本文選題：民勤綠洲荒漠過渡帶　切入點：固沙林　出處：《甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：在脆弱的生態(tài)環(huán)境中,土壤與植被之間相互作用顯著,研究不同固沙林林地土壤養(yǎng)分和生物學(xué)性質(zhì)的變化特征,對了解固沙林改良土壤效應(yīng)及防治土地沙化具有重要意義。本研究以民勤綠洲荒漠過渡帶固沙系統(tǒng)為研究對象,以固沙林保護和改良土壤效應(yīng)為研究重點,采用野外典型抽樣調(diào)查、室內(nèi)樣品分析及數(shù)理統(tǒng)計等方法,對不同樹種和不同林齡固沙林地土壤的理化性質(zhì)、微生物數(shù)量、酶活性以及固沙林保護土壤防風(fēng)蝕效應(yīng)等關(guān)鍵因子進行研究,探討固沙林保育土壤的內(nèi)在機制,為固沙林營造和經(jīng)營管理提供理論依據(jù)。主要研究結(jié)果如下:1.固沙林保護土壤的效應(yīng)取決于樹種類型及樹齡,且保護效應(yīng)在迎風(fēng)面和背風(fēng)面差異顯著。梭梭林與其他固沙林相比不僅防風(fēng)固沙效果明顯,而且改善流動沙丘土壤性狀和微生物活性的能力較好,是當(dāng)?shù)刂档猛茝V種植的防風(fēng)固沙樹種。(1)在固沙林迎風(fēng)面距植株1m至3m,各固沙林對地表風(fēng)沙流流量和風(fēng)速的影響較小,風(fēng)沙流結(jié)構(gòu)特征值均大于1,均出現(xiàn)風(fēng)蝕現(xiàn)象,且距離植株越近,其結(jié)構(gòu)特征值逐漸減小并趨近于1,風(fēng)蝕深度也逐漸變小;在迎風(fēng)面和背風(fēng)面距植株1m范圍內(nèi),風(fēng)沙流流量和風(fēng)速顯著降低,且固沙林背風(fēng)面風(fēng)沙流流量和風(fēng)速的減小程度大于迎風(fēng)面的減小程度;背風(fēng)面距固沙林0.5m處,各固沙林風(fēng)沙流結(jié)構(gòu)特征值均小于1,均出現(xiàn)風(fēng)積現(xiàn)象;背風(fēng)面距植株1m處,風(fēng)沙流結(jié)構(gòu)特征值降低到最小;固沙林背風(fēng)面距植株1m至3m,風(fēng)沙流流量和風(fēng)速略有增大,隨著背風(fēng)面距離植株越遠,其結(jié)構(gòu)特征值逐漸增大并趨近于1,風(fēng)積厚度變小。(2)不同樹種固沙林風(fēng)沙流流量、風(fēng)沙流結(jié)構(gòu)特征值和風(fēng)蝕深度均表現(xiàn)為裸沙地白刺20年生梭梭林40年生梭梭林檉柳林30年生梭梭林。各固沙林地背風(fēng)面地表粗糙度變化范圍在0.57cm~4.18cm之間,以30年生梭梭林最大,白刺最小,且均大于裸沙地,背風(fēng)面距離植株越遠,地表粗糙度逐漸減小;不同林齡梭梭林風(fēng)沙流流量、風(fēng)沙流結(jié)構(gòu)特征值、風(fēng)蝕深度隨著林齡的增長而減小,風(fēng)積厚度、風(fēng)速的降低幅度和地表粗糙度隨著林齡的增長而增大;40年生梭梭林發(fā)生死亡和退化,風(fēng)沙流流量、風(fēng)沙流結(jié)構(gòu)特征值和風(fēng)蝕深度較30年生梭梭林變大。(3)同一觀測點,各固沙林近地表風(fēng)速均隨著高度增大而增大。植株的高度對防風(fēng)效果有顯著影響,當(dāng)風(fēng)通過固沙林時,越接近固沙林頂端處,固沙林對風(fēng)速的影響越小,越接近固沙林中部,固沙林對風(fēng)速的影響越大。2.固沙林改良土壤理化性質(zhì)的效應(yīng)取決于土層的深度、樹種類型及樹齡;在一定時間范圍內(nèi),隨著裸沙地植被的建立,土壤的理化性質(zhì)不斷得到改善,30年時達到最佳改良效果。(1)在0-60cm土層,不同固沙林和裸沙地的土壤含水量、容重、ph值隨土層深度增加而增大,土壤粉粒和黏粒含量、孔隙度、有機質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、有效磷、速效鉀含量均隨土層深度增加而減小。(2)不同樹種固沙林在0-60cm土層土壤容重、粗砂粒含量、土壤ph值均小于裸沙地,土壤孔隙度、粉粒和黏粒含量、有機質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、有效磷、速效鉀含量均大于裸沙地;在0-20cm土層各固沙林的土壤含水量均顯著大于裸沙地,而在20-60cm土層土壤的含水量均小于裸沙地。(3)不同固沙林中砂礫、粉粒、黏粒所占比例不同,均表現(xiàn)為粗砂粒和細砂粒含量最高,粉粒含量次之,黏粒含量最低,且粉粒和黏粒所占比例遠小于粗砂粒和細砂粒所占比例。(4)不同林齡梭梭林土壤容重、粗砂粒含量、土壤ph值均隨林齡的增長而減小,到30年左右達到最小值,之后又隨樹齡的增大而逐漸增大;不同林齡梭梭林土壤含水量、土壤孔隙度、土壤黏粒和粉粒含量、土壤有機質(zhì)、全氮、全磷、堿解氮、有效磷、速效鉀含量均隨林齡的增長而增大,到30年左右出現(xiàn)峰值,之后又隨樹齡增大而逐漸減小。土壤全鉀含量隨梭梭林林齡的增長,表現(xiàn)出不規(guī)律的變化。(5)不同固沙林對表層土壤全量養(yǎng)分和有效養(yǎng)分的積累作用不同,各固沙林表層土壤有機質(zhì)、氮素含量、磷素含量,速效鉀含量均以梭梭林最大。各固沙林表層土壤養(yǎng)分具有低氮、低磷、高鉀的特點,且全鉀含量差異不顯著。3.固沙林類型和林齡不同,其改良土壤生物學(xué)性質(zhì)的效應(yīng)不同。隨著民勤綠洲荒漠過渡帶植被的恢復(fù),各固沙林對干旱瘠薄的沙漠環(huán)境均有一定的適應(yīng)性,各固沙林土壤的微生物數(shù)量增加,酶活性增強,生物學(xué)性質(zhì)不斷得到改善。(1)各固沙林土壤細菌、放線菌和真菌數(shù)量、過氧化氫酶、脲酶、蔗糖酶和磷酸酶活性均顯著大于裸沙地,且各固沙林微生物組成都表現(xiàn)為細菌所占比例最大,放線菌次之,真菌最小。(2)土壤微生物數(shù)量及其酶活性有明顯的垂直分布特征,梭梭林的放線菌、真菌和蔗糖酶活性均隨著土層深度增加而減小。(3)在0-60cm土層中,土壤細菌、放線菌、真菌數(shù)量、過氧化氫酶、脲酶和磷酸酶活性以梭梭林地最大,分別是裸沙地的2.29倍、2.36倍、10.17倍、2.63倍、1.65倍和1.71倍。(4)不同林齡梭梭林中隨著林齡增大,30年生梭梭林表層土壤的微生物數(shù)量、過氧化氫酶、脲酶、磷酸酶活性達到最大,之后梭梭林隨著林齡增長而發(fā)生退化,40年生梭梭林各指標(biāo)均有所下降。4.不同固沙林土壤保育效應(yīng)因子、土壤機械組成、土壤養(yǎng)分、微生物數(shù)量和酶活性之間存在正相關(guān)關(guān)系,對植物生長發(fā)育和土壤質(zhì)量改善具有顯著作用。(1)不同固沙林中,土壤粗砂粒和有機質(zhì)之間呈極顯著負相關(guān),黏粒、粉粒含量與土壤有機質(zhì)之間均呈極顯著正相關(guān);土壤有機質(zhì)與土壤微生物及酶活性之間,土壤氮素、速效鉀與細菌數(shù)量、真菌數(shù)量、過氧化氫酶、脲酶和磷酸酶活性之間,土壤磷素與細菌數(shù)量及四大酶活性之間,土壤全鉀含量與過氧化氫酶、脲酶和磷酸酶活性之間均呈顯著正相關(guān)關(guān)系。因此,改善退化土壤的機械組成,對改良固沙林土壤養(yǎng)分與生物學(xué)性質(zhì)具有重要意義。(2)不同固沙林中,土壤細菌、真菌和放線菌與土壤過氧化氫酶、脲酶、磷酸酶呈極顯著正相關(guān)關(guān)系,土壤真菌與蔗糖酶呈顯著正相關(guān)關(guān)系;各固沙林林地3種微生物數(shù)量的相關(guān)性均達極顯著水平;4種土壤酶活性除過氧化氫酶與蔗糖酶相關(guān)性不顯著外,其余各酶之間相關(guān)性均達極顯著水平。因此,影響土壤微生物數(shù)量的因子對土壤酶活性也產(chǎn)生影響,在固沙林管護過程中應(yīng)注意外界因素產(chǎn)生的不利影響。(3)不同固沙林的風(fēng)積厚度、風(fēng)速降低程度、地表粗糙度與粗砂粒含量呈顯著負相關(guān)關(guān)系,與粉粒和黏粒含量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系;風(fēng)沙流流量與粗砂粒含量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系,與粉粒和黏粒含量呈極顯著負相關(guān)關(guān)系。除風(fēng)積厚度、風(fēng)沙流流量與全鉀含量、放線菌數(shù)量相關(guān)性不顯著,地表粗糙度與全鉀含量相關(guān)性不顯著,風(fēng)速降低程度與各養(yǎng)分含量、放線菌數(shù)量、過氧化氫酶活性相關(guān)性不顯著外,4個因子與其他土壤養(yǎng)分含量、微生物數(shù)量、土壤酶活性均顯著相關(guān)。固沙林保護土壤效應(yīng)與改良土壤效應(yīng)間具有較好的相關(guān)性,因此,防風(fēng)固沙是改良土壤效應(yīng)的前提條件。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S714

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本文編號：1657535