退耕還林是應(yīng)對(duì)氣候變化,控制水土流失和改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境的重要措施,已被聯(lián)合國(guó)寫(xiě)入2030年可持續(xù)發(fā)展議程。黃土高原曾是全球土壤侵蝕最嚴(yán)重的區(qū)域,生態(tài)環(huán)境極其脆弱。為控制水土流失,改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境,國(guó)家在黃土高原大面積實(shí)施了退耕還林工程。與農(nóng)田和草地等淺根植物相比,林地具有更高的需水量和更深的根系。前人研究表明:淺層土壤水無(wú)法滿足成齡林地蒸散需求,并引發(fā)了深層土壤干燥化和“小老樹(shù)”等一系列生態(tài)問(wèn)題。因此,探究林地對(duì)于深層土壤水的利用過(guò)程及林地水分脅迫對(duì)深層土壤水分狀態(tài)的響應(yīng),對(duì)于明確林地水分需求、闡明林地耗水策略和制定合理的造林方案均有重要意義。同時(shí),作為水、碳循環(huán)的樞紐,根系吸水直接影響深層土壤的碳儲(chǔ)量。因此,理清林地深層耗水和土壤碳輸入的關(guān)系對(duì)于準(zhǔn)確評(píng)估森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量及其在全球氣候變化中的作用具有重要意義。本文以黃土高原退耕還林為研究背景,以林地根系在深層土壤中的吸水過(guò)程為研究主線,通過(guò)區(qū)域尺度配對(duì)試驗(yàn)、空間換時(shí)間的研究方法、碳同位素技術(shù)、數(shù)值模型和大數(shù)據(jù)分析等多種方法、技術(shù)手段,分析了退耕還林以后深層土壤根系吸水、根系發(fā)育、林地水分脅迫和根系對(duì)深層土壤碳輸入在長(zhǎng)時(shí)間序列上的變化...

【文章頁(yè)數(shù)】：131 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 林地深層土壤根系吸水及其對(duì)水循環(huán)的影響
        1.2.2 土壤水分脅迫與林地根系發(fā)育交互關(guān)系
        1.2.3 水分脅迫對(duì)林地地上部的影響
        1.2.4 植樹(shù)造林對(duì)土壤碳庫(kù)的影響
        1.2.5 Hydrus-1D模型在深層土壤水文過(guò)程模擬中的應(yīng)用潛力
    1.3 存在問(wèn)題
第二章 研究區(qū)域概況、研究?jī)?nèi)容與方法
    2.1 研究區(qū)域概況
        2.1.1 黃土高原地區(qū)
        2.1.2 長(zhǎng)武縣王東溝小流域
    2.2 研究?jī)?nèi)容及方法概述
        2.2.1 黃土高原林地多年尺度深層土壤根系吸水過(guò)程
        2.2.2 黃土高原林地深層土壤根系生長(zhǎng)及其與根系吸水的交互作用
        2.2.3 不同林齡蘋(píng)果樹(shù)蒸騰變化及其與深層土壤根系吸水的關(guān)系
        2.2.4 利用年輪δ¹3C及葉片氣孔密度探究林地水分脅迫對(duì)深層土壤干燥化的響應(yīng)
        2.2.5 黃土高原林地深層土壤根系吸水與土壤碳輸入的交互關(guān)系
        2.2.6 基于深層土壤的蘋(píng)果園SPAC系統(tǒng)水分傳輸模擬及敏感性分析
    2.3 技術(shù)路線
第三章 黃土高原林地多年尺度深層土壤根系吸水過(guò)程
    3.1 引言
    3.2 材料與方法
        3.2.1 研究區(qū)概況
        3.2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)采集
        3.2.3 數(shù)據(jù)分析方法
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 黃土深剖面土壤容重分布
        3.3.2 黃土高原林地深剖面水分利用過(guò)程
        3.3.3 黃土高原退耕還林后深層土壤儲(chǔ)水量損失
    3.4 小結(jié)
第四章 黃土高原林地深層土壤根系生長(zhǎng)及其與根系吸水的交互作用
    4.1 引言
    4.2 材料與方法
        4.2.1 樣點(diǎn)選擇
        4.2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及測(cè)定項(xiàng)目與方法
        4.2.3 數(shù)據(jù)處理及分析方法
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 區(qū)域尺度根系變化
        4.3.2 深層土壤水分吸收與根系發(fā)育的交互關(guān)系
        4.3.3 深根系導(dǎo)致林地根區(qū)水分、養(yǎng)分分離
    4.4 小結(jié)
第五章 不同林齡蘋(píng)果樹(shù)蒸騰變化及其與深層土壤根系吸水的關(guān)系
    5.1 引言
    5.2 材料與方法
        5.2.1 研究區(qū)域概況
        5.2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
        5.2.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 氣象數(shù)據(jù)與葉面積指數(shù)
        5.3.2 土壤含水量
        5.3.3 樹(shù)干液流日變化
        5.3.4 果園日蒸騰動(dòng)態(tài)
        5.3.5 不同林齡果園Ta/Tp差異
    5.4 小結(jié)
第六章 利用年輪Δ13C及葉片氣孔密度探究深層土壤干燥化背景下林地水分脅迫演變過(guò)程
    6.1 引言
    6.2 材料與方法
        6.2.1 研究區(qū)域概況
        6.2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
        6.2.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法
        6.2.4 數(shù)據(jù)分析方法
    6.3 結(jié)果與討論
        6.3.1 年輪采樣點(diǎn)林地水分及根系剖面分布
        6.3.2 黃土高原不同樹(shù)種年輪δ13C演變過(guò)程
        6.3.3 蘋(píng)果樹(shù)葉面積及氣孔密度隨林齡的變化
    6.4 小結(jié)
第七章 黃土高原林地深層土壤根系吸水與土壤碳輸入的交互關(guān)系
    7.1 引言
    7.2 材料與方法
        7.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
        7.2.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法
        7.2.3 數(shù)據(jù)分析方法
    7.3 結(jié)果與討論
        7.3.1 根系生物量對(duì)深層土壤的碳輸入
        7.3.2 深根系對(duì)深層土壤基質(zhì)有機(jī)碳含量的影響
        7.3.3 深層土壤耗水與碳輸入的交互關(guān)系
    7.4 小結(jié)
第八章 基于深層土壤的蘋(píng)果園SPAC系統(tǒng)水分傳輸模擬及敏感性分析
    8.1 引言
    8.2 材料與方法
        8.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)
        8.2.2 Hydrus-1D模型簡(jiǎn)介
        8.2.3 初始條件與邊界條件
        8.2.4 初始參數(shù)確定及校準(zhǔn)
        8.2.5 情景模擬
        8.2.6 模型評(píng)價(jià)指標(biāo)
    8.3 結(jié)果與討論
        8.3.1 模型校準(zhǔn)及驗(yàn)證結(jié)果
        8.3.2 根系分布對(duì)SPAC系統(tǒng)水分傳輸?shù)挠绊?br>        8.3.3 土壤分層對(duì)SPAC系統(tǒng)水分傳輸?shù)挠绊?br>    8.4 小結(jié)
第九章 主要結(jié)論、創(chuàng)新點(diǎn)及有待進(jìn)一步研究的問(wèn)題
    9.1 主要結(jié)論
    9.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    9.3 有待進(jìn)一步研究的問(wèn)題
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡(jiǎn)介



本文編號(hào)：3833640