【摘要】： 在水土流失嚴重地區(qū),以生態(tài)恢復為主的土地利用調(diào)整和植被建設不但可以改善流域生態(tài)與環(huán)境,而且對整個流域內(nèi)養(yǎng)分循環(huán)過程的影響深遠。本文以黃土丘陵區(qū)中科院安塞水土保持綜合試驗站紙坊溝小流域生態(tài)恢復為例,以長期監(jiān)測和試驗為支撐,在地塊和流域尺度上,系統(tǒng)研究了喬木、灌木、草地不同植被類型和不同農(nóng)地類型養(yǎng)分的循環(huán)平衡特征,定量分析和模擬了流域生態(tài)恢復過程中養(yǎng)分演變過程。旨在揭示流域生態(tài)恢復與養(yǎng)分演變耦合關系,探明流域尺度養(yǎng)分演變規(guī)律及其影響因素,從養(yǎng)分循環(huán)平衡的角度評價流域治理效果,進而提出科學有效的流域養(yǎng)分優(yōu)化調(diào)控方案,為流域生態(tài)恢復和養(yǎng)分資源管理提供科學依據(jù)。主要結論如下: 1.在黃土丘陵區(qū)紙坊溝小流域,喬木的氮素養(yǎng)分年盈余量是333.1 kg/km2.a,灌木為509.1 kg/km2.a,草地為601.3 kg/km2.a;喬木的P2O5年盈余量是332.9 kg/km2.a,灌木為422.5 kg/km2.a,草地為532.0 kg/km2.a。EPIC模型模擬的喬木植被類型氮素養(yǎng)分年盈余量是305.3 kg/km2.a,P2O5年盈余量是224.1 kg/km2.a;灌木植被類型氮素養(yǎng)分年虧損量是119.0 kg/km2.a,P2O5年盈余量54.5 kg/km2.a;草地植被類型氮素養(yǎng)分年盈余量是506.2 kg/km2.a,P2O5年盈余量323.4 kg/km2.a。林草植被由于大大削弱了水土流失養(yǎng)分通道,所以養(yǎng)分的循環(huán)平衡出現(xiàn)盈余。 2.川地、坡耕地、梯田不同農(nóng)地的養(yǎng)分循環(huán)平衡特征不同。川地、坡耕地、梯田與農(nóng)民施肥水平相類似的MNP、N1P1、MNP處理5年輪作周期中養(yǎng)分盈余量分別是:川地氮素盈余0.615t/km2.a,P2O5盈余5.006 t/km2.a;坡地氮素虧損8.448t/km2.a,P2O5虧損9.348t/km2.a;梯田氮素盈余7.528t/km2.a,P2O5盈余9.971t/km2.a。EPIC模型模擬計算川地5年年平均氮素盈余4.208t/km2.a,磷素盈余5.995t/km2.a;坡地5年年平均氮素虧損7.827t/km2.a,磷素盈余3.006t/km2.a;梯田5年年平均氮素盈余5.936 t/km2.a,磷素盈余9.071t/km2.a。川地和梯田相比坡地,由于減少了水土流失的養(yǎng)分通道,養(yǎng)分盈余量大大增加。 3.紙坊溝流域在近20年的生態(tài)恢復綜合治理過程中,喬木、灌木、草本植被類型面積在不斷的增加,養(yǎng)分盈余量也在不斷增加。喬木、灌木、草地3者共同盈余的氮素養(yǎng)分已經(jīng)由1983年的每年1.73t增加到2003年的每年3.92t,P2O5盈余由1983年的每年1.54t增加到2003年的每年3.51t。退耕還林還草措施的實施,使坡耕地面積在逐年減少,梯田面積在逐年增加,坡耕地虧損的養(yǎng)分也在逐年的減少,梯田盈余的養(yǎng)分在逐年的增加。梯田面積的增加使氮素盈余由1983年的每年0.79t增加到2003年的每年6.19t,P2O5盈余由1983年的每年1.06t增加到2003年的每年8.20t;坡地面積的減少使氮素虧損由1983年的每年29.95t減少到2003年的每年1.27t,P2O5虧損由1983年的每年33.14t減少到2003年的每年1.40t。表明該流域實施生態(tài)恢復措施使流域的養(yǎng)分良性循環(huán)系統(tǒng)將不斷的形成和發(fā)展起來。 4. EPIC模型模擬的黃土丘陵溝壑區(qū)不同土地利用方式養(yǎng)分循環(huán)平衡特征中各個分量和實測值差距較大,尤其是水土流失量和養(yǎng)分流失量模擬結果差距更大,表明目前該模型還不能直接用于黃土高原水土流失區(qū)養(yǎng)分循環(huán)模擬。為了使EPIC模型在黃土丘陵溝壑區(qū)養(yǎng)分循環(huán)平衡特征方面有效運用,需要在EPIC模型機理、模型參數(shù)方面進一步校正,同時保持實驗觀測數(shù)據(jù)的長期性和連續(xù)性。
【學位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2008
【分類號】：X171.4

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本文編號：2600044