1 The division of soil desiccation intensity 干燥等級Desiccation grade 無干燥化No desiccation 輕度干燥化Slightly 中度干燥化Medium 嚴(yán)重干燥化Seriously 強(qiáng)烈干燥化Strongly 極度干燥化Extremely SDI值 SDI≥100% 75%≤SDI<100% 50%≤SDI<75% 25%≤SDI<50% 0≤SDI<25% SDI<0觀測初期,檸條和苜蓿地土壤水分在1.0—4.0 m剖面上分布比較均勻,1.0—2.0 m,2.0—3.0 m和3.0—4.0 m土層儲水量接近,隨著植被生長3個土層儲水量呈現(xiàn)隨深度增加而減小的趨勢,且隨著生長年限增大3個土層儲水量逐年減小(圖3)。2—8年生檸條和1—7年生苜蓿,土壤儲水量減少量和消耗速率由大到小依次為1.0—2.0 m,2.0—3.0 m和3.0—4.0 m,之后各土層儲水量趨于接近。由圖3可知,檸條和苜蓿地土壤水分消耗可分為3個階段,第一階段:快速消耗階段(種植前5年),2—6年生檸條地1.0—2.0 m,2.0—3.0 m和3.0—4.0 m土層儲水量的消耗速率分別為:24.3 mm/a,21.3 mm/a,16.0 mm/a;1—5年生苜蓿地3個土層對應(yīng)的儲水量消耗速率分別為23.9 mm/a,23.45 mm/a,20.0 mm/a。第二階段:緩慢消耗階段(種植6—8年)檸條地各層儲水量的消耗速率分別為:1.7 mm/a,10.2 mm/a,12.5 mm/a;苜蓿地中3個土層對應(yīng)的的儲水量消耗速率分別為3.7 mm/a,3.1 mm/a,7.2 mm/a。第三階段:相對穩(wěn)定階段(種植9—11年),檸條和苜蓿地各層土壤水分都處于相對穩(wěn)定狀態(tài),且3個土層儲水量差異很小,在80.0—100.0 mm之間變化。在第三階段,1.0—2.0 m土層水分對年降水量有一定的響應(yīng),尤其在2013年,降水較多,1.0—2.0 m土層水分得到補(bǔ)給,且苜蓿地中補(bǔ)給量明顯大于檸條地。2.0 m以下土層儲水量變化幅度較小。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號：3118558