土壤質量的恢復、保育是黃土高原植被建設及生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的關鍵。本研究 針對黃土高原生態(tài)環(huán)境建設需求及土壤學與水土保持科學研究前沿，以黃土丘陵區(qū)侵蝕 土壤為研究對象，通過歷史資料收集和野外調查相結合、野外試驗與室內(nèi)分析相結合, 采用時空互代的方法，從系統(tǒng)分析不同土地利用方式下土壤基本理化及生物質量特征及 其相關性入手，擬定了黃土丘陵區(qū)侵蝕環(huán)境下土壤質量評價指標體系，揭示了生態(tài)恢復 重建過程中土壤質量演變規(guī)律并建立了土壤質量演變的回歸模型，在此基礎上提出了該 區(qū)侵蝕土壤質量調控方案，為黃土丘陵區(qū)生態(tài)恢復重建及侵蝕土壤質量的恢復保育提供 了科學依據(jù)。主要研究結論如下: 1、建立了黃土丘陵區(qū)侵蝕土壤質量評價指標體系及相應的評價模型，擬訂了黃土 丘陵區(qū)侵蝕土壤質量分級評價標準。應用因子分析和判別分析，結合敏感性分析，從10 種土地利用類型、208個樣點的29項土壤理化及生物指標中篩選出黃土丘陵區(qū)侵蝕土壤 質量指標為有機質、K10、抗沖性、CEC、蔗糖酶、MWD、速效磷、MICMWD。其中， 有機質、K10、抗沖性是表征該區(qū)侵蝕土壤質量的關鍵指標。采用模糊數(shù)學中的加權綜 合法建立了土壤質量綜合評價模型。對黃土丘陵區(qū)10種土地利用類型的表層土壤質量綜 合評價結果表明，土壤質量在不同土地利用類型之間差異顯著，以天然喬木林地土壤質 量最佳，屬1級；其次是天然灌木林地和大棚菜地，土壤質量屬2級；天然草地土壤質量 屬于3級，人工喬灌林地土壤質量接近3級，人工草地、撂荒地、農(nóng)地和果園土壤質量屬 于4級。研究區(qū)土壤質量總體處于中等偏低水平。 2、闡明了不同土地利用方式下土壤化學、物理、生物指標及土壤質量指數(shù)隨土地 利用年限的演變規(guī)律，并建立了土壤質量演變的回歸模型。撂荒地和人工喬木林地土壤 全氮、有機質、活性有機碳、有效氮、速效鉀及 C/N、微團聚狀況、結構系數(shù)、MICMWD、 團聚體、MWD、微生物碳和氮、磷酸酶、蔗糖酶及脲酶等指標與利用年限之間有顯著 或極顯著的正相關性；果園和人工灌木林地土壤全氮、有機質與利用年限之間有顯著的 正相關性；撂荒地土壤滲透系數(shù)等物理性質與土地利用年限之間有顯著的正相關關系。 用線性函數(shù)或冪函數(shù)對上述相關性進行擬合，建立了黃土丘陵區(qū)土壤理化及生物質量指 標隨土地利用年限演變的回歸模型。撂荒地及人工喬灌林地土壤質量指數(shù)與利用年限之 間呈顯著或極顯著的正相關性，可以用冪函數(shù)表達，建立了黃土丘陵區(qū)土壤質量指數(shù)隨 土地利用年限演變的回歸模型。據(jù)此估算，撂荒地、果園、人工灌木和人工喬木林地土 壤質量分別需要 66 年、42 年、25 年和 21 年可達到中等質量水平，而大棚菜地僅需 10 年就可達到高等質量水平。 3、在黃土丘陵區(qū)，土地利用方式的變化是土壤質量變化的驅動因子。以此為主導 的紙坊溝小流域65年來生態(tài)系統(tǒng)退化與恢復過程中土壤質量演變可以分為3個階段。 WP=9 ii 黃土丘陵區(qū)生態(tài)恢復過程中土壤質量演變及調控 用通用線性回歸模型（GLM）計算了土地利用及海拔、坡度、坡向、地形等環(huán)境因 子在土壤理、化、生物屬性及土壤質量指數(shù)變異（方差）中所占的百分比。結果表明， 土壤理化及生物性質的變異大部分是由土地利用方式的變化引起的，土地利用的變化是 土壤質量變異產(chǎn)生的主要來源，可解釋97%的土壤質量指數(shù)的變異性。 隨著流域生態(tài)系統(tǒng)退化與恢復進程，31 項土壤理化及生物指標的演變過程可以分為 先降后升型、先升后降型及平穩(wěn)型三種。流域土壤質量指數(shù)表現(xiàn)為先降后升型變化。根 據(jù)紙坊溝小流域土壤質量指數(shù)的演變動態(tài)，可以將紙坊溝流域 1938 年以來的 65 年間土 壤質量演變過程劃分為 3 個階段。1938－1960 年為土壤質量退化期，1960－1990 年為 土壤質量穩(wěn)定期，1990－2002 年為土壤質量恢復期。 4、揭示了土壤有效磷和抗沖性是黃土丘陵區(qū)侵蝕土壤質量的限制性因子以及黃土 丘陵區(qū)侵蝕土壤質量恢復的長時序性和滯后性。提出了優(yōu)化土地利用結構，增加林草植 被覆蓋度，建設基本農(nóng)田，輔以科學有效的水土保持措施和土壤培肥措施的土壤質量調 控方案。黃土丘陵區(qū)侵蝕土壤質量的恢復具有長時序性和滯后性，在安塞紙坊溝小流域， 這種滯后期約為 10 年。不同土壤質量調控措施對土壤質量的影響不同。坡耕地培肥、 農(nóng)耕地撂荒及農(nóng)耕地轉為人工草地對土壤質量的改善作用較緩慢，而天然草地及人工喬 灌林地則能有效地提高土壤質量。 5、黃土丘陵區(qū)以實現(xiàn)中等土壤質量為目標的人工喬灌和天然草地植被恢復的標準 為覆蓋度達 65%以上。不論是林草地還是撂荒地，植被蓋度與土壤質量間有一定的相關 性。其中喬灌林及天然草地、撂荒地植被蓋度與土壤質量的相關性達極顯著水平。根據(jù) 林草地植被蓋度與土壤質量之間的線性回歸模型，人工喬灌和天然草地植被蓋度達 65% 時土壤質量可達到中等質量水平。
【學位單位】：西北農(nóng)林科技大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2003
【中圖分類】：X171.4
【部分圖文】：

分別計算其重量百分比。為了定量分析侵蝕能力的強弱，本研究計算了水穩(wěn)性團量直徑（mm）；xi — 任意粒級范圍內(nèi)團于 xi 團聚體百分含量（%）0.05-0.02mm、0.02-0.002mm 和<0.002mm。為了定量分析微團聚體結構大小，本研ICMWD，計算方法與 MWD 相同。另外，聚體狀況和微團聚體度。聚體含量/ <0.002mm 機械分析值）×100%聚體含量－>0.05mm 機械分析值5mm 微團聚體含量×100%足夠濕潤[30]∑==×ni 1Dxi wi

在室內(nèi)連同環(huán)刀浸入水中 8～12ｈ。浸水測定方法同環(huán)刀法[151]。為便于比較，最后時的穩(wěn)定入滲系數(shù)[151]（K10），重復 3 次，tsQVnn××=10hllKtV+=×otK0.70.0310+=率(mm.min-1)，Qi — 時段 ti 中土壤滲出(cm2)，L — 土層厚度(cm)，H — 水層系數(shù)(mm.min-1)。為使不同溫度下所測的系數(shù)（K10）�？箾_槽(4×20

不同土地利用方式及年限的表層（0-10cm）土壤切片光學顯微鏡掃描圖(圖a、c放大

【引證文獻】

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1 劉美英;高永;汪季;金永昌;龔萍;;礦區(qū)復墾地土壤碳氮含量變化特征[J];水土保持研究;2013年01期

2 王兵;劉國彬;薛

本文編號：2815876