黄土丘陵区人工沙棘林生态作用研究

论文摘要

沙棘是黄土高原区主要的水土保持灌木,也是能够在黄土高原地区森林带、森林草原带和典型草原带同时分布的少数树种之一,在该区发挥着巨大的水土保持和生态环境改善作用。本文采用野外观测试验和室内分析相结合的方法,在黄土丘陵半干旱区的安塞研究了不同林龄阶段沙棘林对土壤水分、养分的影响,沙棘及混交林的水土保持功能及林下植物多样性、种子库等,以期为黄土高原地区正确评价人工沙棘林不同生长发育阶段的生态作用及其稳定性评价提供依据。取得主要结论如下:1.沙棘林地的土壤水分有着明显的垂直变化和季节变化,且表现出一定的规律性。在测定年份不同林龄沙棘林地0~600cm土层含水量差异较小,150~400cm土层存在明显干层,平均含水量仅为5.48%,400~600cm土层含水量有明显随林龄增加而减小的规律;沙棘林地土壤含水量随着林龄的增大,在整个生长季的0~150cm,150~400cm和400~600cm土层均减小。其中沙棘林地在400~600cm土层的含水量分别为10.2%,10.1%,8.6%和7.2%。2.沙棘林具有显著减少径流的作用,随着林龄的增加,其作用逐渐增大。4龄时减少径流的作用显著增强。11龄沙棘林产流量为2.54t/hm2,产流率仅为8.6%。随着林龄的增加,沙棘林产流量与产生径流的降水量的比率呈逐渐减小的趋势,1~4龄沙棘林是幼林阶段,对水分的消耗和拦蓄降水的能力较弱,其比率为5.43%~6.63%;5龄以后迅速减小,仅为1.13%。沙棘纯林比混交林和油松林在减小径流方面表现更显著。沙棘林减少产沙量的作用随着林龄的增大而逐渐增强。5龄以后沙棘林分结构稳定,水土保持效益显著,沙棘纯林产沙量分别是沙棘杨树林、沙棘油松林和荒坡的11.5%、49.9%和10.1%。3.沙棘林养分主要富集在0~10cm土层。随着土层深度增加,林地土壤全N、碱解N、全P、速效P、有机质含量减小;随着林龄的增加,10cm以上土层的全N含量均呈增加的趋势,除20~30cm土层外,10cm以下土层全N含量则随着林龄增加而减小,但变化幅度很小,不同土层全P含量呈不同的变化趋势,0~5cm土层逐渐减小,其它层次则有增加趋势,不同土层沙棘林地速效P含量则有减小的趋势,同一土层不同林龄沙棘林有机质含量差异不显著。沙棘林地土壤呈碱性,pH值在8~8.6之间变化,不同林龄之间的pH值变异较小,增减幅度都在1%左右。4.沙棘基径、标准高和冠幅及生物量等都随着林龄的增加明显增大,与4龄相比较,8、12、15龄沙棘林的基径分别增加了59.8%、167.6%、199%;标准株高增加分别为22.1%、57.9%、105.7%;冠幅增加分别为113.6%、400.1%、441.7%。主干生物量以4~12龄最为显著,由4龄的1.9 kg/m2增加到8.6 kg/m2。12龄以后增加缓慢;干枝生物量也表现出了类似的规律,即4~12龄增加迅速,12龄以后增加缓慢;8、12、15龄林地总生物量为4龄林的242%、583%、600%。5.4、8、12龄沙棘地地上植被的物种多样性指数和群落均匀度指数均较15龄沙棘地大。沙棘林下种子库的分布有一定的层次性,0~4cm土层是种子分布的主要层次,分别占林下种子总量的60%,72%,67%和61%。不同林龄沙棘林土壤种子种类差异不大,说明沙棘生长不会破坏土壤的种子资源。随着林龄的增加,沙棘林土壤种子库多样性指数和均匀度指数明显增长。沙棘地土壤种子库丰富度4龄和12龄较高,其中12龄沙棘的丰富度最高,达3.6926;8龄和15龄保持一样的低水平。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的目的与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究简况
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.2.3 研究的不足及需要开展的工作
• 第二章 研究内容与方法
• 2.1 研究区自然概况
• 2.2 研究内容
• 2.2.1 土壤水分效应
• 2.2.2 水土保持效益
• 2.2.3 土壤养分效应
• 2.2.4 沙棘林及其对林下植物多样性影响
• 2.3 研究方法
• 2.3.1 样地基本情况
• 2.3.2 土壤水分
• 2.3.3 径流泥沙量
• 2.3.4 土壤养分
• 2.3.5 沙棘林生长及林下植物多样性调查
• 第三章 不同林龄沙棘林对土壤水分的影响
• 3.1 沙棘根系的分布特征
• 3.2 沙棘林地土壤含水量
• 3.2.1 不同林龄林地土壤含水量
• 3.2.2 土壤水分季节变化
• 3.2.3 土壤含水量与降水季节变化的关系
• 3.3 本章小结
• 第四章 不同林龄人工沙棘林的水土保持效益
• 4.1 人工沙棘林地产流分析
• 4.1.1 林地产流随林龄的变化
• 4.1.2 林地产流量与降水的关系
• 4.2 沙棘混交林地产流分析
• 4.2.1 沙棘及其混交林的减水效益
• 4.2.2 沙棘及其混交林的减沙效益
• 4.3 本章小结
• 第五章 不同林龄人工沙棘林的土壤养分效益
• 5.1 沙棘根系的增肥作用
• 5.2 不同林龄沙棘林地土壤养分
• 5.2.1 全N 和碱解N
• 5.2.2 全P 和速效P
• 5.2.3 有机质含量与pH 值
• 5.3 本章小结
• 第六章 人工沙棘林生长及其对林下植物多样性影响
• 6.1 沙棘的生物学特性
• 6.2 沙棘林生长及生物量
• 6.2.1 沙棘林生长
• 6.2.2 沙棘林生物量
• 6.3 沙棘林下植物多样性
• 6.4 林下植被生物量
• 6.5 林下种子库
• 6.6 本章小结
• 第七章 结论
• 参考文献
• 附页
• 致谢
• 作者简介