【摘要】： 退耕還草是半干旱黃土高原地區(qū)改善生態(tài)環(huán)境的重要途徑,但如何還草促進(jìn)植被恢復(fù)是一個(gè)重要的科學(xué)問(wèn)題。我們對(duì)退耕后的撂荒地進(jìn)行了不同的人工輔助恢復(fù)手段以探討尋求有效途徑來(lái)促進(jìn)生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)和改善。從2003年4月起對(duì)退耕撂荒地進(jìn)行3個(gè)處理：(1)撂荒地自然恢復(fù)；(2)在撂荒地中引入兩年生豆科植物草木樨(Melilotus officianalis);(3)在撂荒地中引入多年生的豆科植物紫花苜蓿(Medicago sativa)。 實(shí)驗(yàn)期間(2003-2008),自然恢復(fù)的地上生物量不穩(wěn)定,年際間波動(dòng)很大,0-500 cm土壤含水量顯著增加。到了2008年,土壤pH值和土壤容重(0-20 cm和20-40 cm)顯著下降,水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量和顆粒直徑0.25mm的土壤團(tuán)聚體含量顯著增加。在大(0.25 mm)、中(0.05mm0.25mm)、小(0.05 mm)團(tuán)聚體組分中,土壤有機(jī)碳(SOC)含量均表現(xiàn)為增加趨勢(shì),土壤全氮(TN)和全磷(TP)含量變化不顯著,速效磷(AP)含量明顯降低。2003-2008年表層0-20cm的土壤SOC、輕組碳(LFOC)和TN的含量成增加趨勢(shì),并與自然恢復(fù)年限成正相關(guān)(R=0.659**,R=0.939***,R=0.709**)。土壤TN與LFOC呈顯著正相關(guān)(R=0.515*)。土壤碳磷比(C／P)(土壤有機(jī)碳與和速效磷的比值)和土壤微生物碳含量(MBC)顯著增加。其中,MBC與SOC(R=0.832*)和LFOC (R=0.839*)表現(xiàn)為正相關(guān)性,與AP(P=—0.826*)含量呈負(fù)相關(guān)。 引入兩年生豆科植物草木樨的撂荒地地上生物量在2005年顯著低于實(shí)驗(yàn)期間其他年份。實(shí)驗(yàn)期間,土壤0-500 cm含水量呈增加趨勢(shì)。土壤pH值和容重(0-20cm和20-40 cm)與實(shí)驗(yàn)初期相比呈下降趨勢(shì)。水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量增加顯著。除速效磷含量外,不同組分團(tuán)聚體中土壤有機(jī)碳、全氮呈增加趨勢(shì)。2003-2008期間每年4月份土壤SOC和TN表現(xiàn)出先增長(zhǎng)后下降的趨勢(shì),且在2005年達(dá)到最大值。LFOC呈增長(zhǎng)趨勢(shì)并與草木樨地年限成正相關(guān)性(R=0.702**)。土壤C／N比在2005年顯著下降,其他年份間差異不顯著。在耕地中引入兩年生豆科植物之后,MBC含量增加顯著并與SOC (R=0.838*)、TN (R=0.831*)呈顯著正相關(guān)性。 在紫花苜蓿人工草地中,地上生物量表現(xiàn)為增加趨勢(shì),并且與生長(zhǎng)年限呈正相關(guān)性(R=0.817*)。試驗(yàn)期間,苜蓿地0-500 cm的土壤含水量下降非常顯著,其中100cm以下的土壤含水量與苜蓿生長(zhǎng)年限呈負(fù)相關(guān)(R=—0.79***)并形成土壤干層；苜蓿地的土壤pH值和土壤容重(0-20 cm和20-40 cm)均顯著下降。此外,水穩(wěn)性團(tuán)聚體百分含量和直徑0.25 mm范圍內(nèi)的土壤團(tuán)聚體含量均呈顯著增長(zhǎng)。在不同團(tuán)聚體組分中,除了AP含量顯著下降外,SOC和TN含量都顯著增加。實(shí)驗(yàn)期間,苜蓿地每年4月0-20cm的土壤SOC和LFOC含量顯著增加,且與苜蓿生長(zhǎng)年限成正相關(guān)性(R=0.654**,R=0.920***)；土壤TN顯著增加,并與苜蓿生長(zhǎng)年限以及LFOC成顯著正相關(guān)(R=0.576*,R=0.562*),土壤碳氮比(C／N)無(wú)顯著變化；AP含量下降非常顯著,土壤中C／P顯著增加。種植紫花苜蓿后,MBC顯著增加且與SOC(R=0.949**,P0.01)、LFOC(R=0.966***)和TN(R=0.838*)含量呈正相關(guān),與土壤速效磷(R=—0.986**)含量呈顯著負(fù)相關(guān)性。 2003-2008年期間,自然恢復(fù)下0-500 cm的土壤水分含量顯著高于草木樨地和苜蓿草地；同草木樨地不同,自然恢復(fù)和苜蓿草地土壤SOC和TN在實(shí)驗(yàn)期間表現(xiàn)為穩(wěn)定增長(zhǎng),且隨著實(shí)驗(yàn)?zāi)晗薜脑黾幼匀换謴?fù)和苜蓿草地土壤SOC和TN含量均高于草木樨地。總之,在撂荒地中引入豆科植物,地上植被生物量以及土壤物理性質(zhì)均能顯著改善,但苜蓿在生長(zhǎng)過(guò)程中對(duì)土壤深層水分消耗過(guò)大并在100cm以下形成土壤干層不利于草地的可持續(xù)性,草木樨對(duì)土壤水分、養(yǎng)分的改善效果不顯著。因此,同引入豆科植物的撂荒地相比,自然恢復(fù)有利于改善土壤深層水分和土壤養(yǎng)分,進(jìn)而促進(jìn)黃土高原農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：S181

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 閆東鋒;太行山低山丘陵區(qū)不同植被恢復(fù)措施下植被與土壤協(xié)同演替機(jī)制[D];河南農(nóng)業(yè)大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 楊小兵;豫南山區(qū)植被不同恢復(fù)模式下土壤理化分析[D];河南農(nóng)業(yè)大學(xué);2012年

2 王貴;植被類型與土壤生化性質(zhì)及功能細(xì)菌的相互關(guān)系[D];海南師范大學(xué);2013年

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本文編號(hào)：2623976