黄土区植被类型对土壤有机碳的影响

论文摘要

黄土高原总面积64万平方公里,属于典型的干旱半干旱气候类型,是我国主要生态脆弱区之一。该地区降水量低而多变、干旱与水土流失都十分突出。多种不利因素（如植被退化、土壤侵蚀和流失）的共同作用,严重制约了黄土高原地区土壤有机碳的积累。恢复植被不仅是防治土壤侵蚀的重要措施,更是影响土壤有机碳积累的重要因素。本研究以黄土高原丘陵沟壑区燕儿沟流域、子午岭林场和南泥湾林场以及高原沟壑区的王东沟小流域为例,系统研究了植被类型以及地上凋落物输入量对土壤有机碳积累及周转的影响,主要结果如下:1.植被类型对黄土丘陵区流域表层土壤有机碳的影响有显著差异。自然恢复的辽东栎群落SOC含量为29.5 g kg-1,其次为黄刺梅,狼牙刺群落11.6-21.3 g kg-1,铁杆蒿（+长芒草）群落为8.4-10.6 g kg-1。人工建造的刺槐林5.53-11.9 g kg-1,小叶杨12.8-18.4 g kg-1,沙棘群落为8.7 g kg-1,仁用杏为4.7 g kg-1,苹果园SOC含量3.4-3.9 g kg-1,退耕苜蓿为4.2 g kg-1,耕地3.3-4.8 g kg-1。自然恢复的灌丛群落和人工乔木群落可有效地改变坡面SOC含量与分布。土壤有机碳氮具有显著线性关系,而C/N比例和作用区间随着农田到林地的演变而变大。植被类型由农地变为天然林草地后,土壤碳氮积累速度加快,到该地区的顶级植被群落SOC与耕地相比提高6倍以上。与人工建造植被相比,天然恢复植被对土壤有机碳氮积累具有显著的优势:有机碳氮积累速度快;潜力大。2.植被类型对黄土丘陵区流域剖面土壤有机碳的影响差异显著。人工恢复植被0-5cm土层土壤有机碳含量在4.7-14.8 g kg-1之间,天然恢复植被在12.6-46 g kg-1之间。天然恢复植被与人工植被相比,5-40 cm土层土壤有机碳含量也有不同程度的提高,在40 cm土层以下土壤有机碳含量差异不显著。总体上看,土壤剖面土壤有机碳含量呈现出随植被演替而逐渐增加的趋势。与人工建造植被相比,天然恢复植被对土壤有机碳氮积累具有显著的优势:有机碳氮积累速度快,潜力大,影响深;由耕地、草地、灌木到乔木的植被正向岩体对土壤剖面有机碳有显著的促进作用。3.在黄土丘陵地区,不同植被群落条件下的凋落物存在显著差异,天然草地、灌木、乔木凋落物积累量依次为5.3、12.1和32.4 t ha-1;但人工灌木和乔木林的凋落物积累量分别为6.7和11.4 t ha-1,分别是天然灌木和乔木的1/2和1/3。随着植被的恢复,天然植被凋落物的C/N高于人工植被（刺槐林除外）。与耕地SOC（4.67g kg-1）相比,天然灌木地SOC提高5.9倍,人工灌木地提高1.8倍;天然乔木提高8.0倍,而人工乔木仅提高4.0倍。凋落物积累量与0-20 cm土层土壤有机碳存在显著的线性相关关系,决定系数R2达到0.8268以上,但20 cm以下线性相关关系不显著。凋落物积累量与0-10 cm土壤可溶性碳含量存在显著的线性相关关系,决定系数R2达到0.8926以上,与10-60 cm土层线性相关关系不显著。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究目的、意义、及选题依据
• 1.2 文献综述
• 1.2.1 土壤有机碳周转及其研究进展
• 1.2.2 生态系统中凋落物研究进展
• 1.2.3 凋落物对土壤性状和土壤有机碳影响研究进展
• 1.2.4 存在的问题与展望
• 1.3 研究内容和技术路线
• 第二章 材料与方法
• 2.1 研究区概况
• 2.1.1 燕儿沟
• 2.1.2 南泥湾
• 2.1.3 子午岭
• 2.1.4 黄土高塬沟壑区长武王东沟
• 2.2 土壤样品采集与制备
• 2.2.1 流域内表层土壤样品的采集与制备
• 2.2.2 流域内剖面土壤样品采集与制备
• 2.2.3 燕儿沟流域大坡面土壤样品的采集
• 2.3 凋落物样品的采集与制备
• 2.3.1 燕儿沟、子午岭、南泥湾流域植被调查及凋落物样品的采集及制备
• 2.4 分析项目及测定方法
• 2.4.1 土壤样品的分析测定
• 2.4.2 凋落物样品的分析测定
• 2.4.3 数据处理及统计分析
• 第三章 植被类型对黄土丘陵区流域表层土壤有机碳氮的影响
• 3.1 前言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 试验点概况
• 3.2.2 采样与分析方法
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 植被类型对土壤有机碳积累的影响
• 3.3.2 植被类型对坡面土壤有机碳分布的影响
• 3.3.3 植被类型对土壤碳氮比的影响
• 3.4 结论与讨论
• 第四章 植被类型对黄土丘陵区剖面土壤有机碳氮的影响
• 4.1 前言
• 4.2 材料与方法
• 4.2.1 试验点概况
• 4.2.2 采样与分析方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 人工植被恢复过程中剖面土壤有机碳的变化
• 4.3.2 天然植被恢复过程中剖面土壤有机碳的变化
• 4.3.3 天然和人工植被恢复过程中差异比较
• 4.3.4 天然与人工不同植被恢复条件下剖面 C:N 比
• 4.4 结论与讨论
• 第五章黄土区人工与天然植被对凋落物量和土壤有机碳变化的影响
• 5.1 前言
• 5.2 材料与方法
• 5.2.1 试验点概况
• 5.2.2 凋落物和土壤样品的采集
• 5.2.3 样品分析与数据处理
• 5.3 结果与分析
• 5.3.1 植被恢复类型对地表凋落物积累量及其 C/N 比的影响
• 5.3.2 植被恢复类型对表层及剖面土壤有机碳、可溶性碳的影响
• 5.3.3 凋落物积累量对表层及剖面土壤有机碳、土壤可溶性碳的影响
• 5.4 结论
• 第六章 主要结论与建议
• 6.1 植被类型对黄土丘陵区流域表层土壤有机碳的影响
• 6.2 植被类型对黄土丘陵区流域剖面土壤有机碳的影响
• 6.3 黄土区人工与天然植被对凋落物量和土壤有机碳变化的影响
• 6.4 本研究的不足和亟待解决的问题（展望）
• 参考文献
• 作者简介