植被恢復(fù)是黃土高原坡面治理中防治土壤侵蝕并提高土壤質(zhì)量的主要措施之一。在坡面植被恢復(fù)過程中,植物對土壤理化性質(zhì)影響重大,其中植物冠幅通過改變土壤微環(huán)境影響一系列物理化學(xué)生物過程,植物細(xì)根是吸收土壤水分和養(yǎng)分的主要器官,因此研究植物冠幅和細(xì)根對土壤參數(shù)的分布有重要意義。然而,對于坡面尺度植被恢復(fù)中,對于植物冠幅和細(xì)根對土壤理化性質(zhì)的影響研究較少。本試驗(yàn)于2014年在位于六道溝小流域的中國科學(xué)院水利部水土保持研究所神木侵蝕與環(huán)境試驗(yàn)站進(jìn)行。試驗(yàn)選擇一個(gè)完整坡面,在坡上中下部位分別種植有杏樹和檸條,采用室外調(diào)查采樣及室內(nèi)分析的方法,對于不同坡位不同植被下,植物冠幅內(nèi)外土壤理化性質(zhì)的垂直分布,冠幅內(nèi)植物細(xì)根的垂直分布及與土壤參數(shù)的關(guān)系進(jìn)行了研究,取得了以下五個(gè)方面的結(jié)果。1.在0~40 cm土層杏樹地土壤質(zhì)量含水量大于檸條地,在0~100 cm土層杏樹地土壤飽和導(dǎo)水率大于檸條地,在0~20 cm土層杏樹地土壤容重小于檸條地。不同坡位相同植被覆蓋下土壤容重差異不顯著(P0.05),坡位對土壤飽和導(dǎo)水率和土壤含水量分別在0~100 cm和10~100 cm土層影響顯著(P0.05)。兩種植物下0~20 cm土層冠幅內(nèi)土壤容重小于冠幅外,在20~100 cm土層冠幅外容重小于冠幅內(nèi);冠幅內(nèi)外土壤飽和導(dǎo)水率規(guī)律與容重相反;杏樹地0~40 cm土層冠幅內(nèi)含水量大于冠幅外,40~100 cm土層相反,檸條地大體表現(xiàn)為冠幅外土壤含水量大于冠幅內(nèi)。杏樹地冠幅內(nèi)外土壤容重、飽和導(dǎo)水率和含水量的差異均大于檸條地。2.在0~40 cm土層土壤硝態(tài)氮含量檸條地大于杏樹地,其余養(yǎng)分參數(shù)表現(xiàn)為杏樹地大于檸條地。植物類型因素對0~10 cm土層銨態(tài)氮含量和0~20 cm土層硝態(tài)氮和速效磷含量影響顯著(P0.05),對其他養(yǎng)分指標(biāo)影響不顯著(P0.05)。坡位因素對20 cm以下土層的土壤有機(jī)碳含量、全氮含量、全磷含量、土壤碳氮比和碳磷比,對60~100 cm土層的土壤銨硝態(tài)氮含量影響顯著(P0.05)。杏樹和檸條在不同坡位土壤養(yǎng)分的大小順序,不同養(yǎng)分參數(shù)表現(xiàn)不一致。植物冠幅內(nèi)外不同土壤養(yǎng)分指標(biāo)因植物類型和坡位的不同而不同,0~20 cm土層土壤有機(jī)碳、全氮和全磷含量表現(xiàn)為冠幅內(nèi)大于冠幅外。3.在0~100 cm土層杏樹地土壤有機(jī)碳、全氮、全磷儲(chǔ)量(分別為26.92、2.74、8.49Mg ha~(-1))大于檸條地(分別為24.12、2.70、8.17 Mg ha~(-1))。杏樹地土壤有機(jī)碳和全氮儲(chǔ)量0~20 cm土層差異不顯著(P0.05),20~100 cm坡下部位最大,而檸條地土壤有機(jī)碳和全氮儲(chǔ)量坡下部位最小,并且兩種植被下土壤全磷儲(chǔ)量隨坡位的規(guī)律與土壤有機(jī)碳和全氮儲(chǔ)量規(guī)律相反。檸條地0~40 cm土層冠幅內(nèi)土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量大于冠幅外,檸條地0~100 cm土層冠幅內(nèi)土壤全氮儲(chǔ)量大于冠幅外,杏樹地0~100 cm土壤全磷儲(chǔ)量冠幅內(nèi)大于冠幅外。在本實(shí)驗(yàn)中,是否考慮植物冠幅因素以及植被蓋度因素,對土壤有機(jī)碳、全氮和全磷儲(chǔ)量計(jì)算結(jié)果影響不顯著(P0.05)。4.杏樹與檸條植被下細(xì)根生物量、根長密度、根系面積隨土層加深而減小,在40~80 cm土層變化不大,比根長和直徑隨土層加深先增大后減小。檸條地細(xì)根生物量、根長密度和根系面積大于杏樹地,植物細(xì)根比根長和直徑差異不大。檸條地不同坡位細(xì)根參數(shù)沒有一致規(guī)律;杏樹地細(xì)根生物量、根長密度和根系面積坡中最低,而比根長坡中最高;兩種植被下,不同坡位間細(xì)根直徑?jīng)]有顯著差異(P0.05)。0~80 cm土層細(xì)根生物量與根長密度和根系面積存在極顯著正相關(guān),和比根長存在極顯著負(fù)相關(guān)(P0.001),細(xì)根生物量和細(xì)根直徑間不存在顯著的相關(guān)性(P0.05)。5.土壤飽和導(dǎo)水率,含水量,有機(jī)碳、全氮、硝態(tài)氮和速效磷含量與與0~80 cm土層植物細(xì)根生物量、根長密度和根系面積間存在極顯著的正相關(guān)關(guān)系,土壤容重與之極顯著負(fù)相關(guān)(P0.001),其中土壤有機(jī)碳和全氮含量與這三個(gè)細(xì)根參數(shù)的相關(guān)程度大于土壤物理性質(zhì)與之相關(guān)程度。土壤全磷和銨態(tài)氮含量與植物細(xì)根參數(shù)間不存在顯著相關(guān)性(P0.05)。對于細(xì)根比根長,僅土壤有機(jī)碳和全氮含量與之呈顯著的負(fù)相關(guān)(P0.05),所有測定的土壤參數(shù)與植物細(xì)根直徑不存在顯著的相關(guān)性(P0.05)。本研究結(jié)果表明,在黃土高原坡面種植喬灌木這種植被恢復(fù)方式下,植物冠幅內(nèi)外土壤容重和飽和導(dǎo)水率存在顯著差異,而木本植物冠幅作用對土壤水分和養(yǎng)分的影響不顯著。盡管冠幅內(nèi)部分土層特定土壤參數(shù)大于冠幅外,但是在我們的試驗(yàn)地沒有出現(xiàn)本木植物帶來的“肥島效應(yīng)”,因植物冠幅所引起土壤微環(huán)境的差異對土壤理化性質(zhì)的作用受到植物類型和地形的影響。此外,土壤理化性質(zhì)影響了植物細(xì)根開發(fā)土壤資源的能力,土壤有機(jī)碳和硝態(tài)氮含量影響了植物細(xì)根開發(fā)土壤資源的效率。通過研究地形條件與植物因素在植被恢復(fù)中的作用,補(bǔ)充了完善了坡面植被恢復(fù)對土壤性質(zhì)影響的研究。
【學(xué)位單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：S157
【部分圖文】：

由坡底至坡頂每相距約80 m選擇一個(gè)樣點(diǎn)，坡頂，坡中，坡底分別種植杏樹（Armeniacasibirica）和檸條（Caragana Korshinskii），由下至上分別標(biāo)號(hào)為A1~A6。樣地示意圖如圖2-1，樣地具體信息見表2-1。經(jīng)過走訪當(dāng)?shù)卮迕�，我們了解到杏樹和檸條約有35年的種植史。在種植之前，坡面上主要有長芒草（Stipa bungeana Trin.）和少量的達(dá)烏里胡枝子（Lespedeza daurica (Laxm.) Schindl.）及阿爾泰狗娃花（Heteropappus altaicus (Wild.）Novopokr.）。

第二章 研究方法與研究內(nèi)容 1160~80，80~100cm收集根系，通過洗根法獲得根系。即本實(shí)驗(yàn)采集根系樣品3×6×4×6=432個(gè)。土壤樣品采集點(diǎn)和根系樣品采集點(diǎn)見示意圖2-2。圖 2-2 土壤樣品和根系樣品采集示意圖Fig. 2-2 The sketch of soil sampling and root sampling at individual scale2.3.4 中子管的埋設(shè)在2014年7月，每個(gè)樣地中間位置打10 m土鉆，埋設(shè)中子管，長期監(jiān)測土壤水分。中子管水分測定時(shí)間為：2014年10月10日、12月13日，2015年3月12日，4月16日，5月15日，6月25日，7月19日

60~80 1.5±0.03 1.41±0.01 1.53±0.03 1.46±0.0180~100 1.52±0.04 1.43±0.02 1.52±0.03 1.46±0.01由圖3-1可以更直觀地看到冠幅對每個(gè)土層土壤容重的影響。由其中A圖描述了兩種植被冠幅內(nèi)外土壤容重在所有坡位的平均值，對于杏樹和檸條地，0~10 cm土層和0~20cm 土層植物冠幅內(nèi)容重小于冠幅外容重，可能因?yàn)楣诜馔寥栏资艿絼?dòng)物和人類踩踏壓實(shí)、更大的雨滴打擊壓實(shí)作用，也可能因?yàn)楣诜馔寥栏资艿酵寥狼治g，疏松的表層土壤流失而更緊實(shí)的次表層土壤露出土面，而冠幅內(nèi)土壤由于杏樹和檸條根系作用容重降低；20~80 cm土層土壤冠幅內(nèi)外容重相對變化大于0，呈現(xiàn)出冠幅內(nèi)土壤容重大于冠幅外的規(guī)律，并且隨土層深度的增加，容重相對變化值增大，表明隨土層深度增加，杏樹和檸條根系不僅向下伸展，同時(shí)向外輻射生長，同時(shí)使表層冠幅外土壤容重降低的壓實(shí)和侵蝕因素隨土壤深度增加減弱。對于40~100 cm土層
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2861217