黄土高原退耕地土壤水分养分与碳密度的研究

论文摘要

本文以黄土丘陵沟壑区实施的退耕还林还草工程为背景,通过野外调查、样品采集和室内分析结合的方式,采用时间与空间相结合的方法,较深入地对神木六道沟流域和安塞县五里湾流域内不同人工林草植被恢复模式下土壤理化性质及生态效应进行了研究。揭示了退耕还林还草中植被恢复与土壤性质变化之间相互关系,明确在继续实施退耕还林还草政策中如何进行土壤管理以及植被选择,为科学评价黄土丘陵沟壑区退耕还林的生态效应和植被恢复效果提供了重要依据。主要结论如下:(1)在神木县六道沟研究区域,不同植被土壤含水量均随土层深度的增加而递增。与对照农田相比,土壤有机碳、全氮和全磷含量在0～20cm的土层深度上增加更明显;全钾含量的变化幅度不大。柠条和苜蓿地土壤有机碳、全氮、全磷和全钾含较高,而农田和撂荒较低。退耕植被表层土壤有机碳和全氮含量较底层高。不同植被类型下,植被生物量大小有一定差异,即撂荒<苜蓿<柠条。同一种植被地上和地下生物量也存在差异,植被生物量都是地上大于地下。(2)在安塞县五里湾研究区域,与对照农田相比,不同植被类型下土壤含水量从小到大顺序为,刺槐<农田<苜蓿<撂荒<柠条<沙棘,刺槐人工林0～100cm土层的土壤含水量随退耕年限增加有递减变化。可见,退耕年限较久的刺槐林耗水性强,而灌木和草本植被的恢复更有利于提高土壤保水能力。土壤容重受退耕年限和植被类型的影响都较小,但是,随土层深度增加而递增。土壤有机碳、碳密度和全氮含量在0～40cm的土层深度上增加更明显;全磷、全钾含量的变化幅度不大,如不同退耕年限的刺槐人工林土壤养分和碳密度都有大幅度提高,柠条和沙棘在植被恢复中的全磷和全钾含量要低于对照农田。随着植被恢复年限的增加,不同植被恢复模式下各养分含量增加。所以,不同植被类型也对土壤养分指标有不同影响,刺槐人工林对土壤的改良效果最好,灌木与草本效果都较小而且差距不大。不同植被类型下,植被生物量大小有一定差异,即撂荒<苜蓿<沙棘<柠条。刺槐人工林生物量(地上和地下)整体随退耕年限的增加呈现增加趋势,相同年限刺槐林茎生物量和碳含量占各总量的比例最大。相同年限退耕植被均是地上部分生物量大于地下部分,刺槐人工林各器官生物量从大到小顺序是茎>根>叶。随着退耕年限增加的植被碳密度碳库主要分配在茎器官,并且随着退耕时间的增加茎生物量碳密度所占的比例逐渐增加。但是,刺槐各器官植被碳含量受退耕年限的影响较小。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 综述
• 1.1 研究的目的和意义
• 1.2 选题依据
• 1.3 国内外研究
• 1.3.1 土壤水分研究
• 1.3.2 土壤养分研究
• 1.3.3 植被碳密度随退耕还林还草时间的变化研究
• 1.3.4 植被碳密度随退耕还林还草空间的变化研究
• 1.3.5 土壤碳密度随退耕还林还草时间的变化研究
• 1.3.6 土壤碳密度随退耕还林还草空间的变化研究
• 1.3.7 不同植被类型对土壤碳密度时空动态的变化研究
• 1.3.8 存在问题
• 第2章 研究区域概况与研究方法
• 2.1 研究区域概况
• 2.1.1 神木县研究区域概况
• 2.1.2 安塞县研究区域概况
• 2.2 样地选择
• 2.3 样品采集与分析
• 2.3.1 土壤样品采集
• 2.3.2 植物样品采集
• 2.4 研究方法及技术路线
• 2.5 数据分析与计算方法
• 第3章 神木县六道沟流域退耕植被下土壤水分养分与有机碳研究
• 3.1 不同退耕植被对土壤水分的影响
• 3.2 不同退耕植被对土壤有机碳的影响
• 3.3 不同退耕植被对土壤全氮含量的影响
• 3.4 不同退耕植被对土壤全磷的影响
• 3.5 不同退耕植被对土壤全钾的影响
• 3.6 不同退耕植被对生物量的影响
• 3.7 小结
• 3.7.1 不同退耕植被土壤水分变化特征
• 3.7.2 不同退耕植被土壤养分变化特征
• 3.7.3 不同退耕植被生物量变化特征
• 第4章 安塞县不同退耕年限刺槐人工林土壤水分养分和有机碳研究
• 4.1 不同退耕年限刺槐人工林对土壤水分的影响
• 4.2 不同退耕年限刺槐人工林对土壤有机碳和碳密度的影响
• 4.3 不同退耕年限刺槐人工林对土壤全氮的影响
• 4.4 不同退耕年限刺槐人工林对土壤全磷的影响
• 4.5 不同退耕年限刺槐人工林对植被生物量的影响
• 4.6 不同退耕年限刺槐人工林对植被碳密度的影响
• 4.7 小结
• 4.7.1 不同退耕年限刺槐人工林土壤水分、容重变化特征
• 4.7.2 不同退耕年限刺槐人工林土壤养分、碳密度变化特征
• 4.7.3 不同退耕年限刺槐人工林植被生物量、碳密度变化特征
• 第5章 安塞县退耕灌木和草本植物对土壤水分养分和有机碳的影响研究
• 5.1 退耕灌木和草本植物对土壤水分的影响
• 5.2 退耕灌木和草本植物对土壤容重的影响
• 5.3 退耕灌木和草本植物对土壤有机碳的影响
• 5.4 退耕灌木和草本植物对土壤有机碳密度的影响
• 5.5 退耕灌木和草本植物对土壤全氮含量的影响
• 5.6 退耕灌木和草本植物对土壤全磷的影响
• 5.7 退耕灌木和草本植物对土壤全钾的影响
• 5.8 退耕灌木和草本植物土壤有机碳与全氮相关性
• 5.9 退耕灌木和草本植物生物量
• 5.10 小结
• 5.10.1 退耕灌木和草本植物土壤水分、容重变化特征
• 5.10.2 退耕灌木和草本植物土壤养分、碳密度变化特征
• 5.10.3 退耕灌木和草本植物生物量变化特征
• 第6章 讨论
• 第7章 结论与展望
• 7.1 主要结论
• 7.1.1 土壤水分、容重变化特征
• 7.1.2 土壤养分、碳密度变化特征
• 7.1.3 植被生物量、碳密度变化特征
• 7.2 创新点
• 7.3 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介