华西雨屏区四种退耕还林模式土壤理化性质及酶活性动态研究

论文摘要

退耕还林对土壤肥力质量影响的长期研究是保障退耕还林工程顺利进行的重要组成部分之一,现有的研究主要通过空间代替时间的方法间接理解植被恢复过程对土壤生态过程影响,而长期的定位研究（特别是在植被恢复初期）还鲜有报道。本文通过对四川省洪雅县四种退耕还林模式土壤养分和酶活性的动态研究,揭示退耕初期植被与土壤互动过程,评价各退耕还林模式对土壤肥力的影响,为退耕还林的可持续经营提供理论依据。研究结果表明:1.林（竹）+草模式兼顾了生态和经济双重效益,在满足经济产出,人为干扰较大,树（竹）进草退,施肥停止等综合因素的影响下,土壤理化性质年际变化处于不稳定的状态。各模式土壤物理性状改善不明显。2005-2007年,由于林分郁闭,牛鞭草退出,土壤容重和土壤孔隙度逐渐向良性方向发展;土壤全量养分大致呈先增加后减少的趋势;速效养分含量变化起伏较大,2004年施肥逐渐停止后,土壤铵态氮、有效磷和速效钾含量有不同程度的增加;土壤有机质因土地利用方式和管理措施的影响,积累不显著,并且各模式变化不同。2005-2007年,各林分土壤全量养分库变化幅度减小,养分变化趋于稳定。2.各土壤养分具有明显的时间动态变化,不同模式土壤养分随季节或月份变化有不同的变化。各模式土壤全量养分季节变化幅度与农耕地相比较小。光皮桦土壤有机质含量在秋季最高,春季最低;其余模式秋季最高,夏季最低。各模式土壤水解氮含量全年走势大致相同,都在7月最低。慈竹土壤有效磷含量丰富,慈竹、苦竹土壤有效磷含量变化趋势相似,都是4月最大,7月最小。光皮桦土壤有效磷含量变化波动较小,1月最大,4月最小。与其他各模式相比,杂交竹土壤有效磷含量缺乏且变化较小,10月最大,1月最小。杂交竹土壤速效钾含量较缺乏,低峰期在10月至次年1月;其余模式则在这一时期维持在一个较高的水平,4月至7月有所下降。3.各退耕模式土壤脲酶在冬季最低,杂交竹和光皮桦土壤脲酶在夏季最高;慈竹和苦竹在春季最高。各退耕模式的土壤蔗糖酶在秋季最高,慈竹和光皮桦的土壤蔗糖酶在冬季最低;杂交竹和苦竹的土壤蔗糖酶在春、夏季较低。慈竹土壤过氧化氢酶在夏季最高,春季最低;而其它模式均呈类正弦曲线变化,在冬季最高,春季最低。苦竹土壤酸性磷酸酶活性在秋季最低,夏季最高;杂交竹土壤酸性磷酸酶活性在春季最高,冬季最低;慈竹和光皮桦均在冬季最高,慈竹夏季最低,光皮桦则是春季最低。各模式土壤中性磷酸酶活性均在夏季最高;慈竹和苦竹在冬季最低,杂交竹在秋季最低,光皮桦在春季最低。4.在本文中,全钾的垂直分布在不同的模式中存在一定的差异。杂交竹、慈竹和苦竹土壤全钾含量下层高于上层,而光皮桦则是上层高于下层。除全钾以外,各退耕模式和农耕地土壤养分和酶活性都是表层高于下层,具有明显的表聚效应。5.本研究应用因子分析建立的退耕还林不同模式对土壤肥力影响效果的指标评价体系表明,全氮、水解氮、有机质、酸性磷酸酶和物理性质指标在评价土壤肥力时,具有十分重要的作用;土壤全磷、全钾、有效磷和土壤酶活性指标也是土壤肥力评价的重要因子;而速效钾对土壤肥力评价的贡献较小。用土壤综合肥力指标值（IFI）进一步评价各样地的土壤肥力的顺序依次为:慈竹上层＞光皮桦上层＞苦竹上层＞慈竹下层＞光皮桦下层＞苦竹下层＞农耕地上层＞杂交竹上层＞杂交竹下层＞农耕地下层。可见,随着时间的推移,各模式土壤肥力也发生了一定的改变。慈竹、苦竹和光皮桦上层的土壤肥力已经超过农耕地上层,这表明退耕还林的生态效益已开始有所显现。6.在兼顾生态效益和经济效益的基础上,根据各模式土壤肥力综合指数以及速效养分动态变化特点,筛选出该区值得推广的生态与经济功能兼备的退耕还林模式是光皮桦+慈竹+牛鞭草。并且拟定了各模式土壤养分管理措施,以保持生态效益和经济效益的相对平衡。只要辅以科学合理的经营管理措施必将实现该推广模式的可持续发展。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 前言
• 1 文献综述
• 1.1 坡耕地退化原因
• 1.2 坡耕地植被恢复的途径
• 1.3 退耕还林（草）
• 1.3.1 退耕还林理论基础
• 1.3.2 生态效益
• 1.3.3 经济效益
• 1.3.4 社会效益
• 1.4 退耕地植被恢复对土壤理化性质及酶活性的影响
• 1.4.1 对土壤理化性质的影响
• 1.4.2 退耕地植被恢复对土壤酶活性的影响
• 1.5 土壤养分、土壤酶活性的关系
• 1.6 研究中存在的问题
• 2 实验设计
• 2.1 研究目的及意义
• 2.2 研究内容
• 2.3 研究方法
• 2.3.1 研究区域概况
• 2.3.2 样地布设
• 2.3.3 样品采集
• 2.3.4 土壤样品分析
• 2.4 数据分析
• 3 结果与分析
• 3.1 四种退耕还林模式土壤理化性质年际动态
• 3.1.1 土壤物理性质年际动态
• 3.1.2 土壤全量养分年际动态
• 3.1.3 土壤速效养分年际动态
• 3.1.4 土壤有机质年际变化
• 3.2 四种退耕还林模式和农耕地土壤养分季节动态
• 3.2.1 土壤全量养分季节动态
• 3.2.2 土壤速效养分季节动态
• 3.2.3 土壤有机质季节动态
• 3.3 四种退耕还林模式和农耕地土壤酶活性季节动态
• 3.4 四种退耕还林模式和农耕地土壤养分和酶活性垂直分布特征
• 3.4.1 土壤全量养分垂直分布特征
• 3.4.2 土壤速效养分垂直分布特征
• 3.4.3 土壤有机质垂直分布特征
• 3.4.4 土壤酶活性垂直分布特征
• 3.5 四种退耕还林土壤理化性质、酶活性间相关性分析
• 3.5.1 土壤物理性质与土壤养分的相关性分析
• 3.5.2 土壤物理性质与土壤酶活性相关性分析
• 3.5.3 土壤酶活性与土壤养分的相关性分析
• 3.6 土壤肥力评价
• 3.6.1 评价指标的选择
• 3.6.2 评价指标主成分分析
• 3.6.3 肥力得分值计算
• 3.6.4 各退耕还林模式土壤肥力综合评价
• 4 结论与讨论
• 4.1 各模式土壤理化性质年际变化
• 4.2 各退耕模式土壤养分和酶活性时间动态
• 4.3 土壤养分和酶剖面特征
• 4.4 各退耕模式土壤肥力差异
• 4.5 各模式经营管理措施
• 参考文献
• 致谢