本文關(guān)鍵詞：黃土丘陵區(qū)不同恢復(fù)植被下土壤蓄持水分能力及其調(diào)控

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【摘要】：黃土高原生態(tài)建設(shè)的主要任務(wù)是植被恢復(fù),而土壤水分成為植被恢復(fù)的限制因子。本研究針對(duì)我國(guó)生態(tài)建設(shè)需求及生態(tài)與環(huán)境科學(xué)研究的前沿問題,以黃土高原不同恢復(fù)植被為研究對(duì)象,通過對(duì)樣地土壤水分的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè),采用野外試驗(yàn)與室內(nèi)分析相結(jié)合的方法,研究植被恢復(fù)過程中植被和土壤儲(chǔ)水量動(dòng)態(tài)變化,明確植被恢復(fù)過程中土壤水分空間分布特征及其影響因子,探明不同恢復(fù)植被下土壤水分的年際變化,闡明植被恢復(fù)過程中土壤水分與有機(jī)碳的相關(guān)性,評(píng)價(jià)不同恢復(fù)植被下的土壤水分蓄持能力及有效性,揭示不同恢復(fù)植被下的土壤儲(chǔ)水量與化學(xué)計(jì)量學(xué)特征間的關(guān)系。本研究取得的主要結(jié)論如下:(1)從草地到林地,長(zhǎng)期的植被恢復(fù)顯著降低土壤儲(chǔ)水量,而山楊與遼東櫟混交林和遼東櫟林的差異不顯著,達(dá)到頂級(jí)群落時(shí)土壤儲(chǔ)水量趨于穩(wěn)定。0-500 cm土層的土壤儲(chǔ)水量在早期的恢復(fù)階段(草地和沙棘林地)顯著下降,在后期的恢復(fù)階段(山楊林地、山楊與遼東櫟混交林地和遼東櫟林地)緩慢下降。土壤含水量在不同的恢復(fù)階段中上層土壤比下層土壤低,土壤儲(chǔ)水量與土壤含水量相似,但是土壤儲(chǔ)水量在整個(gè)恢復(fù)階段中200-300 cm土層比其它土層都高。隨著植被恢復(fù),容重、孔隙度和土壤顆粒組成改善了。(2)從草地到林地的長(zhǎng)期植被恢復(fù)降低了土壤水庫的庫容,卻增加了土壤碳庫的庫容。0-200 cm的不同土層的土壤儲(chǔ)水量隨著植被恢復(fù)而下降,隨著土層加深而增加。而土壤碳儲(chǔ)量隨著植被恢復(fù)而升高,隨著土層加深而下降,在表層(0-20 cm)最高。另外,隨著植被恢復(fù),土壤儲(chǔ)水量劇烈變化的土層和土壤碳儲(chǔ)量趨于穩(wěn)定的土層分別向上和向下移動(dòng)。土壤儲(chǔ)水量和土壤碳儲(chǔ)量在植被恢復(fù)過程中的顯著相關(guān)的,其相關(guān)性隨著土層深度和演替年限逐漸減弱。粘粒、粉粒、砂粒、總孔隙度、無效孔隙、通氣孔隙和毛管孔隙是影響低于50a的草地恢復(fù)階段的土壤儲(chǔ)水量和土壤碳儲(chǔ)量相關(guān)性的重要因子,容重是影響恢復(fù)年限低于130a的灌木林地和早期喬木林地恢復(fù)階段的土壤儲(chǔ)水量和土壤碳儲(chǔ)量的相關(guān)性的重要因子。土壤物理因子對(duì)土壤儲(chǔ)水量和土壤碳儲(chǔ)量的相關(guān)性的影響在植被恢復(fù)過程中逐漸減弱。(3)長(zhǎng)期的植被恢復(fù)對(duì)從草地到林地的恢復(fù)階段中的土壤儲(chǔ)水量和化學(xué)計(jì)量學(xué)特征具有顯著影響。土壤儲(chǔ)水量隨著植被恢復(fù)顯著降低,而C:P、N:P、全氮和全磷則顯著升高。只有草地階段的土壤含水量在土層深度低于80 cm時(shí)趨于穩(wěn)定。在各個(gè)恢復(fù)階段,0-60 cm土層中,隨著深度加大,土壤儲(chǔ)水量逐漸上升,而土壤有機(jī)碳、C:P、N:P、全氮和全磷顯著降低,土層深度低于60 cm時(shí)趨于穩(wěn)定。土壤儲(chǔ)水量與土壤含水量、土壤有機(jī)碳、全氮和全磷的相關(guān)性顯著,因此,土壤有機(jī)碳、全氮和全磷是影響土壤儲(chǔ)水量的重要的化學(xué)因子。(4)從草地到林地的不同恢復(fù)階段的土壤持水性和水分有效性明顯增強(qiáng)。由土壤水分特征曲線獲得的土壤水分特征參數(shù)A所表示的土壤持水性在喬木林地階段是最強(qiáng)的,灌木林地次之,在草地最弱。土壤水分有效性在不同的植被恢復(fù)階段與土壤持水性的變化趨勢(shì)一致。從草地到喬木林地,0-50 cm土層的土壤特性在一定程度上改善了。土壤質(zhì)地、孔隙度和容重是影響土壤持水性和土壤水分有效性的關(guān)系因素。(5)從三種植被恢復(fù)階段(草地、灌木林地和喬木林地)來看,植被類型對(duì)土壤儲(chǔ)水量有顯著的影響。在0-500 cm土層中,在草地和灌木林地階段,10a后的土壤儲(chǔ)水量高于10a前,對(duì)于喬木林階段,情況卻相反。同一年份,土壤儲(chǔ)水量在草地階段是最高的,灌木林次之,喬木林最低。在草地,土壤含水量在50 cm以上土層逐漸上升,在灌木林地,土壤含水量先升高后下降,其拐點(diǎn)在10a前、后分別是260 cm和200 cm。在喬木林地,土壤含水量在360 cm土層以上變化較強(qiáng)。此外,土壤儲(chǔ)水量和土壤含水量在0-60 cm土層呈顯著正相關(guān)關(guān)系(P0.01);土壤含水量和總孔隙度在0-20 cm土層呈顯著正相關(guān)關(guān)系(P0.05);土壤儲(chǔ)水量和容重在0-60 cm土層呈顯著正相關(guān)關(guān)系;土壤儲(chǔ)水量和全氮呈顯著負(fù)相關(guān),全氮和土壤含水量也呈顯著負(fù)相關(guān)。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院教育部水土保持與生態(tài)環(huán)境研究中心
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：S714

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1 張永旺;黃土丘陵區(qū)不同恢復(fù)植被下土壤蓄持水分能力及其調(diào)控[D];中國(guó)科學(xué)院教育部水土保持與生態(tài)環(huán)境研究中心;2017年

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本文編號(hào)：1265216