三峡库区植物篱生态效益分析与评价

论文摘要

本论文在调查分析三峡库区现有坡耕地植物篱的配置方式和生长状况的基础上,通过研究不同植物篱（乔木类植物篱、灌木类植物篱、草本类植物篱）系统土壤物理性质、水土保持特性和土壤养分含量的差异与变化和对比植物篱系统与无植物篱措施坡耕地的土壤物理性质、水土保持特性和土壤养分含量,对植物篱改善土壤物理性质、保持水土、增加土壤养分和控制面源污染的生态效益进行了综合分析,同时提出了植物篱生态效益评价的指标体系,对不同类型和种类的植物篱生态效益进行了评价。并在此基础上确定了三峡库区的不同植物篱的结构,并对不同类型的植物篱进行了典型设计,为长江三峡库区坡耕地植物篱植物种选择、植物篱建设技术及其建设模式提供了理论依据。研究结果表明：（1）植物篱系统土壤物理性质各指标在植物篱带内、带上、带下和带间坡耕地存在一定的变异性,土壤容重、土壤孔隙度、土壤含水量、土壤饱和导水率、土壤水稳性团聚体的变异系数分别为11.1%,9.8%,17.9%,51.2%和16.3%。土壤养分含量在植物篱系统表现出一定的规律性,自篱间坡耕地至植物篱带呈增加的趋势,至植物篱带下土壤养分含量减小。植物篱对土壤颗粒分布具有显著影响,3种植物篱带前、带内和带下土壤粘粒平均含量比带间坡耕地土壤分别高18.5%,26.0%和16.3%,土壤沙粒含量分别减小了14.2%,16.3%和12.0%。乔木类、草本类和灌木类植物篱带内土壤抗冲指数比带间坡耕地分别提高了121.2%,60.7%和108.3%；土壤抗蚀性在植物篱系统中表现出一定的变异性。（2）植物篱措施能显著改善植物篱系统土壤理化性质,和无植物篱措施的坡耕地相比,植物篱系统土壤孔隙度、土壤含水量、饱和导水率、水稳性团聚体平均分别增加了9.3%,25.6%,68.4%和11.5%,而土壤容重减小了8.3%。土壤抗冲性和抗蚀性指数平均分别增加了48.3%和53.0%。植物篱系统土壤有机质、全氮、有效氮、全钾、有效钾、全磷,有效磷的平均含量比无植物篱措施的坡耕地分别增加了31.5%,40.3%,31.2%,7.6%,71.3%,76.4%和57.3%,阳离子交换量平均增加了23.1%。植物篱通过增加植物篱系统有机质、改善土壤入渗性能、拦截土壤颗粒的作用和通过根系的固土作用来发挥其改善土壤物理性质、保持水土、增加土壤养分和控制面源污染的生态效益。（3）植物篱系统土壤体积分形维数与土壤物理性质、土壤养分含量具有显著的相关性,能够定量表征指物理系统土壤物理理性质和土壤养分元素的变化,可作为评价植物篱系统土壤物性质和养分变化的定量综合指标。（4）建立了植物篱系统土壤抗冲性与土壤孔隙度、土壤含水量、土壤饱和导水率、土壤水稳性团聚体、土壤粉粒含量、土壤粘粒含量、土壤根重密度、土壤有机质9个指标的模型为：AS=-37.099-0.311SP+1.135SVW+0.568SC-0.300WSA.0.114AE+0.858SILT+2.866CLAY+30.004ROOT-0.129SOM（5）遵循层次分析法原理,应用熵值法与专家评分法计算指标权重和层次分析法相结合对不同类型和不同种类植物篱的生态效益进行了评价,结果表明：不同类型植物篱综合生态效益：灌木类植物篱>乔木类植物篱>草本类植物篱,不同种类植物篱：黄荆+臭椿植物篱的综合生态效益最大,而毛豆类植物篱具有较高的增加土壤养分的生态效益,紫背天葵+旱菜植物篱的控制面源污染的生态效益最大。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 文献综述
• 1.1 研究的目的与意义
• 1.2 植物篱的概念和研究历程
• 1.3 国内外研究现状及发展趋势
• 1.3.1 植物篱结构研究进展
• 1.3.2 植物篱的生态效益研究进展
• 1.3.3 植物篱经济效益研究进展
• 1.3.4 植物篱物种筛选研究进展
• 1.4 植物篱在我国的应用现状
• 1.5 植物篱在我国应用中存在的问题
• 1.5.1 植物篱的高度、栽植密度和植物篱带间距的控制
• 1.5.2 植物篱研究的区域和植物篱物种
• 1.5.3 植物篱的推广和应用
• 1.6 植物篱研究展望
• 2 研究区概况
• 2.1 三峡库区概况
• 2.1.1 地质地貌
• 2.1.2 气象水文
• 2.1.3 土壤
• 2.1.4 植被
• 2.1.5 坡耕地概况
• 2.2 调查区概况
• 2.2.1 江津调查区
• 2.2.2 忠县调查区
• 2.2.3 秭归调查区
• 2.3 调查区域植物篱概况
• 3 研究内容与研究方法
• 3.1 研究目标
• 3.2 研究内容
• 3.3 研究的技术路线
• 3.4 研究方法
• 3.4.1 调查样地和土壤采样点的布设
• 3.4.2 样地特征调查
• 3.4.3 植物篱结构的调查
• 3.4.4 土壤理化性质及水土保持特性的测定
• 3.4.5 数据分析
• 4 植物篱系统土壤物理性质及其水平变异
• 4.1 结果与分析
• 4.1.1 不同植物篱系统土壤物理性质
• 4.1.2 不同植物篱土壤物理性质的水平变异
• 4.2 讨论
• 4.2.1 不同植物篱对土壤物理性质的影响
• 4.2.2 不同植物篱对土壤物理性质水平变异的影响
• 4.3 小结
• 5 植物篱系统土壤养分特征及其平面分布
• 5.1 结果与分析
• 5.1.1 不同植物篱系统土壤养分特征
• 5.1.2 不同植物篱系统土壤养分平面分布
• 5.2 讨论
• 5.2.1 不同植物篱对土壤养分的影响
• 5.2.2 不同植物篱对土壤养分平面分布的影响
• 5.3 小结
• 6 植物篱系统土壤颗粒分布及其分形特征
• 6.1 分形理论
• 6.2 结果与分析
• 6.2.1 不同植物篱系统土壤颗粒分布及其分型维数
• 6.2.2 土壤颗粒组成和土壤分形维数
• 6.2.3 土壤分形维数与土壤理化性质
• 6.3 讨论
• 6.3.1 土壤颗粒组成对土壤分形维数的影响
• 6.3.2 不同植物篱对土壤颗粒分布及其分形维数的影响
• 6.3.3 土壤分形维数与土壤理化性质的关系
• 6.4 小结
• 7 植物篱系统土壤抗冲、抗蚀特征
• 7.1 结果与分析
• 7.1.1 不同植物篱系统土壤抗冲、抗蚀特征
• 7.1.2 植物篱系统土壤抗冲与土壤理化性质关系
• 7.1.3 土壤抗冲形成过程的主成分分析
• 7.1.4 不同植物篱系统土壤抗冲模型及模型评价
• 7.2 讨论
• 7.2.1 土壤特性对抗蚀、抗冲性的影响
• 7.2.2 不同植物篱对土壤抗蚀、抗冲性的影响
• 7.3 小结
• 8 植物篱生态效益综合分析
• 8.1 结果与分析
• 8.1.1 植物篱对坡耕地土壤理化性质的影响
• 8.1.2 植物篱增加坡耕地土壤有机质的效应
• 8.1.3 植物篱改善坡耕地土壤渗透性的效应
• 8.1.4 植物篱增加坡耕地土壤根系的效应
• 8.1.5 植物篱物拦截土壤颗粒的效应
• 8.2 讨论
• 8.2.1 植物篱改良土壤物理性质的效益
• 8.2.2 植物篱保持水土的效益
• 8.2.3 植物篱增加土壤养分的效益
• 8.2.4 植物篱控制面源污染的效益
• 8.3 小结
• 9 植物篱生态效益综合评价
• 9.1 评价指标体系及评价指标说明
• 9.1.1 评价指标体系
• 9.1.2 评价指标说明
• 9.2 评价方法及评价过程
• 9.2.1 数据预处理
• 9.2.2 数据无量纲处理
• 9.2.3 评价指标权重确定
• 9.2.4 综合评价指标体系判断矩阵计算
• 9.3 结果与分析
• 9.3.1 不同类型植物篱生态效益评价
• 9.3.2 不同种类植物篱生态效益评价
• 9.4 讨论
• 9.5 小结
• 10 植物篱结构的确定和植物篱典型设计
• 10.1 植物篱物种选择
• 10.2 植物篱结构确定
• 10.2.1 植物篱带间距确定
• 10.2.2 植物篱栽植密度确定
• 10.3 不同植物篱典型设计
• 10.3.1 树（草）种选择
• 10.3.2 植物配置与造林密度
• 10.3.3 栽植技术
• 10.4 小结
• 11 结论与建议
• 11.1 结论
• 11.2 建议
• 附录
• 参考文献
• 个人简介
• 导师简介
• 获得成果目录
• 致谢