發(fā)布時間：2019-11-21 06:56

【摘要】：石羊河流域下游在我國的生態(tài)安全中占有十分重要的地位。近幾十年來,由于人為及自然環(huán)境的變化,該區(qū)域大面積農田退(棄)耕,形成植被性次生草地,它是草原向荒漠過渡的一類十分脆弱的旱生化草原生態(tài)系統。這類次生草地如果不及時保護,長時間大面積撂荒,就會風蝕沙化,成為新的沙塵源,形成惡性循環(huán),使次生草地土壤生態(tài)系統再遭破環(huán),其結果加劇和導致石羊河中下游成為全國的沙塵源區(qū)和特級告急的生態(tài)危機區(qū),不利于石羊河流域綜合治理工程的實施。因此,如何保護石羊河流域中下游綠洲退耕區(qū)次生草地,促進該地區(qū)生態(tài)環(huán)境的保護、修復和改善是亟待解決的新課題。本研究以石羊河流域中下游的民勤綠洲不同年限(1 a、2 a、3 a、4 a、5 a、8a、15 a、24 a及31 a)退耕區(qū)次生草地為研究對象,運用時空替代法,研究植被組成以及土壤的物理特性、化學特性、生物學特性和土壤酶活性在不同土層(0-10cm、10-20cm、20-30cm及30-40cm)及季節(jié)(春夏秋冬)的變化,研究各因子之間的關系,分析退耕區(qū)次生草地土壤系統演變規(guī)律及主要驅動因素,探討該地區(qū)次生草地人工干預恢復技術對策,為退耕區(qū)次生草地的保護與利用提供了理論依據與科技支撐,獲得如下主要結果:(1)不同年限退耕區(qū)次生草地植被群落自然演變過程中,物種豐富度指數和多樣性指數呈先增大,后減小的變化趨勢,均勻度則呈逐漸增大的變化規(guī)律。樣地共發(fā)現植物34種,其中草本植物28種、灌木植物6種,隸屬14科;表現出“多數種屬于少數科、少數種屬于多數科”的特點,大部分植物種為單屬單科。植被演變過程可分為4個時期,即:一年生草本和多年生草本快速生長期(退耕1~3a)、一年生草本向多年生草本演變期(退耕3~8a)、多年生草本向灌木演變期(退耕8~24a)和以灌木為主的植被穩(wěn)定期(退耕24~31a)。(2)不同年限退耕區(qū)次生草地土壤含水量隨土層深度增加表現出“先增后減”的變化規(guī)律。表層土壤(0~20 cm)含水量變化幅度較大,下層土壤(20~40 cm)含水量差別不明顯。細砂粒含量在50%以上,粘粒含量小于10%,土壤類型為沙土。隨著次生草地自然恢復年限的延長,土壤粘粒逐漸減少,砂粒不斷增加,變化幅度最大的土層為0~10 cm。隨著退耕時間的延長,土壤孔隙度也出現了變化,但差異不明顯。(3)在退耕區(qū)次生草地土壤系統演變過程中,隨著植被恢復年限的延長,土壤中的大部分營養(yǎng)元素(有效鉀、緩效鉀、銨態(tài)氮、有效磷、全氮、速效磷)與有機質逐漸減小,而全鹽量與ph明顯增大,特別是鹽分在退耕初期(1~4a)含量較低,在退耕5年后含量明顯升高,表聚現象突出,說明土地鹽漬化嚴重,土壤質量有下降的趨勢。(4)土壤細菌、真菌及放線菌數量在退耕區(qū)次生草地自然恢復過程中表現為:細菌㧐放線菌真菌,細菌是優(yōu)勢菌群,隨土層加深與恢復年限的延長,微生物數量逐漸減小。隨著恢復年限的延長,土壤微生物生物量碳與生物量氮逐漸減小,而生物量磷呈增加趨勢;隨土層加深,土壤微生物生物量碳、生物量氮及生物量磷逐漸減小,0~10cm微生物生物量在4層微生物總生物量中占有較大的比例,表現出明顯的表聚性。(5)退耕區(qū)次生草地土壤過氧化物酶、脲酶、蔗糖酶和磷酸酶活性均表現出隨土層加深而逐漸減小的趨勢,且0~10cm酶活性在4層總酶活性中占有較大的比例。隨著退耕區(qū)次生草地恢復年限的延長,脲酶和過氧化氫酶活性逐漸減小,蔗糖酶和磷酸酶變化不明顯。(6)不同年限退耕區(qū)次生草地,土壤各相關因子都表現出季節(jié)動態(tài)變化規(guī)律,雖然不同因子變化規(guī)律不同,但大體可以歸納為2類。第一類:夏秋季較高,冬春季較低。如:土壤含水量、ph值、電導率、全氮、全磷、全鉀、有效磷、硝態(tài)氮、有機質、mg2+、ca2+、微生物生物量碳、微生物生物量氮、微生物生物量磷、過氧化氫酶和磷酸酶活性等。第二類:春冬季在土壤中含量較高,夏秋季含量較低。如:土壤速效磷、有效鉀、速效鉀、緩效鉀、hco3-、cl-和so42-等。(7)canoco是國際上一種比較成熟而且應用較為廣泛的專門做排序的軟件。排序作用就是將樣方或植物種排列在一定的空間,使得排序軸能夠反映一定的生態(tài)梯度,從而能夠解釋植被或植物種分布與環(huán)境因子之間的關系。通過典范對應分析方法(cca)研究表明:土壤粘粒、含水量、ph值、全鉀、速效鉀、速效磷、硝態(tài)氮、cl-、有機質、微生物生物量磷、脲酶、蔗糖酶等因素是退耕區(qū)次生草地土壤系統演變的主要驅動因子。其次有效鉀、硝態(tài)氮、有效磷、鉀離子、氯離子、全鹽量、微生物生物量碳、微生物生物量氮、微生物數量、碳酸氫根離子、全氮及電導率等因子也與土壤系統演變有顯著的相關性。(8)聚類分析表明:退耕區(qū)次生草地土壤系統演變過程中,5a、8a及15a左右分別是三個關鍵時期。在民勤退耕區(qū)次生草地保護過程中,從退耕第5a左右就要引起高度重視,進行人工有效干預,否則到第8 a左右就難以修復,到第15 a以后,土壤質量發(fā)生了質的變化,進一步加大了修復及保護難度,修復相當困難。
【圖文】：

風沙較大。地理景觀由荒漠戈壁、綠洲平原、境大多數區(qū)域被巴丹吉林和騰格里兩大沙漠中的流動、圖 2-1 研究區(qū)位置示意圖Fig.2-1 Location of study area schematic plot

河和古浪河（圖 2－2）（李有林，2000），8 條支流經涼州區(qū)匯集形成石羊河河流（馮繩武，1963）。目前，民勤綠洲地表水完全受人為控制，河水完全沿渠流動，加之地下水資源過度開采，區(qū)域地下水位持續(xù)下降，天然河岸植被不化，結構與功能嚴重受損，區(qū)域荒漠化加重，生態(tài)系統調控能力幾近喪失，綠護體系退化，區(qū)域內生態(tài)系統穩(wěn)定性降低，人類發(fā)展生存受到威脅。目前，石水系的大東河和西大河流入金昌市，，最后沒入其下游的昌寧盆地。另外 6 條支成六河水系，流經其上游的涼州區(qū)和古浪縣注入紅崖山水庫，經人工渠灌溉綠洲
【學位授予單位】：甘肅農業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S812


本文編號：2563884