【摘要】：為了系統(tǒng)研究典型黑土區(qū)土壤退化、土壤恢復(fù)引起的導(dǎo)氣率及土壤結(jié)構(gòu)指數(shù)變化規(guī)律,分別以未經(jīng)開墾天然次生林(0a)和開墾年限為17a、30a、40a耕地土壤為研究對象,以退耕還林模式為落葉松林、糖槭林、家榆林、旱柳林、小黑楊林地土壤及林邊耕地土壤為研究對象,以恢復(fù)年限為14a、36a、50a落葉松人工林土壤及林邊耕地土壤為研究對象,研究開墾干擾、不同恢復(fù)林型、不同恢復(fù)年限對土壤導(dǎo)氣率及廣義土壤結(jié)構(gòu)指數(shù)的影響。采用PL-300型土壤導(dǎo)氣率測定儀測定土壤垂直、水平方向?qū)饴什⒂?jì)算其各向異性,測定土壤垂直、水平容重,非毛管孔隙度/毛管孔隙度(NCP/CP)、廣義土壤結(jié)構(gòu)指數(shù)(GSSI)并計(jì)算其各向異性,分析開墾年限、不同退耕還林模式林型、恢復(fù)年限對土壤導(dǎo)氣率及土壤結(jié)構(gòu)性特征在不同方向的影響,以期為進(jìn)一步研究典型黑土區(qū)土壤氣體運(yùn)輸與土壤結(jié)構(gòu)變化提供理論支持。研究結(jié)果表明:土壤水平、垂直導(dǎo)氣率均隨開墾年限的增加而顯著減少(P0.05);與未開墾天然次生林相比,土壤垂直導(dǎo)氣率下降22.44%~95.44%,土壤水平導(dǎo)氣率下降40.45%~92.50%;不同開墾年限土壤水平、垂直導(dǎo)氣率均呈現(xiàn)出隨土層的加深而降低的一致規(guī)律。不同開墾年限土壤導(dǎo)氣率各向異性表現(xiàn)出隨著開墾年限增加逐漸增大的趨勢,并在30、40a表現(xiàn)出顯著性(P0.05)。土壤導(dǎo)氣率與容重呈極顯著負(fù)相關(guān),與孔隙度、非毛管空隙度、有機(jī)質(zhì)均呈極顯著正相關(guān)�？梢哉J(rèn)為,黑土土壤的氣體傳輸能力隨開墾年限逐漸降低,容重、孔隙度、非毛管空隙度、有機(jī)質(zhì)均顯著影響黑土土壤導(dǎo)氣率。開墾顯著增大了土壤垂直、水平容重,并表現(xiàn)出隨著開墾年限增大逐漸增大的趨勢(P0.05),垂直方向兩土層容重分別增幅20%~22%、8%~23%,下層土壤容重增幅大于表層土壤,表現(xiàn)出開墾對表層土壤容重影響的滯后性;垂直方向容重增幅3%~17%,水平容重增幅0.5%~13%,表現(xiàn)出開墾對容重垂直方向的影響大于水平方向;容重各向異性大于1,水平容重大于垂直容重。NCP/CP隨開墾年限增大表現(xiàn)出在17a先增大后減小的規(guī)律,垂直平均變化幅度0.17~0.26,僅開墾17a達(dá)到顯著水平(P0.05),水平平均變化幅度0.06~0.2,NCP/CP各向異性小于1,隨開墾年限增加逐漸降低。隨開墾年限增大GSSI值逐年降低,垂直平均變化范圍90.16~95.,水平平均范圍83.97~94.79,土壤固相比、氣相比逐年降低,液相比逐年增大�？梢哉J(rèn)為,土壤開墾對土壤結(jié)構(gòu)的影響增大了液相比,降低了氣相比使得GSSI值遠(yuǎn)離理想狀態(tài)。水平方向GSSI值小于垂直方向。不同恢復(fù)林型土壤導(dǎo)氣率垂直、水平導(dǎo)氣率均顯著高于耕地(P0.05),垂直方向以旱柳林改良效果最優(yōu),水平反向以小黑楊林效果最好,不同恢復(fù)林型導(dǎo)氣率各向異性家榆林、旱柳林小于1,落葉松林、糖槭林、小黑楊林大于1。對于土壤NCP/CP的改良表現(xiàn)出垂直、水平NCP/CP均有所增加,垂直方向增幅12.5%~87.5%水平方向增幅14.29%~157.14%,水平NCP/CP的改良效果比垂直明顯,糖槭林、旱柳林、小黑楊林NCP/CP各向異性顯著大于耕地(P0.05),且各向異性大于1。不同恢復(fù)林型下土壤三相比均有不同程度改變,固相、液相比沒有明顯變化規(guī)律,氣相比顯著增大(P0.05),GSSI值顯著增大,可以認(rèn)為,不同恢復(fù)林型林型主要通過增大土壤氣相比的方式增大GSSI。對土壤GSSI的改善垂直方向以落葉松效果最好,水平反向以糖槭最好,并且對于GSSI的改善大在水平方向比垂直方向明顯。土壤三相比、GSSI在垂直、水平方向存在微小差異,各向異性值在1附近浮動但不為1,,也反映出土壤的不均質(zhì)性。不同恢復(fù)年限落葉松人工林土壤導(dǎo)氣率垂直、水平方向均顯著大于耕地,且表現(xiàn)出隨著恢復(fù)年限增大逐年增大的現(xiàn)象,垂直方向?qū)饴试鲩L6.06~10.69倍,水平增長2.76~6.21倍,說明植被恢復(fù)對導(dǎo)氣率的恢復(fù)在垂直方向比水平方向明顯,導(dǎo)氣率各向異各林齡性落葉松林顯著大于耕地(P0.05),水平導(dǎo)氣率大于垂直導(dǎo)氣率。土壤固相比隨恢復(fù)年限增大逐漸降低,氣相比顯著增大(P0.05),各恢復(fù)年限落葉松林GSSI值顯著大于耕地,并逐年增大,但林分內(nèi)未達(dá)到顯著水平,STPSD表現(xiàn)出與GSSI相反的變化規(guī)律。對于土壤結(jié)構(gòu)的恢復(fù)垂直方向50a依然略有增長,水平方向在36a是達(dá)到平穩(wěn)狀態(tài),說明垂直方向存在滯后性。
【學(xué)位授予單位】：東北林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S714

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本文編號：2733423