黄土丘陵区踩踏干扰对生物结皮土壤渗透性的影响

发布时间：2018-11-03 16:45

【摘要】：黄土高原丘陵区退耕还林还草工程实施后,生物结皮广泛发育,平均盖度达60%-70%。生物结皮显著影响土壤水文循环,影响着水分入渗过程。干扰是自然界普遍存在的一种现象,生物结皮对各种自然和人为干扰异常敏感。本文在典型黄土丘陵区,通过野外调查结合室内分析测定,研究了不同强度的踩踏干扰对生物结皮群落组成、土壤理化属性;进而通过线源入流入渗实验、人工模拟降雨实验、自然降雨监测实验,研究了踩踏干扰对生物结皮土壤渗透性的影响,在此基础上,通过数理统计分析,揭示了干扰影响生物结皮土壤渗透性的主导因素,为黄土高原地区的生态恢复建设和退耕地科学管理提供科学依据。所得结论主要如下:(1)干扰显著影响生结皮盖度及组成,影响程度与干扰强度有关。干扰显著降低了生物结皮盖度,增加了扰动裸土盖度,扰动裸土盖度随干扰度的增加而增加。干扰显著降低了藻类、藓类生物量,降低程度与干扰强度有关,藻、藓生物量随干扰度的增加呈线性降低。生物结皮土槽内,20%-50%干扰处理下藻结皮盖度较干扰前降低量分别为7.7%、15.0%、14.8%、32.8%,藓结皮盖度降低量分别为5.2%、7.2%、11.7%、8.3%。扰动裸土盖度增加量分别为8.7%、17.4%、30.9%、35.8%。野外生物结皮小区内,9%-30%干扰处理下生物结皮盖度较干扰前降低量分别为7.7%、14.2%、23.4%、18.5%、5.7%。一年后,不干扰藻结皮盖度降低1.6%,9%-20%干扰处理下藻结皮盖度较干扰前降低量分别为2.5%、9.6%、13.7%、5.5%,30%干扰度藻盖度较干扰前增加0.7%。不干扰、9%-30%干扰度藓结皮盖度较干扰前降低量分别为13.9%、6.8%、5.5%、7.4%、12.1%、5.6%。干扰后,9%和14%干扰度下扰动藻+裸土盖度较干扰前分别增加3.5%、9.4%,变化量与不干扰差异不显著。17%-30%干扰度下扰动藻+裸土盖度较干扰前分别显著增加12.1%、14.3%、23.3%。9%-30%干扰度处理下的藻结皮生物量较不干扰,降低幅度分别为8.1%、21.1、28.4%、37.8%、38.3%;藓盖度降低幅度分别为67.1%、55.1%、55.1%、65.7%、92.7%。(2)干扰显著影响土壤物理和化学属性,影响程度与干扰强度和土壤深度有关。干扰降低了生物结皮层有机质含量。生物结皮表面粗糙度随着干扰强度的增加而增加。干扰对生物结皮层容重、孔隙度、0-2cm土层团聚体影响不显著。9%-30%干扰度处理下结皮层有机质含量较干扰前均呈降低趋势,降低幅度分别为5.5%、24.6%、3.6%、4.4%、3.3%。14%干扰度下结皮层有机质变化量显著低于不干扰处理,其他处理较不干扰有降低趋势,但差异不显著。不同干扰处理下0-2cm土层有机质含量较干扰前均有降低趋势,处理之间的变化量差异不显著。9%-30%干扰度处理下结皮层容重较干扰前呈增加趋势,增加幅度分别为6.6%、6.2%、5.7%、8.3%、8.7%,结皮层孔隙度较干扰前呈降低趋势,降低幅度分别为4.2%、4.1%、3.8%、5.0%、5.3%。与不干扰相比,不同处理下容重变化量、孔隙度变化量差异不显著。生物结皮土槽内,20%-50%干扰度处理下粗糙度指数较不干扰显著增加,增幅分别为48%、63%、62%、91%和46%。野外生物结皮小区内,9%干扰度的粗糙度指数为5.7%,较不干扰有增加趋势,但未达到显著性水平。14%-30%干扰度处理下的粗糙度指数显著高于不干扰,增加幅度分别为21.9%、34.5%、31.3%、36.0%。9%-30%干扰度处理下,0-2cm水稳性团聚体的总含量较干扰前呈降低趋势,降低幅度分别为33.3%、30.6%、27.8%、25.8%、26.6%。与不干扰相比,不同干扰处理下0-2cm土层水稳性团聚体的总含量变化量差异不显著。9%-30%干扰度处理下团聚体平均重量直径较干扰前均呈降低趋势,降低幅度分别为72.4%、72.3%、62.2%、63.4%、64.6%。与不干扰相比,9%-30%干扰度团聚体平均重量变化量差异不显著。(3)干扰显著影响生物结皮土壤渗透性,渗透性随着干扰强度呈现先增加后降低关系,影响程度与干扰强度、测定方法有关。线源入流入渗法测定条件下,生物结皮土槽上,20%-40%干扰的稳定入渗速率较不干扰有增加趋势,但差异不显著。50%干扰的稳定入渗速率(1.93mm·min-1)较不干扰显著增加56.5%。野外生物结皮小区内,28%干扰度处理的稳定入渗速率(0.72mm·min-1)与不干扰差异不显著,35%、43%、57%干扰度的稳定入渗速率较不干扰显著增加46.4%、61.9%和57.1%。48%干扰度的稳定入渗速率(0.97mm·min-1)较不干扰有增加趋势,但差异不显著。人工模拟降雨测定条件下,生物结皮土槽上,20%、30%、40%干扰的稳定入渗速率较不干扰增加幅度分别为7.5%、10.1%、3.8%,未达到显著水平。50%干扰的稳定入渗速率(0.97mm·min-1)较不干扰显著增加了22.6%。去除生物结皮的稳定入渗速率(0.60mm·min-1)显著低于其它干扰强度,较不干扰减少23.4%。自然降雨监测条件下,9%-30%干扰度处理下的径流深较不干扰有降低趋势,降低幅度分别为21.5%、17.0%、5.6%、3.3%、24.4%,但未达到显著水平。线源入流入渗法条件下,生物结皮土槽和野外生物结皮小区内,稳定入渗速率分别在46%、56%干扰度时达到最大。模拟降雨条件下,稳定入渗速率在44%干扰度下达到最大。自然降雨条件下,径流深在27%干扰度下达到最低。(4)干扰主要是通过打破生物结皮的完整性,降低藻结皮盖度,增大扰动藻盖度来增加土壤渗透性。影响生物结皮稳定入渗速率的主导因素是干扰强度。影响生物结皮土壤径流深的因素主要有干扰强度、扰动藻结皮盖度和藻结皮盖度。3个因子对径流深的累计贡献率达53.5%,其中,干扰强度和扰动藻结皮盖度贡献率共计33.9%,藻结皮盖度贡献率达19.6%。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S154;S152.72

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本文编号：2308353