黄土高原农林复合系统地下互作机理及管理

论文摘要

生物埂和植物篱是我国黄土坡面主要的农林复合形式。对组成生物埂和植物篱的林木根系及其对系统界面的土壤水分影响进行研究，是了解农林复合系统不同组分间的竞争机理、选择复合系统树种、系统设计和调控技术等的基础，具有重要的理论意义和实践价值。 采用布设坐标的整株挖掘法，对柽柳、杞柳、柠条、杨树、山毛桃、山杏等的根系结构特征进行了研究，同时采用旱季土壤水分定位观测方法对柽柳生物埂、杞柳生物埂、柠条生物埂和杨树生物埂，以及隔坡水平沟杏树植物篱和苹果植物篱界面附近土壤水分的空间变化进行了研究，并运用理论生态学种间关系的理论，探讨了生物埂和隔坡水平沟植物篱系统竞争的管理措施。 研究结果表明：1)柽柳属于典型的垂直根型树种，营养空间为弱度侵入垂直扩展型，可伸入地下超过7.00m，并表现出了一定的生态可塑性，对土壤水分的影响在垂直和水平方向上均超过2.00m；2)杞柳无明显垂直根系，分布较浅，具有复合根型和变态根型的特征，属于重度侵入水平扩展的营养空间类型，对界面土壤水分的影响在垂直和水平方向上分别达到了2.00m和4.37m；3)柠条根型多变，可塑性明显，营养空间属于重度侵入垂直扩展型；4)两种杨树（新疆杨、河北杨）根型均为典型的复合根型，栽植位置不同，表现出很强的生态可塑性，营养空间属于中度—重度侵入水平扩展型，对界面土壤水分的水平影响范围为3.99m，垂直影响幅约为1m左右；5)山毛桃属于复合根型，山杏属于垂直根型—复合根型的过渡类型；6)柽柳、杞柳、柠条、新疆杨四个树种根系生物量和根长随深度均遵从R=aehz（R为根系生物量或根系长度，Z为土层深度，a和b为常数。）的指数下降规律；7)隔坡水平沟植物篱对界面水分的影响范围主要集中在0.5倍树高的范围内，缓坡杏树和苹果植物篱主要利用坎上土层的水分资源，陡坡则主要利用坎下的水分资源，杏树植物篱对界面的影响范围大于节果植物篱。 研究建议：1)在黄土区坡面梯田埂坎应大力发展生物埂，且以单行栽植为宜，但在田面较窄（＜5m）的梯田埂坎上不主张发展耗水量大的乔灌木树种；2)柽柳是较为理想的农林复合灌木种，可采用1m株距栽植在阳坡梯田埂坎上；3)杞柳应在条件较好的阴坡梯田埂坎上栽植，栽植位置应在稍微靠下的软硬埂接合部，并及时平茬调控或与秋粮作物搭配；4)柠条可在阳坡梯田埂坎上靠近硬埂的地方栽植；5)杨树、

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 1 引言
• 1.1 国际农林复合研究现状
• 1.1.1 农林复合系统种间互作
• 1.1.2 农林复合系统的根系管理
• 1.2 国内研究现状
• 1.3 研究趋势与展望
• 2 研究区概况
• 2.1 黄土区概况
• 2.1.1 黄土区自然资源概况
• 2.1.2 黄土区社会经济条件概况
• 2.2 研究基地基本情况
• 2.2.1 宁县西吉研究基地
• 2.2.2 山西吉县研究基地
• 3 研究内容及研究方法
• 3.1 研究内容
• 3.1.1 林木根系构型
• 3.1.2 根系分布特征
• 3.1.3 根系营养空间及伸展模式
• 3.1.4 梯田生物埂界面土壤水分变化特征
• 3.1.5 隔坡水平沟植物篱复合系统界面土壤水分分布特征
• 3.1.6 基于农林复合系统种间互作的管理
• 3.2 研究方法
• 3.2.1 根系构型
• 3.2.2 根系分布
• 3.2.3 土壤水分研究方法
• 3.3 技术路线
• 4 梯田生物埂林木根系构型
• 4.1 根系形态种类和根型分类
• 4.2 几种生物埂林木根系构型
• 4.2.1 柽柳根型
• 4.2.2 杞柳根型
• 4.2.3 柠条根型
• 4.2.4 杨树根型
• 4.2.5 山毛桃和山杏根型
• 4.3 小结
• 5 梯田生物埂林木根系分布特征
• 5.1 梯田生物埂林木根系分层分布
• 5.1.1 柽柳根系生物量及长度分布
• 5.1.2 杞柳根系生物量及长度分布
• 5.1.3 柠条根系生物量及长度分布
• 5.1.4 新疆杨根系生物量及长度分布
• 5.2 梯田生物埂林木根系分布模型
• 5.2.1 梯田生物埂林木根系分布函数
• 5.2.2 梯田生物埂林木根系消弱系数
• 6 梯田生物埂林木根系营养空间及伸展模式
• 6.1 营养空间的概念
• 6.2 营养空间的测度
• 6.3 生物埂林木根系分布范围及营养空间
• 6.3.1 柽柳根系营养空间特点
• 6.3.2 杞柳根系营养空间特点
• 6.3.3 柠条根系营养空间特点
• 6.3.4 杨树根系营养空间特点
• 6.4 根系伸展模式分类
• 7 梯田生物埂界面土壤水分变化特征
• 7.1 梯田—生物埂界面土壤水分水平变化
• 7.2 梯田—生物埂界面土壤水分垂直变化
• 8 隔坡水平沟植物篱复合系统界面土壤水分分布特征
• 8.1 杏（幼）粮复合系统界面土壤水分特征
• 8.2 杏（成）粮复合系统界面土壤水分特征
• 8.3 果（幼）粮复合系统界面土壤水分特征
• 8.4 果（成）粮复合系统界面土壤水分特征
• 8.5 隔坡水平沟植物篱土壤水分影响比较
• 8.6 小结
• 9 农林复合系统管理
• 9.1 农林复合系统种间互作的类型和机理
• 9.2 应效原理
• 9.3 密度效应和时间效应
• 9.4 生态可塑性
• 9.5 管理措施
• 9.5.1 平茬修剪
• 9.5.2 挖沟和耕作断根
• 9.5.3 埋设根障
• 9.5.4 其他管理措施
• 9.6 小结
• 10 研究结果与建议
• 10.1 研究结果
• 10.2 建议
• 10.3 结语
• 参考文献
• 个人简介
• 导师简介
• 致谢